不同种源膏桐在干旱胁迫下生理指标的变化

西北林学院学报2008,23(2):7～11Journal of Northwest Forestry University不同种源膏桐在干旱胁迫下生理指标的变化吴　涛,　陈少瑜,　彭明俊,　李　丹(云南省林业科学院云南省森林植物培育与开发利用重点实验室,云南昆明650204)摘　要:以不同种源膏桐实生盆栽幼苗为试验材料,研究其在自然干旱胁迫下水分饱和亏缺、质膜相对透性、丙二醛含量、叶绿素含量、脯氨酸含量和可溶性糖含量的变化。

结果表明,随着干旱胁迫时间的延长,红河、永涛和元阳3个种源膏桐的叶绿素含量逐渐缓慢降低,至胁迫末期,分别为对照的76.85%、53.61%和45.66%;饱和水分亏缺、质膜相对透性、丙二醛含量、脯氨酸含量和可溶性糖含量呈上升趋势,其中后3个指标的增幅明显,至胁迫末期,分别为对照的465.19%、429.98%和554.85%,615.22%、627.33%和786.25%,232.00%、305.13%和294.74%。

综合分析认为,3个种源膏桐的抗旱能力由强到弱依次为:红河、永涛、元阳。

关键词:膏桐;种源;干旱胁迫;生理指标中图分类号:S718.43 文献标识码:A 文章编号:100127461(2008)022*******Changes of Physiological Indices of J at rop ha curcas f rom DifferentProvenances under Drought StressWU T ao,CHEN Shao2yu,PENG Ming2jun,L I Dan(T he Key L aboratory of Forest y Plant Cultivation and Utili z ation,Yunnan A cadem y of Forest ry,Kunming,Yunnan650204,China)Abstract:The potted seedlings of J at rop ha curcas f rom t hree p rovenances,Honghe,Y ongtao,and Yuan2 yang,were used as experimental materials to test t he p hysiological variations under artificial drought st ress.The result s were as follows.The content s of chlorop hyll declined slowly during t he arid st ress pe2 riod and reached t heir minimum content s at t he end of st ress t he32th day,auounting for76.85%,53.61% and45.66%respectively compared wit h t heir cont rol.At t he same time,water sat uration deficit,cy2 tomembrane permeability,t he content of malondialdehyde,p roline and soluble sugar all remarkable in2 creased.The content s MDA from t hree p rovenances accounted for465.19%、429.98%and554.85%re2 spectively compared wit h t he cont rol at t he end of water stress.Proline content s in t he seeding f rom t hree p rovenances accounted for615.22%、627.33%and786.25%,rcspectively co mpared wit h t he cont rol,and for t he content s of soluble sugar accounted for232.00%、305.13%and294.74%respctively.Through comp rehensive assessment o n six p hysiological indices of t he seedlings f roms t hree provenance.Honghe seedlings showed t he highest drought resistant ability,t hen Y ongtao,Yuanyang t he last.K ey w ords:J at rop ha curcas;p rovenance;drought st ress;p hysiological index 我国干旱及半干旱地区面积占全国总耕地面积的48%,是一个水资源匮乏的国家,人均淡水资源仅为世界人均占有量的25%,其中农业用水量占全国总用水量的50%。

水资源短缺已逐渐成为制约我国国民经济持续发展的因素之一[122]。

在林业生产中普遍存着因土壤干旱造林成活率不高和人工林生产力低下等问题[3]。

研究植物对水分胁迫的忍耐和抵抗能力,筛选抗旱性强的树种、品系和种源,对林业生产具有重要的意义。

膏桐(J at rop ha curcas),又名青桐木、小桐子、3　收稿日期:2007206218　修回日期:2007209226　基金项目:云南省森林植物培育与开发利用重点实验室暨国家林业局云南珍稀濒特森林植物保护和繁育重点实验室开放基金项目“不同种源膏桐抗旱生理研究”(200603)。

　作者简介:吴涛(19792),男,云南宣威人,研究实习员,硕士,主要从事林木遗传育种和生理生化研究。

E2mail:ynafwt@。

麻疯树等,原产美洲热带地区。

它是干热河谷地区荒山造林、水土保持的良好树种,同时在工业用油、生物病虫害防治、新药开发等方面极具潜在利用价值[4]。

云南省南部、西南部、中部以及金沙江、怒江、红河、元江等流域海拔1600～1800m以下的干热河谷地区皆适宜种植膏桐[5]。

对膏桐的研究目前多集中在生物柴油的提取工艺、种仁油含量和提取物的毒理特性等方面;另有少部分关于其组织培养、温度生理和遗传转化的研究,缺少种源适应性调查和适宜种植区规划的研究[629]。

