全 文 ：第 18 卷 第 6 期
Vol. 18 No. 6
草 地 学 报
ACTA AGRESTIA SINICA
2010 年 11 月
Nov. 2010
贵州野生匍匐翦股颖抗旱耐热性评价
钟 理, 杨春燕 , 李辰琼, 尚以顺* , 陈瑞祥
(贵州省草业研究所, 贵州 独山 558200)
摘要: 于 2008 年7 月, 以贵州省内采集的 5 份野生匍匐翦股颖( A grostis s tol onif er a L . ) ,以及对照 Putt er为材料,
研究其在干热胁迫过程中的形态变化,测定叶绿素总含量、叶绿素 a 含量、叶绿素 b 含量、游离脯氨酸含量和相对
电导率 5 个生理指标,根据隶属(反隶属)函数法, 采用这 5 个指标对野生匍匐翦股颖资源及对照 Putter 进行抗旱
耐热性综合评价。结果表明:材料及对照抗旱耐热能力依次为:材料 4> 材料 2> 材料 1> 材料 3> Putter> 材料 5。
试验研究结果将为抗旱耐热型匍匐翦股颖新品种筛选提供理论依据。
关键词:野生; 匍匐翦股颖;抗旱性; 耐热性
中图分类号: S688. 4; Q945. 78 文献标识码: A 文章编号: 1007-0435( 2010) 06-0902-05
Drought and Heat Resistance of Wild-type Agrostis stolonif era L. Collected in Guizhou
ZHONG Li, YAN G Chun-yan, LI Chen-Qiong, SHA NG Y-i shun
*
, CHEN Ru-i x iang
( Guizhou In st itute of pratacul ture, Dushan, Guizh ou Province 558200, C hina)
Abstract: Five w ild- types of Ag rostis sto lonifer a L. w er e collected in Guizhou ( named N o1; N o. 2; No. 3;
No. 4; and N o. 5 respect iv ely ) w ith one introduced variety ( Put ter as contro l) w er e studied in July , 2008
to develop new variet ies w ith st rong dr ought and heat resistance. T otal chlo rophy ll content, chlor ophy ll a
content , chlo rophy ll b content, elect ro lyte leakage and free proline content under drought and heat st resses
w ere measur ed. Both drought and heat resistance are compr ehensively evaluated according to these 5 inde-
xes, Results show that the drought and heat tolerance are r anked as No. 4> No. 2> No. 1> N o. 3> Put ter
> No. 5.
Key words: Wild; A gr ost i s stoloni f er a L. ; Drought and heat resistances
匍匐翦股颖 ( A gr osti s stolonif er a L. )是一种
重要的冷季型草坪草,分布于温带和寒温带地区, 在
我国南方越夏困难,其中南方夏季高温干旱环境是
一个重要的制约因素,因此,对当地野生匍匐翦股颖
资源进行抗旱耐热性评价以鉴定抗旱耐热种质资
源、培育新品种,对促进其在我国南方的推广应用有
着重要意义。近年来,抗逆生理研究取得许多成果,
就匍匐翦股颖而言, 耐热性研究较多,主要成果集中
在 3个方面[ 1~ 4] : 一是叶片相对含水量、叶片质膜透
性、叶绿素含量、游离脯氨酸含量等是衡量匍匐翦股
颖耐热性的有效指标;二是不同材料、品种耐热性有
差异,通过比较不同材料间的耐热性选育耐热新品
种的方法是可行的;三是适量浓度水杨酸可降低匍
匐翦股颖热伤害。从试验处理方式看, 多采用单一
的胁迫方式(干旱或高温胁迫) , 而草坪草在自然环
境中往往受到的是多种环境胁迫,如在经受高温胁
迫的同时,常因高温引起干旱。显然,这样的试验处理
反应不了多种胁迫的协同作用。因此, 试验选取 5 份
野生翦股颖材料,以品种 Put ter为对照,观测其在夏季
高温干旱逆境协同作用下的形态以及生理变化,旨在
为选育抗旱耐热新品种提供理论依据。
1 材料和方法
1. 1 试验材料
2005年, 在贵州境内共收集 19份野生匍匐翦
股颖材料,试验以其中 5份长势好、适宜草坪选育的
为供试材料,同时以引进推广品种 Put ter 为对照。
收稿日期: 2009-12-04;修回日期: 2010- 10-27
基金项目:贵州省创新能力建设项目[黔科合院所创能( 2009) 4013号] ;贵州省/ 十一# 五0攻关项目[ 黔科合 NY 字[ 2008 ] 3047号] ;贵州
省科技技术基金项目[黔科合 J字( 2009) 2133号]资助
作者简介:钟理( 1983- ) ,男,硕士,研究方向为种质资源, E-m ail: z hongliycy@ 126. com; * 通讯作者 Auther for corresponden ce, E- mail :
gzs yishun@ vip. sina. com
第 6期 钟理等:贵州野生匍匐翦股颖抗旱耐热性评价
表 1 供试材料来源
Table 1 Or ig ins o f Ag ros tis stolonif era L. used in this study
材料编号
Materials No.
