增温对两种淫羊藿属植物生长发育及生理特性的影响研究

发布时间：2017-05-23 10:18

  本文关键词：增温对两种淫羊藿属植物生长发育及生理特性的影响研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：全球变暖正改变着人类赖以生存的生态环境,成为人类生存与发展中非常严峻的问题,并严重影响着生物多样性的保护和利用。本文以中国传统中草药-淫羊藿属植物中粗毛淫羊藿(Epimedium acuminatum Franch.)和巫山淫羊藿(Epimedium wushanense Ying.)为研究材料,采用开顶式气室(OTC)增温的方法,对两种淫羊藿属植物进行了+2℃和+5℃的盆栽增温处理,通过系统研究不同处理中植物生长发育、光合特性、抗性生理、内源激素和有效成分的变化特点,以期揭示增温处理下两种淫羊藿属植物生长发育、生理参数和药用成分对温度升高的响应机制和趋势,并为气候变化条件下淫羊藿属植物的资源保护提供基础数据和理论依据。1.增温显著影响植株的生长进程与花部特征。在增温+2℃C的条件下,两种淫羊藿属植物的株高,叶片长、宽及叶面积的增量均大于对照和增温+5℃。在增温条件下,巫山淫羊藿的植株高度增长速率表现出高于粗毛淫羊藿。在花部特征上,对巫山淫羊藿和粗毛淫羊藿的不同处理则呈现出不同的差异性。粗毛淫羊藿经过+2℃增温处理后,花距、萼片等花部特征的数量性状明显增加,而+5℃增温处理后数量性状则下降；而温度对巫山淫羊藿花部特征数量性状的影响则表现为：+2℃和+5℃增温处理后数量性状都下降。2.增温处理中,两种淫羊藿属植物的光合特性参数具有显著差异。(1)粗毛淫羊藿、巫山淫羊藿的光合日变化曲线具有明显的午休现象。两种淫羊藿属植物的净光合速率均与PAR、Cond呈极显著正相关。增温处理后,粗毛淫羊藿的光合速率与叶片温度呈极显著负相关。巫山淫羊藿对气温的耐受范围显著高于粗毛淫羊藿。(2)直角双曲线改进模型为淫羊藿属植物的光合-光响应最适拟合模型。对照、+2℃和+5℃处理的粗毛淫羊藿拟合值均差异显著,Pmax和LSP为先增加后下降的趋势,Pmax分别为4.634±0.093μmol·m-2·s-1、5.019±0.028μmol·m-2·s-1和4.719±0.0383μmol·m-2·s-1; LSP分别为446.234±10.048μmol·mol-1、577.640±8.829μmol·mol-1和507.918±9.500μmol·mol-1;LCP呈增加趋势,分别为5.201±10.048 ¨mOl.mOl-1 、4.209±0.469μmol·mol-1和14.825±1.739μmol·mol-1。对照、+2℃和+5℃处理的巫山淫羊藿拟合值均差异显著,Pmax和LSP为降低趋势,Pmax分别为6.575±0.219μmol·m-2·s-1、6.096±0.108μmol·m-2·s-1和4.353±0.062μmol·m-1·s-1;LSP分别为733.856±18.483μmol·mol-1、588.985±9.297μmol·mol-1和510.241±14.603μmol·mol-1;LCP呈增加趋势,分别为5.443±0.776μmol·mol-1、 5.360±0.408μmol·mol-1和8.667±0.617μmol·mol-1。在对照和增温处理中,淫羊藿属间光响应曲线变化趋势有差异,其中巫山淫羊藿的各个参数显著高于粗毛淫羊藿。(3)改进指数模型为两种淫羊藿属植物光合-CO2响应拟合的最适模型,拟合得出粗毛淫羊藿对照、+2℃和+5℃处理中Pmax和CSP为先增加后降低的趋势,Pmax分别为7.478±0.091μmol·m-2·s-1、8.776±0.313μmol·m-2·s-1和7.660±0.635 μmol·m-2·s-1,CsP分别为1266.673±7.610μmol·m-1·s-1、1315.516±7.698μmol·m-1·s-1和1236.689±10.575μmol·m-2·s-1,先降低后增加的趋势,分别为68.247±8.129 μmol·m-1·s-1、43.261±3.106μmol·m-2·s-1和57.342±5.381μmol·m-2·s-1。