自然失水条件下两种铁线莲属植物幼苗生理生化指标的研究.docx
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自然失水条件下两种铁线莲属植物幼苗生理生化指标的研究
毕业论文
自然失水条件下两种铁线莲属植物幼苗生理生化指标的研究
学生姓名：
x
专业班级：
园林2010级2班
指导教师：
x副教授
学院：
园林学院
2014年6月
自然失水条件下两种铁线莲属植物幼苗生理生化指标的研究
摘要
林地铁线莲（Clematis.brevicaudata）、齿叶铁线莲（Clematis.serratifolia）均为铁线莲属藤本植物，花期多集中在夏秋季节，弥补东北地区夏末秋初季节观花植物单一的不足。
本文以林地铁线莲和齿叶铁线莲的幼苗为试验材料，研究自然失水干旱胁迫条件及复水后其生理生化指标的动态变化，并接纳隶属函数法分别对其抗旱性举行了综合性评估，为铁线莲属植物在哈尔滨地域的引种栽植供应了参考根据。
结果表明：
随着干旱时间的延长，两种幼苗的抗旱性逐渐减弱。
复水处理后，两种铁线莲幼苗各生理生化指标都有不同程度的恢复。
胁迫程度较小时，林地铁线莲的各种生理指标可以在短时间内恢复到正常水平，齿叶铁线莲的各种生理指标恢复到接近对照水平。
随着胁迫程度的加深，短时间内均难以恢复到正常水平。
结合隶属函数的综合分析表明，林地铁线莲的抗旱性较齿叶铁线莲强。
关键词 铁线莲属；自然失水胁迫；生理生化指标
Researchinthechangeofphysiologicalaswellasbiochemicalindexesofthetwovarietiesof Clematisseedlingundersoilshortagestress
Abstract
Clematis.brevicaudata,C.serratifolia,arewholevinesofclematis.Floweringphasealmostconcentratedinsummerandfallandcanmakeupthelackofflowerplantsinlatesummerorearlyautumnseasonofnortheast.Inthispaper,takingtheseedingsoftwoClematisasmaterialsandthephysiologicalandbiochemicalchangesofC.brevicaudataandC.serratifoliaweremensuratedundernaturalwaterloss,integratedevaluationofinsufficiencyrestraintofC.brevicaudataandC.serratifoliawasdevelopedbyexercisingsubordinatefunction.Thatprovidesthereferencebasisfortheclematis’cultivationinHarbin.Theseconsequencesaredisplayed:
Withtheprolongationofsoilnaturalwaterstress,theinsufficiencyrestraintofC.brevicaudataandC.serratifolia‘sseedlingsdecreased.Afterrewatermanagement,twoseedlings’physiologicalandbiochemicalindexeshavevariousdegreeofrecoveies.Whenthestressisrelativelysmall,variousphysiologicalindexofC.brevicaudatacanberestoredtonormallevelwithinashorttime,andalargevarietyofphysiologicalindexofleavesofC.serratifoliaisabletoberenewedtonormalstandards.Astheenhancingoftheextentofstress,twoClematiscannotrecovertonormallevelduringashorttime.TheresultofintegratedanalysisofthesubordinatefuctionworthmethodshowsthatC.brevicaudata’sdroughtresistancesurpassC.serratifolia’s.
