黑麦草品种不同生育期的生理生化指标的比较

李 阳，谢宏伟，徐庆国

（湖南农业大学 农学院，湖南 长沙 410128）

随着全球气候的变化，温室效应的增加，南方暴雨，西北干旱，北方旱涝，生态环境遭受严重破坏［1，2］。作物及各类牧草都面临着生存考验，黑麦草（Lolium）是属于优质的禾本科牧草，是庭院绿化和运动场草坪草中重要的草坪型草种。湖南地区属亚热带季风性湿润气候，黑麦草是喜温暖湿润气候的草本植物。近年来，由于自然灾害的频频发生，其中，高温干旱对黑麦草的产量和品质造成了严重的影响［3］。通过对不同黑麦草品种在自然条件下不同生育时期的生理生化指标的比较研究，筛选出一些具有较好适应性的黑麦草品种，并且探索黑麦草抗逆性的筛选鉴定指标及方法，为今后选育适应逆境环境条件的黑麦草新品种提供一定的理论依据。

1 材料和方法

1.1 供试品种

供试材料共采用了12个黑麦草品种，其中草坪型黑麦草品种为：顶峰、首相、夜影Ⅱ、潘多拉和冬绿。牧草型黑麦草品种为：特高、沃土、雅晴、俄勒冈四倍体、抗锈王、麦迪和剑宝。12个品种均购自百绿集团。

1.2 试验地概况

试验地位于湖南省长沙市东郊的湖南农业大学草业科学系科研基地，地理位置为E 113°，N 28°，属大陆型中亚热带季风性湿润气候。年均温度为16℃～18℃，年均降水量在1 200～1 700mm，主要集中在4～8月份，冬季降水较少，日照时数为1 300～1 800h，日均气温≥15℃的活动积温为4 200～5 100℃，无霜期长达260～310d。

1.3 试验方法

田间试验于2010年9月～2011年6月初在湖南农业大学草业科学教学科研基地进行。采用随机区组设计，各黑麦草品种小区4次重复，其中3次重复小区用于生物产量的测定，1次重复小区用于生理指标测定的田间取样区。12个黑麦草品种共设48个小区，试验小区面积为3.0m×1.5m。各小区两端均设有保护区。各黑麦草品种播种量为5g/m2，种植前施用150g/m2复合肥作基肥。采用条播播种方式，行距为25cm，播种后细土覆盖种子深度为1.5～2cm。

1.4 测定的生理生化指标及方法

生理指标测定在湖南农业大学作物生理与分子生物学教育部省部共建重点实验室进行。各生理指标取样分别在当日清晨，2011年1月3日（分蘖期），3月15日（拔节期）、4月6日（孕穗期）、4月23日（抽穗期）和6月7日（成熟期）进行，剪取各黑麦草品种叶片。各生理指标分析重复3次，结果取其平均值。叶绿素含量采用丙酮浸提法测定。叶片游离脯氨酸的含量采用酸性茚三酮法测定。丙二醛含量采用分光光度计法测定。叶片质膜透性采用相对电导率法测定。过氧化物酶活性采用比色法测定［4］。

1.5 数据处理及统计分析

试验数据通过Excel 2003整理，采用DPS软件分析。统计分析方法采用单因素方差分析，LSD多重比较法和字母标记法。

2 结果与分析

2.1 不同黑麦草品种不同生育期生理生化指标变化

2.1.1 不同黑麦草品种在不同生育期叶绿素含量的变化 植物随着冬季气温的逐渐降低，体内将发生一系列的生理生化变化。植株的叶绿素含量越高，品种的抗逆性越强［5］。由表1可知，在分蘖期，夜影Ⅱ叶片叶绿素含量最高，与其他品种的叶片叶绿素含量相比达到显著水平；在拔节期，首相叶片叶绿素含量最高且极显著高于冬绿；在孕穗期，首相叶片叶绿素含量最高，与其他品种的叶片叶绿素含量相比达到极显著水平；在抽穗期和成熟期，冬绿叶片叶绿素含量最高。

