野生垂穗披碱草种质资源抗旱性筛选与评价

2024-12-31 00:00:00罗鑫闫利军李达旭游明鸿张建波季晓菲雷雄白史且常丹
草地学报 2024年7期
关键词:复水干旱胁迫抗旱性

摘要:为探究垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb.)苗期对干旱胁迫的响应,筛选出耐旱材料,本试验选取内蒙、甘肃、四川等不同地区不同生境来源的9份野生垂穗披碱草种质材料为研究对象,采用自然干旱法对垂穗披碱草幼苗进行为期35 d的干旱复水处理。通过分析幼苗叶片的形态表型和生理指标的含量变化,采用隶属函数法和聚类分析综合评价了9份垂穗披碱草的抗旱性。研究发现:在干旱胁迫下,9份垂穗披碱草的植株表型和生理特性均受到不同程度的影响,表现为叶片相对含水量、叶绿素含量和最大光化学效率(Fv/Fm)下降,细胞膜透性和抗氧化酶活性升高以及渗透调节物质的积累。9份垂穗披碱草的抗旱性强弱顺序依次为NM037gt;XJ027gt;HB013gt;XZ010gt;GS007gt;QH011gt;GS005gt;SC021gt;SC020。本研究表明,材料NM037能更好地适应干旱胁迫的处理,表现出更强的抗旱能力,可作为抗旱型垂穗披碱草育种的参考对象,这为人工草地建植、草地生产力的提高和生态修复提供依据。

关键词:垂穗披碱草;干旱胁迫;复水;抗旱性

中图分类号:Q945.78""" 文献标识码:A""""" 文章编号:1007-0435(2024)07-2158-11

doi:10.11733/j.issn.1007-0435.2024.07.017

引用格式:

罗" 鑫, 闫利军, 李达旭,等.野生垂穗披碱草种质资源抗旱性筛选与评价[J].草地学报,2024,32(7):2158-2168

LUO Xin, YAN Li-jun, LI Da-xu,et al.Screening and Evaluation of Drought Resistance of Wild Elymus nutans Griseb.[J].Acta Agrestia Sinica,2024,32(7):2158-2168

Screening and Evaluation of Drought Resistance of Wild Elymus nutans Griseb.

LUO Xin1,3, YAN Li-jun1, LI Da-xu1, YOU Ming-hong1, ZHANG Jian-bo1,

JI Xiao-fei1, LEI Xiong1, BAI Shi-qie2*, CHANG Dan1*

(1.Sichuan Academy of Grassland Sciences, Chengdu, Sichuan Province 611731, China; 2. Southwest University of Science and

Technology, Mianyang, Sichuan Province 621010, China; 3.Changting county Agriculture and Rural Bureau, Changting, Fujian

Province 366399, China)

Abstract:In order to explore the response of seedling stage of Elymus nutans Griseb. to drought stress and screen out drought-tolerant materials,the germplasm materials of 9 wild plants from different habitats (Inner Mongolia,Gansu,Sichuan and other regions) were selected as the research objects. The seedlings of Elymus nutans Griseb. were treated with natural drought for 35 days. By analyzing the changes of morphological and physiological indexes of seedling leaves,the drought resistance of 9 plants was evaluated by membership function method and cluster analysis. The results showed that the phenotypes and physiological characteristics of 9 plants were affected at different degrees under drought stress,including the decrease of chlorophyll content and maximum photochemical efficiency (Fv/Fm) in leaves,the increase of cell membrane permeability,antioxidant enzyme activity,and the accumulation of osmoregulatory substances. The order of the drought resistance of 9 materials was:NM037gt;XJ027gt;HB013gt;XZ010gt;GS007gt;QH011gt;GS005gt;SC021gt;SC020. The results showed that NM037 better adapted to drought stress,and showed stronger drought-resistant ability. It could be used as a reference object for breeding drought-resistant,and provide basis for improving the productivity and ecological restoration of artificial grassland.

