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《甘肃农业大学》 2020年
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不同生长年限老芒麦生理生化及碳氮代谢特征研究

吴召林  
【摘要】:老芒麦隶属禾本科(Poaceae)披碱草属(Elymus),是青藏高原高寒区乃至欧亚大陆北部草原区重要建群种,具有诸多优良特性,对退化草地改良、种草养畜等都具有重要作用。但是实践证明,老芒麦最大的缺点是利用年限短,这是导致老芒麦不能长期大面积推广种植的主要瓶颈。鉴于此,本研究以不同建植年限(3年、4年和7年)“青牧1号”老芒麦为材料,比较连续两年内不同生长年限老芒麦各部位内源激素含量、氧自由基产生速率、丙二醛含量与抗氧化酶系统及碳氮代谢等特征变化规律,探讨影响老芒麦种群逐渐衰退过程中生理生化及其碳氮调控特征,为推迟老芒麦衰老起始或延缓衰老技术的选择奠定理论基础。研究结果如下:(1)抗氧化系统关键指标超氧化物歧化酶(SOD)、O~(2-)产生速率(O~(2-))和丙二醛(MDA)对老芒麦种群稳定性的影响较大。随株龄增长,叶片和根系SOD活性逐渐降低,而O~(2-)和MDA逐渐升高;对于同一年限不同部位及不同生育期SOD活性差异而言,叶片较根和茎鞘明显,抽穗期较其他生育期明显。2019年抽穗期三个样地的老芒麦叶片SOD活性较2018分别降低了86.73%、85.86%和81.15%。O~(2-)和MDA随老芒麦株龄增长总体呈增长规律。就不同部位而言,株龄对老芒麦根系O~(2-)的影响大于叶和茎鞘;对茎鞘MDA含量的影响大于叶片和根系,拔节和孕穗期茎鞘MDA含量增幅均以7龄到8龄为最大,增幅分别为89.54%和318.11%。(2)不同生长年限老芒麦内源激素中脱落酸(ABA)和赤霉素(GA)含量变化较大。其中以拔节期4龄和7龄老芒麦叶片的ABA含量在2018至2019年间的增幅最大,分别增长了96倍和3倍。而GA含量基本表现为先升高后降低规律,其中尤以根系最明显。(3)碳代谢中同一生育期老芒麦叶和根系蔗糖合成酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)活性随株龄增长总体呈先升高后降低规律,但可溶性糖表现为随株龄增长逐渐升高。氮代谢中叶片和茎鞘全N含量随老芒麦株龄增长逐渐降低,硝酸还原酶(NR)和谷氨酰胺合成酶(GS)活性呈先升高后降低趋势,对相同生育期不同部位而言,株龄对老芒麦叶片氮代谢的影响大于茎鞘。与2018年相比,拔节期叶片全N含量在3龄到4龄、4龄到5龄和7龄到8龄(样地3)分别较2019年降低37.14%、30.43%和25.00%;孕穗期分别降低了39.29%、14.29%和33.33%;抽穗期分别降低了56.67%、38.89%和41.18%。(4)经综合分析得出,对于不同部位而言,叶片和根系对老芒麦种群稳定性的影响相对茎鞘较大。老芒麦体内碳和氮的积累、O~(2-)与SOD间的平衡是影响老芒麦种群稳定性的主要因素。总体而言,随着老芒麦株龄的增长,其体内全N、SOD活性和GA含量逐渐降低,MDA、ABA含量和O~(2-)随株龄逐渐升高,其对碳和氮的同化效率以4龄为拐点呈先升高后降低趋势。
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