[word格式] 干热对草地早熟禾生理反应与坪用质量的影响

[word 格式 pdf格式笔记格式下载页码格式下载公文格式下载简报格式下载 ] 干热对草地早熟禾生理反应与坪用质量的影响 干热对草地早熟禾生理反应与坪用质量的 影响 第15卷 Vo1.15 第6期 NO.6 草地 ACTAAGRESTIASINICA 2007年11月 NOV.2007 文章编号:1007—0435(2007)06—0572—05 干热对草地早熟禾生理反应与坪用质量的影响 谢晓蓉.,刘金荣,李唯,孙吉雄,杜建雄 (1.甘肃农业大学生命科学学院,甘肃兰州730070;2河西学院生物系,西部资源环境化学重点实验室,甘肃张掖734000) 摘要:研究18个早熟禾(kentuckybluegrass)品种在干热胁迫下的生理反应并给予 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 .将18个早熟禾品种干热 胁迫21d,每隔3d评定草坪质量(TQ),叶片萎蔫率(LW),测定叶片相对电导率(EL),叶片相对含水量(RWC),超 氧化物歧化酶(SOD),过氧化氢酶(CAT)活性和丙二醛(MDA)含量的 变化.结果显示:随着干热胁迫天数的增加, 草坪质量,叶片相对含水量,超氧化物歧化酶和过氧化氢酶的活性都 明显下降,而叶片萎蔫率,叶片相对电导率和 丙二醛的含量却明显上升.经层次聚类分析,18个品种的抗旱抗热性 可分为3大类,其中午夜(Midnight),橄榄球 2号(Rugby),纽布鲁(Nublue),浪潮(Impact),抢手股(Bluechip),公园 (Park)为高抗旱抗热类群;诺德(Ronde),康 尼(Conni),蓝月(Bluemoon),优异(Merit),史诗(Odyssey),纳苏(Nassau) 和新哥来德(Nuglade)为中抗旱抗热类 群;奖品(Award),奖金(Prize),新港(Newport),塞尼(Celle)和校园 (Campus)为低抗旱抗热类群.该研究旨在为选 育抗旱抗热草坪草种提供理论依据. 关键词:草地早熟禾;抗旱抗热;生理反应;坪用质量;评价 中图分类号:S688.4文献标识码:A PhysiologicalResponseandPerformanceEvaluationof18Kentucky BluegrassTurfgrassesunderDroughtandHeatStress XIEXiao-rong,LIUJin—rong,LIWein,SUNji—xiong,DUJian-xiong (1.CollegeofLifeSciencesandTechnology,GansuAgriculturalUniversity, Lanzhou,GansuProvince730070,China; 2.WesternChinaKeyLaboratoryofResources,EnvironmentandChemistry, DepartmentofBiology,HexiUniversity, Zhangye,GansuProvince734000,China) Abstract:Thephysiologicalresponseandperformancewereinvestigatedandevaluatedfor18Kentucky bluegrassturfgrassesbyexposingthemtosimultaneousdroughtandheatstressthroughwithholdingirri— gationfor21duntilcompleteleafwiltingoftheplants.Duringthestressperiod,turfquality(TQ),rela— tivewatercontent(RWC),electrolyteleakage(EL),leafwilting(LW),superoxidedismutase(SOD), catalase(CAT)andma1ondia1dehyde(MDA)weredeterminedin3-dintervals.Insummary,simultaneous droughtandheatstressesinducedoxidativeinjuryinallcultivars,asdemonstratedbythereductioninan— tioxidantenzymesandincreaseinlipidperoxidation.MeanwhileitcausedTQandRWCtodecline,while