Key words:Elymus nutans Griseb.;Drought stress;Rewater;Drought resistance

收稿日期:2023-12-20;修回日期:2024-02-21

基金项目:国家林业和草原局应急科技揭榜挂帅项目“草种优良品种选育”(20220102);国家牧草产业技术体系阿坝综合试验站(CARS-34);四川省“十四五”饲草育种攻关项目(2021YFYZ0013-2)资助

作者简介:

罗鑫(1999-),女,汉族,福建连城人,硕士研究生,E-mail:1578004280@qq.com;*通信作者Author for correspondence,E-mail:baishiqie@126.com;changdancd@163.com

近年来,随着全球气温升高和人类活动,水资源短缺引起干旱胁迫的加剧。干旱严重限制了农业的发展,是影响生态环境建设的重要因素,同时还影响着植物的分布和生产力[1-2]。干旱由于其发生频率高、持续时间长和影响范围广的特点,严重影响了牧草和畜产品的生产,加剧了草场退化和沙漠化[3-4]。我国牧草的种植区域主要集中在干旱和半干旱区域,因此,探究干胁迫下牧草的抗旱机制,可为耐旱型牧草品种的选育提供理论依据。

垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb.)是禾本科披碱草属多年生牧草,最初为野生种,分布于我国的河北、四川、陕西、甘肃、青海、内蒙古、新疆和西藏等省区。其分蘖能力强、再生性好、产量高、适口性好、营养丰富,被广泛地应用于放牧草地和人工草地建植,同时也是高寒地区退化草地补播和改良使用的重要草种[5-6]。除此之外,作为其他牧草资源及麦类农作物的近缘种,垂穗披碱草具有麦类作物所缺乏的抗病性、抗虫性、抗旱性、抗寒性和耐盐碱等良好基因[7],是优良的牧草资源。

目前,对于垂穗披碱草的抗旱性研究主要以农艺性状、形态特征和生理生化指标进行讨论。张静等[8]对15份垂穗披碱草种质资源的生理指标进行抗旱性比较。顾锡羚等[9]对紫花苜蓿和垂穗披碱草在不同水分梯度下的叶面积、比叶面积、茎叶比、株高等功能性状分析,研究其对水分的适应性。王传旗等[10]研究了垂穗披碱草在成苗期间的耐旱性及其发芽出苗阶段的需水阈值。但有关垂穗披碱草在干旱复水处理下的研究较少,尤其是缺乏野生垂穗披碱草种质资源抗旱性评价及筛选的研究。因此,本研究以引自不同地区不同生境来源的9份野生垂穗披碱草为研究对象,采用自然干旱法对9份供试材料进行干旱复水处理,通过分析幼苗叶片的形态表型和生理指标的含量变化,进行抗旱性综合评价。

1" 材料与方法

1.1" 试验材料

供试材料(表1)为四川省草原科学研究院提供的9份采自内蒙古、甘肃、四川等不同生境来源的野生垂穗披碱草。

1.2" 试验处理

试验在四川省草原科学研究院实验室内进行,于2021年5月开展。试验温度为室温25℃,设置光照12 h,黑暗12 h。试验采用自然干旱法,设置6个胁迫处理。在试验开始的前3 d,将所供试材料充分供水,使每盆土壤处于饱和含水状态,分别于试验开始的0 d(CK),7 d,14 d,21 d,28 d取样,在28 d取样后进行复水处理,并在复水7 d(35 d)再次取样进行指标的测定。每个胁迫处理取3盆长势一致的分蘖材料作为3个生物学重复,将取好的样品迅速放入液氮中,随后放入-80℃低温冰箱保存。

1.3" 测定指标

植物等级评定以植株的生长表型(生长旺盛或受抑)和叶片受损状况(枯叶量和萎蔫程度)为依据,将植株分为A,B,C,D四个等级;叶片相对含水量(Relative water content,RWC)采用饱和称重法[11]测定;电导率(Electric conductivity,EL)采用电导率法[11]测定;丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量采用硫代巴比妥酸法[11]测定;脯氨酸(Proline,Pro)含量采用茚三酮比色法[11]测定;可溶性糖(Soluble sugar,SS)含量采用蒽酮比色法[11]测定;叶绿素(Chlorophyll content,Chl)含量采用乙醇提取法[11]测定;超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)活性采用氮蓝四唑(NBT)法[12] 测定;过氧化物酶(Peroxidase,POD)活性采用愈创木酚法[12]测定;将处理后的植株进行叶片暗适应30 min后,采用CF Imager科研级叶绿素荧光成像系统(Technologica公司,英国)测定叶片的光系统Ⅱ(PSⅡ)最大光化学效率(Maximal photochemical efficiency,Fv/Fm)。