Keywords:
Clematis;Soilshortagestress;physiologicalaswellasbiochemicalindexes
目录
摘要
Abstract
1前言1
1.1铁线莲属植物研究概况1
1.2干旱胁迫下植物生理生化特性的研究概况2
1.2.1干旱胁迫对园林植物生长发育的影响3
1.2.2抗旱性与细胞质膜的关系3
1.2.3抗旱性与渗透调节物的关系3
1.2.4抗旱性与抗氧化酶系统的关系3
1.2.5抗旱性的综合评价4
1.3研究的目的和意义4
2材料与方法5
2.1试验材料5
2.2自然失水处理对两种铁线莲幼苗生理生化指标的影响5
2.3复水处理对两种铁线莲幼苗生理生化指标的影响5
2.4生理生化指标测定方法5
3结果与分析6
3.1SOD酶活性的研究6
3.2POD酶活性的研究7
3.3可溶性蛋白含量的研究8
3.4脯氨酸含量的研究9
3.5丙二醛含量的研究10
3.6相对含水量的研究12
3.7叶绿素含量的研究12
3.8自然失水情况下抗旱性的综合性分析14
结论15
参考文献16
致谢18
1前言
1.1铁线莲属植物研究概况
铁线莲属（ClematisL.）植物是一种常见的多年生观赏价值较高的应用价值植物，因为它的高的植物，花形优美，色彩丰富，美丽的身体，观赏价值高，是在垂直绿化中的使用中的一个重要的角色，因而在园林应用中一直冠有“攀缘植物皇后”的美称[1]。
铁线莲属植物中大都为多年生草质藤本或木质藤本，少数属于直立的灌木。
其整体特征为：
单叶或1、2回三出复叶或羽状复叶，叶通常对生，小叶有卵形、卵状披针形，叶缘有全缘、带锯齿、分裂三种类型。
带有叶柄，花有单生、聚伞花序、圆锥花序三种开放类型。
萼片多数为4片至8片不等，通常包含纯白、粉红、玫红、紫或蓝色等多种丰富的花色。
花瓣为单瓣、重瓣、半重瓣三种类型，雄蕊具多数，花药有侧向和内向两种开裂方式，瘦果包含大多数，聚集为头状，具有1粒种子，瘦果顶端有宿存羽毛状花柱。
铁线莲属植物种类繁多，开花时间通常也不一样，一般大多数都集中于6—8月[2]。
果期在夏秋季节。
属包括几个品种，品种和品种和杂交种，可以种植园的观赏藤蔓植物，花，是园林绿化中必不可少的。
目前，全国各地开始广泛发展应用。
铁线莲属植物在造景方面的主要应用方式有垂直绿化、地被花镜、室内盆栽应用、鲜花装饰[3]。
除此之外，部分铁线莲植物因其较高的药用价值[4]同时在医学领域的应用范围也很比较广泛。
1.1.1种质资源调查
铁线莲属植物广泛的分布于全球范围内（南极洲除外），堪称毛茛科（Ranunculaceae）中的一大属，。
该属植物全世界范围内约有350多种[5]，我国就约有147种[6]，占世界范围的三分之一。
多数铁线莲种类分布集中在我国的华中地区和西南部地区范围。
目前，已经有许多花园的学者进行了相当数量的大尺度，研究各种铁线莲属植物种质资源在中国大部分地区[7-16]。
统计显示，目前中国有超过30种铁线莲种质资源的城市，位于黄河省南部，其中云南有87种、四川有80种、湖北有51种、贵州有43种、河南有33种、浙江有31种、甘肃有38种、陕西有49种、西藏有47种、湖南有37种、广西有34种。
…
有关云南省关于铁线莲属植物的主要研究方向为：
花的形态特征主要有薄萼型和厚萼型；植物品种属中的分布分为亚热带森林类型，温带暖温带森林和森林边缘型森林类型，分布广泛，类型4的生境类型；各种各样的课程包括弹簧，春末夏初，夏天的花朵，秋天的花型，花型等几种类型的铁线莲开花，利用以上的研究，应用程序提供了一个很好的参考价值。
主要研究河南省铁线莲主要集中在分布及观赏特性，铁线莲从该地区的生态习性，经过调查分析初步确定约有8组21种及10种变种铁线莲属植物分布于河南省境内。
