免费文献传递   相关文献

淹水胁迫对三种石楠属植物幼苗可溶性糖和脯氨酸含量的影响



全 文 :北方园艺2012(20):63~66 植物·园林花卉·
作者简介:连洪燕(1982-),女,山东泰安人,硕士,助教,现主要从
事园林植物栽培与应用研究工作。E-mail:lianhyhy@163.com.
基金项目:安徽科技学院校级引进人才资助项目(ZRC2011315)。
收稿日期:2012-05-17
淹水胁迫对三种石楠属植物幼苗可溶性糖和
脯氨酸含量的影响
连 洪 燕
(安徽科技学院 城建与环境学院,安徽 凤阳233100)
  摘 要:以3种石楠属植物的1a生扦插苗为试材,进行不同淹水处理然后排水,测定了排水
后幼苗可溶性糖和脯氨酸含量的变化,研究石楠属植物幼苗对淹水胁迫后的响应。结果表明:随
排水时间的延长,石楠、‘红罗宾’、‘鲁宾斯’3种试验材料受淹水胁迫的伤害进一步加深,植株叶
片萎蔫、干枯、脱落的反应时间不同,变化程度也不一样。石楠的可溶性糖含量呈现上升-下降-上
升的趋势,而‘红罗宾’和‘鲁宾斯’则总体呈现下降趋势;脯氨酸含量在排水期间均呈现全淹处
理>半淹处理>对照的趋势。
关键词:淹水胁迫;石楠属;幼苗;可溶性糖;脯氨酸
中图分类号:S 688 文献标识码:A 文章编号:1001-0009(2012)20-0063-04
  近年来,石楠属(PhotiniaL.)植物因其树形美观、适
生性强、病虫害少等优点被许多城市确立为城建绿化树
种,需求量大,有很大的推广价值。目前,对石楠属植物
   
的研究主要集中在繁殖与药用方面[1-3],对抗性研究较
少,且主要为抗寒性研究方面[4-5],近几年对石楠属植物
抗涝性的研究关注度开始提高[6-8],如武金翠等[6]于
2011年对椤木石楠水分利用效率的影响因素进行了研
究。现对3种石楠属植物在淹水逆境下形态特征、可溶
性糖含量和脯氨酸含量的变化进行研究,旨在为抗涝性
石楠属植物的选育及其栽培管理和园林应用提供理论
依据


[4] 许兴.水生植物中的骄子—香蒲[J].中国花卉盆景,2008(10):18-19.
[5] 陈福明,陈顺伟.混合液法测定叶绿素含量的研究[J].林业科技通
讯,1984(2):4-8.
[6] 郭焕晓,马牧源,孙红文.中国北部沿海高盐度地区人工湿地植物研
究[J].铁道工程学报,2006(9):6-9.
[7] 李合生,孙群,赵世杰.植物生理生化实验原理和技术[M].北京:高
等教育出版社,2000.
[8] 张志良.植物生理学实验指导[M].北京:高等教育出版社,2004.
[9] 费伟,陈火英,曹忠,等.盐胁迫对番茄幼苗生理特性的影响[J].上海
交通大学学报(农业科学版),2005,23(1):5-9.
[10]周希琴,吉前华.盐胁迫下木麻黄幼苗抗氧化酶活性的变化及Ca2+
对它的调控[J].植物生理学通讯,2004,40(2):184-186.
[11]王连君,皇甫淳,王铭,等.盐碱胁迫下山葡萄的叶绿素含量与耐盐
碱性关系的研究[J].葡萄与酿酒,1995(4):1-3.
Study on Salt Tolerance of Phragmites communis T.,Typha latifola and
Nelumbo nucifera Gaertn.
LI Shuang-yue,WANG Dan-dan,YANG Jing-hui,HUANG Jun-xuan,LIU Yan-jun
(Department of Horticulture,Tianjin Agricultural University,Tianjin 300384)
Abstract:Taking Phragmites communis T.,Typha latifolaand Nelumbo nucifera Gaertn.of three aquatic plants as test
materials,SOD,MDA,POD and chlorophyl content of three aquatic plants were determined in three salt concentration
(0,1.5%,3%),and their salt tolerance were studied.The results showed that the salt tolerance of Phragmites communis
T.was the highest,folowed by was Typha latifola,while Nelumbo nucifera Gaertn.’s was the lowest.
