植物在生長過程中往往受到各種非生物因子的脅 迫,其中溫度是影響植物生長的重要因子。近年來,全球氣溫不斷升高,在盛夏由于溫度高于植物生長的最適溫度,甚至超過了植物生長的最高溫度,對植物生長發育甚至生命都造成了嚴重威脅。因此,研究植物在高溫脅迫下的生理生化指標變化,將有助于采取相應措施以減輕高溫對植物的為害,不僅在理論上而且在生產實際上均具有重要價值。
金鉆蔓綠絨是天南星科多年生常綠草本熱帶植物,原產于南美洲,喜溫暖、濕潤半陰環境,最適生長溫度為 18 ~30 ℃,溫度 > 30 ℃時生長會受到抑制。金鉆蔓綠絨是很好的觀葉植物,在我國中南部各省廣泛栽培,已成為家庭種植的主要花卉之一。
但由于全球氣溫持續升高,尤其是我國北方 6 ~ 8 月溫度有時會上升到 40 ℃甚至更高,致使溫室和大棚內高溫為害日益突出,加上通風不良,設施內溫度有時可高達 50 ℃,使植株生長發育受阻,嚴重時甚至死亡,高溫對金鉆蔓綠絨栽培是災難性的打擊。
高溫對細胞膜損傷是一種膜脂過氧化反應,逆境脅迫下自由基在細胞中的積累往往能引起細胞膜結構和功能的紊亂。研究表明,高溫下植物的丙二醛\\(MDA\\) 含量呈現增加趨勢,且脅迫溫度越高,MDA 含量在植物體內積累得越多。專家認為,高溫首先破壞細胞膜的完整性,并認為細胞膜的熱穩定性是提高抗性遺傳變異的適宜指標。高溫使作物質膜飽和程度下降,質膜通透性增大,電解質大量外滲,導致電導率升高。目前高溫脅迫對植物耐熱生理指標的影響已成為國內外研究的熱點,但高溫對金鉆蔓綠絨耐熱生理指標的研究尚未見報道。
為了了解高溫對金鉆蔓綠絨為害的生理生化機制,改善溫室栽培條件下高溫對金鉆蔓綠絨生長的不良影響,提高花卉的觀賞效果,有必要對金鉆蔓綠絨耐高溫機制進行系統研究。本研究結果對金鉆蔓綠絨幼苗的栽培管理有著重要的實際意義,同時也可為園林觀賞植物的耐熱性研究提供理論依據。
1、 材料與方法
試驗在太原市苗圃的溫室內進行。2012 年 4 月將有 3 ~5 個葉片的金鉆蔓綠絨扦插苗,栽至事先放入金鉆蔓綠絨專用培養土的塑料盆 \\(10 cm × 10 cm\\)內,進行正常的養護管理; 5 月選取生長健壯、無病蟲害、大小均勻的植株,進行高溫脅迫試驗。采用單因素隨機區組設計,把參試材料分別放入不同溫度的人工培養箱里進行高溫處理,試驗設溫度 35、40 和45 ℃ 以及室溫 \\(CK\\) 4 個處理,每處理 15 盆,3 次重復。分別在處理前以及處理后 8、16、24、32 和40 h,測定金鉆蔓綠絨葉片的相對電導率和丙二醛含量。其中,電導率測定采用電導儀法,丙二醛含量測定采用硫代巴比妥酸法。利用 EXCELL 軟件對數據進行統計分析,再利用方差分析和多重比較對數據進行差異顯著性檢驗。
2、 結果與分析
2. 1 高溫脅迫對金鉆蔓綠絨葉片電導率的影響
高溫脅迫前,試材葉片的相對電導率差異均不顯著。35 ~45 ℃ 高溫脅迫處理后,試材葉片的相對電導率均 > CK \\(表 1\\) ,表明高溫脅迫對金鉆蔓綠絨葉片細胞造成了生理傷害。
