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    干旱对小麦幼苗的影响【干旱胁迫对豌豆幼苗生理生化指标的影响】

    来源:六七范文网 时间:2019-05-22 04:46:31 点击:

      摘要 研究干旱胁迫下豌豆幼苗相关生理生化指标的变化,结果表明:随着干旱胁迫时间的延长,豌豆幼苗组织的游离氨基酸和还原糖含量呈上升趋势,VC含量先降后升,叶绿素含量呈先升后降、最后又上升的趋势;总体上菜豌保持相对较高的游离氨基酸总量、还原糖含量、叶绿素和VC含量,朱沙红则相反。3个品种的抗旱性强弱依次为:菜豌 >黑眉一号 >朱沙红。
      关键词 豌豆;生理生化指标;干旱胁迫
      中图分类号 S643.3 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2011)12-0111-02
      植物的生长发育经常会受到干旱胁迫的影响[1],干旱对农作物造成的损失在所有非生物胁迫中占首位,仅次于生物胁迫中病虫害造成的损失。许多重要农作物如水稻、土豆、豌豆等对干旱非常敏感,经常因干旱造成严重的产量损失[2]。因此,培育抗旱品种是农作物生产中的重要课题。
      豌豆苗是一种营养丰富和口感鲜嫩的绿色蔬菜,在四川、重庆地区备受广大消费者的青睐。在豌豆苗生产中,如果在萌发时水分不足,会造成萌发时间延长,出苗率低或幼苗瘦弱,后期生长严重缺水时会导致物质代谢紊乱,幼苗生长缓慢或者死亡。基于此,笔者就豌豆在干旱胁迫下的组织中游离氨基酸总量、还原糖含量、叶绿素含量和VC含量的变化与植物抗旱性的机制进行研究,从而为豌豆栽培和抗旱品种选育提供理论依据和技术参数。
      1 材料与方法
      1.1 供试材料
      供试材料为菜豌、黑眉一号、朱沙红3个豌豆品种。
      1.2 试验设计
      选取质量较好、大小均匀一致、易萌发的豌豆种子,培养土为自然土,种子经0.1% HgCl2消毒后浸泡12 h左右,播种于栽培钵(口径、高度分别为20、15 cm)中,每钵播种10粒,每一品种排苗6钵,外加一平行对照组,共计36钵。经15 d恢复生长后进行人工干旱胁迫处理。其余5钵进行断水处理,分别断水3、6、9、12、15 d。当植株出现不同程度的胁迫反应时测定各项生理指标。
      1.3 生理指标的测定方法
      选心叶外侧第2~3片功能叶为测定材料。游离氨基酸总量的测定采用茚三酮溶液显色法,还原糖含量测定采用3,5-二硝基水杨酸法[3];叶绿素含量测定采用混合液法[4];VC含量测定采用2,6-二氯酚靛酚滴定法[3]。
      1.4 数据处理
      试验数据采用DPS软件二因素无重复方差进行统计分析。
      2 结果与分析
      2.1 干旱胁迫对豌豆组织中游离氨基酸总量的影响
      正常处理下不同豌豆品种叶片中游离氨基酸总量水平较为接近,但是在干旱胁迫处理后3个豌豆品种叶片中游离氨基酸总量大体上呈逐步增加趋势(图1)。随着干旱胁迫的加剧,豌豆生长受到一定影响,有轻微致死现象。3个豌豆品种叶片内游离氨基酸总量的变化幅度亦不同,其中菜豌的变化最为明显。断水6 d时,豌豆游离氨基总量增加比较缓慢,而断水12 d增幅增大,菜豌、黑眉一号、朱沙红分别比CK增加了66%、35%、22%,体现出不同豌豆品种对干旱胁迫逆境的适应能力不同。
      2.2 干旱胁迫对豌豆组织中还原糖含量的影响
      豌豆叶片中的还原糖含量在干旱胁迫时都高于CK(图2)。分析表明,各品种和处理之间均无显著差异。在断水3 d时,菜豌的还原糖含量迅速增加,黑眉一号和朱沙红变化不是很明显,但断水6 d时,朱沙红的还原糖含量明显增加,菜豌和黑眉一号则次之。另外,在干旱胁迫中3种试材的还原糖含量均高于CK。
      2.3 干旱胁迫对豌豆组织中叶绿素含量的影响
      随着干旱胁迫时间的延长,各处理下叶绿素含量在干旱胁迫初期都有不同程度的上升(图3);随着干旱胁迫程度的加剧,叶绿素总量表现为先升后降,最后又回升的趋势。分析表明,断水处理3、9 d与CK相比均达到了显著差异,菜豌与朱沙红间达到了显著差异。干旱胁迫初期叶绿素含量呈先升后降的趋势,说明在轻度水分胁迫下促进了豌豆叶绿素的合成。断水12 d以后,叶绿素又开始升高,这是豌豆对于干旱胁迫的一种适应。
      2.4 干旱胁迫对豌豆组织中VC含量的影响
