篇(1)
摘 要：黃薇Heimia myrtifolia是具有較高價值的引種植物，但對其引種后的適應性研究仍較缺乏。為了探究黃薇對高溫干旱及協(xié)同脅迫的響應，采用人工模擬自然狀態(tài)下干旱(對照、輕度干旱、中度干旱和重度干旱)，高溫(30, 36和42℃)及高溫干旱協(xié)同脅迫對黃薇葉片抗氧化防御系統(tǒng)的影響。結(jié)果顯示：干旱脅迫下，過氧化物酶(POD)活性和丙二醛(MDA)質(zhì)量摩爾濃度顯著增加(P<0.05)，脂膜過氧化程度加深，抗壞血酸-谷胱甘肽(AsAGSH)循環(huán)相關(guān)酶活性和相關(guān)還原物質(zhì)均呈先上升后下降趨勢，在中度脅迫下達到頂峰，與對照相比均顯著增加(P<0.05)。高溫脅迫下，抗氧化酶效率和AsA-GSH循環(huán)效率均有提高。高溫干旱協(xié)同脅迫下，黃薇受到的傷害明顯大于單一脅迫，超氧化物歧化酶(SOD)和POD顯著上升(P<0.05)并于中度脅迫時達到頂峰，MDA質(zhì)量摩爾濃度顯著增加(P<0.05), AsA-GSH循環(huán)效率均有提高但在中度脅迫下開始下降，脂膜過氧化隨著脅迫加深顯著加劇，重度脅迫下已無法維持正常生長。黃薇在高溫干旱脅迫下可以通過調(diào)節(jié)抗氧化酶系統(tǒng)和AsA-GSH循環(huán)共同清除氧化物質(zhì)，提高抗脅迫能力，維持正常生長發(fā)育。
關(guān)鍵詞：植物學; 黃薇; 高溫; 干旱; 抗氧化酶; 抗壞血酸-谷胱甘肽循環(huán);
《中國牦牛》是目前國內(nèi)外唯一的牦牛學科專業(yè)刊物。1979年經(jīng)農(nóng)墾部批準,四川省出版事業(yè)管理局核準發(fā)給期刊登記證,于1980年正式創(chuàng)刊發(fā)行;1988年全國報刊整頓重新登記時,本刊又經(jīng)農(nóng)業(yè)部審核批準由部主。
黃薇Heimia myrtifolia為千屈菜科Lythraceae黃薇屬Heimia的落葉灌木[1],原產(chǎn)南美洲和非洲的熱帶、亞熱帶地區(qū),人類的遷移致使南亞、東亞地區(qū)有零星分布[2],為中國引種植物。其花色金黃,夏季開花,花量豐富,花期較長,觀賞價值極高。此外,黃薇植株可塑性強,繁殖簡便,生長迅速,具有耐高溫、耐水濕和耐輕微干旱的特性,抗逆能力強,生態(tài)適應性廣,是一種待開發(fā)的優(yōu)良觀賞植物。迄今為止,關(guān)于黃薇生態(tài)適應性的研究國內(nèi)外未見報道。黃薇原生環(huán)境夏季高溫多雨,冬季少雨。目前,中國引種地區(qū)夏季易出現(xiàn)高溫天氣并伴隨干旱發(fā)生,在兩者的共同作用下,植物的生長和發(fā)育會受到較大的影響,甚至無法恢復導致植株死亡[3]。研究表明:植物遭受脅迫后體內(nèi)的活性氧含量會不斷積累,過量的活性氧一方面會導致生物膜脂過氧化,形成有害物質(zhì);另一方面會破壞植株葉綠體結(jié)構(gòu),削弱光合作用能力,對植物造成傷害[4]。植物會依靠植株體內(nèi)的酶促和非酶促兩大類保護系統(tǒng)對過量的活性氧進行清除,以維持正常代謝和減輕受到的損傷[5,6]。酶促清除系統(tǒng)主要包括超氧化物歧化酶(SOD),過氧化氫酶(CAT),抗壞血酸過氧化物酶(APX)及作用范圍較廣的過氧化物酶(POD),還包括保持抗氧化物質(zhì)還原性所必須的酶如抗壞血酸—谷胱甘肽循環(huán)酶類等;非酶促清除系統(tǒng)主要包括抗壞血酸(AsA),類胡蘿卜素及一些含巰基的低分子化合物(如還原型谷胱甘肽GSH)等物質(zhì)[6]。本研究通過研究高溫干旱脅迫對黃薇抗氧化酶活性和抗壞血酸-谷胱甘肽(AsA-GSH)循環(huán)的影響,探究高溫干旱脅迫下黃薇抗氧化系統(tǒng)的響應機制,以期揭示黃薇在高溫干旱脅迫下的耐脅迫能力,進而為黃薇的推廣和栽培提供理論依據(jù)。
