增溫對(duì)兩種淫羊藿屬植物生長(zhǎng)發(fā)育及生理特性的影響研究.pdf

1、全球變暖正改變著人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境，成為人類生存與發(fā)展中非常嚴(yán)峻的問(wèn)題，并嚴(yán)重影響著生物多樣性的保護(hù)和利用。本文以中國(guó)傳統(tǒng)中草藥-淫羊藿屬植物中粗毛淫羊藿（Epimedium acuminatum Franch.）和巫山淫羊藿（Epimediumwushanense Ying）為研究材料，采用開(kāi)頂式氣室(OTC)增溫的方法，對(duì)兩種淫羊藿屬植物進(jìn)行了+2℃和+5℃的盆栽增溫處理，通過(guò)系統(tǒng)研究不同處理中植物生長(zhǎng)發(fā)育、光合特性、抗性生理、

2、內(nèi)源激素和有效成分的變化特點(diǎn)，以期揭示增溫處理下兩種淫羊藿屬植物生長(zhǎng)發(fā)育、生理參數(shù)和藥用成分對(duì)溫度升高的響應(yīng)機(jī)制和趨勢(shì)，并為氣候變化條件下淫羊藿屬植物的資源保護(hù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。
　　1.增溫顯著影響植株的生長(zhǎng)進(jìn)程與花部特征。在增溫+2℃的條件下，兩種淫羊藿屬植物的株高，葉片長(zhǎng)、寬及葉面積的增量均大于對(duì)照和增溫+5℃。在增溫條件下，巫山淫羊藿的植株高度增長(zhǎng)速率表現(xiàn)出高于粗毛淫羊藿。在花部特征上，對(duì)巫山淫羊藿和粗毛淫羊藿的不同

3、處理則呈現(xiàn)出不同的差異性。粗毛淫羊藿經(jīng)過(guò)+2℃增溫處理后，花距、萼片等花部特征的數(shù)量性狀明顯增加，而+5℃增溫處理后數(shù)量性狀則下降;而溫度對(duì)巫山淫羊藿花部特征數(shù)量性狀的影響則表現(xiàn)為:+2℃和+5℃增溫處理后數(shù)量性狀都下降。
　　2.增溫處理中，兩種淫羊藿屬植物的光合特性參數(shù)具有顯著差異。
　　(1)粗毛淫羊藿、巫山淫羊藿的光合日變化曲線具有明顯的午休現(xiàn)象。兩種淫羊藿屬植物的凈光合速率均與PAR、Cond呈極顯著正相關(guān)。增溫處

4、理后，粗毛淫羊藿的光合速率與葉片溫度呈極顯著負(fù)相關(guān)。巫山淫羊藿對(duì)氣溫的耐受范圍顯著高于粗毛淫羊藿。
　　(2)直角雙曲線改進(jìn)模型為淫羊藿屬植物的光合-光響應(yīng)最適擬合模型。對(duì)照、+2℃和+5℃處理的粗毛淫羊藿擬合值均差異顯著，Pmax和LSP為先增加后下降的趨勢(shì)，Pmax分別為4.634±0.093μmol·m-2·s-1、5.019±0.028μmol·m-2·s-1和4.719±0.0383μmol·m-2·s-1; LSP分別

5、為446.234±10.048μmol·mol-1、577.640±8.829μmol·mo1-1和507.918±9.500μmol·mol-1; LCP呈增加趨勢(shì)，分別為5.201±10.048μmol·mol-1、4.209±0.469μmol·mol-1和14.825±1.739μmol·mol-1。對(duì)照、+2℃和+5℃處理的巫山淫羊藿擬合值均差異顯著，Pmax和LSP為降低趨勢(shì)，Pmax分別為6.575±0.219μmol·m

6、-2·s-1、6.096±0.108μmol·m-2·s-1和4.353±0.062μmol·m-2·s-1;LSP分別為733.856±18.483μmol·mol-1、588.985±9.297μmol·mol-1和510.241±14.603μmol·mol-1;LCP呈增加趨勢(shì)，分別為5.443±0.776μmol·mol-1、5.360±0.408μmol·mol-1和8.667±0.617μmol·mol-1。在對(duì)照和增溫處

7、理中，淫羊藿屬間光響應(yīng)曲線變化趨勢(shì)有差異，其中巫山淫羊藿的各個(gè)參數(shù)顯著高于粗毛淫羊藿。
　　(3)改進(jìn)指數(shù)模型為兩種淫羊藿屬植物光合-CO2響應(yīng)擬合的最適模型，擬合得出粗毛淫羊藿對(duì)照、+2℃和+5℃處理中Pmax和CsP為先增加后降低的趨勢(shì)，Pmax分別為7.478±0.091μmol·m-2·s-1、8.776±0.313μmol·m-2·s-1和7.660±0.635μmol·m-2·s-1,CsP分別為1266.673±7.

