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【竹柳技术:干旱胁迫对两种速生树种叶绿素含量的影响】

中国竹柳树网 竹柳树网 青泓福农林科技 时间:2014-07-06 09:02:07 热度: 加入收藏

 

 中国柳树   时间:2014年07月06日   来源:中国竹柳树网

 

 

竹柳技术:干旱胁迫对两种速生树叶绿素含量的影响

 

   【中国竹柳树讯】 潘听,邱权,李吉跃“,苏艳,何茜
(华南农业大学学院,广东广州、510642)

摘要:以竹柳和尾巨按2种速生树种为试材进行干旱胁迫模拟盆栽试验,通过对比干旱胁迫后叶片中叶绿素a、叶绿素b、叶绿素(a+b)含量以及叶绿素(a/b)值的变化,对供选树种进行抗旱性能分析与评价,为在华南地区选育优良的抗旱、节水速生树种提供重要的理论支持和参考依据。试验结果表明,两个树种在干旱胁迫卜均表现出叶绿素a含量逐渐降低的趋势,尾巨按降幅为70.2%,竹柳为55.5%;叶绿素b、叶绿素(a+b)含量先缓慢增加后降低,叶绿素b含量与正常水分条件相比变化较小,叶绿素(a+b)含量的变化主要由叶绿素a引起,竹柳的叶绿素(a+b)
含量变化幅度小于尾巨按。叶绿素(a/b)值呈现先降低后升高的变化趋势,最小值均出现在干旱胁迫第9d,且竹柳的降幅小于尾巨按。经过对各项指标的综合分析并结合植物的抗旱性表现,得出竹柳比尾巨按的适应性强,抗旱性能较好。

关键词:竹柳;尾巨按;干旱胁迫;叶绿素
中图分类号:S718.43文献标识码:A


    叶绿素是植物在光合作用过程中进行光能吸收和传递的重要功能物质,其含量的高低直接影响植物光合作用的强弱。水分不足可引起植物体内叶绿素的含量发生变化,当严重的水分胁迫使叶绿体的片层结构受损,使叶绿素含量下降,希尔反应减弱,光系统II活力下降,电子传递和光合酸化受抑制,会导致光合作用下降,因此,干旱胁迫下叶绿素含量的变化,在一定程度上可以反映植物的生产性能和抵抗逆境胁迫的能力


    通过研究干旱胁迫对植物叶绿素含量的影响,可分析抗旱性能的差异。国内外许多专家学者的研究表明利用干旱胁迫下叶绿素含量的变化,可以指示植物对干旱胁迫的敏感程度,黄承建等研究了在干旱胁迫对荃麻(Boehmeria nivea)长期植株光合色素的影响,表明干旱胁迫对叶绿素b的影响大于叶绿素a;王新建等用盆栽自然干旱法对4种砧木嫁接的豫揪1号(Catalpa bungei c1. 'Yu-1')幼苗进行干旱胁迫试验,表明叶绿素a、叶绿素b、叶绿素(a+b)含量大幅度下降;赵瑾等【i2}通过人工控制盆栽圆柏(Sabina chinensis)灌水量的试验方法研究表明叶绿素a、叶绿素b含量与叶片含水量呈显著正相关。目前速生树种的抗旱性能与叶绿素含量变化的研究较少,而此方面对竹柳和尾巨按(Euca如tusurophylla X E. grandis)研究亦鲜见报道。


    尾巨按是尾叶按和巨按的杂交种,也是我国南方速生丰产林的首选树种。竹柳又名美国竹柳,由美国寒竹(Chimonobambusa  marmorea)、朝鲜柳(Salix koreensis)、筐柳((S. linearistipularis)组合杂交选育的优良品系,具有耐盐碱、耐水淹、成材决、材质好等特性,是一个函待开发的优质、能源树种【15]。本试验以这两树种为材料,通过对比不同程度干旱胁迫对植物叶片中叶绿素a含量、叶绿素b含量、叶绿素(a+b)含量、叶绿素(a/b)值的变化,综合分析及评价其抗旱性能的差异,为华南地区选育优良的抗旱、节水的速生树种提供理论支持和科学依据。

 


1材料与方法


1.1试验材料
    选取苗木长势良好、形态特征相近的盆栽尾巨按1年生组培苗和竹柳1年生扦插苗,各30株。于2011年5月在华南农业大学林学院温室内培育,花盆直径为25 cm,高30 cm,所用土壤为华南农业大学树木园内林地赤红壤。土壤田间持水量为(26.87士2.07)%,容重为((1.34士0.07) g·cm3。苗木基本情况见表1.
 