Key words:aquatic plant;Phragmites communis T.;Typha latifola;Nelumbo nucifera Gaertn.;detached leaves;salt
tolerance;physiological index
36
·园林花卉·植物 北方园艺2012(20):63~66
1 材料与方法
1.1 试验材料
2011年3月15日,将‘石楠’(Photinia serrulata)、
‘红罗宾’(Photinia×fraseri‘Red Robin’)、‘鲁宾斯’
(Photinia glabra var.Robens)1a生扦插苗,栽植于直径
25cm、高20cm的瓦盆中,每盆1株。从苗木栽植之日
起,进行浇水、除草、施肥、打药等正常管理。
1.2 试验方法
试验于2011年在安徽科技学院树木园进行。2011
年7月7日上午8:00,选取生长健壮、长势一致的试验
材料各45株,进行淹水,淹水设对照、全淹与半淹3个处
理,每处理各15株,5株为1次重复。处理方法与淹水
试验相同。7月22日上午8:00(淹水15d)进行排水,分
别于7月23日、7月27日、7月31日、8月4日、8月10
日、8月16日采集叶片测定可溶性糖含量与脯氨酸
含量。
1.2.1 可溶性糖含量的测定 采用蒽酮比色法。将采
回样品洗净擦干,去除边缘及中脉,称取约0.3g,剪碎放
入大试管中,加入10mL蒸馏水,保鲜膜封口,沸水提取
30min。提取液滤入25mL容量瓶中,残渣加入蒸馏水
再提取1次,提取液与残渣全部转移入容量瓶中,蒸馏
水定容至25mL。吸取提取液0.5mL于大试管中,依
次加入蒸馏水1.5mL,蒽酮乙酸乙酯0.5mL,浓硫酸
5mL,充分振荡,立即于沸水浴中保温1min,自然冷却
至室温。以不加提取液的空白作对比,在630nm下测
光密度值。由标准曲线求出糖的含量(μg),按下式计算
测定样品中的糖含量。可溶性糖含量(%)=(从回归方
程中求得糖的量×Vt/Vs/FW/106)×100%。其中,Vt
为提取液体积(mL),Vs为测定时加样量,FW为叶片鲜
重(g)[9]。
1.2.2 脯氨酸含量测定 将样品洗净擦干,去除边缘及
中脉,称取约0.5g,剪碎放入大试管中,加入5mL 3%
磺基水杨酸溶液,在沸水浴中提取10min,期间不停晃
动。冷却后,将提取液用漏斗过滤于干净试管中,吸取2mL
提取液于另一试管中,加入2mL冰乙酸,2mL酸性茚三
酮,保鲜膜封口,沸水浴30min。冷却后加入4mL甲苯,
充分振荡。吸取上层红色液体,以甲苯为对照,520nm处
测光密度值。从标准曲线上查出2mL测定液中脯氨酸
的浓度x(μg/mL),然后计算样品中脯氨酸含量,单位鲜
重样品的脯氨酸含量(μg/g)=(x×5/2)/FW。其中,
FW为叶片鲜重(g)[1]。
1.3 数据分析
所有试材可溶性糖含量与脯氨酸含量的差异和不
同处理间可溶性糖含量与脯氨酸含量的差异用单因素
方差分析法分析,并用LSD法进行多重检验;所有统计
分析用SPSS 11.5统计软件;文中的折线图由Excel
