土壤干旱胁迫对蒙古扁桃种子及根系生理活动的影响

【摘要】： 蒙古扁桃(Prunus mongolica Maxim.)是蒙古高原荒漠区和荒漠草原特有的旱生落叶灌木,其抗逆性极强,防风固沙能力很强,对脆弱荒漠生态环境的稳定与恢复中发挥着极其重要的作用。将蒙古扁桃种子分别在渗透势为-0.04MPa、-0.12MPa、-0.30MPa(聚乙二醇,PEG-6000)的石英砂培养基上进行发芽,探讨模拟干旱胁迫对蒙古扁桃种子发芽期间呼吸代谢的影响。结果表明,在发芽期间蒙古扁桃种子呼吸商、总呼吸强度呈现先上升后下降的趋势,交替途径也表现出相同的变化模式。萌发早期糖酵解(glycolysis,EMP pathway)途径运行速率很高,第4d达到最高值,即对照(CK)和-0.04MPa、-0.12MPa、-0.30MPa的EMP途径呼吸速率最高值分别为74.33、70.29、70.24和62.16O2μl·g~(-1)FW·h~(-1),但随后又逐渐减弱。同时,糖酵解—三羧酸循环(tricarboxylic acid cycle,TCAC )途径相应增强。种子发芽初期磷酸戊糖途径( hexose monophosphate pathway,HMP pathway)以较高速率运行,但随着种子萌发进程逐渐下降。轻度胁迫(渗透势为-0.04MPa)促进呼吸底物代谢速率。在整个种子萌发过程中,细胞色素系统电子传递途径运行活性随总呼吸的增加而显著加强,但所占的比值逐渐下降,而交替途径在总呼吸中所占的比值逐渐上升。轻度胁迫使种子发芽期间的抗氰呼吸增加,但随着胁迫强度的增加,交替途径的贡献降低,而细胞色素主路的贡献增加。此外,种子萌发期间其氰化物含量呈先上升后下降趋势,轻度胁迫促进发芽种子中氰化物的积累。 控制土壤水分含量来模拟不同土壤干旱胁迫,探讨土壤干旱对蒙古扁桃幼苗根系生理特性的影响。结果表明,包括全氮含量、硝酸还原酶活性、蛋白酶活性在内的氮代谢水平,随着干旱胁迫强度的增强迅速增加,当土壤含水量下降到3.96%、植株叶水势下降到-2.48MPa时达到最高水平,分别比正常供水的对照升高35.55%、164.06%、651.63%,之后缓慢下降并趋于平衡;蒙古扁桃幼苗根系在干旱胁迫条件下具有较好的渗透调节能力,胁迫前期其根系脯氨酸、游离氨基酸以及无机离子(K~+、Na~+)的含量显著增加,其最高含量分别为2.63、7.29、1.45、0.60mg·g~(-1)DW,分别比正常供水的对照增加16.44倍、0.83倍、1.62倍和1.36倍,到胁迫后期这些小分子渗透调节物质含量下降的同时可溶性蛋白和可溶性糖等大分子量可溶性物质含量增加,即胁迫前期其主要渗透调节物质为脯氨酸、游离氨基酸、K~+、Na~+等低分子量物质,而胁迫后期主要以可溶性蛋白和可溶性糖作为渗透调节物质。蒙古扁桃根系具有较好的抗氧化能力,胁迫前期谷胱甘肽含量迅速下降,同时抗坏血酸含量迅速积累,胁迫后期则相反,表明,2种非酶自由基清除剂很好地相互补偿。干旱引起蒙古扁桃根系膜系统过氧化作用加强,随着胁迫时间的延长,积累较多的丙二醛(MDA),造成膜透性增加,MDA的增值与质膜透性呈显著正相关(R~2=0.706)。经干旱胁迫处理后,蒙古扁桃幼苗根系活力呈下降—上升—下降趋势。土壤干旱胁迫处理后,蒙古扁桃幼苗单根和整株根系水流导度(Lpr)急剧下降,当土壤含水量下降到1.23%、植株叶水势下降到-3.48MPa时,分别比正常供水的对照降低88.38%和94.59%,表明,干旱胁迫导致蒙古扁桃幼苗根系导水能力迅速下降。根冠淀粉水解状况检测结果表明,蒙古扁桃根冠淀粉颗粒水解的程度随着胁迫程度的加重而增加,这是根系受到伤害的结果。 将30～40cm高的蒙古扁桃幼苗进行长期(60d)(正常供水、轻度干旱、中度干旱、重度干旱)处理后,测定结果表明,在轻度干旱胁迫下根系长度、根系体积、根粗度、活跃吸收面积、根/冠比及根面积/叶面积比,根系活力等都比对照的升高,但随着水分胁迫的加剧,这些指标呈下降趋势。随着胁迫强度的加强,根系质膜透性上升,可溶性糖、游离氨基酸(包括脯氨酸)等有机溶质明显积累,K~+、Na~+等无机离子变化不明显,可溶性蛋白含量下降,这可能是蒙古扁桃根系对长期干旱适应的表现。

【关键词】：荒漠植物 蒙古扁桃 土壤干旱
【学位授予单位】：内蒙古师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：Q945.78
【目录】：