此外，从重庆市的铁线莲资源调查的分布，尾叶铁线莲（C.urophyla）、粗齿铁线莲（C.grandidentata）、钝齿铁线莲（C.apiifoliavar.argentilucida）、短尾铁线莲（C.brevicaudata）等12种13变种的铁线莲品种分布在重庆市。
有关学者对陕西省境内的野生铁线莲属植物的考察分析研究初步肯定了该属植物资本约有26种及变种，多数集中陕西省境内的在秦岭区域、巴山林区。
1.1.2形态方面研究
国外有关铁线莲属植物的调查探索要早于中国。
早在1753年，铁线莲属开始由Linnaeus建立并具体分析叙述了其中9种[17]，自此开启了全球范围对铁线莲属植物探索的路程。
自那时以来，许多学者根据属总苞，雄蕊，风格，植物，如登山直立萼特征和整个植物性状的更具体的分类，分类属植物的特征，修复的修订。
其中，Candolle、Kuntze、Johnson等人分别于1818年、l885年、1997年作出了3次全面修订[18-19]，之后继1997年全面修订之后的第3年，学者Grey．Wils0n继续发表了关于铁线莲第四版[20]，当整个世界已经从大约297铁线莲广泛收集，共划分为9亚属l8组，初步对铁线莲属植物的研究有了重大的突破。
中国有关专家和学者主要对植物的萼片，雄蕊，风格，幼苗形态，登山，直立和其他特征相结合的栖息地分布在不同的品种，推出的铁线莲的分类进行全面调查，并且取得了丰硕的研究成果，尤其是我们的专家王文采毛茛科铁线莲中分类方面经取得了巨大的成果。
1.1.3繁殖技术研究
目前，有性繁殖是多数植物繁殖的最普遍繁育方式。
有关青海境内黄花铁线莲种子萌发生理生态特性的研究表明：
不同生态习性下，种子的外部形态也不同[21]；管云开等人有关种子萌发率的研究中表明经过冬季低温越冬得种子发芽率明显高于未经过春化作用的种子[22]。
由于有些铁线莲种子具有结实少、萌发时间长、萌发率低等缺点，不宜采用有性繁殖，况且相关分析表示有性繁殖不适合杂交品种的繁育以及批量商品化生产，因而在园林栽培应用方面受到很大限制。
因此，相关无性繁殖方法已经全面展开探索。
刘冰等人对灰叶铁线莲最佳扦插基质的研究中认为草炭土与珍珠岩按1：
1比例配比和200mg/LNAA，200mg/LIBA的处理，既经济实惠又能高效提高生根率[23]。
转子莲的扦插繁殖实验中表明IAA具有生根作用[24]；能显著促进转子莲的无性繁殖。
此外，组织培养技术研究已经在现今无性繁殖技术研究中得到全面开展。
倪新等利用试管腋生枝的切段培养，成功诱生了红花铁线莲的茎、叶及花梗等外植体的愈伤组织[25]。
周琼等人把重瓣铁线莲的茎段作为外植体进行培养，发现MA+BA1mg/L+2,4D0.8mg/L+IAA0.2mg/L配置成的培养基可使植株诱导率高达90%，同时，3种植物生长调节剂BA、2,4D、IAA的最佳组合比例为5：
4：
1.[26]张祥拍摄品种 C．‘Multi．Blue’铁线莲的叶，茎尖，被用来作为组织培养的外植体，茎尖外植体找到最显著的效果，基本培养基以低盐的1/2MS处理效果最佳[27]。
1.1.4引种栽培、品种选育及病虫害防治的研究进展
国外对铁线莲属植物的栽培育种相关研究历史悠久，迄今为止，已相继培育出几百种花型、几百种花色、不同花期的铁线莲新品种，大大的丰富了铁线莲属的种质资源。
目前，在日本和西方的景观，铁线莲占据在园林植物造景应用的一个重要的位置，几乎分布和多样性的景观。
国外对铁线莲的引种栽培及育种研究颇多，繁育技术已很纯熟，因而成功的培育出了许多新品种，并广泛的应用于生产实践中。