1 材料與方法1.1 實驗材料與處理實驗材料為1年生黃薇扦插苗,于2017年4月選擇健壯枝條扦插于浙江農(nóng)林大學風景園林與建筑學院溫室中,當年7月移栽入塑料花盆(12.0 cm×8.8 cm×10.8 cm)中,栽培基質(zhì)為m(泥炭土)∶m(蛭石)∶m(珍珠巖)=2∶1∶1的混合基質(zhì)。2018年4月,選擇健壯、長勢基本一致的苗采用相同基質(zhì)定植于塑料花盆(16.0 cm×11.0 cm×14.0 cm)中,當年6-7月放入人工氣候箱(寧波萊福,中國)進行處理,處理前在人工氣候箱中適應性培養(yǎng)7-10 d。模擬自然高溫干旱條件下土壤水分不斷流失并無法補充的過程對實驗材料的影響。實驗時采用人工氣候箱精確控制溫度,分為3個溫度梯度進行處理:T1(30℃/22℃),T2(36℃/26℃)和T3(42℃/30℃),15盆·組-1,光周期為12 h光照/12 h黑暗,光合有效輻射為240μmol·m-2·s-1。
每日早中晚使用便攜式土壤水分測定儀(Spectrum公司,美國)對每盆苗進行土壤含水量測定,水分分為4個梯度:正常狀態(tài)(對照,70%～80%田間持水量),輕度干旱(LD,55%～65%田間持水量),中度干旱(MD,35%～45%田間持水量),重度干旱(HD,10%～30%田間持水量)。根據(jù)測定,當每個溫度梯度到達相應田間持水量時選取中上部完整的功能葉進行抗氧化系統(tǒng)相關(guān)指標測定。
1.2 測定指標及方法
1.2.1 抗氧化酶活性和丙二醛質(zhì)量摩爾濃度測定超氧化物歧化酶(SOD)采用氮藍四唑法[7]、過氧化物酶(POD)采用愈創(chuàng)木酚法[7]、丙二醛(MDA)采用硫代巴比妥酸(TBA)法[7]、過氧化氫酶(CAT)采用紫外吸收法[7]。
1.2.2 AsA-GSH循環(huán)相關(guān)物質(zhì)和酶活性測定抗壞血酸(AsA)和脫氫抗壞血酸(DHA)質(zhì)量摩爾濃度測定采用二聯(lián)吡啶法[8],氧化型谷胱甘肽(GSSG)和還原型谷胱甘肽(GSH)質(zhì)量摩爾濃度測定參考NAGALAK-SHMI等[9]的DTNB循環(huán)檢測法。抗壞血酸過氧化物酶(APX)活性測定參考NAKANO等[10]的方法,單脫氫抗壞血酸還原酶(MDHAR)活性測定采用KRIVOSHEEVA等[11]的方法,谷胱甘肽還原酶(GR)活性和脫氫抗壞血酸還原酶(DHAR)活性采用試劑盒(蘇州科銘,中國)進行測定。
1.3 數(shù)據(jù)處理將數(shù)據(jù)分為高溫脅迫、干旱脅迫和高溫干旱脅迫3組,使用SPSS Stastics 18(IBM,美國)進行方差分析。
2 結(jié)果與分析
