论文部分内容阅读
土壤盐含量以及高剂量紫外线-B(UV-B辐射,波长为280~320nm)辐射是重要的非生物胁迫因子,尤其是干旱、半干旱地区植物生产及其资源开发利用中不可忽视的环境因子。盐胁迫以及UV-B胁迫都会抑制植物的生长和发育过程,包括使植物蛋白质、DNA分子结构和生物膜损伤,植物形态生长抑制、光合生理和次生代谢物的合成等方面的调节,甚至引起植物的死亡。已有研究多为人工气候箱及温室控制实验,而田间条件下的研究较少,且前者受控实验条件下可能由于光谱有效强度不平衡,会引起UV-B辐射对植物的负面影响。另外,关于药用植物甘草的研究多为短期UV-B辐射处理下幼苗的研究,还没有对长期UV-B辐射下甘草光合生理特性和有效化学物质特性的研究。植物对单独的UV-B辐射胁迫的响应和UV-B辐射及其它胁迫因子复合效应的反应有所不同。本研究以胀果甘草(Glaycyrrhiza.inflata Bat.)和光果甘草(Glycyrrhiza glabra L.)为研究对象,在人工气候箱和温室控制实验室内设置UV-B辐射、不同浓度的盐胁迫、UV-B辐射及盐胁迫两因素复合处理对两种甘草种子萌发、胚根生长、生理指标变化及光合生理进行研究。同时在田间条件下长期进行UV-B辐射处理,研究其生长、光合生理及次生代谢产物的变化,旨在更好的理解这两种甘草植物对盐胁迫和增强的UV-B辐射的反应。研究结果表明:1.人工气候箱种子发芽实验结果表明,高浓度盐胁迫及其与UV-B辐射复合胁迫对胀果甘草和光果甘草的萌发有抑制作用,表现为发芽率降低,发芽势以及发芽指数下降,而且单独的UV-B辐射对两种甘草萌发没有影响。相比较而言,胀果甘草具有更高的发芽能力,而光果甘草对盐胁迫和复合胁迫较敏感。2.在人工气候箱控制实验中,两种甘草属植物除了地上及地下部分的干重之外,其根长、株高、地上、地下部分鲜重都明显受到高浓度盐胁迫及其与UV-B复合作用的影响而降低。在田间栽培条件下,增强UV-B辐射处理降低胀果甘草株高、地上部分鲜重、地上部分干重等指标。3.所有的胁迫条件都增加了两种植物的脯氨酸含量,尤其是高盐胁迫组和UV-B处理的胀果甘草组中;盐胁迫明显提高两种甘草的POD活性及光果甘草的SOD活性,但使CAT活性明显降低;所有胁迫条件下植物的花青素及类黄酮类物质含量都得到了提升。胀果甘草对盐胁迫以及UV-B胁迫的耐受性要高于光果甘草。4.在温室栽培条件下,UV-B辐射、不同浓度的盐胁迫以及两者复合胁迫均降低胀果甘草和光果甘草叶片叶绿素a、b含量,总叶绿素含量;UV-B辐射对胀果甘草叶片类胡萝卜素没有影响,但是盐胁迫和两因素复合胁迫下降低类胡萝卜素含量;对于光果甘草来说,UV-B辐射,盐胁迫以及两因素复合作用均降低类胡萝卜素含量。在田间栽培条件下增强UV-B辐射降低胀果甘草和光果甘草叶片叶绿素a、b、总叶绿素、Chla/Chlb和类胡萝卜素含量。5.在温室栽培条件下,胀果甘草在UV-B辐射与低浓度盐复合胁迫下表现出最低净光合速率。UV-B辐射与盐胁迫对于胀果甘草叶片净光合速率有互相叠加作用。光果甘草叶片净光合速率在高浓度盐胁迫和UV-B辐射与高浓度盐复合胁迫下最低,高浓度盐与UV-B辐射呈现互相拮抗作用。在田间栽培条件下,两种甘草叶片净光合速率大小顺序为光果甘草(UV-B)>光果甘草(CK)>胀果甘草(UV-B)>胀果甘草(CK),说明,增强UV-B辐射适当的提高了两种甘草叶片净光合速率。6.在温室栽培条件下,UV-B辐射、高浓度盐胁迫和UV-B辐射与低高浓度盐复合胁迫明显降低胀果甘草和光果甘草叶片净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs、)胞间CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率等气体交换参数。在大田栽培的两种甘草品种增强UV-B辐射处理对两种甘草气体交换参数的影响对比如下:即除了水分利用效率(WUE)之外,胀果甘草净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、胞间CO2浓度(Ci)、低于光果甘草,以上参数变化表明,光果甘草对增强UV-B辐射胁迫耐受性高于胀果甘草。7.本研究田间栽培研究表明,增强UV-B辐射使胀果甘草叶片最大荧光(Fm)和表观光合电子传递速率(ETR)显著增加,而非光化学荧光猝灭系数(NPQ)和光化学荧光猝灭系数(q P)降低,但是对初始荧光(Fo)、和PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)、PSⅡ有效光化学量子产量(Fv’/Fm’)、PSⅡ实际光化学量子产量(ФPSⅡ)都没有显著影响。在温室条件下,在UV-B辐射与两种浓度盐胁迫复合作用下,随着盐浓度的增加使胀果甘草Fo、Fm、Fv/Fm和NPQ显著增加,而且Fv’/Fm’、ФPSⅡ、ETR和q P降低。UV-B与盐胁迫复合作用下,光果甘草Fo、Fm参数显著增加,Fv/Fm、Fv’/Fm’、ФPSⅡ、ETR和q P参数显著降低,说明UV-B辐射与高浓度盐有互相叠加作用。8.长期的增强UV-B辐射对田间栽培生长的甘草叶中的三萜类有效化学物质含量的影响明显大于对根和茎的影响,尤其是胀果甘草叶中甘草苷含量显著大于根和茎中的含量,也大于光果甘草叶中的含量。光果甘草根中甘草苷、甘草酸铵和甘草次酸的含量在增强UV-B辐射下有显著升高的趋势;增强UV-B辐射下胀果甘草叶中的甘草苷含量高于光果甘草,胀果甘草叶对UV-B辐射比较敏感。不同的有效化学物质的含量在UV-B辐射下的不同变化表明UV-B辐射对不同甘草品种三萜类化学物质的诱导是选择性的。