爱沙尼亚的园丁Unokivistik卓越的贡献，他在1974开始种植铁线莲，最邻近的国家在波罗的海是一个大型的铁线莲种质资源的收集。
于1978年，首次进行了第一个杂交试验。
目前，该kivistik植物威灵仙多线区域内有6000个荷花品种，其中250种选择，继续进行杂交试验，并且大力可推广选育出来的140个新品种[28]。
可见，KiVistik对铁线莲属植物的研究探索贡献之巨大。
1.2干旱胁迫下植物生理生化特性的研究概况
现代干旱胁迫研究技术中，一般用植物在干旱胁迫下的外部形态特征及其生理响应来综合评定其抗旱性。
然而，随着微机技术，分子生物学的发展，对涉及多个学科的植物抗旱性的综合评价，从而形成一个干旱诊断结果更为准确，有效，方便，综合评价标准，从而更加有效的加速了植物抗旱性的科研进展。
1.2.1干旱胁迫对园林植物生长发育的影响
干旱胁迫环境中，植物体内的新陈代谢，严重影响植物的正常生长发育。
一般常用植株高度、叶面积、叶片数量方面等作为衡量抗旱能力的重要参考指标。
大量研究表明，胁迫程度较轻、胁迫时间较短情况下，在解除干旱胁迫后，抗旱能力较强的植物会逐渐恢复正常生长，抗旱能力较差的植物可能因自身机体抗逆性能力较差，恢复能力较差而失去恢复正常生长的能力。
百里香，金钱草随干旱胁迫的加剧，叶片数的增长逐渐下降，下降。
复水后，百里香恢复了生长而金叶过路黄却停止了生长[29]。
可见，相同胁迫条件下，不同植物的恢复能力、抗旱能力也不相同。
聚乙二醇PEG处理干旱胁迫下，随着PEG浓度的不断升高,辣椒幼苗株高呈现出先升高后降低的趋势：
PEG浓度高于15%时，株高则呈不断降低趋势，辣椒幼芽叶面积则跟着PEG浓度的抬高而逐步递减[30]。
1.2.2抗旱性与细胞质膜的关系
在干旱胁迫下，严重损害的植物细胞膜的结构和功能，导致细胞膜通透性增加，电解质渗漏。
电导率可用来衡量细胞质膜的受害程度。
实验表明，随着干旱胁迫程度的增强，细胞质膜受害程度加强，电解质也随之增大。
赵琳等根据叶片的相对电导率值对云南干热河谷4种植物幼苗的抗旱性进行了分析评价，四种植物的电导率值大小依次为银合欢、山毛豆、车嗓子、清香木，因而得出四种植物抗旱性大小依次为清香木、车桑子、山毛豆、银合欢[31]。
1.2.3抗旱性与渗透调节物的关系
植物细胞的渗透调节物质主要包括无机离子（K+、Ca2+Na+等）和有机物质（可溶性蛋白、可溶性糖、脯氨酸等）两种。
干旱胁迫下，可溶性糖得到诱导，增加的可溶性糖含量会增大细胞原生质体的黏度、韧性，使得原生质体在细胞失水变形后尽量保持其基本的结构。
与此同时细胞内增加的可溶性糖含量，会使机体细胞的细胞液浓度有所增加，从而维持了叶片的正常渗透势。
李红杰等人有关榆叶梅幼苗抗旱的研究中表明，随着干旱胁迫时间的延长，体内可溶性糖含量呈上升趋势以增强组织的抗脱水能力，维护膜结构的完整性[32]。
干旱胁迫对蛋白的合成和降解影响较大。
植物细胞中的可溶性蛋白质，相当一部分可以在水分保持剂发挥作用。
4个刺柏品种在干旱胁迫下的实验表明，在低浓度胁迫可溶性蛋白质含量增加，高浓度的应力下降，进一步证实了干旱胁迫可以抑制蛋白质的合成，诱导蛋白质降解这一研究结果[33]。
脯氨酸在植物中是非常重要的有机物质。
脯氨酸积累能提高植物的渗透调节，大大提高了细胞和组织抗脱水能力，并能与蛋白质的相互作用，保户膜蛋白结构的完整性。
[34]。
PEG渗透胁迫对藜幼苗影响中表明，随着胁迫时间的增长，胁迫程度的增大，脯氨酸含量越来越大，可见脯氨酸对植物具有很强的保护作用[35]。
1.2.4抗旱性与抗氧化酶系统的关系
酶促保护系统是植物机体内重要的抗氧化防御系统。