2.1 高溫干旱脅迫對黃薇SOD,POD,CAT活性和MDA質(zhì)量摩爾濃度的影響高溫脅迫下黃薇葉片SOD活性,在輕度干旱和中度干旱下呈上升趨勢,在重度干旱和對照組中呈現(xiàn)下降趨勢,但變化不顯著(P>0.05);干旱脅迫下黃薇葉片SOD活性隨著干旱程度的增加,呈先上升后下降的趨勢,且于中度干旱下達到最大;協(xié)同脅迫下在中度干旱時達到峰值,為對照的125.0%(P<0.05)(圖1A)。高溫脅迫下黃薇葉片POD活性隨著溫度的增加而呈現(xiàn)上升趨勢,且變化顯著,42與30℃相比較,對照、輕度干旱、中度干旱、重度干旱4個水分組分別增加了49.1%(P<0.05),99.0%(P<0.05),89.1%(P<0.05)和173.5%(P<0.05);干旱脅迫下,POD活性隨著脅迫程度呈先上升后下降的趨勢,且變化顯著,在中度干旱時值達到最大,與對照相比分別增加31.7%(P<0.05),53.0%(P<0.05)和67.1%(P<0.05);協(xié)同脅迫下在中度脅迫時達到峰值,為42℃干旱對照組的167.1%(P<0.05)(圖1B)。高溫脅迫下黃薇葉片CAT活性隨著溫度的增加而呈現(xiàn)上升趨勢,且變化顯著,42與30℃相比較,對照、輕度干旱、中度干旱、重度干旱分別增加了68.1%(P<0.05),42.5%(P<0.05),23.7%(P<0.05)和131.3%(P<0.05);干旱脅迫下,CAT活性在30和36℃時隨著脅迫程度呈先上升后下降的趨勢,在中度干旱時值達到最大,分別為增加了40.1%(P<0.05)和4.1%(P>0.05),42℃呈現(xiàn)上升趨勢但變化不顯著;協(xié)同脅迫下在重度干旱時達到峰值,為42℃干旱對照組的104.6%(P>0.05)(圖1C)。高溫脅迫下黃薇葉片MDA質(zhì)量摩爾濃度隨著溫度的增加而呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢,在重度脅迫時達到峰值,且變化顯著(P<0.05);干旱脅迫下MDA都呈現(xiàn)上升趨勢,于重度脅迫下達到峰值,與對照相比分別增加了133.4%(P<0.05),117.5%(P<0.05)和79.6%(P<0.05)(圖1D)。
2.2 高溫干旱脅迫對黃薇AsA及DHA質(zhì)量摩爾濃度的影響高溫脅迫下黃薇葉片AsA質(zhì)量摩爾濃度隨著溫度的增加呈現(xiàn)不同的趨勢,均無顯著變化(P>0.05);干旱脅迫下,AsA質(zhì)量摩爾濃度在30和36℃時隨著脅迫程度呈先上升后下降的趨勢,在輕度干旱時值達到最大,重度干旱時值最小,重度干旱脅迫比對照組分別減少19.3%(P>0.05)和37.4%(P<0.05);協(xié)同脅迫下AsA質(zhì)量摩爾濃度隨脅迫程度逐漸下降,重度干旱脅迫時與42℃干旱對照組相比減少了38.2%(P<0.05)(圖2A)。高溫脅迫下黃薇葉片DHA質(zhì)量摩爾濃度隨著溫度的增加而呈現(xiàn)不同的趨勢,對照、輕度干旱、中度干旱3組呈現(xiàn)先上升后下降趨勢,重度干旱組呈現(xiàn)上升趨勢;干旱脅迫下,DHA質(zhì)量摩爾濃度在30和36℃時隨著脅迫程度呈先上升后下降的趨勢,在中度干旱時達最大值,分別增加了162.5%(P<0.05)和115.4%(P<0.05);協(xié)同脅迫下DHA質(zhì)量摩爾濃度隨脅迫程度逐漸上升,重度干旱脅迫時與42℃干旱對照組相比增加了115.8%(P<0.05)(圖2B)。AsA/DHA比值在高溫脅迫下隨著溫度的增加呈不同趨勢,均無明顯差異性;干旱脅迫下,AsA DHA比值隨著脅迫程度均呈下降趨勢,在重度干旱分別減少了68.8%(P<0.05),65.3%(P<0.05)和72.6%(P<0.05)(圖2C)。
