长江源区沼泽草甸优势物种抗氧化特性对模拟增温与氮添加的响应

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温度是影响植物生长发育的重要环境因子,随着全球温室效应加剧,不断上升的气温将对植物生理造成巨大影响。与此同时,人类的工业化进程极大增加了氮素的产生与排放,促使大气氮沉降不断加剧并向全球扩散,影响氮素的自然循环,威胁全球生态系统的健康和安全。叶片和根系作为植物主要器官,其生理指标的变化对植物生长发育产生重要影响,根叶及其功能性状会通过权衡关系或协同效应来适应环境变化,使植物采取相应的生理响应策略来维持生长。为探究增温和氮添加对青藏高原高寒沼泽草甸主要植物抗氧化特性的影响,本研究采用开顶式生长室模拟增温和外源氮素添加的方式,以矮嵩草(Kobresia humili(C.A.Mey.ex Trautv.)Sergiev)、藏嵩草(Kobresia tibetica Maxim.)和青藏苔草(Carex Moorcroftii Falc.ex Boott)为研究对象,测定不同增温和氮添加量下三种植物叶片和根系中抗氧化特性指标含量,并分析各指标对不同处理的敏感性。结果表明:(1)增温处理下,三种植物叶片和根系中丙二醛含量总体呈下降趋势,适当增温促进了植物生长,缓解了植物受到的氧化伤害。增温处理下,矮嵩草和藏嵩草中超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽还原酶、抗坏血酸过氧化物酶的活性总体呈上升趋势,但两种植物根系中过氧化物酶、过氧化氢酶活性呈下降趋势;青藏苔草中超氧化物歧化酶、谷胱甘肽还原酶、抗坏血酸过氧化物酶的活性总体呈上升趋势,过氧化物酶、过氧化氢酶活性呈下降趋势。增温增加了三种植物中黄酮和类胡萝卜素含量,增加了矮嵩草中抗坏血酸含量,降低了还原型谷胱甘肽含量,增加了藏嵩草和青藏苔草中还原型谷胱甘肽含量,降低了抗坏血酸含量。(2)施氮处理下,降低了三种植物叶片和根系中丙二醛含量,但矮嵩草和青藏苔草叶片和根系中丙二醛含量在高氮处理下出现上升。施氮处理提高了三种植物中超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽还原酶、抗坏血酸过氧化物酶的活性,同时表现为低氮时过氧化氢酶活性较高,高氮时抗坏血酸过氧化物酶活性较高,施氮处理后三种植物不同器官之间抗氧化酶活性的高低变化存在一定差异,但抗氧化酶活性总体呈增加趋势。施氮处理增加了矮嵩草中抗坏血酸、黄酮含量,降低了还原型谷胱甘肽、类胡萝卜素含量,增加了藏嵩草和青藏苔草中抗坏血酸、黄酮和类胡萝卜素含量,降低了还原型谷胱甘肽含量。(3)增温和施氮处理下,矮嵩草叶片和根系中丙二醛含量呈先下降后上升趋势,藏嵩草和青藏苔草中丙二醛含量呈波动变化,整体低于对照。增温和施氮处理提高了三种植物中超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽还原酶活性;三种植物中过氧化物酶活性无明显变化趋势,但矮嵩草中过氧化物酶活性显著高于其它植物;矮嵩草和藏嵩草叶片中抗坏血酸过氧化物酶活性在低温低氮处理下显著下降,在高温高氮处理下显著上升。三种植物抗坏血酸含量主要呈先上升后下降趋势,还原型谷胱甘肽含量在高温和高氮处理下开始增加,类胡萝卜素、黄酮含量主要呈增加趋势。三种植物叶片中各抗氧化指标的含量高于根系,植物叶片在维持体内活性氧平衡方面起到较大作用。(4)敏感性分析发现不同植物及器官各指标对不同处理的敏感性不同,三种植物中抗氧化酶活性大多对于仅施氮处理最为敏感,抗氧化剂含量大多对于增温结合施氮处理最为敏感,说明三种植物中抗氧化酶活性受施氮影响更大,而抗氧化剂含量受增温施氮交互作用影响更大。
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