作出。
2 结果与分析
2.1 石楠属植物幼苗形态变化
在排水后,‘石楠’、‘红罗宾’、‘鲁宾斯’外部形态发
生了一系列的变化,且主要集中在叶片上。在排水初
期,3种试材已经表现出淹水受害症状,随着时间延长,
伤害进一步加深,‘石楠’全淹处理叶片进一步萎蔫,最
终干枯脱落;半淹处理叶片出现干枯现象,随着排水时
间的延长最终出现恢复生长趋势。‘红罗宾’全淹处理
叶片也随着时间延长绝大部分植株叶片干枯,直至死
亡;半淹处理则部分叶片出现干枯或变红现象,最终大
部分植株恢复生长。‘鲁宾斯’全淹处理部分植株叶片
完全干枯,半淹处理植株长势强于全淹处理,弱于对照。
2.2 淹水胁迫对石楠属植物幼苗可溶性糖含量的影响
由图1可知,排水后3种试验材料的可溶性糖含量
都发生了不同程度的变化,但全淹处理的含量最高,半
淹其次,对照最低。随着排水时间的延长,‘石楠’全淹
的可溶性糖含量呈现上升-下降的趋势,排水后1d(7月
23日)、5d(7月27日)、9d(7月31日)、13d(8月4日)
的含量分别比对照上升了14.13%、22.21%、32.84%、
9.31%;半淹处理排水后1d含量上升,5d后急剧下降,
9d后又开始上升,变化较复杂。在排水5d后达到最高
值(3.99%),比对照上升了9.07%,排水21d后比对照
上升了16.31%。‘红罗宾’在排水5d后出现先下降后
缓慢上升的趋势,全淹处理排水5d后可溶性糖含量为
3.57%,排水9d后为2.79%,半淹处理排水后5、13、25d
图1 淹水-排水胁迫后石楠属植物幼苗不同处理叶片可溶性糖含量的变化
Fig.1 The variation of soluble sugar in leaves of Photiniaseedlings after relieve waterlogging stress from diferent varieties
46
北方园艺2012(20):63~66 植物·园林花卉·
(8月16日)可溶性糖含量依次比对照上升了12.64%、
11.41%、8.28%。‘鲁宾斯’的全淹、半淹处理及对照的
可溶性糖含量随着排水时间的延长呈现下降趋势,全淹
处理在排水1d后可溶性糖含量为3.55%,排水13d后
降为3.01%,半淹处理排水后5、13、25d可溶性糖含量
依次比对照上升了26.62%、11.91%、11.15%。
方差分析表明(表1),不同试验材料、不同处理之间
的可溶性糖含量差异达到极显著水平(P<0.01)。多重
比较分析表明,在0.05检验水平下,‘石楠’与‘红罗宾’、
‘石楠’与‘鲁宾斯’之间可溶性糖含量差异显著(P<
0.05),‘红罗宾’与‘鲁宾斯’之间可溶性糖含量差异不显
表1 淹水-排水后不同树种、
不同处理的可溶性糖含量方差分析
  Table 1 Variance analysis of soluble sugar content
among diferent varieties and treatments after relieve waterlogging stress
差异来源 平方和 自由度 均方 F值 Sig.
