模拟酸雨胁迫对桃树丙二醛含量的影响

2022-09-25 11:38苟姝贞夏志东邓仕槐王从明
四川农业科技 2022年8期
关键词:丙二醛酸雨桃树

苟姝贞,唐 苛,夏志东,邓仕槐,王从明*

(1.成都工业职业技术学院,成都 610218;2.四川农业大学,成都 611130)

1 前言

酸雨是指pH小于5.6的冻雨、雪、雹、雨水、露等大气降水,它是因人类在工业生产活动中燃烧大量的煤炭、石油、天然气等化石燃料,以及湖泊、湿地、大陆架等湿地单元,通过微生物的分解作用会排放H2S气体,这些气体在大气中经氧化生成SO2等导致区域降水酸化的一种环境污染现象[1]。我国的酸雨区主要分布在长江以南、青藏高原以东地区,其中西南酸雨区属于传统酸雨沉降区,是我国4个主要酸雨分布区之一,酸性降雨占总降雨频次的58%左右[2]。酸雨的成分中包含着硫酸盐和一些可溶性盐,这些成分随着酸雨散落在植物的叶片上。会被植物的叶片慢慢的吸收,因此酸雨对植物最直接的影响表现在叶片上,酸雨对叶片首先会产生生理机能上的隐性伤害,进而发展成显性伤害[3]。酸雨损害植物表皮结构,随后酸性物质通过气孔或表皮扩散进入细胞内部,淋滤叶肉细胞的碱基阳离子使细胞内pH进一步降低,破坏叶肉组织结构和功能[4]。植物在受到硝酸型酸雨危害时,叶片会吸收酸雨中的硝酸盐,促进植物光合作用,起到“施肥”的效应,这种施肥效应在短期内可促进植株生长发育,但长期过量氮输入超过植物氮库的承载力,会破坏植物氮代谢平衡,使植物氮代谢相关的酶活性及氨基酸合成受到抑制,部分氮代谢酶活性下降,影响植物对氮的同化吸收[5]。酸雨还会损坏植物叶片叶绿素的组成结构,逐渐减少叶绿素的含量以及光合结构叶面积,从而会对植物叶片的光合作用产生不利的影响,植物叶片逐渐的枯萎,失去生命力[6-7]。酸雨胁迫下,无论缺乏氮硫还是氮饱和的森林生态系统,酸雨通过破坏光合系统、淋溶叶片等方式导致树木更易遭受病害、虫害、冻害等次生灾害,最终造成森林生物量下降[8]。

桃树为蔷薇桃属植物,在我国各省广泛栽培,其叶、花、果、桃仁、树胶、根皮均具有很高的经济价值。桃树叶,味苦、性平,具有清热解毒,杀虫止痒的功效。桃花有很高的观赏价值,桃子素有“寿桃”和“仙桃”的美称,因其肉质鲜美,又被称为“天下第一果”,桃肉含蛋白质、脂肪、碳水化合物、粗纤维、钙、磷、铁、胡萝卜素、维生素B1、以及有机酸等,适宜低血钾和缺铁性贫血患者食用。桃仁是一种比较常用的中药,性平、味甘苦,入肝、肺、大肠经,有破血祛痰、润燥滑肠、镇咳消炎的疗效。桃树干上分泌的胶质,俗称桃胶,可用作粘接剂等,为一种聚糖类物质,水解能生成半乳糖、阿拉伯糖、木糖等,可食用,也供药用,有破血、和血、益气之效。根皮是桃树藏在地下的“宝”,其性平,味苦,具有止血、消炎、解毒、清热的功效,适用于黄疸、颈痛、经闭、吐血、痔疮等症[13]。

有关酸雨对桃树急性毒害生理指标的影响国内已有报道,研究者分别在0、6h喷洒模拟酸雨2次后,桃树表现出在不同酸度酸雨胁迫下, 叶片叶绿素含量发生明显改变, 其降低幅度同酸雨的酸度值呈正相关;叶片细胞质膜透性增高;丙二醛含量上升;脯氨酸含量发生明显改变[14]。但酸雨对桃树的长时间胁迫并未见报道,因此本试验主要通过人工模拟酸雨处理桃树植株,每10d胁迫1次,探讨在酸雨胁迫60d后桃树叶片丙二醛含量的变化情况,预测其抗酸雨的能力,为筛选适合酸雨区生长的园林绿化植物及提高其产量提供理论依据。

