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低温胁迫对油棕幼苗生理生化特性的影响

杨华庚  
【摘要】: 油棕(Elaeis gineansis Jacq.)是重要的油料作物之一。其起源于热带地区,正常生长发育要求高温多雨的气侯条件,在我国热带地区栽培易遭受冷害,可见,研究油棕树的冷害问题有重要的理论和生产意义。迄今为止,低温胁迫下油棕树的生理生化特性还鲜有报道,因此有必要加强这方面的研究。本试验以生长240~365d的盆栽幼苗为材料,分别在黑暗和弱光(10μmol photons.m-2.s-1)条件下进行不同温度(25℃、10℃、7℃、4℃、1℃、-2℃)和4℃不同天数的处理,观察8个油棕幼苗品种的耐冷性差异,测定油棕幼苗在低温胁迫下的叶片可溶性糖含量、脯氨酸含量、蛋白质含量、细胞保护酶(SOD、POD、CAT)活性、水分含量、叶绿素含量、相对电导率、丙二醛含量、光合参数、叶绿素荧光参数的变化,以探讨低温胁迫下油棕幼苗对低温胁迫的防御机制和伤害机理以及油棕幼苗品种间耐冷性差异的生理基础,为油棕的抗冷性育种和引种栽培提供理论依据。试验结果如下: 1. 10℃左右是油棕幼苗生长的临界温度,由于10℃可有效诱导油棕幼苗启动防御机制,并且油棕幼苗生长完全正常,因此可认为,10℃是油棕幼苗抗寒锻炼的适宜温度。油棕幼苗可忍受伤害的低温温度范围是4~7℃,其中4℃是油棕幼苗冷害的临界温度,在此温度下油棕幼苗可忍受6 d左右。 2.随着温度的下降和低温胁迫时间的延长,油棕幼苗叶片相对含水量、叶绿素含量和可溶性蛋白含量不断下降;MDA含量和相对电导率持续上升。可溶性糖含量、脯氨酸含量、束缚水含量、SOD、POD、CAT酶活性先上升而后下降,而自由水含量先下降而后上升。在4℃以上低温胁迫下和4℃胁迫初期,油棕幼苗叶片相对含水量和自由水含量下降,束缚水含量增加;可溶性糖含量、脯氨酸含量增加;细胞保护酶(SOD、POD、CAT)活性上升;进而减缓了MDA含量和相对电导率的增加。这是油棕幼苗对低温胁迫所产生的保护性反应。当低温胁迫强度超过临界值范围后,油棕幼苗体内防御机制被破坏,可溶性糖和脯氨酸含量下降;自由水含量上升,束缚水含量下降;保护酶活性下降;从而加剧了膜脂过氧化作用,MDA含量迅速上升,膜系统损害严重,细胞质膜透性日益增大,相对电导率大幅度上升,植株受害严重。低温胁迫下,油棕幼苗叶片可溶性蛋白质含量不断下降,这可能是油棕幼苗对低温胁迫较为敏感的原因之一。 3.低温胁迫下油棕幼苗光合速率的下降,除叶绿素含量的下降的部分原因外,还有气孔和非气孔因素。在4℃以上低温胁迫下和4℃胁迫初期,油棕幼苗叶片净光合速率降低的同时,气孔导度(Gs)和胞间CO2浓度(Ci)也随之下降,而气孔限制值(Ls)上升,光合速率的下降主要由气孔因素引起。在4℃以下低温胁迫下和4℃胁迫后期,油棕幼苗叶片净光合速率降低的同时,气孔导度和气孔限制值(Ls)也随之下降,而胞间CO2浓度(Ci)上升,光合速率的下降主要是非气孔因素引起。此外,低温胁迫下油棕幼苗叶绿素荧光参数Fv/Fo、Fv/Fm、ETR、qP、NPQ下降,而Fo上升。这些参数的变化尤其以4℃以下低温胁迫和4℃胁迫后期更为明显。可见,光合机构活性的下降即主要是PSⅡ反应中心的失活或破坏也是导致了光合作用下降的重要原因。 4.低温弱光胁迫下,油棕幼苗叶片光合参数以及荧光参数的变化比低温黑暗胁迫的要明显得多。说明低温弱光会引起光合机构活性更大程度下降,进一步提高了油棕幼苗对低温的敏感性,因而加剧了油棕幼苗的光抑制。 5. 8个油棕幼苗品种耐冷性强弱顺序为:Ry1、Ry2?Ry5?Ry6?Ry4?Ry3、Ry7?Ry8。 6.低温胁迫下油棕幼苗体内变幅最为明显的5个生理指标是:束缚水/自由水、相对电导率、CAT酶活性、可溶性糖含量、游离脯氨酸含量,这些指标可作为油棕幼苗品种间耐冷性鉴定的良好生理指标。 7.低温胁迫下耐冷性强的油棕幼苗品种比耐冷性弱的油棕幼苗品种具有较高的可溶性糖和脯氨酸含量、束缚水/自由水和细胞保护酶活性,具有较强的保护叶绿素和光合机构活性免受低温伤害生理机制。这是其表现出较强耐冷性的生理基础。


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