3种景天科植物抗旱性及其生理机制的研究(2)
随着干旱胁迫时间不断增加,叶片内脯氨酸含量均呈现增加趋势,尤其是在胁迫时间15 d之前:当胁迫时间超过15 d后.3种景天植物叶片内脯氨酸含量均出现急剧增加的情况,其中,八宝景天增加较红叶景天和德国景天要低,这也表明在3种景天植物中,八宝景天抗旱性最强(表3)。3种景天植物叶片内脯氨酸含量在20 d之后均出现下降趋势,但是脯氨酸含量仍然保持在相对较高的水平,这表明植物体在干旱胁迫情况下仍然可以通过自身脯氨酸调节能力进行抗旱。
2.4 干旱胁迫对可溶性糖含量的影响
随着干旱胁迫时间的不断增加.3种景天科植物体内可溶性糖含量呈现出不同的变化趋势,其中德国景天可溶性糖含量呈现增加后下降趋势,红叶景天可溶性糖含量呈现连续的下降趋势,八宝景天呈现出先下,降后增加的的趋势(表4)。正常生长情况下虽然3种景天科植物可溶性糖含量存在差异,但是与品种的抗旱性之间并不存在规律性。
2.5 干旱胁迫对可溶性蛋白含量的影响
随着干旱胁迫时间的不断增加.3种景天科植物内可溶性蛋白含量均呈下降趋势(表5),但变化进程存在显著的差异,其中抗旱性较强的八宝景天可溶性蛋白含量呈现出先微弱下降趋势,在15 d后呈现出明显的下降趋势,可溶性蛋白整体减少较少,含量能够维持在一个相对较高的水平:而抗旱性相对弱一些的红叶景天,可溶性蛋白也呈现下降趋势,但是相对于抗旱性最弱的德国景天,下降趋势稍微缓一些,同时可溶性蛋白的含量也比德国景天要多,德国景天在抗旱程度不断增加的情况下,由最初的0.55 m g/gFW下降到0.2 m g/gFW。由此可见,植物体内的可溶性蛋白含量的高低与植物抗旱性具有密切的关系,可溶性蛋白高的植物具有较强的抗旱性,如八宝景天。本研究认为景天植物通过维持较高的可溶性蛋白含量可能是植物在干旱胁迫下保持抗旱性的重要机制。
2.6 干旱胁迫对水分饱和亏的影响
水分饱和亏是指植物体内的实际的相对含水量与饱和相对含水量的差值,差值大小代表植物在干旱胁迫下的保水能力。3种景天植物在正常生长的情况下,抗旱性较强的八宝景天水分饱和亏最低,为7.428%.而抗旱性相对较弱的红叶景天水分饱和亏次之,为14.112%,抗旱性最弱的德国景天,水分饱和亏最大,为16.856%(表6)。当干旱胁迫时间达到15 d时,德国景天水分饱和亏上升最多,达到26,132%,其次为红叶景天,八宝景天最低,这表明在干旱胁迫不断加剧的情况下,德国景天水分散失最多,八宝景天水分散失最少,这与3种景天科植物的抗旱性相一致。
2.7 干旱胁迫对自由水与束缚水比值的影响
一般情况下,束缚水与自由水的比值可以被用来衡量植物抗逆性,束缚水在总含水量中占的越多,即该比值越大表示植物的抗逆性就越强。正常生长情况下.3种景天科植物束缚水/自由水随着植物的抗旱性的增强呈现明显的增加趋势(表7),其中抗旱性最强的是八宝景天,束缚水/自由水达0,283.而红叶景天次之,束缚水/自由水达0.239,德国景天束缚水/自由水最低,为0.168。3种景天科植物的束缚水与自由水的比值均呈现上升趋势,其中,抗旱性最强的八宝景天上升最明显,抗旱性稍弱的红叶景天上升趋势次之,抗旱性最弱的德国景天上升趋势最不明显。在15 d以后,随着干旱胁迫时间的不断增加,抗旱较弱的德国景天束缚水/自由水仅保持微弱的上升趋势,抗旱性较强的八宝景天束缚水/自由水仍然保持明显的上升趋势。
2.8 干旱胁迫对渗透势的影响
渗透势是植物生长、水分代谢以及植物抗性的重要衡量指标,在植物正常生长情况下,抗性较弱的德国景天的渗透势相对较低,而抗性稍好红叶景天和抗性较强的八宝景天渗透势相对较高,随着胁迫时间的不断增加.3种景天植物的渗透势均呈现较明显的下降趋势(表8),这表明在干旱胁迫程度不断增加的情况下,植物丢失了大量的水分,引起渗透势下降。而在15 d之后,德国景天和红叶景天渗透势均出现上升趋势,而八宝景天仍然维持较低的渗透势,究其原因,主要是由于随着干旱胁迫的不断加剧,植物出现了明显的代谢受阻,而八宝景天能够一直维持较低的渗透势,使植物体能够有足够的吸收水分的能力。
2.9 叶片保水力对植株抗旱性的影响
叶片保水力是植物体抗旱研究的重要衡量指数,它指的是植物的叶片在脱离植物体的情况下保持水分的能力。研究中选取的德国景天、红叶景天和八宝景天3种景天科植物均是肉质化植物,他们的叶片均具有比较高的含水量。在正常的生长情况下,德国景天的含水量最低,为87.12%.红叶景天的次之,含水量为89.23%,八宝景天的叶片含水量最高,为92,37%(表9)。当3种景天科植物叶片离体10 d左右,叶片含水量均呈现明显的下降趋势,其中德国景天含水量下降趋势最快,红叶景天次之,而八宝景天的离体叶片的保水力比较强(离体10 d时,离叶片含水量仍然为89.2%)。在离体10 d之后,3种景天科植物离体叶片含水量仍然呈现下降趋势,其中德国景天立体叶片含水量下降幅度最大,仅为76.92%:红叶景天下降幅度次之,其离体在30 d时,叶片含水量也下降至80%左右:八宝景天在干旱胁迫10 d后,尽管也呈现下降趋势,但是整体下降幅度最小,在干旱胁迫30 d后仍然维持较高的含水量,这表明八宝景天具有较强的保水力。
3 小结
(1)在干旱胁迫情况下,3种景天科植物的蛋白质含量、可溶性糖含量、脯氨酸含量和细胞膜的稳定性均与景天植物的抗旱性显著相关,具体为抗旱性较强的景天品种表现出蛋白质含量较高,可溶性糖含量相对较高,脯氨酸含量较高,细胞膜的稳定性较强,而抗旱性较弱的景天品种则表现出了与上述相反的状态。同时,各指标在不同景天品种存在差异。(2)3种景天科植物的水分生理指标与植株抗旱性密切相关,其中渗透势和束缚水/自由水与不同品种景天植物抗旱性密切相关,抗旱性强的景天品种随着干旱胁迫程度的不断增加表现为叶片渗透势降低、束缚水/自由水比值升高,而叶片保水力和水分饱和亏与景天品种抗旱性的相关性相对较弱。(3)分析本研究选取的3种景天科植物在干旱胁迫下的各生理指标,按照抗旱性排序为:八宝景天>红叶景天>德国景天。
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