    
1.2研究方法
    对每株植株中生长位置、叶片朝向相近、大小相似的中上部8一10片叶片进行挂牌标记,于2011年7月1日浇透水后第一次采样对照,之后不再浇水使其自然干旱,在干旱处理第3, 6, 9, 12, 15,19, 24 d采样,同树种每次取3株挂牌叶片进行试验,共3个重复,采后置于冰桶内带回实验室,用蒸馏水洗净擦干
    一般认为土壤含水量占田间持水量80%以上为正常水平,50%一70%为轻度干旱,30%一50%为中度干旱,低于30%为重度干旱。根据本试验测定土壤质量含水量占田间持水量的比例,划分为:0一3d处理为正常水分条件,6一9d为轻度干旱,12一15d为中度干旱,19}24d为重度干旱。
1.3测定方法
叶绿素含量的测定参照李合生的试验方法进行,用UV-2802紫外可见分光光度计在663 nm,652 nm和645 nm波长下测定其吸光度,并按下列公式计算叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总含量。

 式(1)一(3)中D663、 D652、 D64:分别为相应波长下的光密度值,V为提取液的体积,W为叶片鲜重。
1.4数据分析
    数据采用Excel 2003处理、作图,统计分析由SPSS 16.0软件完成。

 

2  结果与分析


2.1干旱胁迫对苗木叶绿素a含量的影响


    叶绿素a在光合作用中能将汇集的光能转变为化学能进行光化学作用。在干旱胁迫下,两种苗木的叶片叶绿素a含量随处理时间的延长均呈下降趋势(图1-A),且在试验过程中竹柳的叶绿素a含量始终高于尾巨按,两者差异显著(P<0.05)。在正常水分条件下,竹柳为1.32 mg·g-1,尾巨按为0.67  mg·g-1 。轻度、中度干旱胁迫时期,两种苗木的叶绿素a含量迅速下降,其中尾巨按降低56.72%,竹柳降低50.00%。重度干旱时期两种苗木叶绿素a含量的降幅逐渐变小,24 d趋于平缓并下降到最小值,尾巨按为0.20  mg·g-1,竹柳为0.59 mg·g-1,竹柳比尾巨按高出1.95倍。与正常水分条件的叶绿素a含量相比,24 d时尾巨按降低70.15%,竹柳降低55.45%。可见干旱胁迫对不同苗木叶片叶绿素a含量有不同的影响,竹柳的下降幅度明显小于尾巨按。


2.2干旱胁迫对苗木叶绿素b含量的影响


    叶绿素b在植物光合作用中具有吸收和传递光能的作用。从图1-B可以看出,叶片中叶绿素b含量在干旱胁迫期间的变化趋势为先增加后减少的“单峰曲线”,且两者在胁迫反应过程中存在着显著性差异(P<0.05)。正常水分条件下两种苗木叶片中叶绿素b含量相差较大,尾巨按为0.25mg·g-1,竹柳为0.41mg·g-1。轻度干旱胁迫时期叶绿素b含量呈上升趋势,在第9d两种苗木同时达到峰值,尾巨按为0.5 3mg·g-1,竹柳为0.61 mg·g-1,之后便逐渐减少至试验结束。峰值与正常水分条件相比,尾巨按增加了108.46%,竹柳仅增加了48.27%,重度干旱胁迫24 d降为最低值,与对照相比尾巨按降低了41.00%,竹柳降低34.37%综合表现出了更强的适应性。


2.3干旱胁迫对苗木叶绿素(a+b)含量的影响


干旱胁迫下植物叶绿素(a+b)含量的变化指示植物对水分胁迫的敏感性,直接影响光合效率和光合产量。由图1-C可知,正常水分条件下两种苗木叶片叶绿素(a+b)含量相差较大(P<0.05),尾巨按为0.92mg·g-1,竹柳为1.74mg·g-1,干旱胁迫处理后叶绿素(a+b)含量总体为先略微上升后逐渐下降的趋势。0-6d竹柳上升了0.01 mg·g-1   6 d为峰值1.75mg·g-1之后一直下降,24 d降至0.86 mg·g-1,与对照相比降幅为50.45%。尾巨按在0一3 d小幅度下降了0.05mg·g-1, 3一9d又缓慢上升,第9d达到峰值0.98mg·g-1与对照相比增加了0.06mg·g-1, 9~24d呈下降趋势,24 d达到最小值0.35 mg·g-1,比竹柳低0.51mg·g-1与对照相比降幅为62.13%,高出竹柳11.68%。尾巨按较竹柳对干旱胁迫更为敏感。

 