1.4" 抗旱性综合评价

采用隶属函数值法[13]对9份垂穗披碱草材料进行抗旱性评价。当测定指标与抗旱性成正相关时,隶属函数值的计算公式为:Uij=(Xij-Xjmin)/(Xjmax-Xjmin)。当测定指标与抗旱性呈负相关时,则采用反隶属函数公式计算:Uij=1-(Xij-Xjmin)/(Xjmax-Xjmin)。

式中Uij为供试垂穗披碱草材料的隶属函数值,其中i表示供试材料,j表示测定指标;Xjmax为各指标的最大值、Xjmin为各指标的最小值。将9份垂穗披碱草材料各个生理指标的隶属函数值累加求平均值,平均值越大表明该供试材料抗旱性越强,并对不同垂穗披碱草材料的隶属函数值平均值进行排序并采用Origin软件对9份供试材料进行聚类分析。

1.5" 数据处理

所得试验数据采用SPSS 22统计软件对同一胁迫处理不同种质间生理指标进行单因素方差分析,采用Duncan 法进行多重比较,显著性水平设定为0.05,试验数据均以“平均值±标准误差”表示。制作图表采用Origin2018软件绘图。

2" 结果与分析

2.1" 干旱及复水下垂穗披碱草形态等级分类

由图1和表2所示,材料SC020在胁迫7 d时,叶片稍卷曲。在胁迫14 d时,叶片出现倒伏和萎蔫现象。在胁迫21 d时,叶片大部枯黄且叶量严重减少,只能够勉强生长。在胁迫28 d处理下,SC020的绿叶量还在持续减少;材料GS005在胁迫0 d时,植株长势良好,叶片较宽且叶量多。在胁迫14 d时,个别叶片出现发黄、卷曲现象。在胁迫21 d时,叶片卷曲严重且开始萎蔫,叶量也出现大幅度的减少。在胁迫处理的28 d时,GS005的叶片大部分枯黄,植物只能维持勉强生长;材料NM037在干旱胁迫处理的0 d至14 d中,植株长势良好,叶片宽且叶量多,只存在个别叶片出现发黄现象。在胁迫21 d时仍然能保持植株正常生长,少部分叶片开始出现卷曲现象,在胁迫28 d时,叶量变少、叶片卷曲严重且部分叶片呈现萎蔫现象。在复水处理7 d后,所有材料均能得到一定程度的缓解,其中材料NM037的复水效果最好。

2.2" 干旱胁迫及复水对细胞膜系统的影响

在干旱胁迫和复水处理下,9份垂穗披碱草材料的MDA含量(图2)都随着胁迫的程度加剧呈现先升后降的变化趋势。在干旱胁迫0 d时,材料HB013的MDA含量显著低于其余8份材料(P<0.05);在干旱胁迫21 d时,材料SC020和SC021的MDA含量达到峰值,分别为71.09 nmol·g-1和69.55 nmol·g-1,且显著高于同胁迫时期的其余材料(P<0.05),说明其对干旱胁迫的反应更大;材料NM037的MDA含量在各个处理下变化幅度较小且MDA含量少,在干旱胁迫28 d时达到其峰值48.11 nmol·g-1,这说明其对干旱胁迫的反应更小,具有较强的抗旱能力。复水7 d后,9份材料的MDA含量均有所下降,但仍高于CK处理组。

在干旱胁迫处理下,9份供试材料的变化趋势呈现一致,均为先增高后降低,电导率值(图3)均高于CK处理组,且不同种质材料间表现出显著差异(P<0.05)。材料SC020和SC021的电导率值在干旱胁迫0 d时分别为13.94%和17.06%,在7 d时,分别达到74.30%和84.29%,变化幅度大且显著高于其余7份材料(P<0.05),说明这两份材料的细胞膜受损严重;在胁迫21 d时,除材料HB013外,其余材料均达到峰值,其中NM037的电导率值的最低,为81.98%,说明其对干旱胁迫具有较强的抵抗力;在复水7 d后,9份供试材料的电导率值均有所下降,其中材料GS005,GS007,NM037和XZ010基本能恢复至CK水平。

