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《西南大学》 2011年
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干旱、高温及其双重胁迫对紫御谷(Pennisetum glaucum'Purple Majesty')生理特性的影响及外源SA缓解效应

易小林  
【摘要】:紫御谷(Pennisetum glaucum'Purple Majesty')是有世界育种产业“奥斯卡”美誉的全美园艺新品种大赛(All America Selections, AAS)评选的2003年金奖获奖品种,具有很高的科研和观赏价值。自紫御谷引种国内以来,凭借其优良的观赏性状,正被迅速推广于各地城市园林绿化中,逐渐成为重要的城市绿化地被植物。实验模拟干旱、高温和干旱高温双重胁迫三种逆境条件,研究了紫御谷在此三种条件下的生理生化响应,以及水杨酸(Salicylic acid, SA)缓解其逆境伤害的效应,为紫御谷在重庆的育苗种植提供参考。研究结果如下: 1.早期的干旱胁迫会促进紫御谷幼苗根系的生长,使根系的总根长、根表面积和根体积增加,同时也增加了根系活力。随着胁迫时间的延长,幼苗总根长、根表面积、根体积和根冠比下降,根系活力也减弱。高温以及高温干旱双重胁迫抑制紫御谷幼苗根系的生长,使紫御谷幼苗根系的鲜物质含量、总根长、根表面积、根体积和根尖数减少。SA处理能增加干旱、高温及其双重胁迫下的紫御谷幼苗根系的鲜物质含量、总根长、根表面积、根体积、根系活力和根冠比。说明SA处理能减缓干旱、高温以及双重胁迫对根系的伤害,促进根系的生长。 2.干旱、高温及双重胁迫处理后,紫御谷叶绿体基粒数量明显减少,基粒垛叠不明显,且基粒片层排列松散,说明干旱、高温和双重胁迫使叶绿体的膜结构遭到不同程度的破坏。而0.5 mmol·L-1的SA预处理紫御谷叶片,在干旱、高温及其双重胁迫条件下,叶绿体膜结构相对完整,基粒片层较紧密,表明SA能有效保护叶绿体的膜结构。干旱、高温及其双重胁迫处理降低了紫御谷幼苗叶片叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总含量和Car含量,SA处理能增加干旱、高温及其双重胁迫处理的紫御谷幼苗叶片在各个胁迫处理时期的叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总含量和Car含量。 3.干旱、高温及其双重胁迫处理降低了紫御谷幼苗叶片的光合能力,使紫御谷幼苗叶片的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率下降;SA处理能增加干旱、高温及其干旱高温双重胁迫处理的紫御谷幼苗叶片的光合能力,使紫御谷幼苗叶片的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率得到了不同程度的增加。干旱、高温及其双重胁迫显著降低紫御谷叶片的初始荧光(Minimal fluorescence, Fo)和光下实际光化学效率(Photochemical efficiency of PSII,ΦPSII), SA处理可有效增加干旱、高温以及双重胁迫处理的紫御谷幼苗叶片的Fo和ΦPSⅡ。干旱、高温以及双重胁迫处理也降低了紫御谷叶片的最大光能转化效率(Photochemical quantum efficiency, Fv/Fm),除了双重胁迫处理的差异显著外,其它处理差异不显著。SA处理可有效增加干旱、高温以及双重胁迫处理下的紫御谷叶片的Fv/Fm。 4.高温胁迫的3-7天,紫御谷幼苗产生羟自由基的能力和对照相比,差异不显著,但在第9天时,迅速升高,且显著高于对照;干旱以及双重胁迫的紫御谷幼苗产生羟自由基的能力随时间快速升高,在胁迫处理的各个时期内,产生羟自由基的能力都显著高于对照;SA处理能降低干旱、高温及其双重胁迫的紫御谷幼苗产生羟自由基的能力。在干旱、高温及其双重胁迫下,紫御谷叶片抗超氧阴离子自由基活力单位都比对照有所降低,在进行胁迫同时施用SA处理后,部分时期的抗超氧阴离子自由基活力单位比相应的胁迫处理有所升高。干旱、高温及其双重胁迫下,紫御谷幼苗过氧化氢含量都比对照有所升高,而在进行胁迫同时施用SA处理后,过氧化氢含量比相应的胁迫处理有所降低,表明SA对干旱、高温及其双重胁迫有一定的缓解作用。 