全 文 ：第 16 卷 第 1 期
Vol. 16 No . 1
草 地 学 报
ACTA AGRESTIA SINICA
2008 年 1 月
Jan. 2008
结缕草属植物抗旱形态机理(简报)
胡化广1, 2 , 刘建秀1*
( 1. 江苏省中国科学院植物研究所(南京中山植物园) , 南京 210014;
2.盐城师范学院生命科学与技术学院, 江苏 盐城 224002)
关键词: 结缕草; 抗旱性; 地上部分生物量; 地下部分生物量; 根冠比; 叶毛
中图分类号: S688. 4 文献标识码: A 文章编号: 1007-0435( 2008) 01-0094-03
Morphological Mechanisms of Drought Resistance of Zoysia Willd
HU Hua-guang
1, 2
, LIU Jian-x iu
1*
( 1. Inst itute of Botany, J iangsu Province and Chin ese Academy of Sciences, Nan jing Botanical Garden , Nanjing 210014;
2. College of Life Sciences an d Biotechnolongy, Yanchen g T each ers University, Yanchen g, 224002)
Key words: Zoy sia Willd. ; Drought r esistance; Aboveg round biomass; U nderg round biomass;
Undergr ound biomass/ Aboveground biomass; Leaf hair
草坪草的抗旱性包括避旱性和耐旱性, 而避旱
性是指草坪草通过自身的形态变化来适应短期的干
旱。对草坪草的避旱机理已有很多研究, 多集中在
两个方面,一是减少草坪草的蒸散失水,二是增加草
坪草根系吸水。
草坪草主要通过其叶片的蒸腾作用失水。草坪
草在长期的进化过程中, 形成了对干旱逆境的适应
性,有些草坪草叶表面有蜡质层和叶毛以减少水分
蒸散;而有些草坪草叶片具有泡状细胞,使叶片在干
旱时卷曲,减少水分蒸散 [ 1]。
发达的根系已经被认为是草坪草避旱的一个重
要特征[ 2, 3]。Marcum 等 [ 4]通过对 25个结缕草的研
究认为:在水分限制条件下, 最大根深密度( MRD)、
根系总重( T RW)和根长密度( RLD)与草坪盖度呈
正相关。Qian等 [ 5]研究认为Mustang 高羊茅因具
有较大的 RLD, TRL, SWD(土壤水分消耗率)而抗
旱性强于Meyer结缕草。和草坪草抗旱性有关的
另一个方面是根系的活力, Huang[ 6] 认为干旱胁迫
下根活力的维持在养分和水分的吸收对植物的抗旱
能力更重要。虽然一些学者已经对部分草坪草的外
部形态与抗旱性的关系进行过研究,但是就结缕草
属植物不同抗旱类型的外部形态研究还未见报道。
本试验选择不同抗旱类型的 15 份结缕草种
源[ 7] , 对其表征永久萎蔫系数、致死含水量、外部形
态特征进行观测,并探讨表征永久萎蔫系数和致死
含水量与形态特征的关系,旨在寻找与抗旱性有关
的形态标记以研究结缕草属植物抗旱性的外在机
制,为选育抗旱节水的结缕草新品系(品种)寻找简
单可行的外部性状标记。
1 材料与方法
1. 1 试验地概况
试验在江苏省中国科学院植物研究所试验大棚
内进行。该大棚位于南京市紫金山南麓(北纬 32
01,东经 11848) , 海拔 55 m, 属亚热带季风气候,
年最高气温 40. 7 , 最低气温零下 14 , 年均气温
15. 3 ,年均降水量 1013 mm。
1. 2 试验材料
根据抗旱性鉴定结果[ 7] , 以抗旱种源 ( Z125,
Z040, Z015, Z020, 028) ;抗旱中间类型( Z033, Z077,
Z001, Z006, Z108 ) ; 抗旱敏感类型 ( Z40-8, Z135,
Z098, Z145, Z101)为试验材料。将草皮块种植于高
22 cm、直径为 25 cm 的圆柱体塑料盆中, 底部有圆
孔以排水; 栽培基质为壤土垃圾土= 4 1。测量
