净风和风沙流胁迫对黑果枸杞生理特性的影响

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我国荒漠化地区风和风沙流活动频繁,严重限制当地植物生长和经济发展,林草措施可有效防治荒漠化。黑果枸杞(Lycium ruthenicum)是茄科、枸杞属多棘刺灌木,具有很好的适应性,有较好的防风固沙作用,在区域荒漠治理中生态适应性与综合效益俱佳。本文以黑果枸杞盆栽苗为研究对象进行风洞模拟试验。选取2年生黑果枸杞:(1)在5级风9 m·s-1下进行3种方式(间歇1 h、持续1 h、隔日)的净风胁迫,(2)在9 m·s-1对应的风沙流(输沙量为28.30 g·(cm·min)–1)下进行3种方式(间歇1 h、持续1 h、隔日)的风沙流胁迫;选取3年生黑果枸杞,在输沙量为28.30 g·(cm·min)–1下进行持续4 d的风沙流胁迫。观察记录上述胁迫后叶片形态变化,测定所有胁迫后MDA含量、膜透性、抗氧化酶活性、渗透调节物质含量、水分含量、光合色素含量及持续4d风沙流胁迫后叶绿素荧光参数等生理指标,以期揭示净风和风沙流胁迫后黑果枸杞的生理响应机制,研究结果丰富了植物逆境生理生态学,同时也为风沙地区植物种植及荒漠化防治植物种选择提供理论依据。主要结论如下:(1)净风和风沙流胁迫导致黑果枸杞叶片形态和膜系统受损。胁迫后叶片出现褐色斑块、萎蔫,风沙流胁迫下较净风严重;黑果枸杞叶片膜系统受伤害主要源自脱脂化作用,部分胁迫导致叶片发生膜脂过氧化。(2)净风和风沙流胁迫后黑果枸杞叶片总含水量下降,光合色素含量整体并未显著降低。黑果枸杞通过降低FW含量,增加BW含量提升抗逆性;主要通过增加Pro含量、辅助增加SS进行渗透调节;同时协调增加POD、CAT、SOD活性清除活性氧。(3)持续4 d风沙流胁迫后,叶片PSⅡ反应中心并未受到光抑制和光破坏。胁迫后低光强下,黑果枸杞叶片的光合能力下降;高光强下第11 d光合能力略有提升。胁迫后Fv’/Fm’、Fq’/Fm’、qp、NPQ的光响应曲线体现了黑果枸杞光合机构对持续风沙流胁迫的适应性。(4)主成分分析表明,黑果枸杞主要通过膜透性、SOD活性、CAT活性、POD活性、Pro含量、Chla含量、Chla+b含量、BW含量、Car含量、SP含量以响应间歇1 h、持续1 h、隔日净风胁迫;通过SOD活性、POD活性、Chlb含量、FW含量、BW含量、BW/FW、MDA含量、Chla含量、Chla/b以响应间歇1 h、持续1 h、隔日风沙流胁迫;通过膜透性、Pro含量、叶片总含水量、BW含量、Chla含量、Car含量、Chla/b、Fq’/Fm’、qp、NPQ、CAT活性、BW/FW、Chlb含量以响应持续4 d风沙流胁迫。
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