2.3" 干旱胁迫及复水对叶片相对含水量的影响

在干旱胁迫处理下,9份材料的叶片相对含水量(图4)都随着胁迫程度的加剧呈现不断下降的趋势。在干旱胁迫7 d时,9份材料的叶片相对含水量较CK处理组差异不显著。在干旱胁迫21 d时,材料QH011和SC020的叶片相对含水量显著下降,分别为52.90%和71.12%;在干旱胁迫28 d时,材料NM037,XJ027和GS007的叶片相对含水量显著高于其余6份材料(P<0.05),分别为87.29%,84.56%和79.36%,说明其叶片失水程度低;在复水7 d后,9份材料的叶片相对含水量都呈现明显的回升,材料QH011和SC020显著增加。材料NM037在各个处理下都能保持较高的叶片相对含水量,说明其叶片具有较强的保水能力。

2.4" 干旱胁迫及复水对抗氧化酶的影响

在干旱胁迫下,9份材料的SOD活性(图5)都随着胁迫程度加剧呈现先增后降的趋势且不同种质材料表现出显著差异(P<0.05)。在干旱胁迫14 d时,材料XJ027,QH011,HB013和GS005的SOD活性达到峰值,分别为600.65 U·g-1,557.31 U·g-1,554.55 U·g-1和514.36 U·g-1;干旱胁迫21 d时,其余5份材料的SOD活性达到峰值,其中NM037的SOD活性最高且显著高于其他材料,为596.14 U·g-1;在干旱胁迫28 d时,9份材料的SOD活性都呈现下降趋势,这说明在重度胁迫下,SOD活性开始紊乱,活性降低。复水7 d后,除材料SC020,SC021,GS005和QH011的SOD活性较干旱胁迫28 d处理下有所回升,其余材料的SOD活性均呈现继续下降的趋势。

在干旱及复水处理下,9份材料的POD活性(图6)变化趋势总体一致,都随着胁迫程度加剧呈现先增后降的趋势。在干旱胁迫0 d时,材料XZ010的POD活性为109 753.38 U·g-1,且显著高于其余8份材料(P<0.05);9份材料的POD活性分别在21 d和28 d达到极限并开始下降;在干旱胁迫的21 d时,材料SC020的POD活性达到峰值,为139 421.87 U·g-1;材料NM037的POD活性则在胁迫28 d时达到峰值,为135 747.93 U·g-1。复水7 d后,除XJ027,QH011和XZ010三份材料的POD活性较CK处理组有所下降,其余材料的POD活性仍高于CK处理组。

2.5" 干旱胁迫及复水对渗透调节物质的影响

随着干旱胁迫程度的加剧,9份材料的可溶性糖含量(图7)都呈现逐渐增加的趋势。在干旱胁迫0 d时,材料XJ027和NM037的可溶性糖含量分别为2.56 mg·g-1和2.74 mg·g-1,与同胁迫时期的其余材料相比差异显著(P<0.05);在干旱胁迫28 d时,9份材料的可溶性糖含量均达到峰值,其中材料GS007和XZ010变化幅度最大且含量高,其可溶性糖含量分别为9.27 mg·g-1和8.76 mg·g-1;在同一胁迫处理下,材料SC020的可溶性糖含量最低,为4.46 mg·g-1;在复水7 d后,所以种质材料的SSC含量均有所下降,但仍略高于CK处理组。

在干旱胁迫下,SC020,GS005和GS007的脯氨酸含量(图8)都随着干旱胁迫程度的加剧而不断增加,其余7份材料的脯氨酸含量则呈现先降后升的趋势。在干旱胁迫21 d时,材料QH011的脯氨酸含量增加值最大,为21.11 μg·g-1;材料XZ010的脯氨酸含量则在这一胁迫处理下达到峰值,为42.15 μg·g-1,且显著高于(P<0.05)同一胁迫处理下的其余种质材料;在干旱胁迫28 d时,除材料XZ010外的8份材料的脯氨酸含量达到峰值且差异显著(P<0.05),其中脯氨酸含量最高的是NM037,高达56.59 μg·g-1;在复水7 d后,9份材料的脯氨酸含量均显著下降。材料SC020的脯氨酸含量在各胁迫处理下变化幅度小且含量低,说明其抗旱能力较差。