采集地点
Origin s
海拔
Alt itude, m
生境情况
H abitat
备注
Rem ark
1 大方县黄泥塘镇 H uangnitang, Dafang 1590 路边 Roadsid e 伴生种 C om panion sp ecies
2 毕节市朱镇 Zhu, Bijie 1500 山坡 H illsid e 伴生种 C om panion sp ecies
3 威宁县城郊 Suburb of Weining 2370 稻田 Paddy f ield 优势种 Domin ant species
4 赫章县野马川镇 Yemachu an, H ezhang 2080 山坡 H illsid e 伴生种 Companionspecies
5 六枝特区郎岱镇 Langdai, Liuzhi 2100 山坡 H illsid e 伴生种 C om panion sp ecies
Put ter 对照( CK) 引进品种 Int roduced cult ivar ) ) )
1. 2 试验方法
试验在贵州省草业研究所独山试验基地( E107b
33c, N25b30c)大棚内进行。试验材料种植于高 12. 5
cm, 底径为 12 cm,口径 15. 5 cm 的塑料盆中, 每盆
装土壤 1. 6 kg,栽培基质为壤土 B沙= 1. 5 B 1。待
材料的盖度达到 98%以后移入大棚。
试验在 2008年 7 ) 8月进行, 浇透水后, 从 7月
20日开始进行干热胁迫, 采用连续干热处理。期
间,白天温度和夜间温度控制在 29~ 40 e 和 21~
29 e 范围内,每隔 8天进行一次生理指标测定,共测
定 4次,每次 3个重复。每次取样时,选择生长势一
致的植株向阳面的成熟叶片, 于早上 8: 00- 10: 00
进行,取完后迅速放入材料袋,带回实验室备测。
1. 3 测定项目与方法
形态变化观察采用目测法,主要观察植株叶片
的萎蔫和枯黄情况;叶绿素含量测定采用分光光度
法[ 5] ; 膜透性采用相对电导率法 [ 6] ;游离脯氨酸含量
的测定采用酸性茚三酮法 [ 7]。
1. 4 试验数据处理
差异性分析采用 SPSS 17. 0软件进行多重比
较。抗旱性综合评价采用隶属函数法[ 8, 9] , 用 Excel
软件直接计算。为尽量消除或减小各指标的不同而
产生的差异,对各指标采用 5级评分法进行评估, 其
换算公式如下:
D= ( H max- H min ) / 4 ( 1)
E= ( H- H min ) / D+ 1 ( 2)
式中, H max表示各指标测定的最大值; H min为各
指标测定的最小值; H 表示各指标测定的值; D为
得分极差(每得 1分之值) ; E 是各指标应得分。但
是,如某个指标与抗性为负相关,则可用反函数公式
进行计算:
H= 5- ( H- H min ) / D ( 3)
为防止权重可能产生偏差, 需要用变异系数法
计算各指标的权重,公式为:
任一指标权重系数= 任一指标变异系数
/各指标变异系数之和。 ( 4)
2 结果与分析
2. 1 形态变化
植物形态变化是植物在遭受逆境胁迫时最直观
的反应。从观察结果看, 干热胁迫对植物的形态影
响首先表现在成熟叶片上,因干热胁迫引起水分按
水势高低在植物各器官重新分配, 水势低的部位从
水势高的部位夺取水分,干热胁迫时,幼叶向老叶夺
水,促使老叶因缺水而死亡。根据各份材料及对照
在干热胁迫过程中叶片受损情况(表 2) , 初步显示
出材料 1, 4越夏能力较强; 材料 5和对照 Put ter 越
夏能力较弱;对照及其余材料居中。
表 2 各材料在干热胁迫下的形态变化
Table 2 Morpho lo gical changes o f Agros tis stolonif era L. under drought and heat st resses
材料
Materials
0 d
萎蔫率
Wilting rate