表征萎蔫系数的材料每份 4次重复; 测量致死含水
量每份5个处理, 每个处理4次重复。待各材料的
盖度达到85%以上移入塑料大棚,地面铺有 10 cm厚
的石子与土壤隔绝,除施肥浇水外,不做其他管理。
收稿日期: 2007-05-14; 修回日期: 2007-06-22
基金项目: 国家自然科学基金项目( 30371011)和科技部 863项目( 2002AA241061)资助
作者简介: 胡化广( 1979-) ,男,河南濮阳市人,助教,硕士研究生,主要从事暖季型草坪草逆境生理研究, E-mail: hhgjoy@ yah oo. com. cn ;
* 通讯作者 Author for corresponden ce, E-mail: turfunit@ yah oo. com . cn
第 1期 胡化广等: 结缕草属植物抗旱形态机理
1. 3 测定方法
表征永久萎蔫系数测定: 材料在充分浇水后进
行模拟干旱处理,将结缕草属植物叶片 85%以上萎
蔫且过夜不恢复时记为表征永久萎蔫, 此时的土壤
含水量计为表征永久萎蔫系数。
致死含水量测定: 材料在充分浇水后进行模拟
干旱处理,表征永久萎蔫后 5 d, 10 d, 15 d, 20 d和 25
d恢复灌水,灌水前测定土壤含水量。如果恢复灌水
后5 d不能恢复到 5% (叶片展开) , 就认定该份材料
死亡,恢复浇水前的土壤含水量即为致死含水量。
形态观测: 叶毛观测。采用 5级制:无毛( 1)、极
稀( 2)、稀( 3)、密( 4)、极密 ( 5) , 每份材料各随机取
10个叶片,在同一光线下, 观察叶毛情况,并按 5级
制记录。根总重、地下茎和地上部分生物量的观察
与称重:首先把各份材料从盆中倒出,用剪刀把地上
部分全部剪掉, 放于保鲜袋中,自然晾干至恒重; 然
后,用自来水把栽培基质冲洗掉, 把地下茎和根分
开,分别烘干至恒重。地上生物量称量采用精确度为
1 g 的 SL-15-2电子天平;根总重、地下茎总重用千分
之一电子天平称重。
1. 4 数据分析
采用 M icro sof t Excel, RCPSYS 软件对数据进
行处理和分析。
2 结果与分析
2. 1 不同抗旱类型种源外部性状变异分析
不同抗旱类型种源的地下茎总重、总根重、地下
部分生物量、地上部分生物量、根冠比以及叶毛分布
密度见表 1。
3种类型的地下茎总重、总根重、地下部分生物
量以及根冠比的平均值排序为:抗旱类型> 中间类
型> 干旱敏感类型;地上部分生物量排序为:抗旱类
型> 干旱敏感类型> 中间类型; 在叶毛近轴面叶毛
分布密度上,中间类型> 干旱敏感类型> 抗旱类型,
在叶毛远轴面分布密度上排序为: 干旱敏感类型>
抗旱类型> 中间类型。
3种类型的地下茎总重、地下部分生物量以及根
冠比的变异范围排序如下: 干旱类型> 中间类型>
干旱敏感类型;总根重的变异范围表现为:中间类型
> 抗旱类型> 干旱敏感类型;地上部分生物量变异
范围为:干旱敏感类型> 抗旱类型> 中间类型; 在近
轴面叶毛分布密度的变异范围上, 表现为干旱敏感
类型> 中间类型> 抗旱类型,而在远轴面叶毛分布
密度的变异范围上, 却表现为抗旱类型> 干旱敏感
表 1 供试种源的外部性状
Table 1 M orpholog ical characters o f 15 accessions
类型
Typ e
材料
AC
地下部分生物量 Underground biomass
地下茎 TSW 根总重 TRW 地下部分总重 UB
地上部分生物量
Aboveground
biomass
根冠比
UB/ AB
叶毛密度 Den sity of leaf hair
近轴面 Adaxial远轴面 Abax ial
抗旱类型
DRT
Z125 4. 29 10. 99 15. 29 78. 00 0. 20 2. 5 1. 4
Z015 2. 36 13. 47 15. 84 92. 25 0. 17 1. 0 2. 2
Z040 1. 45 8. 28 9. 73 75. 00 0. 13 3. 1 1. 7
Z020 4. 05 4. 13 8. 18 76. 25 0. 11 3. 4 5. 0
Z028 10. 70 9. 67 20. 38 76. 00 0. 28 4. 6 3. 2
