低温处理下不同禾本科牧草的生理变化及其抗寒

点击次数:   更新时间:2020-11-10 15:09     来源:十博

  低温处理下不同禾本科牧草的生理变化及其抗寒性比较_数学_自然科学_专业资料。低温处理下不同禾本科牧草的生理变化及其抗寒性比较 李轶冰 1,2,杨顺强 3,任广鑫 1,2,*,冯永忠 1,2,张 强 1,2,李 鹏 1, 2 (1.西北农林科技大学农学院,2.陕西省循环农业工程

  低温处理下不同禾本科牧草的生理变化及其抗寒性比较 李轶冰 1,2,杨顺强 3,任广鑫 1,2,*,冯永忠 1,2,张 强 1,2,李 鹏 1, 2 (1.西北农林科技大学农学院,2.陕西省循环农业工程技术研究中心, 陕西杨凌 712100; 3. 昭通师范高等专科学校化学系,云南昭通 657000) 【摘 要】摘要:研究牧草根系抗寒性的动态变化,对寒冷地区的牧草引种筛选意 义重大。试验以美国引进的禾本科牧草高山早熟禾(Poa Aalpine)、俄罗斯野麦 (Elymus junceus)、无芒冰草(Agropyron inerme)、爱达荷冰草(Agropyron inerme)(品种名 Secar)和爱达荷冰草(Agropyron inerme)(品种名 Goldar)为 研究材料,人工控温进行低温抗寒锻炼、冷冻处理和解冻恢复生长,测定每一 阶段下根系中 MDA、可溶性蛋白质、可溶性糖和脯氨酸的含量及 SOD 活性。 结果表明,MDA 含量在抗寒锻炼后略有增加,随后维持基本稳定;SOD 活性 在抗寒锻炼后升高,冷冻处理后显著降低;返青后又显著升高(P0.05);可溶 性蛋白质、可溶性糖和脯氨酸含量在抗寒锻炼和冷冻处理后升高,返青后降低; 其中,SOD 活性、可溶性糖和脯氨酸的含量随处理不同变幅较大,MDA 和可 溶性蛋白质的含量随处理不同变幅较小。运用 Fuzzy 数学中隶属函数法进行抗 寒性综合评判,得出抗寒性强弱顺序为:高山早熟禾俄罗斯野麦爱达荷冰草 (Secar)无芒冰草爱达荷冰草(Goldar)。 【期刊名称】生态学报 【年(卷),期】2009(029)003 【总页数】7 【关键词】禾本科牧草;抗寒性;SOD 活性;可溶性糖;脯氨酸 温度是影响植被分布的主要生态因子之一,区域植被类型和分布格局是长期对 温度和热量环境适应的结果。植物种质资源的引进,需要考虑对引进地温度和 热量因子的适应。我国北方地区和广大山区冬季严寒且持续时间长,引进筛选 一些抗寒性强,适宜该区域种植的牧草种质资源,对该区域的畜牧业发展、产 业结构调整和生态环境的保护具有重要意义。 大量研究表明,低温胁迫下牧草可积累更多的可溶性糖、可溶性蛋白质[1]、脯 氨酸[2]等。这些物质的大量积累可降低组织和细胞的冰点温度,使细胞水合度 增大,保水能力增强,避免原生质在低温下的脱水伤害;也是越冬植物的重要 能量和更新芽的萌动力,与牧草抗寒性密切相关[3]。植物的抗寒性还与植物体 内保护酶系统的活性和膜脂过氧化程度密切相关,保护酶活性高的植物品种对 环境反应快,抗氧化能力强,抗寒性也强[4,5]。大量抗寒性研究只是针对低 温锻炼过程[2,6]、冷冻过程[7,8]或解冻过程[1,9]中的某一过程进行研究, 而对这三个过程的动态研究相对较少,而三者又是一个密切联系的过程,其中 某一过程的抗寒与不抗寒不能完全真实代表植物的抗寒性,为此本试验以 5 个 美国引进禾本科牧草为材料,以抗寒锻炼前为对照,对各温度处理阶段下各牧 草根系中的 SOD 活性、MDA、可溶性蛋白质、可溶性糖和脯氨酸含量进行了 研究,以期更加全面真实的鉴定各牧草的抗寒性,揭示植物在不同温度胁迫下 的适应机制。 1 材料与方法 1.1 试验材料及处理 以美国引进的高山早熟禾(Poa Aalpine)、俄罗斯野麦(Elymus junceus)、无芒 冰草(Agropyron inerme)、爱达荷冰草(Agropyron inerme)(品种名 Secar)、 爱达荷冰草(Agropyron inerme)(品种名 Goldar)5 种禾本科牧草为材料, 于 2006 年 11 月 10 日将材料播种于西北农林科技大学北校区标本区试验地里(陕 西,杨陵),2007 年 3 月 30 将苗移栽至高 15cm,口径 10cm 的营养钵内, 每个草种移栽 12 钵,每钵 6 株,营养钵内装原试验地的表土和育苗基质至 4/5 高 度 处 , 其 中 V 表 土 ∶V 育 苗 基 质 =3∶1 。 土 壤 基 本 理 化 性 质 为 : pH=7.175、有机质 6.487g/kg、全氮 0.621g/kg、全钾 22.431g/kg、全磷 1.216g/kg、速效钾 0.110mg/kg、速效磷 16.196mg/kg;育苗基质购于西北 农林科技大学新天地设施农业开发有限公司,有机质≥50%、腐殖酸≥20%、 pH=5.5~6.5。将营养钵置于 ZPQ- 280D 智能气候箱内进行前期培养(白天光 照 12300lx,7:00~19:00,温度 25℃、湿度 60%;夜间无光照,温度 20℃, 湿度 75%),从 2007 年 5 月 20 日开始进行抗寒锻炼,依次在 20℃/15℃(白 天 / 夜 间 ) 、 15℃/10℃ 、 10℃/5℃ 、 5℃/5℃ 、 2℃/2℃ 五 个 温 度 梯 度 下 锻 炼 24h,此期间光照和湿度条件同前期培养,至此抗寒锻炼结束;随后转入-10℃ 冰箱内冷冻处理 24h 后,按抗寒锻炼降温的相反顺序依次升温,光照和湿度同 前期培养,然后在白天/夜间 25℃/20℃下培养 15d 后观察返青苗数。为防止 干旱,整个实验过程营养钵中的土壤都保持在田间持水量的水平。分别在抗寒 锻炼前(设为对照)、抗寒锻炼后、冷冻处理完 2℃解冻 24h 后和白天/夜间 25℃/20℃下培养 15d 后取样,每次随机选取 2 盆取样,为保证冷冻处理后所 取的样为活体植株的根样,采用 TTC 法对各植株根系活力进行鉴定,以此筛选 活植株取样。为便于叙述,将上述草种依次编号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ。 1.2 测定项目及方法 (1)酶液的提取 称取 0.2000g 鲜样剪碎,加 0.05mol/L,pH 7.8 的磷酸缓冲液 (内含 1%的 PVP)3.0ml 及少量石英砂,于冰浴中研磨,冲洗定容至 10ml, 10000g、4℃下离心 15min,上清液即为酶

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