由表2可知，在分蘖期，麦迪叶片叶绿素含量最高，且极显著高于特高和剑宝的叶片叶绿素含量；在拔节期，沃土叶片叶绿素含量最高，且与其他品种的叶片叶绿素含量达到显著水平；在孕穗期，沃土和俄勒冈四倍体叶片叶绿素含量最高；在抽穗期，沃土叶片叶绿素含量最高；在成熟期，抗锈王叶片叶绿素含量最高。

2.1.2 不同黑麦草品种在不同生育期相对电导率的变化 相对电导率是反映植物细胞膜透性的常用指标之一。在逆境环境条件下，植物叶片的相对电导率随胁迫时间的延长而增加。由表3分析结果可知，在分蘖期，首相的相对电导率最小；在拔节期，潘多拉的相对电导率最小；在孕穗期和成熟期，冬绿的相对电导率最小；在抽穗期，顶峰的相对电导率最小。在抽穗期5种草坪型黑麦草的相对电导率值整体最低，说明黑麦草在抽穗期的细胞膜透性的伤害最小。

表1 5种草坪型黑麦草在5个生育期叶片叶绿素含量变化Table 1 Chlorophyll contents of 5turf－type ryegrass cultivars in 5growth stages mg/g·FW

表2 7种牧草型黑麦草在5个生育期叶片叶绿素含量变化Table 2 Chlorophyll contents of 7forage－type ryegrass cultivars in 5growth stages mg/g·FW

表3 5种草坪型黑麦草在5个生育期叶片的相对电导率Table 3 Relative conductivity of 5turf－type ryegrass cultivars in 5growth stages %

由表4分析可知，在分蘖期、拔节期和孕穗期，抗锈王的相对电导率最小；在抽穗期，俄勒冈四倍体的相对电导率最小；在成熟期，剑宝的相对电导率最小。抗锈王在分蘖期、拔节期和孕穗期的相对电导率都低于其他品种，说明抗锈王黑麦草品种细胞膜透性的伤害较小。

2.1.3 不同黑麦草品种在不同生育时期丙二醛含量的变化 不同黑麦草品种在受到逆境胁迫时，抵抗逆境能力强的品种体内氧自由基积累较缓慢，受氧化胁迫的程度较轻，其丙二醛（MDA）的含量较低。由表5分析可知，在分蘖期，夜影Ⅱ叶片丙二醛含量最低；在拔节期，潘多拉叶片丙二醛含量最低；在孕穗期和成熟期，顶峰叶片丙二醛含量最低；在抽穗期，首相叶片丙二醛含量最低。

表4 7种牧草型黑麦草在5个生育期叶片的相对电导率变化Table 4 Relative conductivity of 7forage－type ryegrass cultivars in 5growth stages %

表5 5种草坪型黑麦草不同生育期丙二醛含量的变化Table 5 MDA contents of 5turf－type ryegrass cultivars in 5growth stages μmol/g

由表6分析可知，在分蘖期、孕穗期和抽穗期，特高叶片丙二醛含量最低；在拔节期，剑宝叶片丙二醛含量最低；在成熟期，抗锈王叶片丙二醛含量最低。

2.1.4 不同黑麦草品种在不同生育期过氧化物酶活性的变化 过氧化物酶（POD）在体内的主要作用是清除H2O2，将其分解为O2和H2O，有效的保护细胞膜避免损伤［6］。从表7分析可知，在分蘖期，首相叶片过氧化物酶活性最高；在拔节期，夜影Ⅱ叶片过氧化物酶活性最高；在孕穗期、抽穗期和成熟期冬绿叶片过氧化物酶活性均最高。

由表8分析可知，在分蘖期，抗锈王叶片过氧化物酶活性最高；在拔节期，特高叶片过氧化物酶活性最高；在孕穗期和抽穗期，抗锈王叶片过氧化物酶活性最高；在成熟期，沃土叶片过氧化物酶活性最高。

表6 7种牧草型黑麦草不同生育时丙二醛含量的变化Table 6 MDA contents of 7forage－type ryegrass cultivars in 5growth stages μmol/g·FW

表7 5种草坪型黑麦草不同生育期叶片过氧化物酶活性的变化Table 7 MDA activity of 5turf－type ryegrass cultivars in 5growth stages g/min