主要包括超氧化歧化酶SOD、过氧化物POD、过氧化氢酶CAT等，其中SOD是机体内抵抗活性氧自由基氧化损害，清除活性氧的第一道防线，是抗氧化酶系统中至关重要的保护酶。
胡景江等研究表明,随着干旱胁迫胁迫程度的不断加深，元宝枫叶片内SOD和CAT活性呈逐渐下降趋势,然而，在相同的应力水平，但随着时间的推移逐渐增加，呈逐步上升的趋势，尤其在轻、中度2度干旱条件下，调节后，在一段时间的适应，两种酶活性又慢慢接近或超过正常水平,这些生理指标的不断变化均说明元宝枫对干旱的适应能力较强[36]。
有关白刺花[37]抗旱性研究表明，随着胁迫程度的加深，POD的活性一直保持在持续稳定的变化状态，SOD活性则明显升高，CAT活性略有小幅度下降并且与POD活性呈相反趋势变化。
此现象说明三种酶的共同协调作用减弱了机体内膜脂过氧化程度，从而减轻了干旱胁迫对白刺花带来的伤害。
因为MDA（丙二醛）是膜脂过氧化的重要降解产物之一，机体内MDA的大批累积能破损生物膜构造并致使其功能的损失。
随着干旱程度的增加，膜脂过氧化程度加深，细胞内会不断积累MDA。
不过随着植物机体不断对干旱伤害的抵御，与各种保护酶会随着胁迫的增加活性逐渐升高一致，其含量会有一个下降的过程。
目的是抵抗干旱胁迫，维持机体的正常运行。
紫花苜蓿幼芽生理指标的测定成果显示[38]，轻度干旱胁迫下,跟着干旱时间的拉长,最初紫花苜蓿地上、地下局部的MDA含量均在短期内有所增添，经过一段时间的适应，MDA含量又均有所下降。
1.2.5抗旱性的综合评价
目前植物抗旱性的评价指标主要包括：
形态指标、生长状况指标、生理生化指标。
其中，形状指数主要包括萎蔫，叶片的解剖结构，茎，根水导流能力的发达程度等；生长状况指标主要包括萌发胁迫指数、干物质积累、幼苗干重等；生理生化指标主要包括叶绿素含量、水势、相对含水量、膜透性、渗透物质含量、保护酶活性等。
植物抗旱性研究是一项十分复杂的生理现象研究，采用单一评价指标无法准确鉴定出植物的抗旱能力，因而常常选用综合评价方法。
目前，对植物进行综合评价的方法很多,重要有评分法、抗旱总级别值法、灰色关联度分析法、抗旱性聚类法、抗旱性隶属函数值法等。
常用的综合评价方法为隶属函数法[39]，此方法要求先求出干旱胁迫下各种抗旱指标的具体隶属值..具体应用方法为：
X（u）=（X一Xmin）/（Xmax一Xmin）或X‘（u）=1一X（u）
其中X为各试验品种的某一指标测定值,Xmax和Xmin分别为全部试验品种中此指标最大值和最小值。
若所用指标与抗旱性呈正相关,就用前者,若呈负相关,就用后者。
然后累加指定品种各指标的抗旱隶属值,计算平均值。
最终，对比各种类的抗旱隶属值平均值,抗旱隶属值平均值越大,抗旱性越强。
这种方法准确度高，方法简单易懂，综合性强，因而越来越广泛地应用于植物的抗旱综合评价中。
1.3研究的目的和意义
受气候条件影响，目前哈尔滨城市街道绿化植物种类单一，而且攀缘植物种类很少。
铁线莲属植物被誉为“攀缘植物皇后”是很观赏价值很高的攀援绿化植物。
齿叶铁线莲、林地铁线莲、棉团铁线莲、褐毛铁线莲均为铁线莲属藤本植物，典雅的造型，花形美丽的花，多集中在夏季，弥补了夏末秋初开花植物单一的缺陷。
此外，不少经过引种驯化的野生铁线莲属植物还可以作为家庭盆栽花卉，为此满足铁线莲爱好者的同时也拓展了铁线莲属植物的商品化生产、应用。
目前关于铁线莲属植物的研究很少。
目前的研究多数涉及在医药领域[40-41]。
国内外对铁线莲属（Clematis）植物景观的领域主要集中在分类调查，种质资源和育种和栽培系统，[42-43]。
大多数植物多以种子繁殖作为其首选的引种手段，相关报道中表明多数种类的铁线莲属种子在自然状态下萌发比较困难，须经过长时间的春化作用才能萌发[44]，可采用相关处理促进其萌发。