2.6" 干旱胁迫及复水对叶绿素含量的影响

在干旱胁迫下,9份材料的叶绿素含量(图9)均较CK处理组相比有不同程度的变化,且材料SC020和SC021的叶绿素含量在各胁迫处理下显著低于其余7份种质材料(P<0.05),说明这两份材料的光合作用受到较大的影响。材料SC020,SC021,GS005和XJ027的叶绿素含量都随胁迫程度的加剧呈现不断下降的趋势,其余5份材料的叶绿素含量则呈现先增后降的趋势;在干旱胁迫14 d时,材料QH011的叶绿素含量达到峰值,为3.02 mg·g-1;在干旱胁迫28 d时SC020的叶绿素含量最低,为1.72 mg·g-1;复水7 d后,除材料HB013和NM037以外,其余7份材料的叶绿素含量均较干旱胁迫28 d时有明显回升。

2.7" 干旱胁迫及复水对叶片叶绿素荧光参数(Fv/Fm)的影响

在轻度干旱胁迫下,9份材料的PSⅡ最大光化学效率(Fv/Fm)较CK处理组相比,没有显著变化(表3)。随着胁迫程度的加剧,所有种质材料的Fv/Fm均呈现不断下降的趋势,并在胁迫28 d时达到最低值。其中SC020的值最低,为0.741,且显著低于除SC021外的其余7份材料(P<0.05);材料HB013和NM037在各胁迫处理下的Fv/Fm较高,说明其在干旱胁迫下能维持较高的最大光合能力;复水处理7 d后,9份材料的Fv/Fm均能不同程度的回升。

2.8" 抗旱性综合评价

不同种质材料对干旱胁迫的适应机制是受多指标综合调控的[14-15],因此本研究采用隶属函数法,对9份垂穗披碱草的MDA、电导率、相对含水量、SOD,POD,SSC,Pro、叶绿素含量、Fv/Fm,9个相关指标进行进行科学的抗旱性综合评价(表4)。根据分析,9份野生垂穗披碱草的抗旱性为:NM037gt;XJ027gt;HB013gt;XZ010gt;GS007gt;QH011gt;GS005gt;SC021gt;SC020。材料NM037的隶属函数平均值最高,为0.637,表明其抗旱性最强,可作为垂穗披碱草抗旱性筛选和育种的参考对象。

2.9" 综合聚类分析

使用Origin制图软件将9个指标的隶属函数值进行综合聚类分析。聚类结果表明,9份供试材料聚为3 类(图10),第1类有3份种质材料,分别为NM037,XJ027和HB013,抗旱性最强;第2类有4份种质材料,包括 XZ010,GS007,QH011和GS005,属于中等抗旱类型;材料SC021和SC020为第3类,抗旱性相对敏感。说明利用隶属函数值法进行评价的结果与聚类分析所得的结果基本一致,材料NM037 的抗旱性最强,材料SC020的抗旱性最弱。

3" 讨论

在干旱胁迫下,牧草细胞质膜的膜透性增大,导致电解质外渗、电导率升高;细胞内大量积累的活性氧自由基使得膜脂过氧化,产生丙二醛(MDA)。电导率(EL)和丙二醛(MDA)含量常作为衡量细胞膜稳定性的指标[16-17]。本研究中,9份材料的MDA含量都在干旱胁迫下不断增加,其中抗旱性强的材料NM037达到峰值的时间最晚。闫天芳等[18]的研究也证明MDA含量低且能在相同胁迫程度下达到峰值的时间越晚的材料抗旱性强。电导率的变化反映了细胞膜的受损程度,有研究表明[19],电导率大即膜透性大,说明细胞膜受损程度较重,材料抗旱性弱;反之,电导率小即膜透性小,说明细胞膜受损程度较轻,材料抗旱性强。这与本研究结果表现一致,抗旱性强的材料NM037的电导率在各个胁迫时间点下均保持较低的电导率。