树种 8.503  2  4.251  34.362** 0.000
处理 8.930  2  4.465  36.089** 0.000
树种×处理 0.469  4  0.117  0.948  0.438
误差 16.579  134  0.124
总变异 1 320.660  143
  注:P**<0.01。
   
著(P>0.05),对照、全淹、半淹处理两两之间的可溶性
糖含量差异均显著(P<0.05)。
2.3 淹水胁迫对石楠属植物幼苗脯氨酸含量的影响
在逆境条件下,脯氨酸的积累可能一方面是细胞结
构和功能遭受伤害时,集体做出的反应;另一方面也是
植物对逆境适应性的表现。脯氨酸的积累可能具有清
除活性氧的作用,可作为鉴定植物相对抗性的指标。
由图2可知,‘石楠’、‘红罗宾’、‘鲁宾斯’3种试验
材料的脯氨酸含量在排水后有了不同程度的变化。全
淹、半淹处理及对照的脯氨酸含量高低依次为全淹>半
淹>对照。3种试验材料的全淹处理均呈现上升-下降
的趋势,这与排水后苗木的死亡有关,半淹处理及对照
呈现缓慢上升后开始下降又上升的趋势。‘石楠’、‘红
罗宾’的全淹处理在排水后9d(7月31日)达到最大值,
依次为7.52、4.20μg/g,分别比对照上升了125.48%、
88.62%;‘鲁宾斯’全淹处理在排水后5d(7月27日)达
到最高值4.84μg/g,比对照上升了66.12%。半淹处理
在排水5、13d(8月4日)、25d(8月16日)后石楠的脯氨
酸含量分别比对照上升了27.04%、24.10%、9.62%;‘红
罗宾’则分别比对照上升了22.06%、19.33%、37.93%;
‘鲁宾斯’分别比对照上升了28.45%、14.43%、19.63%。
图2 淹水-排水胁迫后石楠属植物幼苗不同处理叶片脯氨酸含量的变化
Fig.2 The variation of proline content in leaves of Photiniaseedlings after relieve waterlogging stress from diferent varieties
  方差分析表明(表2),不同试验材料、不同处理之间
的脯氨酸含量差异达到极显著水平(P<0.01)。多重比
较分析表明,在0.05检验水平下,‘石楠’、‘红罗宾’、
‘鲁宾斯’两两之间脯氨酸含量差异均显著(P<0.05),
对照、全淹、半淹处理两两之间的脯氨酸含量差异均显
著(P<0.05)。
表2 淹水-排水后不同树种、
不同处理的脯氨酸含量方差分析
  Table 2 Variance analysis of proline content
among diferent varieties and treatments after relieve waterlogging stress
差异来源 平方和 自由度 均方 F值 Sig.
树种 39.779  2  19.889  25.969** 0.000
处理 58.454  2  29.227  38.162** 0.000
树种×处理 2.059  4  0.515  0.672  0.612
误差 99.563  130  0.766
总变异 1 524.226  139
  注:P**<0.01。
3 结论与讨论
3.1 淹水胁迫后石楠属植物幼苗可溶性糖含量
植物体内的碳素营养状况常以糖含量作为重要
指标,糖是参与调节渗透胁迫的小分子物质,在植物
对水分胁迫的适应性调节中,是增加渗透性溶质的重
要组成成分[10]。大量研究结果表明[10-13],植物为了
适应逆境条件,会主动积累一些可溶性糖,降低渗透
势和冰点,以适应外界环境条件的变化。淹水条件
下,植株的可溶性糖不仅可提供必要的能量,还能调
节体内代谢,因而能在一定程度上减轻淹水的危害。
在试验中,随着排水时间的延长,‘石楠’的可溶
性糖含量呈现上升-下降-上升的趋势,而‘红罗宾’和
‘鲁宾斯’则总体呈现下降趋势。对照呈现较大幅度
变化与试验处于梅雨季节而受其影响有关,半淹处理
56
·园林花卉·植物 北方园艺2012(20):63~66
可溶性糖含量值趋于对照说明苗木有恢复生长的能
力,在排水期间全淹处理的苗木受害严重出现死亡现
象,在采样过程中全淹处理苗木的可溶性糖含量高于
半淹处理,且二者均高于对照。
3.2 淹水胁迫对石楠属植物幼苗脯氨酸含量的影响
游离脯氨酸作为重要的渗透调节物质,在正常条
件下,作物体内游离脯氨酸含量甚微,约占游离氨基
酸的百分之几。在逆境条件下,脯氨酸含量可以成倍
增加,但脯氨酸在湿害条件下,只能在植株体内短时
间积累。但由于植物抗逆性的途径是多种多样的,从
脯氨酸在逆境条件下的累积途径来看,它既可能有适
应性的意义,又可能是细胞结构受损伤的表现[14],故
脯氨酸的累积能否作为抗性的指标还尚无定论,但从
脯氨酸的作用看,无论是其物理、化学性质,还是对微
生物的作用方面,它对植物的抗旱或渗透胁迫及胁迫
解除后的恢复都是有益的[15-16]。
在试验中,3种试验材料的脯氨酸含量在排水期
间均呈现全淹处理高于半淹处理高于对照的趋势,说
明前期淹水胁迫造成的影响一直存在。全淹处理的
脯氨酸含量呈现先上升后下降的趋势,这与淹水一定
的时间引起渗透调节反应,而超过一定限度细胞内某
些功能发生了改变有很大关系。半淹处理则与对照
趋于一致,这与胁迫解除后苗木的逐渐恢复生长
有关。
参考文献
[1] 李慧,吴松,浦学文,等.红叶石楠的组织培养与快速繁殖研究[J].湖
北农业科学,2009,48(7):1546-1547.