枯黄率
Withering rate
8 d
萎蔫率
Wilting rate
枯黄率
Withering rate
16 d
萎蔫率
Wilt ing rate
枯黄率
Withering rate
24 d
萎蔫率
Wilting rate
枯黄率
Withering rate
1 0 0 0 0 10% 0 95% 10%
2 0 0 10% 0 70% 0 100% 75%
3 0 0 0 0 20% 0 100% 70%
4 0 0 0 0 5% 0 85% 5%
5 0 0 20% 0 85% 5% 100% 95%
Put ter 0 0 15% 0 80% 0 100% 90%
903
草 地 学 报 第 18卷
2. 2 叶绿素含量变化
叶绿素是植物把无机 C, N 转变成有机 C, N 的
重要介质,是反映植物光合作用能力及营养作用的
重要指标之一。在经受干热胁迫后,各指标测定值
均呈下降趋势(图 1) , 从总的下降趋势来看,干热胁
迫 0~ 8 d,所有材料叶绿素含量下降趋势明显,表明
翦股颖叶绿素合成受阻。8~ 16 d各材料下降速率均
达到最高值,其原因可能是由于干热引起活性氧的积
累,加速了叶绿素的分解。整个干热胁迫过程中,材
料5和对照 Put ter 下降幅度最大,其中叶绿素总量下
降幅度分别为 70%和 66% ;叶绿素 a含量下降幅度
分别为 70. 68%和 66. 92% ;叶绿素 b含量下降幅度
分别为 69. 59%和 65. 86%。结果表明:材料 5和对
照 Put ter 叶绿素合成受干热胁迫影响最大, 而其余
材料表现出相对较强的叶绿素持有能力。
图 1 匍匐翦股颖在干热胁迫下叶绿素总含量、
叶绿素 a、叶绿素 b含量的变化
F ig. 1 Changes of to tal chlo rophy ll content、the chlo rophy ll
a content、the chlo rophy ll b content of A grostis s tolonif er a
L. under drought and heat st resses
由表 3可知,在材料正常生长情况下,叶绿素总
含量除材料 2与对照 Put ter 差异不显著之外, 其余
材料间均存在极显著差异( P< 0. 01) ; 叶绿素 a 和
叶绿素 b含量除材料 2 与对照 Put ter 差异不显著
之外,其余材料间均存在显著差异( P< 0. 01)。这
一研究结果表明,材料与对照 Putter 植物本身叶绿
素 a、b含量及叶绿素总含量相互间有显著差异, 植
物光合作用能力有所不同。随着胁迫时间的延长,
由于各材料叶绿素持有能力不同,材料与对照相互
间,各测定值均达到极显著差异。
904
第 6期 钟理等:贵州野生匍匐翦股颖抗旱耐热性评价
2. 3 细胞膜相对透性变化
由表 4可知,在正常生长的情况下,各材料相对
电导率处于 0. 053~ 0. 184间; 随着胁迫时间延长,
相对电导率呈上升趋势, 各材料间相对电导率测定
值均存在极显著差异( P< 0. 01)。其原因可能是植
物组织受环境胁迫伤害时, 由于膜的功能受损或结
构破坏,而使其透性增大,细胞内各种水溶性物质包
括电解质将有不同程度的外渗, 将植物组织浸入无
离子水中,水的电导率将因电解质的外渗而增大, 细
胞破坏越严重, 相对电导率越大。整个干热胁迫过
程中,材料 2和 3上升幅度最小, 分别上升 2. 19 和
3. 49倍,表明其细胞受损相对较轻。材料 5上升幅
度最大,上升了 14. 8倍, 表明其细胞受到严重破坏。
表 4 匍匐翦股颖在干热胁迫下相对电导率测定值
Table 4 Electro ly te leakage o f Ag ros tis stolonif era
L . under drought and heat stresses, %
材料
Material s