      与CK相比,断水3 d时,菜豌和朱沙红的VC含量均升高;断水6 d时,朱沙红的Vc含量开始下降,而菜豌还在继续升高,直到断水9 d时,菜豌的VC含量开始下降;但是黑眉一号一直处于下降趋势(图4)。总之,随着干旱胁迫时间的延长,3种试材的VC含量均呈降低趋势,下降幅度为菜豌<黑眉一号<朱沙红。菜豌、黑眉一号、朱沙红的Vc含量分别较CK下降了6.7%、9.2%、21.7%。另外,在干旱胁迫下,朱沙红的VC含量显著低于黑眉一号,黑眉一号的VC含量低于菜豌。可见,品种保持相对较高的VC与其抗旱性强弱相关。
      3 结论与讨论
      3.1 结论
      随着干旱胁迫程度的加剧和时间的延长,豌豆幼苗游离氨基酸和还原糖含量累积,胁迫程度愈严重,其值上升幅度越大,叶绿素含量呈先升后降、最后又上升的趋势,VC含量先降后升。不同品种间的生长差异显示:总体上菜豌保持相对较高的游离氨基酸总量、还原糖含量、叶绿素含量和VC,朱沙红则相反。3个豌豆品种的抗旱性强弱为菜豌>黑眉一号>朱沙红。
      3.2 讨论
      3.2.1 豌豆幼苗组织游离氨基酸总量与干旱胁迫。在水分胁迫下,植物通过渗透调节主动降低渗透势是一种重要的调节方式[5],植物体内会累积大量游离氨基酸[6]。该试验中,干旱胁迫导致豌豆幼苗游离氨基酸的累积,干旱程度愈严重,其值上升幅度越大。且在同一胁迫梯度下,不同品种间游离氨基酸差异均表现较为明显。这可能是由于游离氨基酸的连续累积能降低渗透势,使豌豆具备了低水势抗旱的特征。可见,干旱胁迫下的游离氨基酸累积可作为抗旱性的鉴定指标。
      3.2.2 豌豆幼苗组织还原糖含量与干旱胁迫。还原糖是重要的渗透调节物质,在增强植物抗旱性方面具有重要作用[7]。该试验中,干旱胁迫后,与正常供水相比,豌豆叶片还原糖含量显著增加,这是豌豆主动进行渗透调节的一种反应,通过降低细胞水势,维持生长发育。   3.2.3 豌豆幼苗组织中叶绿素含量与干旱胁迫。叶绿素是光合作用中最重要和最有效的色素,与植物抗旱性相关。该试验中,干旱胁迫初期叶绿素含量基本上要较高,随着干旱胁迫程度的加剧,3个豌豆品种的VC含量都呈先降后升的趋势,这说明豌豆起初能通过提高叶绿素含量而保证对光能的充分利用,提高转化率,以保证碳同化,增强体内的代谢活动,这种生理反应是对抗旱能力的表现,这与孔艳菊等[8]对黄栌的研究结果相似。但在胁迫后期,豌豆幼苗的水分吸收受到抑制,而导致叶片组织水和自由水的降低,造成叶绿素合成与降解的失衡,加剧了光合作用的降低[9]。因此,叶绿素含量可以作为豌豆抗旱性鉴定指标。
      3.2.4 豌豆幼苗组织中VC含量与干旱胁迫。VC又称抗坏血酸,具有很强的还原性,可缓解逆境胁迫中活性氧自由基对植物的伤害。该试验中,豌豆VC含量在处理第3天呈上升趋势,其作用可能是消除活性氧自由基对植物造成的伤害;但是随着干旱胁迫程度的加剧,VC含量迅速下降,这是由于细胞内产生大量自由基及其清除机制的平衡受到破坏,即发生毒害作用[10]。
      4 参考文献
      [1] 韩蕊莲,李丽霞,梁宗锁.干旱胁迫下沙棘叶片细胞膜透性与渗透调节物质研究[J].西北植物学报,2003,23(1):23-27.
      [2] 陈善福,舒庆尧.植物干旱胁迫的生物学机理及其基因工程研究进展
      [J].植物学通报,1999,6(5):555-560.
      [3] 李合生.植物生理生化实验原理和技术[M].北京:高等教育出版社,2000:134-137.
      [4] 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.
      [5] SHEN L,DRCUTT D M,FOSTER J G.Influence of drought on the conce-ntration and distribution of 2,4-diaminaobutyric acid and other free amino acids in tissues of flatpea(Lathyrus sylvestris L.)[J].Enviro Expt Bot,1990,30(4):497-504.
      [6] 吴晓红,唐中华,祖元刚.水分胁迫对迷迭香中游离氨基酸的影响[J].东北林业大学学报,2006,34(3):57-58.
      [7] 邹琦.作物抗旱生理生态研究[M].北京:科学技术出版社,1994:25-78.
      [8] 孔艳菊,孙明高,胡学俭,等.干旱胁迫对黄栌幼苗几个生理指标的影响[J].中国农业大学学报,2006,26(4):42-46.
      [9] 赵昌琼,卢站根,庞永珍,等.土壤水分胁迫对曼地亚红豆杉光合特性的影响[J].西南师范大学学报:自然科学版,2003,28(1):126-139.
      [10] 夏石头,彭克勤,萧浪涛,等.碘对黄豆芽生长及其可食部分氨基酸、VC和纤维素含量的影响[J].植物生理学通讯,2001,37(6):507-509.