8、610μmol·m-2·s-1、1315.516±7.698μmol·m-2·s-1和1236.689±10.575μmol·m-2·s-1，Γ先降低后增加的趨勢(shì)，分別為68.247±8.129μmol·m-2·s-1、43.261±3.106μmol·m-2·s-1和57.342±5.381μmol·m-2·s-1。巫山淫羊藿對(duì)照、+2℃和+5℃處理中Pmax為降低趨勢(shì)，分別為21.802±0.699μmol·m-2·s-1、12.8

9、45±0.328μmol·m-2·s-1和13.713±0.576μmol·m-2·s-1， CSP和Γ呈增加趨勢(shì)，CSP分別為1552.754±13.770μmol·m·2·s-1、1728.862±18.058μmol·m-2·s-1和1809.212±14.035μmol·m-2·s-1,Γ分別為67.524±5.081μmol·m-2·s-1、81.639±3.855μmol·m-2·s-1和105.795±7.952μmol·

10、m-2·s-1。在對(duì)照和增溫處理中，淫羊藿屬間CO2響應(yīng)曲線變化趨勢(shì)有差異，其中巫山淫羊藿的各個(gè)參數(shù)要顯著高于粗毛淫羊藿。
　　(4)葉綠素?zé)晒鈪?shù)分析表明:兩種淫羊藿屬植物的葉綠素?zé)晒鈪?shù)變化不一致，其中增溫后巫山淫羊藿的暗適應(yīng)PSⅡ最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)、表觀光合電子傳遞速率(ETR)等葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力參數(shù)都顯著增加。表明增溫使該植物具有更強(qiáng)的光能轉(zhuǎn)換效率、光合電子傳遞速率以及電子傳遞活性，潛在的光化學(xué)效率提高，從而表現(xiàn)出

11、對(duì)環(huán)境的適應(yīng)有更高的可塑性，以及對(duì)增溫處理有更好的適應(yīng)能力。這與巫山淫羊藿在增溫下植株生長(zhǎng)的形態(tài)表現(xiàn)相似。
　　3.在增溫條件下，兩種淫羊藿屬植物表現(xiàn)的抗性能力不同，同一植物不同器官抗性能力也不相同。在同樣條件下，巫山淫羊藿產(chǎn)生的MDA和H2O2低于粗毛淫羊藿。粗毛淫羊藿葉片的MDA和H2O2含量顯著高于其它器官?？寡趸富钚砸舶l(fā)生了變化。巫山淫羊藿根的H2O2含量顯著高于其它器官?？傮w看來(lái)，兩種植物葉片的總抗氧化能力高于其他器官

12、。巫山淫羊藿抗氧化能力高于粗毛淫羊藿。
　　4.兩種淫羊藿屬植物的內(nèi)源激素在不同器官、不同的生長(zhǎng)發(fā)育期對(duì)溫度的響應(yīng)程度不同。隨著生長(zhǎng)期的推進(jìn)，其根系的脫落酸(ABA)含量呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。從花期到落果期，新、老莖中玉米素(ZR)含量呈現(xiàn)降低的變化趨勢(shì)。隨著溫度的逐漸升高，兩種淫羊藿屬植物的赤霉素(GA3)、ZR和生長(zhǎng)素(IAA)含量大都呈現(xiàn)+2℃＞對(duì)照＞+5℃，與不同溫度處理?xiàng)l件下淫羊藿屬植物的生長(zhǎng)的規(guī)律一致。總體來(lái)看，巫山淫羊藿的內(nèi)

13、源激素含量大于粗毛淫羊藿的內(nèi)源激素含量。營(yíng)養(yǎng)器官根和莖在(IAA+GA3+ZR)/ABA比值上表現(xiàn)出了相同的趨勢(shì)。粗毛淫羊藿、巫山淫羊藿的根、老莖、新莖在各種溫度條件下均表現(xiàn)出隨著生長(zhǎng)期的推進(jìn)，比值呈現(xiàn)不同程度的下降趨勢(shì)。(IAA+GA3+ZR)/ABA比值更能反映淫羊藿屬植物對(duì)溫度的響應(yīng)特點(diǎn)。
　　5.溫度升高對(duì)淫羊藿屬植物藥用成分含量影響較大。其中粗毛淫羊藿進(jìn)行+2℃處理后，淫羊藿苷含量增加;而巫山淫羊藿葉片在增溫的情況下淫羊

14、藿苷含量有所下降。巫山淫羊藿根、莖、葉中的淫羊藿苷含量均表現(xiàn)出:對(duì)照＞+2℃＞+5℃;粗毛淫羊藿為:+2℃＞+5℃＞對(duì)照。比較黃酮含量發(fā)現(xiàn)，巫山淫羊藿的根和莖在增溫后無(wú)顯著差異，但在葉中表現(xiàn)出+5℃顯著低于其余處理;粗毛淫羊藿中，黃酮含量在根中無(wú)顯著差異，莖中+5℃顯著低于其余處理，葉中增溫+2℃后顯著高于對(duì)照。相關(guān)分析表明，黃酮含量與溫度呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為-0.998，表明增溫會(huì)降低黃酮含量。黃酮含量與抑制自由基能力呈顯著