松嫩盐碱化草地羊草生长及种群建成与内源激素关系的研究

发布时间：2017-03-20 00:00

  本文关键词：松嫩盐碱化草地羊草生长及种群建成与内源激素关系的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：羊草(Leymus chinensis),属于多年生根茎型禾本科植物,具有抗逆性强和生态幅度广等特点,在我国北方的多种土壤或植被类型中均有分布。羊草是我国东北松嫩草地的主要建群种之一,同时也是一种优良的牧草。由于长期适应松嫩草地的盐碱化环境,羊草自身许多生理生化过程都发生了明显的改变。植物内源激素与羊草光合及逆境生理生态之间关系的研究,对揭示羊草生理生态学适应机制具有重要的理论价值,并可为盐碱化草地恢复、维持草地资源可持续利用奠定基础。研究样地设置在吉林省长岭县腰井子牧场东北师范大学松嫩草地生态研究站,以松嫩草地主要优势植物羊草为实验材料。随着土壤盐碱化程度加重,羊草群落发生退化演替,羊草种群生物量、密度逐渐降低。因此,沿着草地盐碱化逐渐增强的空间梯度顺序,从土壤无盐碱化到极度盐碱化共设置了5个样地,依次命名为1~5号样地,取样点间隔至少100 cm。在不同盐碱化程度的样地,分别测定了土壤理化性质和羊草的生理生态学参数。其中,测定的土壤理化性质参数包括Na+含量、K+含量、pH和电导率等指标;羊草光合生理参数包括光合色素含量、气体交换参数、可溶性糖含量和可溶性蛋白质含量等参数;羊草叶片激素含量变化的测定包括生长素、赤霉素、脱落酸3种内源激素;羊草种群数量特征方面的测定包括种群密度、种群高度、种群生物量等参数;抗逆能力方面的参数包括抗氧化酶活性(POD、SOD、CAT活性)、有机酸和脯氨酸含量等。通过分析羊草内源激素含量与羊草种群数量特征、羊草叶片光合同化功能以及羊草抗逆性关系,揭示植物激素在盐碱化草地羊草种群建成及生长中的作用及机制。主要研究结果与结论如下。沿着草地盐碱化梯度,羊草叶片生长素和赤霉素含量呈现逐渐降低的趋势,而脱落酸的含量呈现逐渐升高的趋势。这表明盐碱胁迫对羊草叶片生长素和赤霉素的合成起着抑制作用,对脱落酸的合成起着促进作用。随着土壤盐碱化程度增加,土壤中Na+含量呈升高趋势,K+含量呈逐渐降低的趋势,而pH和电导率则逐渐升高。羊草叶片生长素和赤霉素含量生长季平均值与土壤中Na+含量、pH及电导率均呈显著负相关关系,与土壤中K+含量呈显著正相关关系。羊草叶片中脱落酸含量生长季平均值与土壤中Na+含量、pH及电导率呈显著正相关关系,而与K+含量呈显著负相关关系。结果说明,羊草通过调节内源激素水平来抗御盐碱胁迫是羊草对盐碱环境的一种内部适应机制。在轻度盐碱草地,羊草叶片的光合速率、蒸腾速率、气孔导度、细胞间CO2浓度差、水分利用效率表现出增加趋势。在轻度的盐碱胁迫下,羊草具有气体交换补偿能力,提高光合同化能力而适应盐碱的胁迫。随着土壤盐碱化程度的加重,羊草叶片气体交换参数显著降低。由于叶片气孔采取主动调节,降低气孔导度,从而抑制了羊草的光合速率。随着土壤盐碱化程度的加重,羊草叶片中可溶性总糖、蔗糖、果糖均有不同程度的积累,这些渗透调节物质的积累有利于羊草抵抗盐碱胁迫。对羊草叶片激素含量与羊草气体交换参数以及光合色素含量的分析表明,羊草叶片气体交换能力的降低及生长素和赤霉素含量的降低,与导致光合色素下降有着密切的联系。随着草地盐碱化程度的加重,羊草叶片中3种抗氧化酶活性、脯氨酸含量以及酒石酸、苹果酸、草酸和琥珀酸等有机酸含量均呈不同程度的增加趋势。通过分析不同生长时期羊草叶片激素含量与抗氧化酶活性、脯氨酸含量以及有机酸含量的相关关系,可以看出,脱落酸作为植物的抗逆激素,不仅可以直接增强植物抗盐碱胁迫的能力,还可以促进多项逆境生理指标的增强,从而增加植物抗盐碱胁迫的能力。