2.3 高溫干旱脅迫對黃薇GSH及GSSG質(zhì)量摩爾濃度的影響高溫脅迫下黃薇葉片GSH質(zhì)量摩爾濃度隨著溫度的增加而呈不同趨勢,對照、中度干旱、重度干旱3組呈現(xiàn)先上升后下降趨勢,各組內(nèi)差異顯著(P<0.05),輕度干旱組呈現(xiàn)上升趨勢,差異不顯著;干旱脅迫下,GSH質(zhì)量摩爾濃度隨著脅迫程度呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,在30和36℃時在中度干旱時達最大值;協(xié)同脅迫下GSH質(zhì)量摩爾濃度隨脅迫程度先上升后下降,重度干旱脅迫時與42℃干旱對照組相比減少了58.8%(P<0.05)(圖3A)。高溫脅迫下黃薇葉片GSSG質(zhì)量摩爾濃度隨著溫度的增加而呈現(xiàn)不同的趨勢,對照組和輕度干旱組呈現(xiàn)先下降后上升趨勢,中度干旱組和重度干旱組呈現(xiàn)下降趨勢;干旱脅迫下,在30和36℃時GSSG質(zhì)量摩爾濃度隨著脅迫程度上升而上升,在重度干旱時達最大值,分別增加了46.0%(P<0.05)和52.4%(P<0.05);協(xié)同脅迫下GSSG質(zhì)量摩爾濃度隨脅迫程度先上升后下降,中度干旱脅迫時達最大值,與42℃干旱對照組相比增加了26.4%(P<0.05)(圖3B)。GSH/GSSG比值在高溫脅迫下隨著溫度升高呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,于36℃達最大值,42℃達最小值,兩者相比各組分別減少了27.8%(P<0.05),21.3%(P<0.05),33.3%(P<0.05)和40.1%(P<0.05);干旱脅迫下,GSH/GSSG比值隨著脅迫程度均呈現(xiàn)下降的趨勢,在重度干旱分別減少了28.8%(P<0.05),37.5%(P<0.05)和48.1%(P<0.05)(圖3C)。
2.4 高溫干旱脅迫對黃薇APX,GR,DHAR,MDHAR活性的影響高溫脅迫下黃薇葉片APX活性隨著溫度的增加而呈現(xiàn)不同的趨勢,對照組和輕度干旱組呈上升趨勢,中度干旱組和重度干旱組呈先上升后下降趨勢,各組差異性均較顯著;干旱脅迫下,APX活性均呈先上升后下降的趨勢,在30和36℃時在中度干旱時達最大值,分別增加了60.0%(P<0.05)和208.3%(P<0.05);協(xié)同脅迫下APX活性于輕度干旱脅迫時達到最大值,與42℃干旱對照組相比增加了8.7%(P>0.05)(圖4A)。高溫脅迫下黃薇葉片GR活性隨著溫度的增加而呈現(xiàn)不同的趨勢,對照組、輕度干旱組呈上升趨勢,中度干旱組呈下降趨勢,重度干旱組呈先下降后上升趨勢,各組差異性均顯著;干旱脅迫下,GR活性均呈先上升后下降的趨勢,在30和36℃時,中度干旱下達最大值,分別增加了128.3%(P<0.05)和71.8%(P<0.05);協(xié)同脅迫下GR活性于輕度干旱脅迫時達到最大值,與42℃干旱對照組相比增加了28.7%(P<0.05)(圖4B)。
