18种禾草抗旱性比较研究

王晓龙，王召明，王君芳，陈 翔

(内蒙古和信园蒙草抗旱绿化股份有限公司 呼和浩特 010030)

18种禾草抗旱性比较研究

王晓龙，王召明，王君芳，陈 翔

(内蒙古和信园蒙草抗旱绿化股份有限公司呼和浩特010030)

本试验以18种禾草为试验材料，研究了干旱胁迫处理下不同禾草的脯氨酸(Pro)、可溶性蛋白、丙二醛、超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶变化的对比。结果表明：随着干旱胁迫程度的加剧，脯氨酸(Pro)、可溶性蛋白、丙二醛含量均呈现上升趋势；而超氧化物歧化酶、过氧化物酶和过氧化氢酶则呈先上升后下降变化趋势，因此，运用隶属函数对不同禾草抗旱性进行评价分析，得出抗旱性强弱次序为：羊草>高羊茅>碱茅>赖草>紫羊茅>蒙农杂种冰草>蒙古冰草>新麦草>披碱草>大青山早熟禾>草地早熟禾>长芒草>狼尾草>少叶早熟禾>老芒麦>羊茅>芨芨草>狗尾草。

禾本科牧草；抗旱性；评价

我国的干旱化区域除北方缺水地区外，也有向东南扩张的趋势，特别是近年来，干旱与荒漠化现已成为阻碍农牧业发展的主要因素，面对已经存在的干旱状况，研究筛选抗旱的农牧作物无疑成为了当前的重点项目〔1〕。

在我国东北、华北和西北地区由于降雨量少、蒸发量大、土壤干旱瘠薄等情况，因此水分成了影响该地区生态系统的最大限制因子〔2〕。本研究就是对比分析不同禾草的抗旱性，旨在为扩大禾本科牧草在中国北方的栽培利用及抗旱新品种选育提供参考。

1 试验材料与方法

1.1供试材料

本研究选取了18种在我国东北、华北和西北地区分布与利用较为广泛和普遍的禾本科草种进行比较试验。这18种禾草分属11个不同的属，大多为中旱生物种，均具有较强的抗旱性和耐寒性。

表1 供试材料

1.2抗旱性试验设计方案

试验于2014年7月20日进行。将附带大田土壤的禾草材料移入口径为20cm，高为18cm的塑料花盆内放在温室进行控水管理(每盆保留1～2株大小均匀一致植株)。移入花盆植株进行正常供水缓苗15天，干旱胁迫处理用土壤含水量速测仪在土壤含水量分别为对照(50%～40%)，中度干旱(30%～20%)，重度干旱(20%～10%)时取植株叶片进行生理指标测定，每个处理3次重复。

1.3抗旱性测定内容

游离脯氨酸含量(茚三酮法)；丙二醛含量(硫代巴比妥酸法)；逆境蛋白含量(考马斯亮蓝法)；SOD测定(氮蓝四唑法)；POD测定(愈创木酚法)；CAT测定(紫外吸收法)〔3〕。

1.4统计分析

采用Excel作图，SAS数据处理系统(9.1版)软件进行方差分析和多元统计分析。

2 结果与分析

2.1干旱胁迫对禾草脯氨酸含量的影响

在逆境条件下游离脯氨酸的积累是植物的普遍反应，不同的干旱胁迫下植物体内的游离脯氨酸均有不同程度的积累〔4〕。

由图1可知，随着干旱胁迫的加强，各禾草叶中脯氨酸含量有不同程度增加，在(20%～10%)处理条件下，老芒麦、狗尾草和芨芨草脯氨酸含量与对照呈现显著性差异(P<0.05)；狗尾草和芨芨草在(20%～10%)处理时的脯氨酸含量为对照的4.2倍和5.3倍，羊草、高羊茅和碱茅脯氨酸含量增加幅度相对较小，与对照相比分别增加了267.46ug/g、287.87ug/g和302.02ug/g(见图2)，由此说明在不同的干旱梯度下各材料体内的游离脯氨酸均有不同程度积累，游离脯氨酸含量增加幅度越小则该禾草越耐干旱。

图2 干旱胁迫下不同禾草叶片脯氨酸含量变化幅度

2.2干旱胁迫对禾草可溶性蛋白含量的影响

干旱胁迫下羊茅、大青山早熟禾、狗尾草、蒙农杂种冰草和赖草5个材料相对于对照都随着干旱胁迫程度的增加可溶性蛋白含量呈现上升趋势(见图3)，其中在(30%～20%)处理时蛋白含量上升较慢，老芒麦和少叶早熟禾在(20%～10%)处理时蛋白上升幅度较大，分别比(30%～20%)处理时高1606.02ug/g和1373.67ug/g，而羊草、高羊茅、碱茅和赖草蛋白上升幅度较小，与对照相比分别增加了781.62ug/g、816.76ug/g、953.79ug/g和1289.89ug/g(图4)。

图3 干旱胁迫下不同禾草叶片可溶性蛋白含量的变化

图4 干旱胁迫下不同禾草叶片可溶性蛋白含量变化幅度

2.3干旱胁迫对禾草丙二醛含量的影响

丙二醛(MDA)是植物体内膜脂过氧化的产物，其含量与细胞膜系统的伤害程度有关，反映了植物细胞伤害的程度〔5〕。

如图5所示，随着干旱胁迫强度的增加，各材料叶片中的MDA含量均有不同程度升高，土壤含水量在(30%～20%)处理时禾草叶片中MDA含量变化幅度较小，说明禾草对中度干旱胁迫有一定耐受能力；随着干旱胁迫的加剧，狗尾草、芨芨草和老芒麦变化较大，其中狗尾草在(20%～10%)处理下为对照的4.75倍(图6)，与对照相比存在显著性差异(P<0.05)；羊草随土壤含水量的降低，MDA含量增加幅度较其他材料低，与对照相比增加了15.48nmol/g。