ELandLWtoincreasewithproceedingofthetreatment.Throughthehierarchicalclusteranalysis,Mid— night,RugbyII,Nublue,Impact,Bluechip,andParkwereinthehighresistancegroup;Ronde,Conni, Bluemoon,Merit,Odyssey,Nassau,andNugladewereinthemoderateresistancegroup;Award,Prize, Newport,Celle,andCampuswereinthelowresistancegroup.Theseresultswouldfacilitatetheselection ofdroughtandheatresistantturfgrassesfordroughtareas. Keywords:Kentuckybluegrass;Droughtandheatresistance;Physiologicalr esponse;Qualityoflawn;E— va】1Jation 收稿日期:2007—05—09;修回日期:2007—10—26 基金项目:甘肃省自然科学基金(3ZS051一A25—063);甘肃农业大学科技创新基金(GAU-Cx0515);河西学院西部资源环境化学重点实验室 面上项目(XZ0609) 作者简介:谢晓蓉(1967一),甘肃张掖人,博士研究生,教授,主要从事草坪抗逆性方面的研究,E-mail:XR@hxu.edu.cnl*通讯作者 Authorforcorrespondence,E—mail:liwei@gsau.edu.cn 第6期谢晓蓉等:干热对草地早熟禾生理反应与坪用质量的影响573 干旱胁迫是干旱与半干旱地区限制草坪草生长 的一个最主要的环境因子l1J.在我国西北地区的 夏秋两季,干旱和炎热常常同时发生,这种自然环境 极大地限制了绿地草坪的普及和推广.减少灌溉用 水且保证草坪质量和生长的一个重要 措施 《全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观全国民用建筑工程设计技术措施》规划•建筑•景观软件质量保证措施下载工地伤害及预防措施下载关于贯彻落实的具体措施 就是选择 抗旱的品种或栽培种[3].评定早熟禾(kentucky bluegrass)草坪草抗旱抗热强弱及探明相应的生理 反应,筛选出抗旱抗热性强的品种,能为干旱或半干 旱地区草坪建植中草种选择和提高管理策略提供理 论和技术指导.何亚丽等人认为,高温干旱的互作 对细胞膜的伤害极显着地高于单纯高温和单纯干旱 的伤害[4].高宁等人对16种(品种)冷季型草坪草 的抗旱性进行了研究,认为不同草坪草品种在受到 干旱胁迫后,细胞质膜结构和功能均受到不同程度 的伤害,细胞内含物外渗,细胞膜透性增加[5].植物 在干旱胁迫时,细胞中的活性氧的积累是造成细胞 伤害和死亡的主要原因,而细胞内清除活性氧的保 护酶系统的存在和活性增强是细胞免于伤害或抗性 强的重要原因之一[6].已有实验 证明 住所证明下载场所使用证明下载诊断证明下载住所证明下载爱问住所证明下载爱问 [8],植物在 干旱条件下,耐旱性强的品种具有较高的酶活性. Beardl1叫认为电导率可以作为冷地型草坪草耐热 性,耐旱性的指标.White等[1通过测定高羊茅3 个品系的几项与水分有关的参数认为,虽然膨压为 零时RWC与水势相关,但RWC可能是一个最好 的指标.草坪草的抗旱机制因草种不同而异,在抗 旱性鉴定时须综合评价,已有许多关于综合评价的 报道和研究[1.为了进一步揭示冷季型早熟禾 草坪草在干热胁迫下的生理生化反应机制,综合评 价并筛选出抗旱抗热的草坪草品种,本试验以18个 早熟禾草坪草品种为材料,研究了干热胁迫下草坪 的生理反应变化规律,并通过层次聚类分析,将不同 抗旱抗热的品种聚类到高,中,低不同的抗旱抗热类 群中.从抗氧化物酶活性变化及膜脂过氧化反应的 角度及电导率,萎焉率,相对含水量等指标解释早熟 禾草坪草的抗旱抗热机理,并分析,评价这些草坪草 品种的抗旱抗热性差异.为今后在干旱地区选择抗 旱抗热草坪草种提供理论依据. 1材料与方法 1.1试验材料与试验区地理条件 试验材料为中种集团提供的草地早熟禾的18 个品种,它们分别是:诺德(Ronde),浪潮(Impact), 新港(Newport),纳苏(Nassau),奖品(Award),塞 尼(Celle),史诗(Odyssey),纽布鲁(Nublue),新哥 来德(Nuglade),公园(Park),奖金(Prize),抢手股 (Bluechip),蓝月(Bluemoon),优异(Merit),康尼 (Conni),校园(Campus),午夜(Midnight),橄榄球 2号(Rugby1I) 试验分别于2005年6月和2006年6月在甘肃 农业大学草业学院试验温室和实验室进行.试验区 的地理坐标北纬36.03,东经103.53,属中温带大 陆性气候,温差大,降雨少,冬季严寒,夏季酷热,绝 对最高气温39.1?,年均降水量324mm,且降雨不 均匀,年蒸发量1468mm,为降水量的4.5倍.