紫云英对水分胁迫的响应特征研究

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由于现代化工业的发展,温室气体的排放量在不断增加,全球气候变暖,导致极端的旱灾和涝灾等灾害频繁出现。紫云英,是一种南方常见的固氮吸碳能力很强的绿肥。目前有关紫云英干旱胁迫和水淹胁迫的研究很少,因此研究紫云英对水分胁迫的响应特征,对于紫云英栽培过程中遇到的不良水分条件下的栽培管理和抗涝、抗旱新品种的选育具有重要意义。本文以余干种、闽紫2号、弋江籽3个紫云英品种为试验材料,利用种子萌发和幼苗盆栽试验研究水分胁迫及恢复后紫云英种子萌发和幼苗生长及生理代谢的变化,探讨紫云英生理生化对不同水分胁迫以及水分胁迫后的响应机制,探索不同紫云英品种对水分胁迫的适应性差异,结果表明:(1)随着聚乙二醇(PEG)溶液浓度(5%~25%)的不断增加,紫云英种子的萌发也开始受到不同程度的抑制,萌发率逐渐降低,当溶液浓度达到25%时所有种子均不发芽。紫云英的胚芽和胚根长度随PEG溶液浓度的增加而降低,根芽比随PEG溶液浓度的增加而升高。当溶液浓度为15%时,余干种、闽紫2号和弋江籽的芽长相比对照组分别下降了83.6%、84.5%和83.0%,根长分别下降70.9%、71.7%和72.3%,根芽比分别提高了81.4%、77.4%和54.3%。(2)不同水淹时间处理对紫云英种子的萌发率没有显著性影响,但是显著改变了胚芽和胚根的生长。胚芽生长随水淹时间增加受到抑制的程度逐渐增加,胚根在水淹处理下生长反而受到促进,因此根芽比随着水淹时间的增加而增大,最值都是出现在15d水淹处理后。(3)20%PEG溶液模拟干旱胁迫条件下,3个品种紫云英的株高、地下生物量、总生物量显著下降;叶片和根系的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)等抗氧化酶活性均迅速增加;光化学淬灭系数(q P)和原初光能转化效率(Fv/Fm)均有不同程度的降低,非光化学淬灭系数(q N)和丙二醛(MDA)的含量均有一定提高。经历10d干旱胁迫后复水10d,3个品种紫云英的株高、地下生物量、总生物量仍然显著低于对照组;叶片和根系中的SOD、POD、CAT等抗氧化酶活性仍然高于对照组,逆境胁迫仍然存在;但3个品种紫云英的Fv/Fm、最大相对电子传递效率(r ETR)、q N与对照组均无显著性差异,仅余干种q P与对照组有显著性差异,PSII反应中心活性基本恢复,光合能力接近于对照水平。地上部和地下部MDA含量也均显著高于对照组,仅闽紫2号和弋江籽地下部MDA含量与对照组差异不显著,细胞膜受到的伤害仍然存在,未完全恢复。(4)水淹条件下,3个品种的紫云英的株高、地上生物量、地下生物量、总生物量、Fv/Fm、r ETR均显著低于对照组;叶片和根系的SOD、POD、CAT等抗氧化酶活性均迅速增加;q P均有不同程度的降低,q N均显著提高了,地上部和地下部丙二醛含量均显著高于对照组。经历10d水淹胁迫排涝后恢复10d,3个品种紫云英的株高、地上生物量、总生物量仍显著低于对照组;叶片和根系中的SOD、POD、CAT等抗氧化酶活性仍高于对照组,逆境胁迫仍然存在;并且余干种的q P和弋江籽的q N仍然与对照组差异显著,并且Fv/Fm、r ETR均显著低于对照组,地上部和地下部丙二醛含量仍显著高于对照组,细胞仍受到严重的伤害,紫云英遭受的水淹胁迫无法恢复。(5)根据干旱胁迫隶属函数,3个紫云英品种的抗旱性顺序为闽紫2号>余干种>弋江籽;通过水淹胁迫隶属函数分析,3个紫云英品种的耐涝性顺序为闽紫2号>余干种>弋江籽。
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