三葉草對干旱脅迫的反應(yīng)及適應(yīng)性研究.pdf

1、三葉草屬植物根系發(fā)達(dá)，莖葉茂密、花色鮮艷，適應(yīng)性較強(qiáng)，是半干旱地區(qū)重要的草坪和牧草，被世界各地廣泛應(yīng)用。在綠化美化城市，道路護(hù)坡、保護(hù)江河湖泊的堤壩方面顯示出獨有的作用。三葉草應(yīng)用最多的是白三葉(Trifolium repens L.)、紅三葉(Trifolium pratenseL.)、雜三葉(Trifolium hybridum L.)等幾個種。本試驗選用海法(Haifa)、瑞文德(Rivendel)、普通紅三葉(Common re

2、d clover)和雜三葉(Alsike clover)為研究對象，通過盆栽控水，形成5個干旱梯度，在此干旱梯度的基礎(chǔ)上，測定幾種三葉草的形態(tài)指標(biāo)、生理指標(biāo)的動態(tài)變化規(guī)律，用PEG6000模擬干旱處理植株，測定RT2抗旱基因的表達(dá)差異，并比較干旱脅迫下4個草種抗旱性的強(qiáng)弱，旨在為選育抗旱性強(qiáng)的三葉草，在北方的大面積種植和干旱半干旱地區(qū)節(jié)水型草坪品種的選育提供重要的理論依據(jù)。測定指標(biāo)包括：土壤相對含水量、葉片相對含水量、水勢、離體葉片失水

3、速度、游離脯氨酸含量、可溶性蛋白質(zhì)含量、可溶性糖含量、過氧化物酶活性、葉綠素含量和相對電導(dǎo)率；氣孔面積、氣孔密度、氣孔開關(guān)比和氣孔導(dǎo)度；RT2基因的克隆和表達(dá)。研究結(jié)果及創(chuàng)新點如下：
　　 1、水分狀況方面
　　 隨著土壤干旱時間的延長葉片相對含水量、葉水勢和離體葉片失水速率都呈下降的趨勢。并且在相同的水分梯度下，草種間的差異性不同。普紅(Cr)的抗旱能力最強(qiáng)，海法(Hf)最弱，其它2個草種介于之間。4個草種的葉片相對含

4、水量、葉水勢，離體葉片失水速率與土壤相對含水量都呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系，草種不同相關(guān)性表現(xiàn)不同。說明土壤水分是引起三葉草植株水分變化的主要環(huán)境因子之一，當(dāng)土壤水分降低時，植株中的水分會受到直接的影響?？购敌詮?qiáng)的草種水分變化小，保水能力強(qiáng)，弱的的草種則相反。
　　 2、滲透物質(zhì)調(diào)節(jié)方面
　　 隨著土壤干旱時間的延長，三葉草葉片游離脯氨酸含量、可溶性蛋白質(zhì)含量和可溶性糖含量都呈現(xiàn)出明顯增加的趨勢，在增加的過程中因草種不同和水分

5、脅迫程度的不同而有所波動，草種間表現(xiàn)差異不同。但在處理期間三種物質(zhì)總體的變化規(guī)律均是普紅(Cr)和瑞文德(Rd)優(yōu)于雜三葉(Ac)和海法(Hf)。試驗結(jié)果說明：當(dāng)土壤含水量降低時三種可溶性物質(zhì)的含量都會增加。增加幅度越大的品種抗旱能力越強(qiáng)。
　　 三種滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)與葉片相對含水量、葉水勢呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，各滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)之間呈正相關(guān)關(guān)系。說明：4種三葉草在水分脅迫下，均會調(diào)節(jié)增加體內(nèi)的三種滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的含量，以維持細(xì)胞內(nèi)低的基礎(chǔ)滲透式

6、，來保證細(xì)胞吸水，進(jìn)行正常的生命活動。調(diào)節(jié)能力的大小能在一定程度上表示植物抗旱能力的大小。滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)之間的相關(guān)性也說明三種物質(zhì)在水分脅迫時的的滲透調(diào)節(jié)作用關(guān)系比較復(fù)雜，應(yīng)該是協(xié)同的、綜合的，各物質(zhì)之間的相關(guān)性需做更深入的探討。
　　 3、葉綠素、過氧化物酶活性和細(xì)胞質(zhì)膜透性變化方面
　　 隨著干旱程度的加重葉片葉綠素的含量變化整體表現(xiàn)出慢-快-慢增加，最后減小的趨勢。葉綠素含量與葉片含水量0-8d呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，第8-1