2.4干旱胁迫对苗木叶绿素(a/b)值的影响


 叶绿素的代谢是一个动态平衡的过程,光合强度与叶绿素(a/b)值密切相关。有研究表明,叶绿素(a/b)值下降的程度也可评定植物的抗旱性。干旱胁迫下叶绿素(a/b)值的变化趋势为先降低后升高(图1-D),两树种在干旱过程中差异显著((P<0.05)。正常水分条件下尾巨按叶绿素(a/b)值为2.64,竹柳为3.22 0 0一9d尾巨按的叶绿素((a/b)值迅速下降,9d达到最小值0.84,比对照下降了1.80,之后缓慢上升,19一24 d趋于平缓,最终为1.33。竹柳也呈现相同的变化趋势,0一12d迅速下降,最小值晚于尾巨按出现,在12d为1.55,比尾巨按高0.71,之后逐渐上升,24 d达到2.19。与对照相比,尾巨按叶绿素((a/b)值降低1.31,竹柳降低1.03。可见干旱胁迫对尾巨按叶片叶绿素(a/b)值的影响程度大于竹柳。

 

3结论与讨论


  叶绿素普遍存在于植物体内,包括叶绿素a、叶绿素b以及类胡萝卜素。叶绿素在光合作用过程中不仅担负着光能吸收与转化的重要作用,而且在环境的变化过程中通过动态地调节比例,合理分配和耗散光能,保证光合系统的正常运行,在一定程度上可以反应植物的生产性能和抵抗逆境胁迫的能力。同时干旱胁迫会造成叶绿素含量的变化,指示植物对水分胁迫的敏感性,并直接影响光合产量。在植物抗旱的相关研究中,叶绿素含量一直被当作一种与植物抗旱性严格相关的重要指标


 本试验对尾巨按和竹柳叶片叶绿素a、叶绿素b含量在干旱胁迫下的变化情况进行了测定,并对叶绿素(a+b)含量变化以及叶绿素(a/b)值进行了分析。结果表明两种苗木均表现出叶绿素a、叶绿素(a+b)含量逐渐下降、叶绿素b含量先上升后下降,以及叶绿素(a/b)值先下降后上升的趋势。两种苗木叶绿素a的降幅均大于其他3个指标,变化幅度明显大于叶绿素b含量。叶绿素b含量变化呈“单峰曲线”但24 d重度干旱胁迫时期的值与正常水分条件下相差却很小,仅为尾巨按0.10 5mg·g-1,竹柳0.145mg·g-1说明在干旱胁迫中叶绿素b含量仅有较小的变化,持续的干旱胁迫没有严重影响到叶绿素b的含量,叶绿素(a+b)含量的变化主要是由于叶绿素a含量的减少而引起,这可能是由于水分胁迫引起植物体内活性氧的积累,进而引发叶绿素a的破坏。这与邹春静等对干旱胁迫下沙地云杉(Picea mongolica)的生理相应研究相似。


   一般认为抗旱性强的植物即使在干旱胁迫下也能保持较高的叶绿素含量,从而保持较高的生长速率。本试验中尾巨按和竹柳的叶绿素(a+b)含量分别在干旱胁迫第0一9 d, 0一6d有小幅度增长,这可能是由于干旱胁迫苗木水分减少导致的叶绿素“浓缩”现象,随着胁迫程度的不断加强,植物内部生理紊乱,叶绿素合成受阻,分解加快,因而随后叶绿素含量又逐渐下降。邹春静等}2s}也认为,叶绿素含量的增加可能与植物对环境因子的补偿和超补偿效应有关。竹柳叶绿素(a+b)含量的降幅为50.45%,小于尾巨按的62.13%,表现出对干旱胁迫较强的适应性和较高的光合效应以维持生长。冯慧芳等在对4种阔叶幼苗的抗旱性研究中也证实这一观点。


    叶绿素a能将汇集的光能转变为化学能进行光化学作用,叶绿素b则主要是收集光能。在一定范围内较低的叶绿素(a/b)值有利于植物利用弱光进行光合作用fill。而叶绿素a比叶绿素b在活性氧的作用下更易被分解破坏,可能也是试验中叶绿素(a/b)值呈“单峰曲线”的重要原因。张明生等提出叶绿素(a/b)值可以判断植物的抗旱能力。聂华堂等认为抗旱性越强的品种,随着水分胁迫程度的加深,叶绿素(a/b)值的变化幅度越小。本试验也得出相同的结论:竹柳各时期叶绿素(a/b)值均大于尾巨按,且变化幅度仅为32.12%,远低于尾巨按的49.40%,表现出较强的适应性和抗性。


    由上述的分析可以得出,在干旱胁迫下通过比较两种苗木叶片叶绿素a含量、叶绿素b含量、叶绿素(a+b)含量以及叶绿素(a/b)值的变化,相对较尾巨按而言,竹柳具有较为理想的抗旱特性。但鉴于叶绿素在干旱胁迫下变化的复杂性,还需进一步的深入研究,探索其变化对植物抗旱性的影响。

 

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原载于2013年9月按树科技第30卷第3期

  

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