叶片相对含水量(RWC)常被作为牧草在受到水分胁迫后的水分亏缺程度的参数[20]。本研究结果表明,随着干旱胁迫程度的加剧,9份材料的叶片相对含水量都呈现不同程度的下降。其中,材料SC020,SC021,GS005和QH011的叶片相对含水量显著下降,说明这几份材料受胁迫伤害较大,抗旱性弱,而材料NM037 和XJ027的叶片相对含水量高、持水力强,则抗旱性强。这与常丹等[21]在斑茅抗旱种质资源筛选与评价的研究结果一致。

在干旱胁迫下,植物体内积累过多的活性氧自由基会造成细胞膜脂过氧化,植物会通过提高超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)的活性来清除自由基,从而有效抵御氧化损伤[22-23]。本研究表明,9份材料的SOD和POD活性都随着干旱胁迫的程度加剧呈现先上升后下降的趋势,但达到峰值的时间不完全一致。刘新等[24]研究中表明,抗氧化酶活性越高则其抗旱能力也越强。在垂穗披碱草和栓皮栎的研究[25-26]中发现,当胁迫达到一定程度时,抗氧化酶活性开始降低,这可能是植物对干旱胁迫的耐受能力有阈值,一旦超过这个阈值,其代谢开始紊乱,酶活性也因此降低。

植物在受到非生物胁迫如干旱时,会大量积累有机渗透调节物质(脯氨酸、可溶性糖),以降低渗透势利于植物吸收水分,提高其耐旱能力[27-28]。本研究中,9份材料的脯氨酸含量都随着胁迫程度的加剧而增加。在重度胁迫下,材料NM037的脯氨酸含量显著高于其余种质材料。由此说明,在胁迫下脯氨酸积累量与植物的抗旱能力呈正相关。这与郭郁频等[29]在早熟禾中的研究一致。车轩等[30-31]认为,植物的可溶性糖含量在干旱胁迫下不断增加,这能反映其抗旱能力。本研究结果表明,抗旱性弱的材料SC020,其可溶性糖含量在胁迫下缓慢增加。

本研究结果表明,在干旱胁迫下,9份材料的叶绿素含量的变化情况表现不同。材料SC020,SC021,GS005和XJ027的叶绿素含量在干旱胁迫程度不断加剧下,呈现持续下降的趋势。这与井春喜等[32]在土壤水分胁迫对春小麦叶片色素含量的影响中的研究结果一致,干旱胁迫致使牧草水分亏缺,从而造成叶绿体的变形和片层结构的破坏,使得叶绿素合成受阻[33-34];NM037和其余4份材料的叶绿素含量则呈现先升高后降低趋势。这与韩福松等[35]的研究结果一致。戴海根等[36]的研究也发现,鹰嘴紫云英在轻度胁迫下通过增加叶绿素的合成来适应胁迫环境,而在重度胁迫下时,叶绿素降解加快,导致叶绿素含量降低。

叶绿素荧光参数代表PSⅡ原初光能转换效率,是衡量胁迫所导致的光合系统的损伤程度的指标[37]。在本研究中,9份材料的最大光化学效率在胁迫初期并无显著变化。随着胁迫程度的加剧,9份材料呈现出不同程度的下降。于思敏等[38]的研究也发现随着干旱胁迫的加剧,紫花苜蓿的最大光化学效率逐渐降低。复水处理后,9份材料均得到不同程度的恢复。由此说明,干旱胁迫对PSⅡ反应中心造成损伤,降低了光化学效率,但复水处理可有效缓解这种损伤。这与藜麦叶片的Fv/Fm在干旱胁迫处理后下降并在复水后恢复至CK水平的研究结果一致[39]。

植物的生态适应能力受其生长环境的影响[40-41]。本研究结果表明,抗旱性强的3份种质采集地年降水量在295~365.1 mm之间,其中材料NM037生境处于沙地石缝间,土壤持水力较差,故其抗旱性较强;抗旱性中等的4份种质采集地年降水量在169~633 mm之间,其中材料QH011的年降水量仅为169 mm,但其生境处于水沟的路边,土壤持水量较高,故其在干旱胁迫下的抵抗能力较一般;抗旱性较差的2份种质的年降水量均为722.2 mm,其中采集地处于灌丛的材料SC020,其抗旱能力较差。植物的生境年降水量及生境条件与供试材料的抗旱性呈负相关。采集地的年降水量越少、生境的土壤含水量越低的种质材料,其抗旱能力越强,受干旱胁迫的损伤越小,同时能在复水处理下恢复得较好,这与王平等[42-43]的研究结果一致。