[2] 王保林,李振卿,张汉卿,等.红叶石楠单芽扦插成活率的相关性试
验[J].河南林业科技,2010,30(2):19-20.
[3] 申万祥,姚默,赵兵,等.石楠属药学研究概况[J].畜牧与饲料科学,
2011,32(11):58-60.
[4] 刘静,王长宪,王斌,等.石楠抗寒基因AmGS高效转化体系的研究
[J].山东农业大学学报(自然科学版),2009,40(2):191-194.
[5] 黄艳艳,刘静,罗磊,等.转基因红叶石楠抗冻能力的研究[J].山东林
业科技,2010(5):63-65.
[6] 武金翠,吴泽民,龚维红.椤木石楠水分利用效率的影响因素研究
[J].安徽农业科学,2012,40(1):217-218.
[7] 黄晓霞,黄大韧,杨自云,等.土壤干旱与盐胁迫对球花石楠幼苗生
理特性的影响[J].北方园艺,2010(21):87-89.
[8] 曹晶,姜卫兵,翁忙玲,等.夏秋季旱涝胁迫对红叶石楠光合特性的
影响[J].园艺学报,2007,34(1):163-172.
[9] 高俊凤.植物生理学实验指导[M].北京:高等教育出版社,2006.
[10]张大鹏,罗国光.不同时期水分胁迫对葡萄果实生长发育的影响[J].
园艺学报,1992,19(4):296-300.
[11]王霞,侯平,尹林克.水分胁迫对柽柳植物可溶性物质的影响[J].干
旱区研究,1999,16(2):6-11.
[12]王义强,谷文众,姚水攀.淹水胁迫下银杏主要生化指标的变化[J].
中南林学院学报,2005(8):78-80.
[13]吴林,黄玉龙,李亚东,等.越桔对淹水的耐受性及形态生理反应[J].
吉林农业大学学报,2002,24(4):64-69.
[14]汤章城.逆境下脯氨酸的累积及其可能意义[J].植物生理学通讯,
1984(1):15-21.
[15]Aging H.A theory based on free radical and radiation chemistry[J].
Gerontrol,1956(11):298-300.
[16]王晓玲.水分胁迫对芝麻花期脯氨酸含量的影响[J].安徽农学通报,
2007,13(20):66-67.
Effect of Waterlogging Stress on Soluble Sugar Content and Proline Content of
Three Kinds of PhotiniaSeedlings
LIAN Hong-yan
(Colege of Urban Construction and Environmental Science,Anhui Science and Technology University,Fengyang,Anhui 233100)
Abstract:Taking three kinds of Photinia one-year-old potted seedlings as test materials,waterlogging and drainage
treatment,and soluble sugar content and proline content were tested.The reaction of Photiniaseedlings when they were
under the waterlogging stress were studied.The results showed that along with the time,the hurt of Photinia serrulata,
Photinia×fraseri‘Red Robin’and Photinia glabravar.Robens al got deepen under the waterlogging stress.The leaves
wilting,drying-up,reaction time of turning yelow on the diferent materials were diferent,change degree was also
diferent.The soluble sugar of Photinia serrulata increased at the beginning then deceased at last increased,but
Photinia×fraseri‘Red Robin’and Photinia glabra var.Robens al deceased under the waterlogging stress.The proline
content of three kinds of Photinia seedlings from the high to low was al submerge waterlogging disposal>semi-
submerge waterlogging disposal>control.
Key words:waterlogging stress;Photinia L.;young seedling soluble sugar content;proline content
66