Mean 4. 57 9. 31 12. 39 79. 5 0. 18 3. 16 2. 46
VR 1. 45 10. 70 4. 13 10. 99 8. 18 20. 38 75. 00 92. 25 0. 11 0. 28 2. 2 4. 6 1. 0 5. 0
CV 79. 24 37. 30 39. 88 9. 07 37. 56 29. 57 66. 89
中间类型
IT
Z108 1. 99 11. 22 13. 21 72. 25 0. 18 3. 8 4. 9
Z006 1. 72 3. 52 5. 23 62. 75 0. 08 4. 3 1. 7
Z001 1. 60 5. 79 7. 39 78. 75 0. 09 1. 4 1. 0
Z033 3. 45 3. 01 6. 46 59. 00 0. 11 5. 0 3. 8
Z077 6. 17 9. 11 15. 29 75. 00 0. 20 2. 8 1. 0
Mean 2. 99 6. 53 8. 67 69. 55 0. 132 3. 68 2. 26
VR 1. 60 6. 17 3. 01 11. 22 5. 23 15. 29 59. 00 75. 00 0. 08 0. 20 1. 4 5. 0 1. 0 3. 8
CV 64. 62 54. 52 51. 31 12. 01 41. 29 63. 48 42. 07
干旱敏感
类型
ST
Z145 1. 09 3. 69 4. 78 96. 25 0. 05 2. 9 4. 7
Z101 2. 50 3. 62 6. 12 53. 00 0. 12 5. 0 4. 5
Z098 0. 53 6. 01 6. 54 66. 75 0. 09 1. 0 1. 1
Z135 0. 93 3. 41 4. 34 51. 75 0. 08 2. 5 1. 9
Z40- 8 3. 85 5. 98 9. 80 102. 00 0. 09 3. 8 2. 3
Mean 41. 78 4. 54 5. 63 73. 95 0. 086 3. 4 2. 54
VR 0. 53 3. 85 3. 41 5. 98 4. 34 9. 84 51. 75 102. 00 0. 05 0. 12 1. 0 5. 0 1. 1 4. 5
CV 77. 37 29. 33 38. 45 32. 20 29. 19 48. 73 52. 08
注: AC, T SW , TRW, U B/ AB, U B, VR, CV, AB, DRT, IT 和 ST 分别代表种源,地下茎总重,总根重,根冠比, 地下部分生物量,变异范围,
变异系数,地上部分生物量,抗旱类型,中间类型和干旱敏感类型
Note: AC, T SW , TRW, U B/ AB, U B, VR, CV, AB, DRT, IT an d ST mean Accession, T otal S hoot Weight , Total Root Weight , U ndergroun d
Biomass / Aboveground Biomass, Underground Biomas s, Var iat ion Range, Coeff icient of Variat ion an d Aboveground biomass, drought resis t-
ance type, in termediate type and sen sitve type, respect ively
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草 地 学 报 第 16卷
类型> 中间类型。
在地下茎总重的变异系数上, 抗旱类型> 干旱
敏感类型> 中间类型;在总根重,地下部分生物量以
及根冠比的变异系数上, 表现为中间类型> 抗旱类
型> 干旱敏感类型;在地上部分生物量和近轴面的
叶毛密度变异系数上, 表现为干旱敏感类型> 中间
类型> 抗旱类型;在远轴面的叶毛分布密度变异系
数上,表现为抗旱种源> 中间类型> 干旱敏感类型。
2. 2 表征永久萎蔫系数与外部性状的关系
表征永久萎蔫系数相对于地下茎总重、总根重、
地下部分生物量、地上部分生物量、根冠比以及叶毛
