不同环境因子对羊草生长适应性的影响研究

发布时间：2020-10-09 23:45

　　羊草(Lemymus chinensis(Trin.))作为一种优质的种质资源,其抗逆性好、产量高、蛋白质营养丰富,对于草原牧业的发展和环境条件的改善有重要作用。由于羊草在实际生产中具有较高的经济价值,故我国羊草的种植繁育区域也在扩展。羊草对于生境因子的改变较为敏感,本试验通过比较在不同温度、水分和光照条件下羊草形态和生理生化特性的改变,探索其对不同生境的适应性,为羊草的繁殖引种、栽培生产以及开发利用提供理论依据。主要研究结果如下:一、不同温度对羊草形态和生理生化特性的影响通过控制人工气候培养箱的温度设置羊草的温度处理,其试验处理分别为:对照20℃/15℃(白天/晚上)、低温5℃/1℃(白天/晚上)、高温38℃/25℃(白天/晚上)处理,每个处理每天均设置10小时光照。试验结果表明:(1)高温、低温处理显著降低羊草的株高、叶面积、干鲜重、光合色素含量、根系活力,且高温处理下,其降低幅度比低温大。(2)高温和低温处理均显著提高羊草丙二醛(MDA)、可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸的含量,其中高温下MDA的增加幅度大于低温,这表明高温使得植物受到的损害比低温更严重。(3)温度的升高或降低均增加羊草抗氧化酶类的活性,如超氧化物岐化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)以及谷胱甘肽还原酶(GR)。其中SOD、POD、CAT活性在高温下最高,APX、GR活性在低温处理时最大。综合分析,羊草对低温的适应性要强于高温。二、不同水分对羊草形态和生理生化特性的影响通过盆钵称重法设置土壤的水分梯度,试验处理分别为:对照(田间持水量为80%-85%)、中度干旱(田间持水量为50%-55%)、重度干旱(田间持水量为30%-35%)。试验结果表明:(1)随着土壤含水量的降低,羊草的干鲜重、光合色素含量显著下降。试验期间羊草株高无明显变化,叶绿素a/b略有增加。(2)叶绿素荧光参数分析表明,除初始荧光(F_o)变化不显著外,羊草叶片的最大荧光(F_m)、可变荧光(F_v)、PSII最大光化学量子产量(F_v/F_m)、PSII潜在活性(F_v/F_o)都随着干旱程度的加剧进一步降低。(3)气体交换性指标表明,干旱显著增加羊草的胞间CO_2浓度(Ci)、瞬时水分利用效率(WUE),而显著降低净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、瞬时光能利用率(SUE)、瞬时羧化效率(CUE)、气孔限制值(Ls)。(4)干旱显著增加羊草的MDA、叶片相对电导率、渗透调节物质的含量。在重度干旱下,羊草叶片脯氨酸含量大幅度上升。(5)随着干旱程度的加剧,POD、SOD、CAT酶活性先上升后下降,其活性均在中度干旱条件下达到最大值。(6)羊草内源激素相对含量变化较为复杂。从总体上看,随着干旱程度的加深,脱落酸(ABA)的相对含量逐渐增加,玉米素核苷(ZR)的相对含量逐渐降低,吲哚乙酸(IAA)、赤霉素(GA)均表现出先上升后下降的趋势。总的来说,羊草对干旱具有较强的适应性,两种干旱处理不同程度地影响着羊草的生长,其中重度干旱对羊草的影响较大。三、不同光照对羊草形态和生理生化特性的影响利用遮荫网设置对羊草的光照处理,试验处理分别为:对照(100%自然光)、轻度遮荫(70%自然光)、中度遮荫(50%自然光)。试验表明:(1)随着处理天数的增加,羊草的株高、干鲜重逐渐增大,遮荫促进了这一过程的发生,且轻度遮荫效果好于中度遮荫。(2)中度遮荫显著增加了羊草光合色素的含量,且在三个试验处理中,其增加量为最大值,但是中度遮荫显著降低了叶绿素a/b。(3)不同的光照条件下,羊草的光合日变化均表现为典型的“双峰型”曲线。遮荫显著增强了羊草的光合性能,其中轻度遮荫效果最好。(4)在羊草的生长发育过程中,可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸的含量均随着时间的增加逐渐升高,且对照大于遮荫处理。遮荫显著降低了叶片相对电导率、MDA含量,轻度遮荫效果好于中度遮荫。(5)从20-40天,POD、SOD、CAT活性变化均不明显;从40-60天POD活性快速降低,SOD、CAT活性快速升高,酶活性大小顺序均为对照中度遮荫轻度遮荫。(6)从20-40天,IAA/ABA、ZR/ABA、(IAA+ZR+GA)/ABA均大幅度增加,且随着遮荫程度的增加而增大;从40-60天IAA/ABA、ZR/ABA、(IAA+ZR+GA)/ABA均降低,但GA/ABA明显增加。总的来说,适当降低光照强度有利于羊草生长。在本试验条件下,羊草对70%自然光表现出较好的生长适应性,而50%自然光则对羊草生长发育的影响更为复杂,不是其生长发育的最适光照。四、不同环境因子对羊草生长适应性影响的综合分析综合比较分析不同生境因子对羊草生长与生理生化特征的影响,可以看出羊草对各种生境的适应性是有区别的。在不同的温度处理下,羊草对低温的适应性要好于高温。随着土壤水分的降低,羊草的长势虽然显著降低,但是表现出了较强的抗旱性,即使重度干旱条件下也能维持其基本生命活动的正常进行。适度的遮荫为羊草提供了更为合理的光照条件,羊草表现出了比对照更好的长势。此外,羊草对于不同生境的响应机制也是不一致的。高温、低温条件下,羊草可能主要通过改变酶活性来适应温度的变化;干旱条件下,羊草可能主要通过增加体内渗透调节物质的浓度保证自身水分的需求以度过干旱期;遮荫条件下,羊草可能主要通过改变光合色素的含量、调节光合作用、平衡叶片动态实现对不同光照条件的适应。总体而言,羊草对于不同的温度、水分、光照都有独特的生理适应机制,与高温、重度干旱、中度遮荫相比,羊草在低温、中度干旱、轻度遮荫条件下表现出较好的生长适应性。本试验的结果对羊草的繁殖引种、栽培生产有一定的启示作用,但其机理需要作进一步的研究。