高溫脅迫下黃薇葉片DHAR活性隨著溫度的增加而呈不同趨勢,對照組呈先上升后下降趨勢,輕度干旱組、中度干旱組、重度干旱組呈現(xiàn)先下降后上升趨勢,除重度干旱組外各組差異性均較顯著;干旱脅迫下,DHAR活性均呈先上升后下降的趨勢,在30和36℃時,中度干旱下達最大值,分別增加了69.4%(P<0.05)和47.2%(P<0.05);協(xié)同脅迫下DHAR活性于輕度干旱脅迫時達到最大值,與42℃干旱對照組相比增加了145.0%(P<0.05)(圖4C)。高溫脅迫下黃薇葉片MDHAR活性隨著溫度的增加而呈不同趨勢,中度干旱組呈先上升后下降趨勢,對照、輕度干旱、重度干旱3組呈先下降后上升趨勢,中度干旱組和重度干旱組差異較顯著;干旱脅迫下,MDHAR活性均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,在30和36℃時,中度干旱下達最大值,分別增加了150.0%(P<0.05)和561.5%(P<0.05);協(xié)同脅迫下MDHAR活性于輕度干旱脅迫時達到最大值,與42℃干旱對照組相比增加了100.0%(P<0.05)(圖4D)。
3 討論植物體內(nèi)活性氧的產(chǎn)生與清除始終處于一種動態(tài)平衡,植物在遭受逆境時會產(chǎn)生并積累大量的活性氧導致動態(tài)平衡被打破,造成活性氧代謝失調(diào)[12]。植物剛遭受到逆境脅迫時,會通過增加體內(nèi)抗氧化酶的活性來減輕活性氧造成的傷害,但隨著脅迫加深活性氧的增加和積累,抗氧化酶活性下降,多余的活性氧無法被清除而導致植物體受到不可逆的傷害[13]。高溫脅迫往往伴隨干旱脅迫同時發(fā)生,多重脅迫對植物的傷害明顯大于單一脅迫[14]。本研究中,單一脅迫下SOD,POD和CAT活性總體上呈增加趨勢,高溫脅迫下的增幅高于干旱脅迫,說明黃薇對高溫脅迫更加敏感;高溫干旱協(xié)同脅迫下,3種酶活性總體高于單一脅迫,POD活性的變化明顯較SOD和CAT活性顯著,說明POD是黃薇對抗高溫干旱脅迫的主要氧化酶;MDA質(zhì)量摩爾濃度隨著脅迫程度增加而顯著增加且明顯高于單一脅迫,表明協(xié)同脅迫下活性氧對植物細胞膜產(chǎn)生的傷害較大。裴斌等[15]對沙棘Hippophae rhamnoides的干旱脅迫研究表明:SOD,POD和CAT活性隨著脅迫程度呈現(xiàn)先升后降的趨勢,其中SOD活性明顯高于POD和CAT活性,MDA質(zhì)量摩爾濃度則是隨著脅迫程度而逐漸增加。干旱脅迫下,黃薇葉片中MDA質(zhì)量摩爾濃度隨著脅迫程度增加而增加,3種酶活性雖都呈現(xiàn)先增強后下降趨勢,但SOD和CAT活性增強不明顯,POD的活性增強顯著,這與裴斌等[15]的研究結(jié)果不一致,可能是由于POD在活性氧的清除中效果較好。
高溫脅迫下,SOD,POD和CAT活性總體上呈現(xiàn)上升趨勢,POD和CAT活性增幅顯著,SOD活性增幅較小,這與周廣等[16]對井岡山杜鵑Rhododendron jinggangshanicum高溫脅迫的研究結(jié)果相似;MDA質(zhì)量摩爾濃度總體呈先降后升趨勢,這與周廣等[16]的研究結(jié)果不同,可能是黃薇在高溫環(huán)境下具有一定的適應性,減緩了細胞膜脂質(zhì)過氧化的速度。AsA-GSH循環(huán)是植物體內(nèi)清除活性氧自由基的重要途徑[17],植物通過增加抗氧化劑含量和相關(guān)酶活性提高AsA-GSH循環(huán)的效率以適應環(huán)境脅迫[18]。