图5 干旱胁迫下18种禾草MDA含量的变化情况

图6 干旱胁迫下18种禾草MDA含量的变化幅度

2.4干旱胁迫对禾草叶片超氧化物歧化酶(SOD)的影响

从图7中可以看出，随着土壤含水量的降低，叶片SOD比活力总体呈现先上升后下降的趋势，在(30%～20%)处理时，18种禾草叶片SOD比活力明显上升，与对照组相比差异显著(P<0.05)；当干旱胁迫继续增加时，SOD比活力下降，狗尾草、长芒草和披碱草SOD比活力下降较明显。

图7 干旱胁迫下不同禾草叶片SOD的变化

2.5干旱胁迫对禾草叶片过氧化物酶(POD)的影响

土壤含水量在(30%～20%)时，各禾草叶片POD比活力呈现上升趋势，随着干旱胁迫的加剧，各禾草叶片POD比活力又表现出下降的趋势(见图8)；在(30%～20%)时，老芒麦叶片POD比活力上升到最大值9.73 u·g-1FW·min-1与对照相比存在显著性差异(P<0.05)；羊草在(30%～20%)时，叶片POD比活力变化幅度较小差异不显著。

图8 干旱胁迫下不同禾草叶片POD的变化

2.6干旱胁迫对禾草叶片过氧化氢酶(CAT)的影响

由图9可知，随着土壤含水量的降低，18种禾草叶片CAT比活力总体呈现上升的趋势，在(30%～20%)时，干旱胁迫处理对狗尾草和少叶早熟禾叶片CAT比活力呈现最大值分别为1.27u·g-1FW·min-1和1.28 u·g-1FW·min-1，与对照相比存在显著性差异(P<0.05)。

图9 干旱胁迫下不同禾草叶片CAT的变化

2.7不同禾草抗旱性隶属函数分析

用隶属函数值〔X(u1)，X(u2)〕计算方程为：(1)X(u1)=〔X-Xmin〕/〔Xmax-Xmin〕； (2)X(u2)=1-〔X-Xmin〕/〔Xmax-Xmin〕其中 X 为各鉴定禾草材料某一指标的测定值；Xmax为所有鉴定禾草此指标的最大值；Xmin为所有鉴定禾草此指标的最小值。若所测指标与禾草材料的抗旱性呈正相关则用(1)式计算隶属值，负相关则用(2)式计算。累加各禾草测定指标的具体隶属值，并求出平均值后进行比较，平均值越大禾草的抗旱性越强〔6，7〕。

总体来看，运用隶属函数对18种禾草材料的抗旱性进行综合评价分析(见表2)，得出各材料的抗旱能力大小。

表2 18种禾草抗旱性隶属函数比较

3 结论

3.1 本研究中当土壤含水量在一定范围内禾草能够抵抗一定程度的干旱胁迫，随着干旱胁迫的加剧，破坏或损伤禾草细胞膜的结构和功能。与对照相比，18种禾草随干旱胁迫程度的加剧MDA含量、脯氨酸含量和蛋白质含量变化情况基本一致。在(30%～20%)处理时，禾草叶片的MDA含量、脯氨酸含量和蛋白质含量变化幅度较小，但超过一定范围时各指标值的变化幅度均显著升高；而SOD、POD、CAT比活力变化则随着土壤含水量的降低基本呈先升高后降低的变化趋势。

3.2 运用隶属函数对18种禾草材料的抗旱性进行综合评价、分析得出18种禾草材料抗旱性由强到弱的顺序依次为：羊草>高羊茅>碱茅>赖草>紫羊茅>蒙农杂种冰草>蒙古冰草>新麦草>披碱草>大青山早熟禾>草地早熟禾>长芒草>狼尾草>少叶早熟禾>老芒麦>羊茅>芨芨草>狗尾草。

〔1〕李雪芹,金松恒.干旱胁迫对假俭草气体交换和叶绿素荧光特性的影响〔J〕.中国农学通报.2010,26(8): 170-174.

〔2〕郑淑霞,上官周平.8种阔叶树种叶片气体交换特征和叶绿素荧光特性比较〔J〕.生态学报.2006,26(4): 1080-1087.

〔3〕张志良,瞿伟菁.植物生理学实验指导〔M〕.3版.北京:高等教育出版社, 2005.

〔4〕武永军,何国强,史艳茹.不同pH值缓冲液处理下蚕豆叶片相对含水量、脯氨酸及丙二醛含量的变化〔J〕.干旱地区农业研究.2009,27(6):169-172.

〔5〕乔枫,罗桂花,耿贵工.蚕豆幼苗对NaCl和NaHCO3胁迫的生理响应〔J〕.安徽农业大学学报, 2011,38(5):783-787.

〔6〕刘大林,邱伟伟,马晶晶.不同苜蓿品种种子萌发时期的耐盐性比较〔J〕.草业科学,2009, 6(9):163-169.

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S543

A

2095—5952(2014)04—0034—05

2014-11-02

王晓龙(1986-)，男，内蒙古通辽市人，从事草原植物研究。E-mail：wangxiaolong 1640@126.com；

王君芳 E-mail: wangjunfang2005@163.com