牛角瓜对水分胁迫和海拔梯度的生理响应研究

发布时间：2020-05-04 11:43

【摘要】：目前,地球上1/3的土地常处于干旱或半干旱状态,其余地区也发生不同程度的季节性干旱。干旱造成的极端环境严重影响植物的生长和繁衍,造成作物大量减产,人类社会产生重大影响。干热河谷是属于典型的生态脆弱区,受水分制约影响,干热河谷生态环境极难恢复,研究干热河谷乡土物种对干旱的耐受性,及其对不同海拔高度的生理响应,对干热河谷地区生态修复,当地农林经济的可持续发展具有重要意义。牛角瓜是干热河谷特色乡土树种之一,抗旱能力较强,区域适应性良好,并具有一定经济价值,可作为干热河谷地区植被恢复极端困难区域的先锋树种进行推广种植。为弄清牛角瓜在干热河谷的生理生态适应性机制,本研究以云南红河县牛角瓜为研究对象,采用室内控制水分试验和野外试验观测相结合的方法,在中国科学院昆明植物研究所10号温室所设置基质相对含水量分别为60%～70%、40%～50%和20%～30%的水分梯度试验组和含水量为70%～80%对照组,探索牛角瓜对干旱胁迫的响应特征;同时在云南红河县库博区域设置400 m、700 m和1000 m三个海拔梯度试验组,探索牛角瓜花对海拔差异性的响应特征。本试验研究结果表明:1.随着基质相对含水量减少,牛角瓜表现为生长矮小、叶生理代谢加快,表现为株高、地径、叶绿素相对含量、叶片更新速率随着干旱程度的增加而减少;随着基质相对含水量减少,牛角瓜叶片气孔密度增大、长度减小,叶脉密度增加。2.随着基质相对含水量减少,牛角瓜叶片净光合速率随着干旱胁迫的增强而下降,蒸腾速率下降,胞间二氧化碳浓度增加;此外,和对照组相比,轻度、中度干旱条件下净光合速率下降缓慢,重度干旱净光合速率急速下降。3.随着海拔升高,牛角瓜植株株高降低,地径增加,单株叶片数变化不明显,叶面积变小,厚度增加。4.在海拔梯度升高后,牛角瓜现蕾期、始花期、盛花期、末花期、子房膨大期时间皆有延迟,果实成熟期缩短;牛角瓜单株开花数、座果率和种毛纤维长度随着海拔升高变化不明显,而果实重量和长度降低。5.叶相对含水量在雨季随着海拔升高而降低,旱季则随着海拔升高而上升。超氧化物歧化酶(SOD)活性、可溶性糖浓度、丙二醛(MDA)含量、脯氨酸(Pro含量在雨季随着海拔上升而上升,在旱季则随着海拔升高而下降。综上所述,干旱胁迫下,牛角瓜植株通过矮化,叶加速脱落、气孔变小变密等形态变化降低水分散失,并通过增加叶脉密度进而增强水分运输效率。光合作用在低度、中度干旱胁迫下仍能有效进行,干旱耐受力较强;随着海拔升高,牛角瓜植株通过矮化、叶面积减小、厚度增加等变化来适应海拔变化带来的气候环境改变。此外,随着海拔升高,牛角瓜叶片SOD酶活性、可溶性糖浓度、MDA含量、Pro含量在雨季增加、旱季减少,原因是在雨季高海拔区域的牛角瓜主要承受低温胁迫,在旱季则是低海拔区域的牛角瓜主要承受水分胁迫。
【图文】：

叶片相对含水量,水分梯度,叶相,含水量

ｓｍａｌｌ邋ｌｅｔｔｅｒｓ邋ｗｉｔｈｉｎ邋ｃｏｌｕｍｎｓ邋ｉｎｄｉｃａｔｅｄ邋ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ（ｐ＜０．０５），邋Ｔｈｅ邋ｓａｍｅ邋ｂｅｌｏｗ．逡逑２．２．２叶相对含水量逡逑从图１可以看出，牛角瓜叶片相对含水量在受到干旱胁迫之后开始下降，正逡逑常情况下牛角瓜叶相对含水量为９６．２％，受到干旱胁迫后开始下降，轻度干旱胁迫逡逑（５０？７０％）条件下，叶相对含水量在９３％左右，差异性不显著，当土壤水分低于逡逑５０％后，开始急剧下降，叶相对含水量差异性显著。当土壤水分在２０％左右，叶相逡逑对含水量在６６％左右。逡逑１００卩逡逑８邋９０－逡逑ｔ邋８0－逡逑ｆ邋７0－逦／逡逑６０＞逦１逦１逦１逦１逦逡逑２０逦４０逦６０逦８０逡逑水分梯度（％）逡逑图１水分梯度对牛角瓜叶片相对含水量的影响逡逑Ｆｉｇ．ｌ邋Ｅｆｆｅｃｔ邋ｏｆ邋ｗａｔｅｒ邋ｇｒａｄｉｅｎｔ邋ｏｎ邋ｒｅｌａｔｉｖｅ邋ｗａｔｅｒ邋ｃｏｎｔｅｎｔ邋ｏｆ邋Ｃａｌｏｔｒｏｐｉｓ邋ｇｉｇｅｎｔｅａ逡逑２．２．３气孔密度和长度逡逑从图２可以看出

水分梯度,叶片气孔,气孔长度,对照组

图３水分梯度对牛角瓜叶片气孔长度的影响逡逑Ｆｉｇ．３邋Ｅｆｆｅｃｔ邋ｏｆ邋ｗａｔｅｒ邋ｇｒａｄｉｅｎｔ邋ｏｎ邋ｓｔｏｍａｔａｌ邋ｌｅｎｇｔｈ邋ｏｆ邋Ｃａｌｏｔｒｏｐｉｓ邋ｇｉｇｅｎｔｅａ邋ｌｅａｖｅｓ逡逑数据经过显著性分析后得到图３中显示结果，从中可以看出牛角瓜在轻度胁逡逑迫条件下和对照组相比，气孔长度有轻度增长但结果不具有显著性关系，中度千逡逑旱条件下，和对照组相比，，牛角瓜气孔长度小幅度降低，但不显著。重度干旱情逡逑１３逡逑
【学位授予单位】：云南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q945

【参考文献】