高溫干旱協(xié)同脅迫下,中度脅迫時黃薇葉片內(nèi)APX活性相對平穩(wěn)隨脅迫加重而下降,GR和MDHAR活性雖有增強但遠不如單一脅迫,而DHAR活性遠強于單一脅迫,黃薇葉片內(nèi)DHA,GSH和GSSG質(zhì)量摩爾濃度不斷顯著增加,AsA質(zhì)量摩爾濃度不斷顯著下降,DHAR活性增強與DHA增加,AsA減少,這與韓一林等[18]和SILVA等[19]的研究結(jié)果不一致,可能因為DHAR活性雖然增加但循環(huán)仍以APX的清除優(yōu)先,不能及時補充為AsA,故AsA質(zhì)量摩爾濃度被大量消耗,無法及時得到補充從而不斷下降。重度協(xié)同脅迫下,植物細胞已經(jīng)遭到破壞,各物質(zhì)的量和酶的活性均下降,部分達到最低值,這與許馨露等[20]的研究結(jié)果相似。此外AsA/DHA比值和GSH GSSG比值隨著脅迫呈下降趨勢,表明脅迫造成AsA還原力不斷增強。單一干旱脅迫下,APX,GR,MDHAR和DHAR活性均呈先升高后下降的趨勢,這與董守坤等[21]的研究結(jié)果一致。
AsA,GSH和DHA質(zhì)量摩爾濃度總體上呈現(xiàn)先增加后下降趨勢,GSSG質(zhì)量摩爾濃度總體呈上升趨勢,實驗表明:面對干旱脅迫時黃薇葉內(nèi)的AsA-GSH循環(huán)能夠及時進行活性氧的清除,減輕其細胞的損傷。高溫脅迫下,APX,GR活性和AsA質(zhì)量摩爾濃度呈上升趨勢,DHAR活性和DHA質(zhì)量摩爾濃度先上升后下降,MDHAR活性和GSSG質(zhì)量摩爾濃度先下降后上升,表明高溫脅迫下循環(huán)內(nèi)以APX清除為主,其余的酶則維持著循環(huán)內(nèi)的平衡,保證對活性氧的清除能力;比較各水分組發(fā)現(xiàn)各酶活性總體上都在中度干旱組內(nèi)達到最大值,表明黃薇對高溫脅迫下的干旱也具備一定的抵抗能力。綜上所述,單一高溫或干旱脅迫下,黃薇內(nèi)的抗氧化防御系統(tǒng)可及時進行響應,維持著植物體的正常生長發(fā)育。
但在兩者共同脅迫下,受到輕度脅迫的黃薇仍具有有效的防御能力,而中度和重度脅迫下,活性氧的積累逐漸超出黃薇的承受能力,較單一脅迫造成更大的傷害。研究也發(fā)現(xiàn),在30和36℃時黃薇對環(huán)境變化的承受力仍較強,在42℃時如不能及時補充水分則會造成較大的傷害。黃薇在輕度和中度干旱下適應性相對較強,可以適應由高溫情況下短暫缺水情況,在長江以南地區(qū)的景觀規(guī)劃或生態(tài)修復中可擴大其栽培及應用。
參考文獻[1] 方文培.中國植物志：第52(2)卷[M].北京：科學出版社，2004.[2] RAWAT G S, CHANDOLA S, NAITHANI H B. A note on the occurrence of Heimia myrtifolia(Lythraceae)in India[J]. Indian For, 2007, 133(5):398-409.[3]簡令成，王紅.逆境植物細胞生物學[M].北京：科學出版社，2009.[4] LEI Peng, XU Zongqi, DING Yan, et al. Effect of ploy (γ-glutamic acid)on the physiological responses and calcium signaling of rape seeding(Brassica napus L.)under cold stress[J]. J Agric Food Chem, 2015, 6 3(48):10399-10406.