日 照时数2500h. 1.2试验设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 与生理参数的测定 1.2.1试验设计草地早熟禾的每个品种种植在 长×宽×深=1.5m×0.7m×0.6m用砖和水泥砌 成的培养池中(播种量为18g/m.,成坪盖度达95 以上),池底放置5cm的砾石层,45cm的经灭菌的 园土和5cm的有机肥,试验随机区组设计,重复6 次(3次来源于2005年,另3次来源于2006年). 草坪草于2005年4月3日种植在培养池中培养2 个月,在此期问,施追肥(N:P:K一16:4:8)2 次,每周浇1次透水,草坪修剪高度控制在5cm.6 月6日开始进行干旱胁迫处理21d.2006年同期进 行相同的重复试验.期间白天/夜间温度在26, 39.5/22,29?,每3d对草坪草进行各项指标测定. 1.2.2测定指标和层次聚类分析测定指标分别 是:叶片相对含水量(RWC),叶片相对电导率 (EL),叶片萎蔫率(Lw),草坪质量(TQ),超氧化物 岐化酶(SOD),过氧化氢酶(cAT)和丙二醛(MDA) (测定方法参考Jiang,Y)_1.不同草坪草在干旱和 热胁迫后第21d的7项指标通过统计软件SPSS (11.5)一次性完成l1层次聚类分析.在胁迫期间 各品种间的各项测定指标的差异性分析应用SAS (SASInstitute,1992)软件中的一般线性模型,进 行LSD在0.05显着水平下的多重比较. 2结果与分析 草地早熟禾的18个品种在高温干旱的胁迫下, RWC(图1A),TQ(图1D),SOD(图1E)和CAT(图 1F)明显下降;而Lw(图1C),EL(图1B)和MDA (图1G)则显着地上升.说明干热胁迫引起了草坪 草的抗氧化酶活性的降低和膜脂过氧化反应加剧. 574草地第15卷 瓣 曲 一 8 毫 6 褂 2 O 处理时问(天)Daysoftreatment(d) 图ll8种早熟禾在干热胁迫下各项指标的反应 Fig1Responsesof18kentuckybluegrasscultivarsexposedtOsimultaneousd roughtandheatstress 注:A.相对含水量}B.电导率;C.萎焉率;D.草坪质量;E.超氧化物岐化 酶;F.过氧化氢酶;G丙二醛.每个点表示一个草坪草在这个处理 时间的反应.在图的顶部或底部的竖条信号表示在这个处理时间 (d)LSDo.5的值 Note:A.RelativeWaterContent(RWC);B.ElectrolyteLeakage(EL);C.Leaf Wilting(LW);D.TurfQuality(TQ);E.Superoxide Dismutase(SOD)}F.Catalase(CAT);G.Mal0ndialdehyde(MDA).Eachdat apointatagiventreatmentdayrepresentstheresponseofoneculti— var.TheverticalbarsatthetoporbottomofthefigureindicateLSDvalues(P一 0.05)forthecomparisonamongcultivarsatthegiventreat— mentday 一摹一u?棚*舡茛翼8?一?1(一静搬槲 一c歪2口_c篁=n】_L《0滋蜊 一=2口E芒?一00?溢髻霉辑辋 一? ?一《【1至趟隈 第6期谢晓蓉等:干热对草地早熟禾生理反应与坪用质量的影响575 ??????HIERARCHICALCLUSTERANALYSIS?????? DendrogramusingAverageLinkage(BetweenGroups) ReSCaledDistanceClusterCombine CASE LabelNtim 诺德(Ronde)l 康尼(Conni)8 蓝月(Bluemoon)7 优异(Merit)l6 史诗(0dyssey)4 纳苏(Nassau)ll 新哥来德(Nuglade)5 公园(Park)14 抢手股(Bluechip)15 浪潮(Impact)l0 纽布鲁(Nublue)13 橄榄球2号(Rugby)l8 午夜(Midnight)9 奖品(Award)3 奖金(Prize)6 新港(Newport)2 塞尼(Celle)12 校园(Campus)17 2O25 图218个早熟禾草坪草商业品种聚类分析树状图 Fig.2Hierarchicalclusteranalysisdendrogramof18Kentuckybluegrasscult ivars 图2显示出在距离为Drk一13.40时不同草坪 草的抗旱抗热性可明显分为3大类,其中午夜,橄榄 球2号,纽布鲁,浪潮,抢手股,公园被聚类到高抗旱 抗热类群;诺德,康尼,蓝月,优异,史诗,纳苏和新哥 来德被聚类到中抗旱抗热类群;奖品,奖金,新港,塞 尼和校园被聚类到低抗旱抗热类群. 3讨论与结论 3.1早熟禾草坪草在高温干旱胁迫下,TQ,RWC, SoD和CAT的活性明显下降;而LW,EL和MDA 则显着地上升.