为此,本试验对盆栽膏桐实生幼苗采用人工控水的方法,测定其叶片水分饱和亏缺、质膜相对透性(膜透性)、丙二醛含量、叶绿素含量、脯氨酸含量和可溶性糖含量6个生理指标的变化,探讨膏桐适应干旱地区的生理生化机制,为其抗旱种源的选择及大面积种植提供依据。

1　材料与方法1.1　试验材料试验材料选用红河、永涛和元阳3个地区的膏桐种子,于2006年10～11月份采集。

于L R H22502 G光照培养箱中播种育苗,种子在28℃、水分充足的条件下4～5d发芽,发芽后于光照/黑暗25℃/ 18℃环境下培养,第一片真叶长出并完全展开后移入180mm×150mm塑料盆中,培养环境同上。

栽培基质为2泥炭土∶1生土(体积比);每个塑料盆装入基质1.2kg。

基质最大田间持水量为50. 84%。

1.2　试验方法选用无病虫害、生长健壮、同一种源地长势基本一致、苗龄约15周的幼苗,在室内条件下进行干旱胁迫处理。

2007年3月25、26日所有试验材料都连续浇2d透水,之后自然干旱处理的材料不再浇水,用正常浇水管理的材料作对照。

测试的生理指标于3月27日测定1次,之后每隔3d测定1次,连续测定直至大部分处理材料萎蔫。

1.3　测定指标及方法水分饱和亏缺(WSD)测定参照《植物生理学实验指导》[10];膜透性用电导法[11],通过Thermo Ori2 on150测量仪测定;叶绿素含量用丙酮提取法[11];游离脯氨酸含量用磺基水杨酸法[11];丙二醛含量用TBA法[11];可溶性糖含量用蒽酮法[11]。

光密度值用722分光光度计测定。

2　结果与分析2.1　干旱胁迫对水分饱和亏缺的影响干旱胁迫期间,与对照相比,各种源膏桐叶片的水分饱和亏缺均呈升高趋势,但不同种源其升高的速率和时间不同(图1)。

从图1可看出,红河、永涛和元阳3个种源的膏桐在干旱胁迫开始时,WSD值都较小,分别为6.13%、5.74%和5.34%,但在干旱胁迫末期时,其值均增高,分别为24.77%、18.46%和27.55%,依次为对照的371.36%、272.67%和403.37%。

永涛种源的水分饱和亏缺在干旱胁迫中后期,缓慢回落后再次升高,总体增幅最小,说明其更能适应干旱胁迫,在土壤水分不足时能在一定限度内缓和组织缺水程度。

陈吉虎[12]在研究5种树的苗期抗旱特性时,发现地锦槭(A cermono m ax i m)和苦楝(M eli a azedarach)的饱和水分亏缺同样呈现先升后降的趋势。

图1　干旱胁迫下膏桐叶片水分饱和亏缺的变化Fig.1　Changes of leaves water satyrated deficit ofJ.curcas under drought stressWSD反映了在水分不足时植物组织在蒸腾时的耗水补充程度和恢复能力的差异。

一般认为,在水分胁迫下,WSD较低的植物较耐旱,相反则不耐旱。

根据3个种源干旱胁迫下叶片水分饱和亏缺增加的幅度和时间,对其抗旱能力进行排序,由强到弱依次为:永涛、红河、元阳。

2.2　干旱胁迫对膜透性和丙二醛含量的影响当植物受到干旱胁迫时,细胞膜受到不同程度的破坏,引起膜透性增大,导致细胞内电解质外渗,通过测定水分胁迫下植物叶片的电导率值可了解质膜伤害程度;同时,细胞中活性氧大量累积,致使细胞膜发生过氧化和脱脂化作用,产生过氧化产物,主要表现为丙二醛(MDA)含量显著增高[1]。

由图2可知,红河、永涛、元阳3个种源膏桐的电导率都随着干旱胁迫时间的延长而逐渐增大,并且变化趋势较一致,与对照相比,分别从胁迫第1d 的94.30%、91.44%、96.43%,增加到胁迫第32d 的148.41%、119.17%、132.32%。

图3显示了干旱胁迫过程中MDA含量的变化,红河种源从干旱胁迫第1d的8.36μmol・g-1FW持续升高,到第32d达到25.01μmol・g-1FW,为对照的465.8西北林学院学报23卷　19%;永涛种源第32d 达到23.74μmol ・g -1FW ,为对照的429.98%;元阳种源第32d 达到30.81μmol ・g -1FW ,为对照的554.85%。