篇(2)
摘要：以一年生多花梾木(Cornus florida L.)幼苗為試驗材料，在35～44 ℃人工模擬高溫環(huán)境下，研究不同梯度高溫對多花梾木葉片色差、葉綠素含量、葉片含水量、熒光動力學參數(shù)、超氧化物歧化酶(SOD)活性等形態(tài)特征和葉片生理指標的影響。結(jié)果表明，(1)與對照組(35 ℃恒溫)相比，隨著高溫脅迫溫度的提高，多花梾木莖葉逐漸褪色萎縮脆化，具體表現(xiàn)為葉片色差不斷增大、葉片相對含水量(LRWC)與葉綠素含量均下降、葉片熒光能力隨溫度上升而降低;(2)高溫影響多花梾木葉片酶活性，具體表現(xiàn)為超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)活性不斷升高，丙二醛(MDA)含量呈上升趨勢并在43 ℃達到最大值，且多花梾木形態(tài)變化的臨界點較其內(nèi)部生理變化臨界點出現(xiàn)略遲。綜上，高溫對多花梾木幼苗生長的影響較大，多花梾木具有一定的耐熱性，但不可忍受超過40 ℃以上的長期高溫。
關(guān)鍵詞：高溫脅迫;多花梾木;形態(tài)特征;生理特征;熒光動力學參數(shù)
作者：周余華
隨著人口的不斷增加，城市化和工業(yè)化進程不斷加快，大氣中CO2濃度也隨之持續(xù)增加，溫室效應問題日益突出。環(huán)境因子(如溫度升高、雨水增多等)的改變給植物增加了生長乃至存活的挑戰(zhàn)[1]。高溫脅迫作為植物在生存環(huán)境中的主要逆境因子，通過改變植物的生理作用，對許多植物產(chǎn)生傷害，不可逆轉(zhuǎn)地影響植物體生長和發(fā)育過程[2-4]。國內(nèi)外學者對不同的園林植物進行高溫脅迫研究，目前已取得較大成果。多花梾木(Cornus florida L.)作為世界著名的園林觀賞植物，原產(chǎn)于加拿大南部與美國東南部地區(qū)[5-7]，種植于長江中下游地區(qū)無疑會受到夏季高溫的影響。
多花梾木具有較強的耐寒性，華東地區(qū)冬季無防護措施的條件下，一年生幼苗未遭凍害且無明顯病蟲害。在適宜的氣候環(huán)境條件下，多花梾木幼苗生長較慢，2年后幼苗成長速率加快[8-10]。常州、蘇州、上海、杭州等地引種后也能順利度夏。
對多花梾木來說，高溫是造成多花梾木生長受限、長枝虧欠的主要因素。本研究以生長狀況良好的一年生多花梾木植株為試驗材料，探索不同高溫梯度下多花梾木的形態(tài)變化和生理生化反應，以期在短期高溫條件下，通過人為措施緩解或消除高溫帶來的不利影響，從而探索多花梾木耐高溫生理機制，選育耐高溫多花梾木品種，并了解多花梾木在高溫傷害下的緊急救治措施。多花梾木的應用潛力尚未完全開發(fā)，其景觀和生態(tài)價值尚未得到充分的展示。因此，研究多花梾木的耐高溫性能對挖掘多花梾木潛在價值，推廣綠化種植具有較大意義。
1 材料與方法
1.1 試驗材料與地點
試驗地點在江蘇農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學院研發(fā)樓內(nèi)。選用植株健壯、生長狀況良好的一年生多花梾木盆栽苗，生長高度基本一致，每盆質(zhì)量6 kg(含沙壤土，有機質(zhì)含量為15.827 g/kg)左右、葉片數(shù)超過80張(不含嫩葉)，每盆1株。每個處理計30盆，3次重復。
