荻和芒對干旱脅迫的生理響應和適應性.pdf

1、水分是影響植物生長的主要環(huán)境因子之一。近年來，隨著全球氣候變暖，我國水資源的匱乏日益嚴重，尤其是東北的廣大地區(qū)，這一問題尤為突出。干旱脅迫已經(jīng)成為制約東北地區(qū)植物生長發(fā)育和城市綠化的重要生態(tài)問題。荻和芒是理想的第二代能源植物，具有廣泛的應用價值，但東北地區(qū)水資源匱乏的狀況制約了荻和芒在該地區(qū)的推廣和應用。因此研究干旱脅迫下荻和芒的生長、光合特性和生理特性的變化規(guī)律，對提高它的水分管理水平，促進荻和芒在東北地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。<

2、br>　　本研究選用芒屬植物荻(Miscanthus sacchariflorus)和芒(Misconstrues sinensis)為實驗材料，采用聚乙二醇(PEG)模擬干旱法對其種子進行4個PEG濃度水平的脅迫處理(5％、10％、15％、20％)，研究荻和芒種子在PEG干旱脅迫下的萌發(fā)特性;采用盆栽控水的方法分別對荻和芒的實生苗進行4種土壤水分處理即:正常供水（土壤含水量為最大田間持水量80％，下同）、輕度土壤干旱脅迫(65％)、中

3、度土壤干旱脅迫(50％)和重度土壤干旱脅迫(35％)，分別測定了不同土壤干旱脅迫下荻和芒光合、生理和生長指標，研究荻和芒對土壤干旱脅迫的適應性;同時調(diào)查了東北地區(qū)荻和芒的分布和生境特征，主要研究結(jié)果如下:
　　(1)東北野生荻芒分布和生境特征
　　荻和芒在東北地區(qū)屬點狀分布，喜低海拔、土壤濕潤，光照充足的生境;不同生境下荻和芒的生長性狀存在差異，隨著生境內(nèi)土壤含水量的上升和光照條件的改善，荻和芒的生長性狀和生物量提高，各生境

4、間部分性狀差異顯著;荻和芒的葉形指數(shù)（葉長/葉寬），株高、地下莖粗、分布深度等表型性狀受環(huán)境因素影響小，相對穩(wěn)定;荻和芒的株高、莖粗等莖部性狀與生物量顯著相關。
　　(2) PEG脅迫對荻和芒種子萌發(fā)特性的影響
　　低濃度的PEG(5～10％)對芒和荻種子的發(fā)芽率沒有明顯的影響，但對芒種子的發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、胚根長度、胚根鮮重以及荻種子胚芽的長度有一定的促進作用;高濃度的PEG(15～20％)，對芒和荻種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指

5、數(shù)、活力指數(shù)、胚根胚芽長度以及鮮重都有明顯的抑制作用;荻種子的半致死濃度為15％，致死濃度為20％，而芒種子的半致死濃度為20％;隨著PEG濃度的升高，芒和荻的萌發(fā)抗旱指數(shù)逐漸下降，芒在20％PEG處理時表現(xiàn)為中間型，而荻在15％PEG處理時就表現(xiàn)為不抗旱。
　　(3)土壤干旱脅迫對荻和芒光合特性的影響
　　土壤干旱脅迫下，荻和芒葉片的相對含水量(RWC)、葉綠素含量(Chl)、凈光合速率(Pn)、最大凈光合速率(Pmax)

6、、表觀量子效率(AQE)、暗呼吸速率（Rd）、光飽和點(LSP)、蒸騰速率(Tr)、最大羧化速率(Vcmax)和電子傳遞速(Jmax)均隨著土壤干旱脅迫程度的加劇而下降;光補償點(LCP)和水分利用效率(WUE)隨土壤干旱脅迫程度的加劇而上升。荻和芒的氣孔導度(Gs)隨著土壤干旱脅迫程度的加劇而下降;胞間CO2濃度(Ci)隨著土壤干旱脅迫程度的加劇呈先下降后上升的趨勢;氣孔阻力值(Ls)隨著土壤干旱脅迫程度的加劇呈先上升后下降的趨勢。<

7、br>　　荻在輕度土壤干旱脅迫下、芒在輕度和中度土壤干旱脅迫下，對光合作用的抑制由氣孔限制所引起;而荻在中度、重度土壤干旱脅迫下，芒在重度土壤干旱脅迫下對光合作用的抑制由非氣孔限制所引起。
　　(4)土壤干旱脅迫對荻和芒的生理特性的影響
　　在土壤干旱脅迫下荻和芒的細胞膜相對透性，丙二醛(MDA)和過氧化氫(H2O2)含量隨著土壤干旱脅迫程度的加劇而顯著增加。
　　在輕度干旱脅迫下，荻的超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化

8、氫酶(CAT)和過氧化物酶(POD)活性隨著干旱脅迫時間的延長而逐漸上升;而在中度和重度干旱脅迫下SOD、CAT和POD活性隨著干旱脅迫時間的延長呈先上升后下降趨勢。在不同程度土壤干旱脅迫下，芒的SOD和CAT活性隨著干旱脅迫時間的延長而逐漸上升;而POD活性則在不同干旱脅迫處理下無明顯變化。
　　在不同程度干旱脅迫下芒葉片的抗壞血酸過氧化物酶(APX)、甘肽還原酶(GR)活性和還原型抗壞血酸(AsA)、還原型谷胱甘肽(GSH)含

9、量始終保持上升趨勢;而荻在輕度干旱脅迫下也可以保持較高的抗壞血酸合成和代謝活性，但在中度和重度干旱脅迫下，隨著干旱脅迫的加劇和脅迫時間的延長荻的APX、GR活性和AsA、GSH含量開始下降。
　　(5)土壤干旱脅迫對荻和芒的生長和生物量的影響
　　荻和芒的株高、地徑、莖節(jié)間長度、葉面積和比葉重隨著土壤干旱脅迫程度的加劇而下降。輕度干旱脅迫下，芒的地下莖粗和長度均高于正常供水處理，表明適宜的土壤干旱脅迫對芒地下莖的生長有一定的