【学位单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S543.9
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章文献综述
    1.1 羊草的生物学特性
    1.2 不同生境对羊草生长发育及繁殖的影响
    1.3 羊草的利用及扩展
    1.4 国内外对羊草的研究现状
    1.5 温度对植物的影响
    1.6 土壤水分对植物的影响
    1.7 光照对植物的影响
第二章引言
    2.1 目的意义
    2.2 研究内容
    2.3 技术路线
第三章不同温度对羊草生长适应性的影响
    3.1 前言
    3.2 材料与方法
        3.2.1 试验材料与地点
        3.2.2 方法
    3.3 结果与分析
        3.3.1 不同温度对羊草形态指标的影响
        3.3.2 不同温度对羊草光合色素的影响
        3.3.3 不同温度对羊草根系活力、MDA、渗透调节物质含量的影响
        3.3.4 不同温度对羊草抗氧化酶活性的影响
        3.3.5 不同温度下羊草形态、生理生化指标的相关分析
    3.4 讨论
        3.4.1 不同温度与羊草形态指标的关系
        3.4.2 不同温度与羊草光合色素的关系
        3.4.3 不同温度与羊草渗透调节物质和膜脂过氧化的关系
        3.4.4 不同温度与羊草酶活性的关系
    3.5 小结
第四章不同水分条件对羊草生长适应性的影响
    4.1 前言
    4.2 材料与方法
        4.2.1 试验材料与地点
        4.2.2 方法
    4.3 结果与分析
        4.3.1 不同水分条件对羊草形态指标的影响
        4.3.2 不同水分条件对羊草光合色素含量的影响
        4.3.3 不同水分条件对羊草叶绿素荧光参数的影响
        4.3.4 不同水分条件对羊草光合参数的影响
        4.3.5 不同水分条件对羊草渗透调节物质和膜脂过氧化的影响
        4.3.6 不同水分条件对羊草抗氧化酶POD、SOD、CAT的影响
        4.3.7 不同水分条件对羊草内源激素ABA、IAA、ZR、GA的影响
        4.3.8 不同水分条件下羊草形态、生理生化指标的相关分析
    4.4 讨论
        4.4.1 不同水分条件与羊草形态指标的关系
        4.4.2 不同水分条件与羊草光合指标的关系
        4.4.3 不同水分条件与羊草渗透调节物质和膜脂过氧化的关系
        4.4.4 不同水分条件与羊草抗氧化酶的关系
        4.4.5 不同水分条件与羊草内源激素的关系
    4.5 小结
第五章不同光照条件对羊草生长适应性的影响
    5.1 前言
    5.2 材料与方法
        5.2.1 试验材料与地点
        5.2.2 方法
    5.3 结果与分析
        5.3.1 不同光照对羊草形态指标的影响
        5.3.2 不同光照对羊草光合色素含量的影响
        5.3.3 不同光照对羊草光合日变化测定的影响
        5.3.4 不同光照对羊草光合参数的影响
        5.3.5 不同光照对羊草叶绿素荧光参数的影响
        5.3.6 不同光照对羊草渗透调节物质和膜脂过氧化的影响
        5.3.7 不同光照对羊草抗氧化酶POD、SOD、CAT的影响
        5.3.8 不同光照对羊草内源激素ABA、IAA、ZR、GA的影响
        5.3.9 不同光照下羊草形态、生理生化指标的相关分析
    5.4 讨论
        5.4.1 不同光照与羊草形态指标的关系
        5.4.2 不同光照与羊草光合指标的关系
        5.4.3 不同光照与羊草渗透调节物质和膜脂过氧化的关系
        5.4.4 不同光照与羊草酶活性的关系
        5.4.5 不同光照与羊草激素的关系
    5.5 小结
第六章结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
缩写表
致谢
在读期间参加的科研课题及发表的论文

【参考文献】