7、6d表現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，各草種表現(xiàn)相關(guān)顯著和極顯著。試驗結(jié)果顯示：植物在水分脅迫時，葉綠素含量增加，輕度脅迫變化較快，中度脅迫變化較慢，而重度脅迫下，葉綠體遭到了破壞，葉綠素增加的速度明顯減慢或低于開始處理水平。說明干旱前期葉片含水量相對較高，葉綠素仍處于合成狀態(tài)，隨著葉片含水量的減少，則呈現(xiàn)出了合成受阻而使合成的量減少。
　　 4個草種POD活性整體呈現(xiàn)出先增加后減少的變化趨勢。由此表明：4種三葉草在水分脅迫下，POD表現(xiàn)了很高的

8、活性，輕度脅迫表現(xiàn)明顯，中重度脅迫活性減小。葉片POD活性與葉片相對含水量、葉片水勢0-8d呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，處理8-16d呈正相關(guān)關(guān)系。
　　 隨著干旱程度的加重，4個草種的電導(dǎo)率都在不同程度上顯著增加，前期較慢，后期較快。葉片電導(dǎo)率與葉片相對含水量、葉片水勢呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，與過氧化物酶活性呈正相關(guān)關(guān)系，并且均表現(xiàn)相關(guān)顯著和極顯著。從這一指標(biāo)比較草種的抗旱順序：普紅(Cr)>瑞文德(Rd)>雜三葉(Ac)>海法(Hf)。
　　

9、 4、氣孔因素方面
　　 干旱脅迫使三葉草氣孔面積、開關(guān)比和導(dǎo)度減小，氣孔密度增大。氣孔面積輕度和中度干旱脅迫下降緩慢，重度脅迫下降較快，總體變化平緩；氣孔密度增大速度平緩。開關(guān)比干旱前后期下降較快，中期緩慢；氣孔導(dǎo)度干旱前期下降緩慢，后期迅速。氣孔密度與葉片相對含水量和葉水勢呈負(fù)相關(guān)；氣孔開關(guān)比、氣孔面積與葉水勢、含水量呈正相關(guān)關(guān)系。氣孔導(dǎo)度與葉片水勢和土壤水分含量呈正相關(guān)關(guān)系。
　　 5、抗旱基因RT2的表達(dá)

10、>　　 干旱脅迫下普紅(Cr)RT2基因的時間表達(dá)結(jié)果顯示干旱脅迫可誘導(dǎo)三葉草RT2基因的表達(dá)，暗示三葉草的抗旱性可能和活性氧清除系統(tǒng)的相關(guān)基因的誘導(dǎo)表達(dá)存在密切關(guān)系。
　　 在干旱處理24h時，不同草種間三葉草RT2基因的表達(dá)差異顯著，在4個草種中，普紅(Cr)和瑞文德(Rd)RT2基因的表達(dá)量顯著高于海法(Hf)和雜-葉(Ac)。其中，普紅(Cr)的RT2基因表達(dá)量分別是海法(Hf)和雜三葉(Ac)的2.5倍和2.8倍。結(jié)

11、果表明，RT2基因在不同草種間的基因表達(dá)存在明顯差異，耐旱性強(qiáng)的草種的RT2基因的表達(dá)量相對較高。顯示了普紅(Cr)和瑞文德(Rd)較海法(Hf)和雜三葉(Ac)具有較強(qiáng)的抗旱能力。
　　 6、品種間抗旱性比較
　　 4種三葉草的抗旱順序是普通紅三葉(Cr)>瑞文德(Rd)>雜三葉(Ac)>海法(Hf)
　　 7、研究的創(chuàng)新點
　　 1)對氣孔動態(tài)變化與葉片水分狀況在干旱脅迫下的相互關(guān)系進(jìn)行綜合研究，在三