2.1.5 不同黑麦草品种在不同生育期脯氨酸含量的变化 当植物受到不同环境因素胁迫时，植物体内游离脯氨酸含量就会发生很大的变化，引起游离脯氨酸积累，脯氨酸的大量积累对其在逆境环境中起到保护作用，因此，脯氨酸是植物抗逆性的生理指标［7］。从表9分析结果可知，在分蘖期，潘多拉叶片脯氨酸含量最高；5种草坪型黑麦草在拔节期，冬绿叶片脯氨酸含量最高；当孕穗期，首相叶片脯氨酸含量最高；在抽穗期，夜影Ⅱ叶片脯氨酸含量最高；在成熟期，首相叶片脯氨酸含量最高。

表9 5种草坪型黑麦草在不同生育时期叶片脯氨酸含量变化结果Table 9 Proline contents of 5turf－type ryegrass cultivars in 5growth stages μg/g·FW

由表10分析结果可以看出，在分蘖期和抽穗期，雅晴叶片脯氨酸含量最高；在拔节期，麦迪叶片脯氨酸含量最高；在孕穗期，沃土叶片脯氨酸含量最高；在成熟期，特高叶片脯氨酸含量最高。

2.2 黑麦草品种的生育期与其生理生化指标的关系

12个不同品种的黑麦草的生育期（表11）。

表10 7种牧草型黑麦草在不同生育期叶片脯氨酸含量变化结果Table 10 Proline contents of 7forage－type ryegrass cultivars in 5growth stages μg/g·FW

表11 12个黑麦草品种的的生育期Table 11 Growth satge of 12tested ryegrass cultivars 年－月－日

对于草坪型黑麦草品种其5个生理指标与实际生产的物候期相结合，在分蘖期首相和夜影Ⅱ抗性指标较好，当首相在2010年10月20日进入分蘖期，明显早于其他几个品种，提前分蘖7d。在拔节期潘多拉抗性指标最佳，在12月5日进入拔节期早于大多数品种；在孕穗期和抽穗期冬绿表现最好，在2011年4月4日和4月20日分别提前进入孕穗期和抽穗期。在成熟期冬绿表现最好。综合不同生育时期的生理指标品种冬绿的抗性较强，均提前进入各个生育时期，能较好地抵抗逆境环境，建议在湖南草坪种植。

对于牧草型黑麦草品种的5个生理指标与实际生产的物候期相结合，在分蘖期，抗锈王品种抗性指标最佳，在2010年10月20日进入分蘖期，明显早于其他品种。在拔节期各个品种的黑麦草生长均衡；在孕穗期，抗锈王和沃土表现良好，在2011年4月6日和4月8日分别提前进入孕穗期。在抽穗期各个品种均在4月25日之前进入抽穗期；在成熟期，抗锈王抗性指标最佳。综合不同生育期的生理指标抗锈王的抗性较强，均提前进入生育时期，能够较好地适应逆境环境，建议在湖南饲用种植。

3 讨论

植物在逆境条件下，体内发生复杂的代谢变化，其中细胞膜系统的完整性在植物抗逆性方面起着重要作用，影响植物的正常生长发育。植物在逆境胁迫过程中产生过剩的自由基引发或加剧膜脂过氧化作用，膜脂过氧化的中间产物自由基和最终产物丙二醛都会严重损伤生物膜［8］。脯氨酸作为植物的代谢调节物质，其含量的增加在一定程度下可以增强生物体对逆境胁迫环境的适应。在正常环境下植物体内过氧化物酶活性保持在一定水平，在逆境条件下，其含量的增加对减缓和抵抗植物体内活性氧的伤害具有重要意义。同时，叶片相对电导率数值相应增大说明了活性氧代谢的失衡可能是导致植物细胞质膜伤害的一个重要原因［9］。试验以叶绿素含量、丙二醛含量、过氧化物酶活性、脯氨酸含量和相对电导率作为衡量抗逆性的生理生化指标，以叶绿素含量高，丙二醛含量低，过氧化物酶活性高，脯氨酸含量高以及相对电导率小综合选出抗逆强的品种。不同品种的抗逆性不仅是单个因素影响的结果，而是多个因素综合影响的结果，在逆境环境胁迫下，不同品种的适应性以及遗传因素的影响需要进一步的研究，从而得出更可靠的结果指导实际生产。

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