干旱胁迫对香合欢幼苗生长和生理生化特性的影响

来源 :广西大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gyf2033
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香合欢(Albizia odoratissima)为豆科合欢属中的高大落叶乔木,是我国的一种珍贵用材和水土保持的乡土树种。如今的香合欢天然林受人为破坏严重,导致分布范围逐渐减小以及濒危状况日益严重,但国内外至今未见有关干旱胁迫对香合欢生长和生理生化特性影响研究的报道。因此,本研究以广西乐业县、云南新平县和广西凭祥市3个典型气候区香合欢种源(GM、XP和PX)1年生幼苗为试验材料,利用室内盆栽方法,通过对自然干旱胁迫试验下不同种源香合欢幼苗的生长特性、叶片结构、生理生化特征等进行比较分析,同时对其抗旱性能进行综合评价,以探索香合欢抗旱机制,并初步筛选出抗旱性优良的香合欢种源,为该树种的良种选育及规模化推广种植提供科学依据。主要研究结果如下:(1)自然干旱胁迫下,香合欢幼苗土壤含水率均呈现显著下降趋势(P<0.05),均低于对照组,下降幅度为:GM<XP<PX。自然持续干旱第5 d,GM和XP幼苗中有少数出现顶芽萎焉现象,其中PX幼苗枝叶下垂,叶片黄化,复叶脱落。第10 d,GM和XP幼苗顶芽萎焉下垂,叶子黄化或萎蔫,而PX幼苗已经出现部分死亡,在10 d(土壤含水率为1.87%)后死亡,GM和XP幼苗分别在20 d(土壤含水率为3.52%和5.43%)后死亡。表型评分大小为GM>XP>PX。(2)自然干旱胁迫下,3个种源幼苗与各自的CK相比,PX幼苗株高和地径下降幅度最大。香合欢幼苗总生物量、地上部分生物量(茎、枝、叶)与地下部分生物量(根)的鲜重减少,GM和XP幼苗根冠比减少,PX幼苗则表现为相反的变化趋势。PX幼苗株高和地径生长量、总生物量、地上部分生物量和地下生物量的鲜重、根冠比变化幅度大于GM和XP幼苗。(3)自然干旱胁迫下,3种香合欢幼苗叶片结构特征也出现了很大的变化:叶片厚度、海绵组织厚度、表皮与栅栏组织厚度随着干旱天数的增加而变小,均小于对照组,厚度大小为GM>XP>PX。GM和XP幼苗海绵组织厚度、栅海比厚度、主脉和木质部厚度减小,PX幼苗(除主脉)则随之增大。GM幼苗主脉和木质部厚度小于其他两个种源。(4)自然干旱胁迫导致了3个种源香合欢幼苗叶片叶绿素总含量、Pn、Tr、Gs呈不同程度的降低的趋势(P<0.05),下降的幅度大小依次为PX>XP>GM。GM幼苗的WUE先上升后下降,XP和PX幼苗的WUE下降。GM和XP幼苗的Ci上升,PX幼苗先下降后上升。Fo上升,而Fv、Fm/FO、Fv/Fm和Fv/Fo下降,一定程度上损坏了香合欢幼苗PSII结构或功能,导致降低了其原初光的捕获效率。(5)自然干旱胁迫导致了3个种源香合欢幼苗的脯氨酸、可溶性蛋白和可溶性糖含量均显著升高(P<0.05),含量和增幅大小为GM>XP>PX。POD、MDA和CAT酶活性整体呈不同程度的上升趋势,SOD下降。GM幼苗整体上的SOD酶活性降幅最小,POD和CAT酶活性增幅最大,SOD、POD以及MDA出现峰值最晚、含量最大,XP幼苗居中,PX幼苗最后。叶片相对电导率上升,相对含水量显著减小(P<0.05),下降幅度大小为PX>XP>GM。内源激素含量的变化也具有差异性:均呈不同程度的下降,和对照组相比较整体上均显著(P<0.05),GM幼苗的玉米素核苷ZR、吲哚乙酸IAA和赤霉素GA含量下降幅度最大,含量最小。(6)通过隶属函数和主成分分析的方法,探讨出3个种源香合欢幼苗的抗旱综合评价得分:GM(0.625)>XP(0.543)>PX(0.359)。基于此结果,最后采用逐步回归的方法得出合欢属树种抗旱性的最优评价数学模型:Y=-535.387+0.068X13-8.443X17+75.896X3-6.217X21(X13,过氧化物酶;X17,脯氨酸含量;X3,叶绿素总含量;X21,PSII潜在活性;R~2=0.993,sing=0.000<0.05)。
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