多数种子萌发离不开温度、光照等生态因子.与此同时，植物生长调节剂也是是调节种子萌发的重要因子。
本文就林地铁线莲（Clematisbrevicaudata）和齿叶铁线莲（Clematisserratifolia）植物幼苗在自然失水干旱胁迫下，进行各项生理指标测定，综合分析评价出铁线莲植物的抗旱性，旨在为其栽培、引种驯化和繁殖提供理论参考依据。
2材料与方法
2.1试验材料
本试验于2014年2月至2014年5月在东北林业大学进行，2月将林地铁线莲和齿叶铁线莲种子播种于东北林业大学园林温室苗圃。
3月中旬分别将移长势良好的两种铁线莲幼苗移植至花盆中待用，每盆栽种一株试验幼苗，所用盆土均由营养土、原土、沙子按3：
1：
1的配比比例所得。
对试验苗给予充足的水分、阳光。
干旱胁迫试验于4月份进行。
2.2自然失水处理对两种铁线莲幼苗生理生化指标的影响
分别选取生长良好，发育正常的两种铁线莲幼苗栽于蛭石与黑壤土混合制成的花盆内，蛭石与黑壤土按4∶6混合。
采用连续控水方法进行干旱胁迫。
2014年4月将盆栽好的林地铁线莲和齿叶铁线莲容器苗各90盆移至温室大棚中每种铁线莲三个重复，试验前给予充足的水分进行正常管理，试验组在停灌之日起的第6、12、18、24、30天上午7点对两种铁线莲同时取样，选取长势一致的植株，摘取相同部位的叶片。
所有测定指标均设三个重复，以浇水正常的植株作为对照组。
2.3复水处理对两种铁线莲幼苗生理生化指标的影响
干旱胁迫达第12、18、24、30d后进行复水处理。
连续复水5d后，于早晨7点选取长势相似的两种铁线莲幼苗，分别选取相同部位叶片进行测定。
所有测定指标均设置三个重复。
2.4生理生化指标测定方法
叶片含水量及相对含水量的测定选用烘干法；叶绿素含量测定采用丙酮法；采用酸性茚三酮法测定游离脯氨酸含量；过氧化物酶（POD）活性的测定经过接纳愈创木酚显色法来完成；超氧化物歧化酶（SOD）活性选用四唑（NBT）光化还原法来完成；可溶性蛋白含量的测定采用考马斯亮蓝G-250染色的方法；丙二醛含量的测定方式采纳硫代巴比妥酸法。
3结果与分析
3.1SOD酶活性的研究
SOD酶活性强弱往往与植物体本身的抗逆境能力有关，由图3-1，3-2可以看出，整个干旱胁迫期间，两种铁线莲体内SOD活性均呈现先上升后下降趋势。
林地铁线莲在胁迫前18天SOD活性基本随胁迫天数的增加而升高，之后随着天数的增加而下降，土壤胁迫第18天时SOD酶活性达最高，是其变化趋势的转折点；而齿叶铁线莲在胁迫前24天SOD活性基本随胁迫天数的增加而升高，之后随着天数的增加而下降。
可见，土壤胁迫第24天时，齿叶铁线莲SOD酶活性达最高。
然而，齿叶铁线莲整体变化幅度较林地铁线莲小且酶活性最大值低于林地铁线莲，因而由酶活性变化比较可知，林地铁线莲的抗旱性较齿叶铁线莲强。
两种铁线莲植物胁迫前期，SOD酶活性的不断升高是植物机体受到土壤胁迫伤害进行自我抵御、保护的结果。
之后的酶活性不断下降可能是由于胁迫的加重使机体内酶保护系统受到伤害，降低了自我保护功能。
但胁迫后期下降后的SOD酶活性仍高于胁迫初期，说明此时的保护酶并没有失去活性，因而说明两种铁线莲植物均具有一定的抗旱适应能力。
整个胁迫期间，两种植物对照组的SOD活性没有较大变化，趋势比较稳定，并且均低于胁迫组的酶活性。
复水5天后，干旱胁迫12天的林地铁线莲SOD活性接近对照水平，由此可以看出，干旱胁迫12天复水后的林地铁线莲幼苗维持活性氧代谢平衡的能
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