3种景天科植物抗旱性及其生理机制的研究doc.docx

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3种景天科植物抗旱性及其生理机制的研究doc

3种景天科植物抗旱性及其生理机制的研究

分析本研究选取的3种景天科植物在干旱胁迫下的各生理指标，按照抗旱性排序为：

八宝景天红叶景天德国景天。

以下是小编J.L为大家分享的关于3种景天科植物抗旱性及其生理机制之范文。

摘要：

景天科植物由于其栽培简单、繁殖容易、抗旱抗寒能力强等特点已经成为城市绿化材料的首要选择，尤其是对于新疆地区。

本研究选取3种景天科植物，对其抗旱性及其生理机制进行研究，结果表明：

在干旱胁迫情况下，抗旱性较强的景天品种表现出蛋白质、可溶性糖和脯氨酸含量均较高，细胞膜的稳定性较强：

随着干旱胁迫程度的不断增加，叶片渗透势降低、束缚水/自由水比值升高，而叶片保水力和水分饱和亏与景天品种抗旱性的相关性相对较弱。

3种景天科植物抗旱性为：

八宝景天红叶景天德国景天。

关键词：

新疆;景天科植物;抗旱性

景天科（Crassulaceae）植物在中国有10个属，约有240个品种，分布在全国各地（1-3）：

景天科植物在新疆分布较广，主要分布在天山，一般分布在海拔1600~5600m的地区[3]。

新疆属于典型的干旱半干旱气候，水资源严重匮乏，全年降水量较少，因此，选择具有抗旱性的植物应用于大面积绿化，对于新疆地区的水资源的保护和生态建设具有重要意义。

景天科植物由于物种本身的特性，栽培简单、繁殖容易、抗旱抗寒能力强、群体效果好，同时景天科植物种植见效快和成本低的优良特点使得景天科植物常被用于干旱地区的生态建设和园林绿化，如在屋顶、坡地、公路边和瘠薄土壤等处的主要的绿化材料，对于提高城市的观赏效果和物种丰富度具有重要的意义，同时也降低了绿化成本，保护了干旱区的水资源（4-5）。

但是目前关于景天科植物在新疆干旱环境下的抗逆性研究报道相对较少，尤其是其抗干旱性研究还需加强。

本研究选取3种园林绿化常用的景天科植物德国景天（S.hybridum）、红叶景天（S.spuriumu）和八宝景天（S.spectabile）进行干旱胁迫实验，分析其对干旱胁迫的反应特征。

通过分析3种景天科植物在干旱胁迫下的生理指标变化特征，分析其对干旱胁迫的响应生理机制，以期为景天科植物在新疆干旱区引种与繁育技术提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验方法

2015年3月上旬在石河子地区进行3种景天植物的扦插繁殖.3月底选择生产状况良好的植株移栽至花盆，每盆3株，放入温室，每个景天品种设置3个重复，每个重复10盆，共90盆。

7月初，在3种景天科植物植株长势均稳定后进行干旱胁迫处理，研究中共设6个梯度：

正常浇水、控水5d、控水10d、控水15d、控水20d和控水25d，每隔5d测景天植株各项生理指标。

1.2脯氨酸含量测定

实验中分别选取景天植物的新鲜叶片0.5g，将叶片剪碎后放入具塞试管中，然后在每个试管内加入磺基水杨酸溶液5mL.将试管盖上塞子放入沸水中煮沸10min.之后取2mL滤液放入另外1个具塞试管中，加冰醋酸2mL和酸性茚三酮试剂2mL，煮沸30min，取出试管放入冷水冷却，之后加入甲苯4mL进行萃取，等到溶液完全分层后，吸取甲苯层的溶液放入比色杯中，试验中选取甲苯溶液为空白对照，在分光光度计上520nm波处比色，得到吸光度值。

然后依据回归方程得到2mL测定液中脯氨酸的含量，以此为基础计算样品溶液中脯氨酸的含量百分比。

1.3可溶性糖含量测定

试验中选取景天植物叶片，首先将叶片表面的污物擦净，然后将叶片剪碎混匀，用天平秤取0.5g叶片放入研钵，磨碎后置于5mL离心管，加入80%乙醇2mL.然后将离心管放入80℃水浴30min.取出离心管，至冷却后离心5min，取上清液。