0 d 8 d 16 d 24 d
1 9. 0 ? 0. 512E 27. 2 ? 4. 6C 67. 4 ? 8. 8B 75. 4 ? 7. 2D
2 16. 6 ? 2. 7B 22. 9 ? 3. 9E 46. 8 ? 6. 7C 52. 9 ? 7. 3F
3 12. 2 ? 1. 6CD 25. 8 ? 4. 1D 34. 5 ? 5. 2D 54. 8 ? 6. 8E
4 12. 7 ? 1. 9C 15. 8 ? 2. 3F 23. 0 ? 5. 1E 82. 3 ? 8. 8B
5 5. 3 ? 1. 2F 33. 1 ? 5. 1A 71. 2 ? 11. 2A 83. 7 ? 9. 1A
Put ter 18. 4 ? 3. 1A 31. 8 ? 4. 8B 71. 3 ? 10. 1A 77. 7 ? 6. 9C
注:表格中同列不同字母表示数值间差异显著( P< 0. 01) ,下同
Note: Different let ters in the same column indicate signi ficant
di ff erences ( P< 0. 01) , the s am e as below
表 5 匍匐翦股颖在干热胁迫下游离脯氨酸含量
Table 5 F ree pro line content of A grostis stolonif er a
L. under drought and heat str esses, mg # g- 1
材料
M aterials
0 d 8 d 16 d 24 d
1 0. 141? 0. 012B 0. 191? 0. 052E 0. 550? 0. 049E 1. 64? 0. 122E
2 0. 144? 0. 023A 0. 362? 0. 043D 2. 276 ? 0. 152A 3. 378 ? 0. 251A
3 0. 137 ? 0. 013BC 0. 148? 0. 042F 0. 183? 0. 052F 1. 282? 0. 076F
4 0. 146? 0. 029A 0. 371? 0. 038C 2. 053? 0. 112B 3. 155? 0. 433B
5 0. 149? 0. 035A 1. 005 ? 0. 046A 1. 469? 0. 168C 2. 57? 0. 552C
Putter 0. 147? 0. 022A 0. 727? 0. 055B 1. 107 ? 0. 223D 2. 207 ? 0. 398D
注:表格中同列不同字母表示数值间差异显著( P< 0. 01)
Note: Different let ters in the same column indicate signi ficant
di ff erences ( P< 0. 01)
2. 4 游离脯氨酸含量的变化
由表 5可知, 各材料和对照游离脯氨酸含量随
着胁迫时间延长而呈上升趋势。在植株正常生长状
态下,除材料 1, 2, 3间游离脯氨酸含量存在显著差
异外( P< 0. 05) ,其余材料差异不显著。但随着干
热胁迫时间延长, 到胁迫 8 d以后,材料与对照相互
间均存在极显著差异( P< 0. 01)。从游离脯氨酸含
量增长幅度看,干热胁迫 24 d 后, 材料 3增长幅度
最小,增长了 8. 35倍,其余材料增长均在 10倍以上。
2. 5 各项指标的综合评价
试验对各材料的 5个指标(叶绿素总量、叶绿素
a含量、叶绿素 b含量、游离脯氨酸含量、细胞膜相
对透性)进行了抗性综合评定。其中,叶绿素总量、
叶绿素 a含量、叶绿素 b含量降解越少,表示抗性越
强,因此用公式( 2)计算;游离脯氨酸含量、细胞膜相
对透性变化越小, 表示抗性越强, 用公式( 3)计算。
同时根据公式( 4)结果计算出各个变量所有分值的
权重系数, 5 个指标的权重系数分别为: 0. 154297,
0. 15685, 0. 152879, 0. 298632, 0. 237343。