巫山淫羊藿对照、+2℃和+5℃处理中Pmax为降低趋势,分别为21.802±0.699μmol·m-2·s-1、 12.845±0.328μmol·m-2·s-1、和13.713±0.576μmol·m-2·s-1、Csf,和Γ呈增加趋势,CSP分别为1552.754±13.770μmol·m-2·s-1、1728.862±18.058μmol·m-2·s-1、和1809.212 ±14.035μmol·m-2·s-1、分别为67.524±5.081μmol·m-2·s-1、81.639±3.855μmol·m-2·s-1、和105.795±7.952μmol·m-2·s-1、在对照和增温处理中,淫羊藿属间CO2响应曲线变化趋势有差异,其中巫山淫羊藿的各个参数要显著高于粗毛淫羊藿。(4)叶绿素荧光参数分析表明：两种淫羊藿属植物的叶绿素荧光参数变化不一致,其中增温后巫山淫羊藿的暗适应PSII最大光化学效率(Fv/Fm)、表观光合电子传递速率(ETR)等叶绿素荧光动力参数都显著增加。表明增温使该植物具有更强的光能转换效率、光合电子传递速率以及电子传递活性,潜在的光化学效率提高,从而表现出对环境的适应有更高的可塑性,以及对增温处理有更好的适应能力。这与巫山淫羊藿在增温下植株生长的形态表现相似。3.在增温条件下,两种淫羊藿属植物表现的抗性能力不同,同植物不同器官抗性能力也不相同。在同样条件下,巫山淫羊藿产生的MDA和H2O2低于粗毛淫羊藿。粗毛淫羊藿叶片的MDA和H2O2含量显著高于其它器官。抗氧化酶活性也发生了变化。巫山淫羊藿根的H2O2含量显著高于其它器官。总体看来,两种植物叶片的总抗氧化能力高于其他器官。巫山淫羊藿抗氧化能力高于粗毛淫羊藿。4.两种淫羊藿属植物的内源激素在不同器官、不同的生长发育期对温度的响应程度不同。随着生长期的推进,其根系的脱落酸(ABA)含量呈现增加趋势。从花期到落果期,新、老茎中玉米素(ZR)含量呈现降低的变化趋势。随着温度的逐渐升高,两种淫羊藿属植物的赤霉素(GA3)、ZR和生长素(IAA)含量大都呈现+2℃对照+5℃,与不同温度处理条件下淫羊藿属植物的生长的规律一致。总体来看,巫山淫羊藿的内源激素含量大于粗毛淫羊藿的内源激素含量。营养器官根和茎在(IAA+GA3+ZR)/ABA比值上表现出了相同的趋势。粗毛淫羊藿、巫山淫羊藿的根、老茎、新茎在各种温度条件下均表现出随着生长期的推进,比值呈现不同程度的下降趋势。(IAA+GA3+ZR)/ABA比值更能反映淫羊藿属植物对温度的响应特点。5.温度升高对淫羊藿属植物药用成分含量影响较大。其中粗毛淫羊藿进行+2℃处理后,淫羊藿苷含量增加；而巫山淫羊藿叶片在增温的情况下淫羊藿苷含量有所下降。巫山淫羊藿根、茎、叶中的淫羊藿苷含量均表现出：对照+2℃+5℃；粗毛淫羊藿为：+2℃+5℃对照。比较黄酮含量发现,巫山淫羊藿的根和茎在增温后无显著差异,但在叶中表现出+5℃显著低于其余处理；粗毛淫羊藿中,黄酮含量在根中无显著差异,茎中+5℃显著低于其余处理,叶中增温+2℃后显著高于对照。相关分析表明,黄酮含量与温度呈显著的负相关关系,相关系数为-0.998,表明增温会降低黄酮含量。黄酮含量与抑制自由基能力呈显著正相关关系,相关系数为1.000,表明黄酮含量增加后,会显著提高抑制自由基能力。
【关键词】：粗毛淫羊藿 巫山淫羊藿 增温 生长发育 光合特性 生理参数 药用成分
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S567.239
【目录】：