继续对叶片残渣进行离心，取上清液，之后用蒸馏水定容至25mL容量瓶中。

取容量瓶中液体1mL，加入蒽酮试剂5mL，混合均匀，放入沸水中煮10min，之后取出冷却。

在620nm处测吸光度，根据标准曲线确定糖含量。

1.4可溶性蛋白含量测定

选取景天植物新鲜样品0,5g，将选取的样品置入研钵，加入5mL蒸馏水研磨充分后，移入离心管离心10min.转速设置为3000r/min.取1mL离心后样品加入考马斯亮蓝G250试剂5mL混合均匀，静置2min后，以空白管调零进行吸光度测量。

通过查吸光度标准曲线，计算蛋白质含量。

1.5水分生理指标测定

研究中主要测量的水分生理指标有：

组织含水量、相对含水量、水分饱和亏、自由水、束缚水、渗透势和保水力。

2结果与分析

2.1干旱胁迫条件下土壤含水量的变化

通过对3种景天科植物干旱胁迫下土壤含水量变化分析可以看出，随着干旱胁迫程度的加重，土壤含水量呈现明显的下降趋势（表1）。

3种景天科植物在干旱胁迫之前土壤含水量均较高，达65%，而在干旱胁迫5d后花盆中的含水量呈现急剧降低。

在干旱胁迫25d后，花盆中的土壤含水量已经下降至5%以下。

2.2干旱胁迫对膜透性的影响

3种景天植物在正常生长情况下相对电导率均在15%~30%之间，其中红叶景天相对电导率稍高，在28%左右，八宝景天相对电导率稍低，在17%左右，德国景天相对电导率在20%左右.3种景天植物相对电导率差异较小（表2）。

随着干旱胁迫事件的不断增加.3种景天科植物的相对电导率均呈现明显的增加趋势，尤其是德国景天增加幅度最为明显，红叶景天增加幅度次之，而八宝景天相对电导率增加幅度较小。

对3种景天植物相对电导率分析可以看出，不同景天植物相对电导率增加幅度存在明显差异，其中八宝景天相对电导率增加幅度最小，抗旱性最强，红叶景天相对电导率增幅次之，抗旱性也相对较弱，而德国景天相对电导率变化幅度最大，抗旱性也最弱。

2.3干旱胁迫对脯氨酸含量的影响

3种景天科植物抗旱性及其生理机制的研究

（2）

随着干旱胁迫时间不断增加，叶片内脯氨酸含量均呈现增加趋势，尤其是在胁迫时间15d之前：

当胁迫时间超过15d后.3种景天植物叶片内脯氨酸含量均出现急剧增加的情况，其中，八宝景天增加较红叶景天和德国景天要低，这也表明在3种景天植物中，八宝景天抗旱性最强（表3）。

3种景天植物叶片内脯氨酸含量在20d之后均出现下降趋势，但是脯氨酸含量仍然保持在相对较高的水平，这表明植物体在干旱胁迫情况下仍然可以通过自身脯氨酸调节能力进行抗旱。

2.4干旱胁迫对可溶性糖含量的影响

随着干旱胁迫时间的不断增加.3种景天科植物体内可溶性糖含量呈现出不同的变化趋势，其中德国景天可溶性糖含量呈现增加后下降趋势，红叶景天可溶性糖含量呈现连续的下降趋势，八宝景天呈现出先下，降后增加的的趋势（表4）。

正常生长情况下虽然3种景天科植物可溶性糖含量存在差异，但是与品种的抗旱性之间并不存在规律性。

2.5干旱胁迫对可溶性蛋白含量的影响

随着干旱胁迫时间的不断增加.3种景天科植物内可溶性蛋白含量均呈下降趋势（表5），但变化进程存在显著的差异，其中抗旱性较强的八宝景天可溶性蛋白含量呈现出先微弱下降趋势，在15d后呈现出明显的下降趋势，可溶性蛋白整体减少较少，含量能够维持在一个相对较高的水平：

而抗旱性相对弱一些的红叶景天，可溶性蛋白也呈现下降趋势，但是相对于抗旱性最弱的德国景天，下降趋势稍微缓一些，同时可溶性蛋白的含量也比德国景天要多，德国景天在抗旱程度不断增加的情况下，由最初的0.55mg/gFW下降到0.2mg/gFW。

由此可见，植物体内的可溶性蛋白含量的高低与植物抗旱性具有密切的关系，可溶性蛋白高的植物具有较强的抗旱性，如八宝景天。

本研究认为景天植物通过维持较高的可溶性蛋白含量可能是植物在干旱胁迫下保持抗旱性的重要机制。

2.6干旱胁迫对水分饱和亏的影响

水分饱和亏是指植物体内的实际的相对含水量与饱和相对含水量的差值，差值大小代表植物在干旱胁迫下的保水能力。

3种景天植物在正常生长的情况下，抗旱性较强的八宝景天水分饱和亏最低，为7.428%.而抗旱性相对较弱的红叶景天水分饱和亏次之，为14.112%，抗旱性最弱的德国景天，水分饱和亏最大，为16.856%（表6）。