以 A 表示权重系数矩阵,以 B表示各指标达到
的水平的单项鉴定矩阵, C 表示各材料抗性评价综
合得分,进行复合运算,则:
A = [ 0. 154297, 0. 15685, 0. 152879, 0. 298632,
0. 237343]
B=
2. 560666, 2. 979905, 2. 180682, 2. 538699,
2. 681211, 2. 537736, 2. 560284, 2. 980934,
2. 179215, 2. 537872, 2. 680657, 2. 536792
2. 560563, 2. 979862, 2. 179835, 2. 539158,
2. 681358, 2. 53826, 3. 860061, 3. 24218,
3. 925878, 3. 349008, 3. 334963, 3. 529627
2. 846386, 2. 99449, 3. 157277, 3. 807471,
2. 804847, 2. 881956
C= A @ B= [ 3. 016445, 3. 061845, 2. 933281,
3. 081757, 2. 905722, 2. 915576]
综合得分越高,表示抗逆性越强。因此,各材料
的抗旱耐热性综合排序结果为: 4> 2> 1> 3> Put-
ter > 5。
3 讨论与结论
随着干热胁迫的加剧,各匍匐翦股颖材料成熟
叶片逐渐变黄乃至干枯, 幼叶开始萎蔫; 叶绿素总
量、叶绿素 a和叶绿素 b含量都呈下降趋势,这与其
他学者的研究结果一致[ 10~ 14] ; 有学者指出, 随着胁
迫时间延长, 叶绿素 a/ b 值会降 [ 15] , 其原因可能是
由于干旱引起植物体内活性氧下积累, 积累的含氧
自由基直接或间接地启动了质膜过氧化作用,导致
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草 地 学 报 第 18卷
细胞膜损伤,叶绿素分解加快, 而叶绿素 a 可能不及
叶绿素 b稳定,即叶绿素 a 对活性氧的反应较叶绿
素 b敏感,致使叶绿素 a/ b比值降低。从本试验来
看,叶绿素 a/ b 值变化不明显; 同时随着干热胁迫时
间延长,游离脯氨酸含量不断积累,细胞膜透性不断
增大。不同材料间变化程度存显著差异, 表明贵州
野生匍匐翦股颖抗旱耐热能力差异明显, 遗传变异
丰富,通过抗旱耐热性评价选育新品种的方法是合
理可行的。结果表明,对照 Put ter 越夏能力不及大
多数野生材料, 表明本地野生材料在抗旱抗热方面
较引进品种有一定优势。
关于脯氨酸含量在逆境下产生积累的生理效应
有许多不同的观点 [ 5~ 7] , 如: 作为渗透调节物质; 作
为含氮储藏物质;作为呼吸基质和恢复生长的能源;
能保护膜结构的完整性, 对忍耐脱水变形可能有所
贡献; 是逆境胁迫下的一种有害反映特征。从本试
验结果分析认为,将植物组织内游离脯氨酸积累作
为环境胁迫下的一种响应特征比较合理, 但其积累
的量与抗逆性间的关系还需深入研究。不同的生理
指标在反映植物的抗逆性表现上并不完全一致, 因
此在试验条件允许的情况下, 可结合叶片解剖结构
等更多的有效指标,将生理指标结果与实际观察结
果结合起来进行综合评价, 才能对植物的抗逆性做
出更为正确客观的结论。
在自然环境中, 夏季除干旱环境胁迫之外,常因
高温高湿而引起病原真菌传播, 同时造成草坪草群
落内小气候的相对湿度过高, 形成茎、叶部病害流
行,对草坪造成很大的危害。因此,高温高湿也是影
响冷季型草坪草安全越夏的一个重要因素, 还需要
进一步的研究。
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(责任编辑 李美娟)
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