• 摘要8-11
• Abstract11-15
• 第1章 文献综述15-29
• 1.1 淫羊藿属植物的分布15-16
• 1.2 淫羊藿属植物研究进展16-21
• 1.2.1 化学成分16
• 1.2.2 药理作用16-20
• 1.2.3 生理生态20-21
• 1.3 增温生物学研究21-29
• 1.3.1 增温装置21-23
• 1.3.2 增温对植物形态属性的影响23
• 1.3.3 增温对植物光合特性的影响23-25
• 1.3.4 增温对植物生理化学的影响25
• 1.3.5 增温对植物内源激素的影响25-26
• 1.3.6 增温对药用植物有效药用成分的影响26
• 1.3.7 增温对植物其他方面的效应26-29
• 第2章 引言29-35
• 2.1 研究背景、目的与意义29-30
• 2.2 材料与方法30-35
• 2.2.1 材料30-32
• 2.2.2 试验方法32-33
• 2.2.3 技术路线33-35
• 第3章 增温对两种淫羊藿属植物植株生长发育的影响35-43
• 3.1 材料与方法35
• 3.2 结果与分析35-40
• 3.2.1 增温对两种淫羊藿属植物植株高度的影响35-36
• 3.2.2 增温对两种淫羊藿属植物叶片生长的影响36-38
• 3.2.3 增温对两种淫羊藿属植物生长速率的影响38
• 3.2.4 增温对两种淫羊藿属植物花部形态的影响38-40
• 3.3 讨论40-41
• 3.4 本章小结41-43
• 第4章 增温对两种淫羊藿属植物光合特性的影响43-77
• 4.1 材料与方法43-47
• 4.1.1 光合日变化的测定43
• 4.1.2 光响应曲线与模型拟合43-44
• 4.1.3 CO_2响应曲线与模型拟合44-45
• 4.1.4 叶绿素荧光测定45
• 4.1.5 光响应、CO_2响应曲线拟合模型的介绍与选择45-47
• 4.2 结果与分析47-73
• 4.2.1 增温对两种淫羊藿属植物光合日变化的影响47-54
• 4.2.2 增温对两种淫羊藿属植物光响应曲线的影响54-64
• 4.2.3 增温对两种淫羊藿属植物CO_2响应曲线的影响64-72
• 4.2.4 增温对两种淫羊藿属植物叶绿素荧光参数的影响72-73
• 4.3 讨论73-76
• 4.3.1 增温与两种淫羊藿属植物光合日变化的关系73-74
• 4.3.2 增温与两种淫羊藿属植物光响应曲线的关系74
• 4.3.3 增温与两种淫羊藿属植物CO_2响应曲线的关系74-75
• 4.3.4 增温与两种淫羊藿属植物叶绿素荧光参数的关系75-76
• 4.4 本章小结76-77
• 第5章 增温对两种淫羊藿属植物抗性生理的影响77-89
• 5.1 材料与方法77
• 5.2 结果与分析77-85
• 5.2.1 增温对两种淫羊藿属植物丙二醛及过氧化氢含量的影响77-78
• 5.2.2 增温对两种淫羊藿属植物抗氧化酶活性的影响78-80
• 5.2.3 增温对两种淫羊藿属植物VE、VC含量的影响80-82
• 5.2.4 增温对两种淫羊藿属植物抗氧化能力的影响82-84
• 5.2.5 增温对两种淫羊藿属植物可溶性蛋白质含量的影响84-85
• 5.3 讨论85-87
• 5.3.1 增温与两种淫羊藿属植物丙二醛及过氧化氢含量的关系85-86
• 5.3.2 增温与两种淫羊藿属植物抗氧化酶活性的关系86
• 5.3.3 增温与两种淫羊藿属植物VE、VC含量的关系86
• 5.3.4 增温与两种淫羊藿属植物抗氧化能力的关系86
• 5.3.5 增湿与两种淫羊藿属植物可溶性蛋白质的关系86-87
• 5.4 本章小结87-89
• 第6章 增温对两种淫羊藿属植物内源激素的影响89-115
• 6.1 材料与方法89-90
• 6.2 结果与分析90-111
• 6.2.1 增温对两种淫羊藿属植物根内源激素的影响90-93
• 6.2.2 增温对两种淫羊藿属植物老茎内源激素的影响93-96
• 6.2.3 增温对两种淫羊藿属植物新茎内源激素的影响96-99
• 6.2.4 增温对两种淫羊藿属植物老叶内源激素的影响99-103
• 6.2.5 增温对两种淫羊藿属植物新叶内源激素的影响103-106
• 6.2.6 增温对两种淫羊藿属植物花中内源激素的影响106-107
• 6.2.7 增温对两种淫羊藿属植物激素比值的影响107-111
• 6.3 讨论111-113
• 6.3.1 增温与两种淫羊藿属植物根中内源激素的关系111-112
• 6.3.2 增温与两种淫羊藿属植物茎中内源激素的关系112
• 6.3.3 增温与两种淫羊藿属植物叶中内源激素的关系112-113
• 6.3.4 增温与两种淫羊藿属植物激素比值的关系113
• 6.4 本章小结113-115
• 第7章 增温对两种淫羊藿属植物中药用成分的影响115-123
• 7.1 材料与方法115-117
• 7.2 结果与分析117-122
• 7.2.1 增温对粗毛淫羊藿药用成分含量的影响117-118
• 7.2.2 增温对巫山淫羊藿药用成分含量的影响118-120
• 7.2.3 两种淫羊藿属植物药用成分与其他因子的相关性分析120-122
• 7.3 讨论122
• 7.4 本章小结122-123
• 第8章 主要结论及研究展望123-125
• 8.1 主要结论123
• 8.2 创新点123-124
• 8.3 研究展望124-125
• 缩略词表125-127
• 参考文献127-147
• 附图147-149
• 致谢149-151
• 发表论文及参加课题一览表151

【参考文献】

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