5.干旱、高温及其双重胁迫显著或极显著增加了紫御谷幼苗叶片的相对电导率和丙二醛(Malondialdehyde, MDA)含量,随着胁迫处理时间的延长,相对电导率和MDA含量呈递增的趋势,且干旱以及干旱高温双重胁迫下的紫御谷幼苗叶片的相对电导率增加的幅度大于高温胁迫处理的。而SA处理能减轻干旱、高温及其双重胁迫对紫御谷幼苗叶片的相对电导率和MDA含量,对膜结构起一定的保护作用。 干旱以及干旱高温双重胁迫处理的紫御谷幼苗叶片的可溶性蛋白含量都呈先增加后下降的趋势。干旱高温双重胁迫处理的第5天,可溶性蛋白含量达到最大值,而干旱胁迫处理则在第7天达到最大值。高温胁迫处理的紫御谷幼苗叶片的可溶性蛋白含量是先升后降再上升。干旱、高温及其双重胁迫处理的紫御谷幼苗叶片的可溶性蛋白含量,除了在高温胁迫处理的第5天含量高于同期对照外,其它时期都显著低于同期对照(P0.05)。SA预处理能增加干旱、高温及其双重胁迫紫御谷幼苗叶片的可溶性蛋白含量。在胁迫处理的各个时期,SA预处理紫御谷幼苗叶片的可溶性蛋白含量都高于同期胁迫处理的,但又低于同期对照的。 高温胁迫下紫御谷幼苗叶片的可溶性糖含量与对照组差异不明显;干旱胁迫紫御谷幼苗叶片的可溶性糖含量先升后降,在干旱胁迫的第3天、第5天和第7天,可溶性糖含量高于同期对照。在双重胁迫处理的4个时期,可溶性糖含量显著或极显著高于同期对照。水杨酸预处理能增加干旱、高温及其双重胁迫紫御谷幼苗叶片的可溶性糖含量。 对照、干旱、高温以及干旱高温双重胁迫处理下的紫御谷幼苗叶片脯氨酸(Praline, Pro)含量随时间出现先增后降的趋势,在第7天时达到最大值。高温胁迫处理的前期,Pro含量明显高于对照且差异显著,高温胁迫处理的后期,Pro含量略高于对照,但差异不显著。SA处理则降低了高温胁迫处理各个时期的Pro含量。干旱以及干旱高温双重胁迫处理下的紫御谷幼苗叶片Pro含量都显著或极显著的高于同期对照,SA处理降低了干旱以及干旱高温双重胁迫处理下的紫御谷幼苗叶片Pro含量。 6.干旱胁迫的3-5天,紫御谷幼苗叶片的过氧化物酶(Peroxidase, POD)和抗坏血酸过氧化物酶(Ascorbate peroxidase, APX)活性迅速升高,显著高于对照,干旱胁迫的7-9天,POD和APX酶活性迅速降低,显著低于对照。SA预处理能增加干旱胁迫下紫御谷幼苗叶片的POD和APX酶活性。高温以及高温干旱双重胁迫显著降低紫御谷幼苗叶片的POD和APX酶活性,但POD活性在高温以及高温干旱双重胁迫处理过程中变化不大。SA预处理能显著增加高温和高温干旱双重胁迫下紫御谷幼苗叶片的POD和APX酶活性。干旱、高温、高温干旱双重胁迫使紫御谷幼苗叶片的超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase, SOD)和过氧化氢酶(Catalase, CAT)活性降低,SA预处理能提高干早、高温及其双重胁迫紫御谷幼苗叶片的SOD和CAT酶活性。 7.在干旱和高温胁迫的早期(3天、5天),IAA含量高于对照,但随胁迫时间延长,IAA含量呈下降趋势,后期(7天、9天)IAA含量低于对照。干旱高温双重胁迫后,IAA含量在所有处理和对照中,一直处于最高水平,在所有时期均高于同期对照的。SA处理能增加干早胁迫下紫御谷幼苗叶片的IAA含量,同时也增加了高温胁迫处理5天、7天和9天的紫御谷幼苗叶片的IAA含量。干旱、高温以及干旱高温双重胁迫能明显增加ABA的含量,SA处理能降低干旱、高温及其双重胁迫紫御谷叶片ABA含量。干旱胁迫处理第3天和第5天,紫御谷幼苗叶片的茉莉酸(Jasmonic acid, JA)含量与对照相当;之后JA含量快速升高,显著高于对照。高温胁迫处理后,紫御谷幼苗叶片的JA含量与对照差异不明显。双重胁迫处理第3天JA稍低于对照;之后JA含量快速升高,均高于同时期对照的JA含量。SA处理能降低干旱、高温及其双重胁迫下紫御谷幼苗叶片的JA含量。
【学位授予单位】:西南大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:S681.9

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