当干旱胁迫时间达到15d时，德国景天水分饱和亏上升最多，达到26,132%，其次为红叶景天，八宝景天最低，这表明在干旱胁迫不断加剧的情况下，德国景天水分散失最多，八宝景天水分散失最少，这与3种景天科植物的抗旱性相一致。

2.7干旱胁迫对自由水与束缚水比值的影响

一般情况下，束缚水与自由水的比值可以被用来衡量植物抗逆性，束缚水在总含水量中占的越多，即该比值越大表示植物的抗逆性就越强。

正常生长情况下.3种景天科植物束缚水/自由水随着植物的抗旱性的增强呈现明显的增加趋势（表7），其中抗旱性最强的是八宝景天，束缚水/自由水达0,283.而红叶景天次之，束缚水/自由水达0.239，德国景天束缚水/自由水最低，为0.168。

3种景天科植物的束缚水与自由水的比值均呈现上升趋势，其中，抗旱性最强的八宝景天上升最明显，抗旱性稍弱的红叶景天上升趋势次之，抗旱性最弱的德国景天上升趋势最不明显。

在15d以后，随着干旱胁迫时间的不断增加，抗旱较弱的德国景天束缚水/自由水仅保持微弱的上升趋势，抗旱性较强的八宝景天束缚水/自由水仍然保持明显的上升趋势。

2.8干旱胁迫对渗透势的影响

渗透势是植物生长、水分代谢以及植物抗性的重要衡量指标，在植物正常生长情况下，抗性较弱的德国景天的渗透势相对较低，而抗性稍好红叶景天和抗性较强的八宝景天渗透势相对较高，随着胁迫时间的不断增加.3种景天植物的渗透势均呈现较明显的下降趋势（表8），这表明在干旱胁迫程度不断增加的情况下，植物丢失了大量的水分，引起渗透势下降。

而在15d之后，德国景天和红叶景天渗透势均出现上升趋势，而八宝景天仍然维持较低的渗透势，究其原因，主要是由于随着干旱胁迫的不断加剧，植物出现了明显的代谢受阻，而八宝景天能够一直维持较低的渗透势，使植物体能够有足够的吸收水分的能力。

2.9叶片保水力对植株抗旱性的影响

叶片保水力是植物体抗旱研究的重要衡量指数，它指的是植物的叶片在脱离植物体的情况下保持水分的能力。

研究中选取的德国景天、红叶景天和八宝景天3种景天科植物均是肉质化植物，他们的叶片均具有比较高的含水量。

在正常的生长情况下，德国景天的含水量最低，为87.12%.红叶景天的次之，含水量为89.23%，八宝景天的叶片含水量最高，为92,37%（表9）。

当3种景天科植物叶片离体10d左右，叶片含水量均呈现明显的下降趋势，其中德国景天含水量下降趋势最快，红叶景天次之，而八宝景天的离体叶片的保水力比较强（离体10d时，离叶片含水量仍然为89.2%）。

在离体10d之后，3种景天科植物离体叶片含水量仍然呈现下降趋势，其中德国景天立体叶片含水量下降幅度最大，仅为76.92%：

红叶景天下降幅度次之，其离体在30d时，叶片含水量也下降至80%左右：

八宝景天在干旱胁迫10d后，尽管也呈现下降趋势，但是整体下降幅度最小，在干旱胁迫30d后仍然维持较高的含水量，这表明八宝景天具有较强的保水力。

3小结

（1）在干旱胁迫情况下，3种景天科植物的蛋白质含量、可溶性糖含量、脯氨酸含量和细胞膜的稳定性均与景天植物的抗旱性显著相关，具体为抗旱性较强的景天品种表现出蛋白质含量较高，可溶性糖含量相对较高，脯氨酸含量较高，细胞膜的稳定性较强，而抗旱性较弱的景天品种则表现出了与上述相反的状态。

同时，各指标在不同景天品种存在差异。

（2）3种景天科植物的水分生理指标与植株抗旱性密切相关，其中渗透势和束缚水/自由水与不同品种景天植物抗旱性密切相关，抗旱性强的景天品种随着干旱胁迫程度的不断增加表现为叶片渗透势降低、束缚水/自由水比值升高，而叶片保水力和水分饱和亏与景天品种抗旱性的相关性相对较弱。

（3）分析本研究选取的3种景天科植物在干旱胁迫下的各生理指标，按照抗旱性排序为：

八宝景天红叶景天德国景天。