4" 结论

不同种质材料对干旱胁迫的适应机制是受多指标综合调控的,因此本研究采用隶属函数分析与聚类分析。通过对9份野生垂穗披碱草种质材料的植株表型和生理特性分析,材料NM037能在干旱胁迫下保持较高的叶片持水量和光合能力,通过增加渗透调节物质减少细胞渗透压,以维持其在逆境中的生长发育。此外还能增加体内的抗氧化酶活性,通过消除活性氧来提高对逆境的抵抗能力。综上,材料NM037受干旱胁迫的影响最小,表现出更强的抗旱能力,可为培育抗旱型垂穗披碱草新品种提供材料基础。

参考文献

[1]" FATHI A,TARI D B. Effect of drought stress and its mechanism in plants[J]. International Journal of Life Sciences,2016,10(1):1-6

[2]" ZANDALINAS S I, MITTLER R, BALFAGON D, et al. Plant adaptations to the combination of drought and high temperatures[J]. Physiologia Plantarum, 2018, 162(1): 1-12

[3]" 曲涛,南志标.作物和牧草对干旱胁迫的响应及机理研究进展[J].草业学报,2008(2):126-135

[4]" ABID M , ALI S , LEI K Q , et al. Physiological and biochemical changes during drought and recovery periods at tillering and jointing stages in wheat (Triticum aestivum L.)[J]. Scientific Reports, 2018, 8(1):4615

[5]" 张建波,白史且,张新全,等.川西北高原12个垂穗披碱草居群的核型研究[J].西北植物学报,2008(5):946-955

[6]" 袁春光.青藏高原野生优质牧草--垂穗披碱草[J].草业与畜牧,2006(10):62

[7]" 卢宝荣.披碱草属与大麦属系统关系的研究[J].植物分类学报,1997,35(3):193-207

[8]" 张静,王沛,王平,等.15份垂穗披碱草种质资源苗期抗旱性比较[J].草原与草坪,2020,40(2):1-8

[9]" 顾锡羚,万志强.紫花苜蓿和垂穗披碱草功能性状对水分的响应研究[J].内蒙古师范大学学报(自然科学版),2021,50(1):53-58

[10]王传旗,刘文辉,张永超,等.野生垂穗披碱草成苗期间的耐旱性研究[J].草业学报,2021,30(9):76-85

[11]王怡丹.聚乙二醇6000模拟水分胁迫下蒙古冰草、扁穗冰草和滨麦抗旱性研究[D].延吉:延边大学,2008:13-14

[12]王学奎, 黄见良. 植物生理生化实验原理与技术[M].北京:高等教育出版社,2015:20-23

[13]盛业龙,王莎莎,许美玲,等.应用隶属函数法综合评价不同烤烟品种苗期抗旱性[J].南方农业学报,2014,45(10):1751-1758

[14]侯瑞虹,杜柯,黄伟业,等.10份不同种源野生花苜蓿材料种子萌发期抗旱性评价[J].草地学报,2024,32(2):489-494

[15]岳丽,山其米克,王卉,等.新疆高粱种质资源萌发期抗旱性综合评价[J].草地学报,2024,32(2):553-561

[16]高悦,朱永铸,杨志民,等.干旱胁迫和复水对冰草相关抗性生理指标的影响[J].草地学报,2012,20(2):336-341

[17]XU J Q,JIN J J,ZHAO H,et al.Drought stress tolerance analysis of Populus ussuriensis clones with different ploidies[J].Journal of Forestry Research,2019,30(4):1267-1275