分布密度的回归方程见表 2。表征永久萎蔫系数相
对于总根重、地下部分生物量以及根冠比呈显著的线
性负相关,说明总根重、地下部分生物量以及根冠比
越大,表征永久萎蔫系数越低, 种源越抗旱。表征永
久萎蔫系数相对于地下茎总重、地上部分生物量、近
轴面和远轴面的叶毛密度均没有显著的线性相关性。
2. 3 致死含水量与外部性状的关系
致死含水量相对于地下茎、总根重、地下部分生
物量以及根冠比的线性回归方程见表 3。致死含水
量相对于地下茎和地下部分生物量没有显著的线性
相关性,而相对于总根重及根冠比呈显著的线性负相
关,说明总根重以及根冠比越大,致死含水量就越低,
材料的耐旱性就越强。致死含水量与地下茎、地下部
分生物量,地上部分生物量、近轴面和远轴面的叶毛
密度均没有显著的线性相关性。
表 2 表征永久萎蔫系数相对于外部性状的回归方程
Table 2 The reg ression equation APWI VS morphological char acters
性状 Type 表征永久萎蔫系数 APWI R2 R20. 05 R20. 01
地下茎总重 TSW Y= 11. 77- 0. 24X 0. 1491 0. 2643 0. 4110
根系总重 TRW Y= 12. 96- 0. 28X 0. 3703* 0. 2643 0. 4110
地下部分生物量 UB Y= 13. 04- 0. 20X 0. 3917* 0. 2643 0. 4110
根冠比 UB/ AB Y= 13. 12- 15. 73X 0. 3736* 0. 2643 0. 4110
地上部分生物量 AB Y= 12. 26- 0. 016X 0. 0229 0. 2643 0. 4110
近轴面叶毛密度 Adaxial Y= 10. 72+ 0. 093X 0. 0060 0. 2643 0. 4110
远轴面叶毛密度 Abaxial Y= 10. 86+ 0. 072X 0. 0038 0. 2643 0. 4110
表 3 致死含水量相对于外部性状的回归方程
Table 3 The regr ession equation LWC VS morphological characters
性状 Type 致死含水量 LWC R2 R20. 05 R20. 01
地下茎 TSW Y= 3. 42- 0. 15X 0. 0086 0. 440 0. 6354
根系总重 TRW Y= 6. 30- 0. 25X 0. 5535* 0. 440 0. 6354
地下部分生物量 UB Y= 6. 13- 0. 16X 0. 3909 0. 440 0. 6354
根冠比 UB/ AB Y= 6. 86- 24. 70X 0. 5999* 0. 440 0. 6354
地上部分生物量 AB Y= 5. 47- 0. 0013X 0. 0304 0. 440 0. 6354
近轴面叶毛密度 Adaxial Y= 4. 16+ 0. 13X 0. 0185 0. 440 0. 6354
远轴面叶毛密度 Abaxial Y= 3. 89+ 0. 36X 0. 0856 0. 440 0. 6354
3 讨论与结论
3.1 3个类型的总根重、地下部分生物量以及根冠
比的平均值排序如下:抗旱类型> 中间类型> 干旱敏
感类型;地下部分生物量和根冠比的变异范围的排序
为:抗旱类型> 中间类型> 干旱敏感类型。
3.2 根系总重,地下部分生物量以及根冠比与表征
永久萎蔫系数呈显著的线性负相关;而地上部分生物
量、地下茎总重以及叶片的叶毛分布密度与表征永久
萎蔫系数均没有显著的线性相关性。
3.3 总根重以及根冠比与致死含水量呈显著的线性
负相关,而地下部分生物量,地下茎总重、地上部分生
物量、叶毛分布与致死含水量的相关性均不显著。
3.4 较抗旱的结缕草种源具有较大的地下总根重,
较大的根冠比以及地下部分生物量,这些形态特征是
结缕草适应干旱的重要形态标记;同时还可以作为选
择抗旱性较强的结缕草种源的简单可行的指示性状。
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(责任编辑 梁艳萍)
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