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李属彩叶树种耐SO_2机制研究

李彦慧  
【摘要】: 以盆栽2年生紫叶李(Prunus cerasifera var atropupurea)、紫叶矮樱(Prunus×cistenena‘pissardii')、黑杆樱李(Prunus wrasifers‘nigra')及美人梅(Prunus×bliriana‘Meirenmei')为试材,采用简易静态熏气系统,详细研究了不同浓度SO_2处理、17.1 mg.m~(-3)SO2持续处理以及外源NO对SO_2处理下李属彩叶树种形态解剖构造和生理特性的影响,旨在阐明李属彩叶树种耐SO_2污染机制,对丰富植物耐SO_2研究的理论、科学评价植物抗SO_2污染能力以及指导园林绿化科学选择树种等具有重要理论和现实意义。研究结果如下: 1采用模糊数学隶属度公式对叶片膜透性,MDA、脯氨酸和可溶性蛋白、POD、SOD和CAT、pH、吸硫量等指标的测定值进行转换并进行相关分析,得出4树种耐SO_2能力由强到弱的顺序为紫叶李、黑杆樱李、美人梅、紫叶矮樱。 2不同浓度SO_2处理下,紫叶李和紫叶矮樱叶片可见伤害症状表现不同,以SO_2浓度17.1mg.m~(-3)为例,紫叶李只有叶片背面边缘产生轻微的退色斑,而紫叶矮樱叶片正面和背面均有大面积明显的退色斑,且叶片背面伤痕更严重。 3不同浓度SO_2处理对紫叶李和紫叶矮樱叶片、栅栏组织、海绵组织厚度产生影响,两树种叶片CTR随处理浓度的增加表现为先增加后降低的变化,而SR呈先降低后增加的变化趋势,但两树种变化的幅度不同,在11.4mg.m~(-3)处理下紫叶李CTR比对照提高4.9%、SR比对照降低6.5%而紫叶矮樱CTR比对照降低了0.9%、SR比对照增加7.6%,22.8mg.m~(-3)处理紫叶矮樱叶片下表皮几乎全部瓦解,海绵细胞轮廓模糊,而紫叶李叶片的下表皮细胞仅有小部分瓦解。 4不同浓度和不同时间SO_2处理对紫叶李和紫叶矮樱叶片活性氧清除系统及有机渗透调节物质均产生影响: 细胞伤害指标相关分析表明两树种O_2产生速率、MDA、H_2O_2含量与相对电导率呈显著或极显著正相关,紫叶李相关系数分别为0.531~*、0.784~(**)、0.572~*,紫叶矮樱相关系数分别为0.663~(**)、0.912~(**)、0.609~*;随SO_2处理浓度的增加和处理时间的延长,两树种膜透性和MDA含量均逐渐增加,紫叶李叶片O_2~-产生速率和H_2O_2含量为先降低后升高,而紫叶矮樱逐渐增加;且紫叶矮樱增加幅度大于紫叶李。 随SO_2处理浓度增加和处理时间的延长,两树种保护酶SOD、CAT、APX、DHAR、GR、GST、GPX酶活性和抗氧化剂GSH、DHASA、Car、渗透调节物质Pro含量均为先增加后降低的变化趋势,而POD、可溶性蛋白和可溶性糖逐渐增加;两树种GSSG先降低后增加,紫叶李还原型AsA含量呈先增加后降低而紫叶矮樱为逐渐降低的变化。紫叶李膜透性与POD、APX、GST、GSSG、Pro、可溶性蛋白呈极显著相关,紫叶矮樱膜透性与保护酶POD、APX、DHAR、GPX、GST及抗氧化剂ASA、DHASA、GSH、GSSG、CAR和Pro呈显著或极显著相关。 5 SO_2处理对紫叶李和紫叶矮樱叶片内源激素含量和种类产生影响:紫叶李和紫叶矮樱叶片内源ABA、IAA、GA、ZT和DHZR含量随SO_2处理浓度的增加或处理时间的延长均呈先增加后逐渐减少的变化趋势。当处理浓度大于等于17.1 mg.m~(-3)时和处理时间大于等于8d时紫叶李叶片ZR被诱导产生,而紫叶矮樱叶片中未检测到ZR。 6 SO_2处理对紫叶李和紫叶矮樱叶片色泽及相关酶产生影响: 本研究采用测定色素含量和色差仪测量两种方法对SO_2处理下两树种叶色变化进行度量,SO_2处理使叶片中叶绿素、类胡萝卜素(Car)、花青苷和总酚含量发生变化,从而使两树种叶片的色度值产生变化,随处理浓度的升高紫叶李和紫叶矮樱叶片的L~*、、b~*、C~*均为先增加后降低的变化趋势:紫叶李叶片a~*呈先增加后降低的变化,而紫叶矮樱叶片a~*呈现逐渐降低的变化趋势。色素含量和色度值的相关分析表明,花青苷是决定紫叶李叶片色泽的主要物质,而决定紫叶矮樱叶片色泽的主要物质为花青苷和类胡萝卜素。 随SO_2处理浓度的增加和处理时间的延长,紫叶李和紫叶矮樱叶片UFGT酶活性呈先增加后降低的变化;两树种PAL、CHI、PPO酶活性变化不同,紫叶李呈先增加后降低的变化而紫叶矮樱呈逐渐降低的变化趋势;紫叶李PPO、UFGT酶活性在所有处理中均高于紫叶矮樱,而CHI、PAL酶活性低于紫叶矮樱。通过相关分析表明PAL、UFGT、内源激素及可溶性糖含量对叶片色泽均有直接或间接的影响。 7 SO_2处理对紫叶李和紫叶矮樱叶片的光合特性产生影响:不同浓度和不同时间的SO_2处理使两树种Pn与Ci变化方向相同且Ls与其变化方向相反,表明SO_2处理下光合速率的下降主要是由于气孔导度的降低引起的。低浓度和短时间的SO_2熏气处理使两树种叶片的Fv/Fm值和F_v/F_o值升高,在高浓度下,叶片的Fv/Fm值和F_v/F_o值都显著降低。随处理浓度的增加和处理时间的延长,紫叶李q_p值降低而q_N值上升,紫叶矮樱叶片q_p和q q_N值均降低。紫叶李可以在保持较高的光合速率和PSⅡ线性电子传递效率的同时,维持一定的光呼吸和热耗散能力,是一种能有效抵御胁迫因子伤害,同时还能兼顾自身生长的主动适应方式。 8外源NO处理可以提高紫叶李和紫叶矮樱对SO_2污染的抵抗能力:外源NO通过不同程度的提高植株体内的保护酶活性、抗氧化剂、有机渗透调节物质及内源激素含量清除体内过量自由基,使叶片结构、色泽保持完好,使光合速率和PSⅡ电子传递效率提高,抑制SO_2对两树种的伤害,促进两树种新稍和叶片的生长,提高植株抗性。两树种比较,由于紫叶矮樱伤害较重,外源NO对紫叶矮樱伤害的抑制作用要强于紫叶李。


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