[18]闫天芳,苗彦军,王向涛,等.干旱胁迫对西藏4份野生披碱草属牧草幼苗生理指标的影响[J].草地学报,2017,25(6):1333-1339

[19]刘勇,张永超,魏小星,等.18种披碱草属种质资源苗期抗旱性鉴定[J].青海畜牧兽医杂志,2016,46(6):16-23

[20]郑敏娜,李向林,万里强,等.四种暖季型禾草对水分胁迫的生理响应[J].中国农学通报,2009,25(9):114-119

[21]常丹,张建波,鄢家俊,等.斑茅抗旱种质资源筛选与评价[J].草学,2019(6):26-38

[22]刘世鹏,刘济明,陈宗礼,等.模拟干旱胁迫对枣树幼苗的抗氧化系统和渗透调节的影响[J].西北植物学报,2006(9):1781-1787

[23]李洁.植物干旱胁迫适应机制研究进展[J].广东农业科学,2014,41(19):154-159

[24]刘新,符开欣,郭志慧,等.6份川西北短芒披碱草种质苗期的抗旱性综合评价[J].草业科学,2017,34(1):101-111

[25]周晶,王传旗,包赛很那,等.西藏野生垂穗披碱草对温度和水分的生理响应[J].种子,2019,38(8):65-69

[26]吴敏,张文辉,周建云,等.干旱胁迫对栓皮栎幼苗细根的生长与生理生化指标的影响[J].生态学报,2014,34(15):4223-4233

[27]王娟,李德全.逆境条件下植物体内渗透调节物质的积累与活性氧代谢[J].植物学通报,2001(4):459-465

[28]MANIVANNAN P , JALEEL C A , SOMASUNDARAM R , et al. Osmoregulation and antioxidant metabolism in drought-stressed Helianthus annuus under triadimefon drenching[J]. Comptes Rendus Biologies, 2008, 331(6):418-425

[29]郭郁频,米福贵,闫利军,等.不同早熟禾品种对干旱胁迫的生理响应及抗旱性评价[J].草业学报,2014,23(4):220-228

[30]车轩,梁宗锁,吴珍.2种豆科牧草对干旱的生理响应及抗旱性评价[J].草业科学,2010,27(11):89-94

[31]吉增宝,王进鑫,李继文,等.不同季节干旱及复水对刺槐幼苗可溶性糖含量的影响[J].西北植物学报,2009,29(7):1358-1363

[32]井春喜,张怀刚,师生波,等.土壤水分胁迫对不同耐旱性春小麦品种叶片色素含量的影响[J].西北植物学报,2003(5):811-814

[33]张小娇,祁娟,曹文侠,等.干旱胁迫对垂穗披碱草苗期抗旱生理特性的影响[J].草原与草坪,2014,34(5):55-59

[34]刘金龙,王莹,许爱云,等.干旱胁迫下5种禾本科牧草幼苗期的生理特性[J].草业科学,2018,35(5):1106-1115

[35]韩福松,余成群,付刚,等.低温和干旱胁迫下牧草的抗逆性机制[J].草地学报,2022,30(11):2856-2864

[36]戴海根,董文科,柴澍杰,等.模拟干旱胁迫下鹰嘴紫云英幼苗生长及生理特性[J].中国草地学报,2021,43(10):63-75

[37]王晓龙,米福贵,郭跃武,等.干旱胁迫对不同禾本科牧草叶绿素荧光特性的影响[J].草原与草业,2014,26(3):45-51

[38]于思敏,罗永忠,康芳明,等.干旱胁迫对紫花苜蓿生长和叶绿素荧光特性的影响[J].草地学报,2023,31(6):1762-1771

[39]刘文瑜,何斌,杨发荣,等.不同品种藜麦幼苗对干旱胁迫和复水的生理响应[J].草业科学,2019,36(10):2656-2666

[40]龚容,徐霞,田晓宇,等.三种锦鸡儿属植物水力结构特征及其干旱适应策略[J].生态学报,2018,38(14):4984-4993

[41]贾海娟,李毅,杨彩红,等.6个种源红砂幼苗主要水分参数与抗旱性研究[J].干旱区资源与境,2016,30(8):182-187

[42]王平,王沛,孙万斌,等.8份披碱草属牧草苗期抗旱性综合评价[J].草地学报,2020,28(2):397-404

[43]陈爱萍,隋晓青,王玉祥,等.干旱胁迫及复水对伊犁绢蒿幼苗生长及生理特性的影响[J].草地学报,2020,28(5):1216-1225

(责任编辑" 刘婷婷)

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