主要試驗儀器：多功能全自動人工氣候箱、CM-700d/600d 分光測色儀、SPAD葉綠素含量測定儀、Handy PEA 高速連續(xù)激發(fā)式熒光儀、超低溫冰箱、離心機、梅特勒ML204型萬分之一天平等。盆栽苗脅迫試驗在全自動智能人工氣候箱內(nèi)進行。
1.2 試驗設(shè)計
1.2.1 預試驗
2019年7—9月對多花梾木進行盆栽苗的初步脅迫試驗，擬定2組，各選10盆。根據(jù)全國各地引種情況及日本各地栽植情況，擬設(shè)定溫度為35、40 ℃，觀察人工氣候箱內(nèi)植株葉片隨脅迫進行的反應變化[11]，得出相應的平均存活天數(shù)分別約34.1、24.7 d。
1.2.2 脅迫試驗
隨后根據(jù)預試驗植株的存活天數(shù)，確定脅迫起始溫度為35 ℃，最終溫度為45 ℃，于2019年10月14日進行高溫脅迫試驗。試驗設(shè)置2組，同時進行，T為試驗組(35～45 ℃的高溫脅迫)30盆，3次重復，CK為對照組(35 ℃保持不變);試驗設(shè)計采用單因子完全隨機變量(表1)。試驗前用與盆栽苗冠幅大小一致的軟質(zhì)透水無紡袋將多花梾木植株土球包裹，并在盆栽苗底部墊有半徑一致的托盤，及時澆水保持托盤內(nèi)水分，利用土壤對水分的虹吸能力保持植株水分平衡。
試驗伊始，將盆栽苗置于人工氣候箱內(nèi)，并保持相鄰2株5 cm左右間隔，盡量減少植株間的相互影響。調(diào)節(jié)氣候箱內(nèi)初始環(huán)境參數(shù)，光照度為3 000 lx，光處理14 h，暗處理10 h(模擬北半球夏季晝夜長短變化)，其他環(huán)境因子保持不變。脅迫初始溫度為35 ℃，之后每隔2 d上升2 ℃，當溫度達到39 ℃時每隔2 d上升1 ℃(表1)。根據(jù)長江中下游氣候特點，39 ℃已處于高溫狀態(tài)，為緩解高溫對植物帶來的生理影響，使植物更易適應高溫，并利于試驗進一步進行，將溫度的調(diào)整放緩。調(diào)整溫度達44 ℃時，試驗結(jié)束。試驗期間，每隔2 d進行指標測定和葉片采樣工作，指標測定和葉片采樣時間為20：00。測定時，葉片樣本均選自每株盆栽苗的中間部位，含水量測定樣本來自植株基部。采樣工作則選擇不同植株同樣部位的葉片1～3張，共20張，采樣完畢后葉片樣品立即放入密封袋中，標好序號，用冰袋包裹放置于-180 ℃超低溫冰箱密封保存，以供后期測樣。
1.3 試驗測定指標與方法
1.3.1 葉片生長形態(tài)與形色指標測定
植株的外部生長形態(tài)通過觀察記錄葉片的形態(tài)變化表示，根據(jù)葉片的生長狀況和外觀質(zhì)量，將葉片外觀形態(tài)分為5個等級：Ⅰ級為飽滿正常，Ⅱ級為比較飽滿正常，Ⅲ級為失水皺縮，Ⅳ級為嚴重失水皺縮，Ⅴ級為完全失水焦枯(表2)。
葉片的形色指標(色度)采用分光測色儀CM-700d/600d進行色差測定。選取植株中上部固定位置較大的葉片，使用校正后的分光測色儀測量固定葉片的上部位置，將第1次測定的葉片數(shù)據(jù)記為初始標準色，其L(照度/亮度)、a(紅綠值)、b(黃藍值)即為初始標準色三參數(shù)，此后每次測量所得數(shù)據(jù)為對比色(對比參數(shù))，以ΔL、Δa、Δb作為相應色差指標。ΔE為總色差變化。其中ΔE在(0，0.5]之間表示變化微小;在(0.5，2.0]之間表示變化一般;在(2.0，4.0]之間表示變化較大;>4.0則表示變化非常大。