羊草叶片激素含量与无机离子含量的相关关系表明,植物遭受盐碱胁迫伤害条件下,Na+与K+可能是脱落酸合成的诱导信号,可以促进羊草脱落酸的合成并在叶片中积累,进一步提高羊草对草地土壤盐碱化胁迫的耐受性。反映羊草种群建成数量特征的4个指标,即种群密度、种群高度、地上生物量和地下生物量,随着土壤盐碱化程度的加重均呈现明显降低趋势。羊草叶片生长素和赤霉素含量生长季平均值与羊草种群密度、种群高度、地上生物量和地下生物量均呈现正相关关系。脱落酸含量生长季平均值与羊草种群密度、种群高度、地上生物量和地下生物量均呈现负相关关系。结果表明:植物内源激素的变化影响着羊草种群密度、种群高度、种群生物量,内源激素对植物种群的建成起到了一定的调节作用,使羊草在适应盐碱化环境的过程中,数量特征发生着相应的改变。
【关键词】：羊草 松嫩草地 盐碱化 种群建成 内源激素
【学位授予单位】：东北师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S543.9
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 前言9-31
• 1.1 松嫩盐碱化草地现状及研究进展9-11
• 1.2 羊草生理生态学研究进展11-14
• 1.3 植物激素测定方法研究进展14-19
• 1.4 生长素（AUXINS）概述及研究进展19-22
• 1.5 赤霉素（GA）概述及研究进展22-25
• 1.6 脱落酸（ABA）概述及研究进展25-29
• 1.7 植物激素在牧草中的应用及研究进展29-30
• 1.8 立题依据及选题意义30-31
• 第二章 研究区域自然概况、实验设计及研究方法31-41
• 2.1 松嫩羊草草甸自然概况31-33
• 2.2 实验设计及技术路线33-34
• 2.3 羊草生长及种群数量特征的测定34-35
• 2.4 土壤理化性质的测定35
• 2.5 光合生理参数的测定35-36
• 2.6 植物激素含量的测定36-37
• 2.7 抗氧化酶活性的测定37-40
• 2.8 实验数据统计与图表制作40-41
• 第三章 羊草叶片激素含量变化及其与土壤理化性质的关系41-53
• 3.1 松嫩草地不同季节羊草叶片激素含量分析41-47
• 3.2 不同盐碱化程度草地土壤理化性质分析47-50
• 3.3 羊草叶片激素含量与土壤理化性质相关关系50-51
• 3.4 讨论51-53
• 第四章 羊草光合同化功能的变化及其与激素的关系53-71
• 4.1 羊草叶片气体交换参数的变化及其与激素的相关关系53-55
• 4.2 羊草叶片光合色素的变化及其与激素的相关关系55-61
• 4.3 羊草叶片可溶性蛋白质含量的变化及其与激素的相关关系61-63
• 4.4 羊草叶片可溶性糖含量的变化及其与激素的相关关系63-68
• 4.5 讨论68-71
• 第五章 羊草抗逆能力的变化及其与激素含量的关系71-88
• 5.1 羊草叶片抗氧化酶活性变化及其与激素的相关关系71-76
• 5.2 羊草叶片脯氨酸含量的变化及其与激素的相关关系76-78
• 5.3 羊草叶片无机离子含量的变化及其与激素的相关关系78-82
• 5.4 羊草叶片有机酸含量的变化及其与激素的相关关系82-85
• 5.5 讨论85-88
• 第六章 羊草种群数量特征的变化及其与激素含量的关系88-92
• 6.1 羊草种群数量特征的变化88-89
• 6.2 羊草叶片激素与种群数量特征的相关关系89-90
• 6.3 讨论90-92
• 第七章 结论92-94
• 参考文献94-103
• 在学期间公开发表论文情况103

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