2 材料与方法

2.1 实验材料与方法

桃树购于雅安市和生园林绿化服务部,选择长势良好、一致且树龄相同的成年植株,种在高27cm、直径25cm 的陶制花盆中,置于温室大棚内培养,在此期间定期进行浇水、通风及灭虫等。

采用硫代巴比妥酸(TBA)法[16]测定丙二醛含量,以μmol/g FW表示。

2.2 数据处理与分析

利用Excel2010进行数据运算,并采用Origin2018绘图。

3 结果与分析

MDA是膜脂过氧化最重要的产物之一,它的产生还能加剧膜的损伤,因此可通过测定丙二醛含量了解膜脂过氧化的程度,间接反映膜系统受损程度以及植物的抗逆性[17]。

3.1 酸雨胁迫次数对桃树丙二醛含量的影响

图1表明,桃树的丙二醛含量较本底值随着模拟酸雨喷洒次数增加而不断变化。第1次喷洒模拟酸雨后,随着模拟酸雨喷洒次数增加,其丙二醛(MDA)含量持续上升,在第3次喷洒模拟酸雨后出现阶段性最大值,这表明模拟酸雨使得桃树内部酶保护系统受到破坏,之后膜脂过氧化作用持续加强,丙二醛大量产生。当酸雨胁迫继续进行,第4次、第5次喷洒模拟酸雨后,所有梯度包括对照pH5.6下桃树的丙二醛(MDA)含量随后出现下降, 说明酶系统的保护机制启动,并开始自我修复,丙二醛含量开始减少。但是,第6次喷洒模拟酸雨后,所有梯度下桃树的丙二醛(MDA)含量又急剧上升,处于酸雨胁迫期最高水平,持续性的胁迫已使桃树受损严重。

图1 模拟酸雨胁迫次数对桃树丙二醛的影响

3.2 模拟酸雨梯度对桃树丙二醛含量的影响

通过1~6次模拟喷施酸雨后,将各实验梯度下桃树丙二醛含量与对照pH5.6进行对比,如图2所示,模拟酸雨胁迫期内(共60d),pH2.0下桃树对模拟酸雨产生了积极响应,在此酸度下对模拟酸雨反应敏感,表明此类植物不能抵抗pH2.0的酸雨。

图2 模拟酸雨梯度对桃树丙二醛的影响

4 讨论

桃树对酸雨胁迫响应积极,从实验数据看出,在第1次喷洒模拟酸雨后,桃树的丙二醛(MDA)含量较本底值增加了20%左右。随着喷洒次数的增加而表现出正相关关系,酸雨胁迫30d其丙二醛(MDA)含量达到相对较高水平。且对于短时间的酸雨胁迫,桃树的自我修复表现明显,即在酸雨胁迫40d、50d后其丙二醛(MDA)含量平均下降了25%左右。但对于更长时间的酸雨胁迫,桃树酶系统可能受损,进而使得丙二醛(MDA)含量再次急剧增加。

西南酸雨区作为传统酸雨沉降区,通过优化工业布局和产业结构、清洁能源代替化石燃料、提高燃料燃烧率等对策[18]控制酸雨的产生首当其冲。同时还应提高当前的生态系统,提升桃树生长过程中的抗酸雨污染能力。通过研究发现,酸雨胁迫会对桃树的膜系统造成一定程度的破坏,进而丙二醛(MDA)含量增加,为了提高桃树等植物抗酸雨的能力,可以集合当前相关研究成果,结合现代化先进的农业科学技术,尽快培育出抗酸雨的桃树品种,这样就可以在一定程度上减轻酸雨对植物的危害。当然可以同步提高土壤抗酸化的能力,通过土壤为植物的生长提供更多的营养物质成分,间接增强植物抗逆境胁迫能力。还可以在酸雨多发季节,适当利用塑料薄膜等的保护作用,在一定程度上降低酸雨对桃树等植物的直接侵蚀作用。

5 结论

通过研究分析可以得到如下结论:桃树对酸雨胁迫响应积极。桃树可以承受短时间的酸雨胁迫,并具有一定的自我修复能力,但长时间的酸雨胁迫会损害桃树的酶系统。桃树对pH2.0的酸雨反应敏感,不能抵抗pH2.0的酸雨。

文章仅针对丙二醛(MDA)含量这一指标对桃树受酸雨胁迫的影响进行了分析,实际生活中,植物在逆境胁迫下,是多指标联动,且不同指标对于酸雨胁迫的响应存在差异,因而未来有必要采用多指标综合评价,可为酸雨胁迫下的植物被毒害临界值的确定提供更有力的参考依据。

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