相同脅迫時間條件下,隨著脅迫溫度的升高,葉片相對電導率均呈逐漸顯著下降趨勢; 相同高溫條件下,隨著脅迫時間的延長,葉片相對電導率均呈逐漸上升趨勢。35 ℃ 所有脅迫處理的葉片相對電導率均顯著 > 其 CK,脅迫溫度升高后葉片相對電導率反而顯著下降,45 ℃脅迫 8 h 的葉片相對電導率甚至與脅迫前差異不顯著,表明高溫脅迫導致葉片細胞膜受害程度加深,溫度過高 \\(45 ℃\\) 時植物細胞甚至會解體而失去活性??梢钥闯?,植物所受脅迫溫度越高、時間越長,其葉片細胞受到的生理傷害就明顯越重。
在所有高溫脅迫處理中,35 ℃ 處理 40 h 的葉片相對電導率最高,表明此時金鉆蔓綠絨葉片細胞內電解質的滲漏量最多,葉片細胞受到的生理傷害最重。
2. 2 高溫脅迫對金鉆蔓綠絨葉片丙二醛含量的影響
相同高溫條件下,8 h 脅迫處理的葉片丙二醛含量均≤其 CK,而≥16 h 脅迫處理的葉片丙二醛含量均顯著 > 其 CK \\(表 2\\) 。表明金鉆蔓綠絨對高溫的忍耐時間不超過 16 h。
脅迫時間為 8 h 時,35 ℃脅迫處理的葉片丙二醛含量顯著 < 其 CK; 而 40 和 45 ℃脅迫處理的丙二醛含量均顯著 > 其 CK,且丙二醛含量隨著脅迫溫度的不斷升高而逐漸顯著增加。表明金鉆蔓綠絨可以忍耐35 ℃ 高溫 8 h; 當溫度上升到更高時,加速了膜脂過氧化反應,導致體內丙二醛大量積累,細胞膜受到嚴重傷害,植物抵御高溫的能力急劇下降。
35、40 和 45 ℃ 高溫脅迫 40 h 的葉片丙二醛含量分別較其處理前的丙二醛含量分別增加了 40. 00%、81. 25% 和 123. 53% 。 可以看出,整個試驗期間,35 ℃ 處理的葉片丙二醛含量上升趨勢相對緩慢,45 ℃ 處理的葉片丙二醛含量上升趨勢相對較快。
3、 結論與討論
本研究結果顯示,葉片相對電導率隨著脅迫溫度的不斷升高而逐漸顯著下降,隨著脅迫時間的不斷延長而逐漸上升,其中 35 ℃處理 40 h 的葉片相對電導率最高,表明此時金鉆蔓綠絨葉片細胞膜受到的生理傷害最重; 而當溫度繼續上升至 40 和 45 ℃時,葉片相對電導率反而依次顯著下降,表明植物細胞已經不能忍耐更高的溫度,細胞膜的完整性受到嚴重破壞,質膜受害程度加深、細胞解體,此時幼苗無法進行自我修復和調節,導致植物失去生理現象而逐漸死亡。
葉片丙二醛含量隨著脅迫溫度的升高和脅迫時間的延長而持續上升。35 ℃脅迫 8 h 處理的葉片丙二醛含量顯著 < 其 CK,而40 和45 ℃脅迫8 h 處理的丙二醛含量均顯著 > 其 CK,且脅迫時間≥16 h 處理的葉片丙二醛含量均顯著 > 其 CK。表明金鉆蔓綠絨可以忍耐 35 ℃高溫 8 h; 當溫度上升到更高時,細胞內的脂膜過氧化程度持續加深,導致體內丙二醛大量積累,細胞膜受到嚴重傷害,植物抵御高溫的能力急劇下降。在整個試驗期間,35 ℃ 處理的葉片丙二醛含量上升趨勢相對緩慢。
從高溫脅迫對葉片相對電導率和丙二醛含量 2 項指標看,金鉆蔓綠絨可以勉強忍耐 35 ℃高溫 8 h。
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