但因品种间抗逆性的差异,各品种 的各项测定指标变化不一致.高抗旱抗热品种的 TQ,RWC,SOD活性及CAT的活性下降的速度和 EL,MDA含量上升的速度均较慢;低抗性的品种则 反之. 植物组织在干旱和高温条件下相对含水量下降 的主要原因是由于土壤水下降及植物对水分吸收能 力显着降低所引起,而且抗逆性强的品种的叶片相 对含水量下降幅度较抗逆性弱的品种小. 干热胁迫导致了细胞膜系统的严重损伤,使草 坪草的电解质渗出率增加,即电导率升高.由于品 种间的抗逆性差异,抗旱抗热性强的品种的电解质 渗出率低于抗性差的品种_1.电导率随干热胁 迫程度的加深不断升高,各品种叶片电导率出现了 不同程度的升高,进一步说明电导率的变化程度与 植物的抗旱抗热能力有着密切关系口. 随着干热胁迫程度的加重,植物组织的含水 量急剧下降,极大地影响了草坪草的正常生理代 谢,外观上表现为叶片萎蔫,致使草坪质量下降, 严重时导致草坪草死亡.抗逆性弱的品种发生萎 蔫和草坪质量下降的程度明显高于抗逆性强的品 种. 抗氧化酶系统主要有SOD,CAT等保护酶, CAT能有效地移走H.02,SOD能清除超氧自由基 (O),二者协同作用能将O和H02转化为Ho 和02,减少细胞受到的伤害.因此SoD和CAT的 联合行为能抗拒大多数有害的和极具活性的氧的形 成_2..高温和干旱的破坏性作用以及草坪草抗性 的种间差异与膜脂过氧化水平和抗氧化酶的活性有 着密切的联系.当草坪草处在高温和干旱逆境下, 正常的氧代谢受到干扰,一方面提高了体内活性氧 自由基产率,另一方面又破坏了以SoD为主导的酶 促细胞防御活性氧伤害的保护体系.由于这双重因 素的影响,膜脂过氧化链式反应加速,过氧化作用的 有毒物质的积累增加,导致细胞膜系统损伤或瓦解, 因此最终导致SOD和CAT酶活性持续下降,甚至 造成草坪草的死亡l2. MDA是膜脂过氧化反应的最终产物,MDA含 量升高说明植物组织受到了伤害.MDA含量因品 576草地第15卷 种不同而出现不同程度的升高,意味着它们受害程度 有差异,根据MDA含量的变化动态,可以认为MDA 的变化与植物的抗旱抗热性存在一定关系口. 3.2通过层次聚类分析,结果显示:草地早熟禾18 个品种的抗旱抗热性的大小依次为:午夜>橄榄球 2号>纽布鲁>浪潮>抢手股>公园>诺德>康尼 >蓝月>优异>史诗>纳苏>新哥来德>奖品>奖 金>新港>塞尼>校园. 本研究对18个早熟禾草坪草进行干旱和热胁 迫试验后,通过聚类分析方法对草坪草的抗旱抗热 性进行数字分类,定量地确定各项测定指标的一致 性和差异性,使分类结果更具科学性,合理性.将分 析结果与美国NTEP(NationalTurfgrassEvalua— tionProgram)的评价结果进行比较,虽然测定的指 标不一样,但最后的评价结果基本一致,说明本试验 的测定方法,数据及分类结果是合理的,科学的. 3.3本试验在一定程度上揭示了冷季型草坪草的 抗旱抗热生理生化机理,筛选出抗旱抗热性强的品 种,为今后在干旱或半干旱地区草坪建植中草种选 择和提高管理策略提供理论和技术指导. 参考文献 [1] E2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] BeardJB.Turfgrass:scienceandculture[M].Englewood Cliffs,NJ:PrenticeHall,1973 HuangBR,FryJD.Rootanatomical,physiological,and morphologicalresponsestodroughtstressfortallfescueculti— vars[J].Cropscience,1998,38}1017-1022 CarrowRN,ShearmanRC,WatsonJR.Chapter30.Turf— grass[A].InStewartandBA,NielsenR.eds.Irrigationof agriculturecrops.Agron.Monogr.30.ASA,CSSA,andSS— SA[C],Madison,wI.1990 何亚丽,王惠林,沈剑,等.冷季型草坪草耐热机理研究II:5 种冷季型草坪草离体叶片在骤然高温,干旱下细胞膜透性的 变化及其抗性鉴定[J1上海农学院,1997,15(3):209— 214 温洋,孙吉雄,王代军.干旱胁迫对冷地型草坪草生理特性影 响的研究[J].草原与草坪,2005,108(1);43—45 LevittJ.ResponsesofplanttoEnvironmentalstress[M] NewYork:Academicpress,1980,52—53 KramerGF,NormanHA,KrizekDT,eta1InfluenceofU V-Bradiationonpolyamines,lipidperoxidationandmembrane lipidincucumber[J].Photochemistry,1991,30:2102—2108 DhindsaRS,MatoweW.Droughttoleranceintwomosses: correlatedwithenzymaticdefenceagainstlipidperoxidation [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [z0] [21] [zz] [23] [243 [25] 口].JournalofExperimentalBotany,1981,32:79—91 SmirnoffN.Theroleofactiveoxygenintheresponseofplants towaterdeficitanddesiccation[J].NewPhyto1.,1993,125: 72—81 BeardJB.Turfgrasswaterstress:droughtresistancecompo— nents,physiologicalmechanisms,andspeciesgenotypediver— sity[J].Proc.Int.TurfgrassRes.Conf.,1989,(6):252— 281 WhiteRH,EngelkeMC,MortonSJ,eta1.Comparative turgormaintenanceintallfescue[J].Cropscience,1992,32: 251—256 刘金荣,谢晓蓉.冷季型草坪草在河西走廊生态适应性的综合 评价[J].草地,2004,12(1);79—82 黎裕.作物抗旱鉴定方法与指标[J].干旱地区农业研究, 1993,11(1):91-94 孙彦,杨青川,张英华.不同草坪草种及品种苗期抗旱性比较 [J].草地,2001,9(1):16—20 JiangY,HuangB.Physiologicalresponsestoheatstressalone orincombinationwithdrought:Acombinationbetweentall fescueandperennialryegrass[J].HortScience2001,36(4): 682—686 何晓群.现代统计分析方法与应用[M].中国人民大学出版 社,1998.11:215-240 LiuX,HuangB.Heatstressinjuryinrelationtomembrane lipidperoxidationincreepingbentgrass[J].CropScience, 2000,40:503—510 JiangY,HuangB.Droughtandheatstressi~urytotwocool— seasonturfgrassesinrelationtoantioxidantmetabolismand lipidperoxidation[J].CropScience,2001,41;436—442 MarcumKB.Cellmemebranethermostabilityandwhole-plant heattoleranceofKentuckyBluegrass[J].CropSci.,1998, 38(4):1214—1218 SharpRE,DaviesWJ.Regulationbyrootsandshootsofwa— ter~stressedmaizeplant[J].Planta1.,1989,47:43—49 SalinML.Toxicoxygenspeciesandprotectivesystemsofthe chloroplast[J].PlantPhysio1.,1988,72:681-689 ChowdhurySR,ChoudhurlMA.Hydrogenperoxidemetabo— lismasanindexofwaterstresstoleranceinjute[J].Plant 507 Physio1.,1985,65:503— DatJF,Lopez—DelgadoH,FoyerCH,eta1.Parallelchanges inH202andcatalaseduringthermotoleranceinducedbysali— cylicacidorheatacclimationinmustardseedlings[J].Plant Physio1.,1998,116:135卜1357 孙存普,张建中,段绍瑾.自由基生物学导论[M].合肥:中国科 学技术大学出版社,1999.48—59 ZhouX,CaoF,ChenG.Fourwarmseasonalturfgrasses physiologicalindicesinrelationtoitsdroughtresistance[J]. GrasslandandTurf,2003,i03(4):29—32 (责任编辑梁艳萍)