3種觀賞羽扇豆的生理生態(tài)適應(yīng)性研究

3種觀賞羽扇豆的生理生態(tài)適應(yīng)性研究

看到花蕾和豆，葉子是綠色的，形狀是美麗的。這是中國罕見的多年生草本植物。觀賞羽扇豆具有獨特的觀賞價值,主要應(yīng)用于園林方面。南方夏季時間長、溫度高,高溫脅迫是觀賞羽扇豆產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要自然災(zāi)害之一,安全越夏問題亟待解決,然而國內(nèi)目前對觀賞羽扇豆抗性機制的研究仍呈空白狀態(tài)。植物不同生育期過氧化物酶活性、多酚氧化物酶活性和丙二醛含量與植物本身的抗逆性機理、生理代謝密切相關(guān)。該試驗以引種的3個主要觀賞羽扇豆品種為材料,研究其不同發(fā)育時期,葉片中過氧化物酶活性、多酚氧化酶活性和丙二醛含量的動態(tài)變化,旨在為觀賞羽扇豆抗逆機理的深入研究提供理論依據(jù)。1材料和方法1.1prity和品種lupe參試的3個觀賞羽扇豆品種為:品種A(LupinusMinaretie),品種B(LupinusRussellPrize)和品種C(LupinusarboreusBlue)。供試材料于2008年11月15日種植于江西省科學(xué)院“植物良種繁育基地”,采用小區(qū)壟植,隨機區(qū)組設(shè)計,3次重復(fù)。統(tǒng)一肥水和常規(guī)管理技術(shù),在發(fā)育過程中的幼苗期、營養(yǎng)生長旺盛期、營養(yǎng)生長休眠期、花芽分化期、開花期和結(jié)果期測定葉片內(nèi)過氧化物酶活性、多酚氧化酶活性和丙二醛含量的動態(tài)變化。1.2多酚氧化酶活性過氧化物酶(POD)活性采用愈創(chuàng)木酚染色法;多酚氧化酶(PPO)活性采用鄰苯二酚法;丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸(TBA)法。2結(jié)果與分析2.1不同生育期觀賞羽扇豆pod活性的變化過氧化物酶(POD)主要與過氧化氫酶共同作用以消除超氧化物歧化酶作用產(chǎn)生過量的過氧化氫,使過氧化氫維持在一個較低的水平。3種觀賞羽扇豆品種A、品種B和品種C在幼苗期、營養(yǎng)生長旺盛期、營養(yǎng)生長休眠期、花芽分化期、開花期和結(jié)果期的發(fā)育進程中POD活性由高到低的順序依次為(圖1):品種B、品種A,品種C。品種A和品種B不同生育時期POD活性的變化趨勢基本一致,即從幼苗期到營養(yǎng)生長休眠期POD活性逐漸上升,在營養(yǎng)生長休眠期達到高峰,而后2個品種的POD活性急劇下降,結(jié)果期降到最低水平。品種C在不同生育時期POD活性維持在較低水平。從表1的多重比較結(jié)果可以看出,觀賞羽扇豆在植株發(fā)育過程中,品種A葉片的POD活性在營養(yǎng)生長休眠期和結(jié)果期與其它時期葉POD活性差異性顯著,幼苗期與結(jié)果期POD活性差異不顯著,營養(yǎng)生長旺盛期、花芽分化期及開花期之間的差異不明顯;品種B葉片的POD活性除開花期、花芽分化期及結(jié)果期之間的差異性不顯著外,其余各時期的差異性顯著;品種C在營養(yǎng)生長旺盛期和花芽分化期、營養(yǎng)生長休眠期和開花期,葉片的POD活性無差異,幼苗期與營養(yǎng)生長旺盛期、營養(yǎng)生長休眠期、花芽分化期、開花期之間的差異性不顯著。2.2不同發(fā)育時期葉片的ppo活性由圖2可知,3個參試觀賞羽扇豆品種在不同發(fā)育時期葉片多酚氧化酶(PPO)活性變化不盡相同,但各品種之間差異顯著(表1)。隨著發(fā)育進程的進行,品種A和品種B葉片的PPO活性總體呈下降趨勢,其中從幼苗期到花芽分化期,PPO活性降低較快;從花芽分化期到開花期,PPO活性逐漸升高,在結(jié)果期迅速下降到最低;2個品種葉片的PPO活性變化,不同發(fā)育期差異顯著;品種B葉片的PPO活性變化浮動大于品種A。品種C呈上升趨勢,從花芽分化期到結(jié)果期PPO活性升高較明顯;除開花期與結(jié)果期葉的PPO活性無差異外,其余各時期之間差異性顯著。2.3葉片的mda含量活性氧對許多生物功能分子有破壞作用,最終引起膜的過氧化作用,導(dǎo)致膜脂過氧化產(chǎn)物—丙二醛的含量增加。因此,丙二醛含量的增加經(jīng)常被看作衡量活性氧對植物體防御系統(tǒng)破壞程度的一個準確指標。從圖3可以看出,觀賞羽扇豆品種B和品種A葉片的MDA含量變化趨勢基本一致。品種B葉片的MDA含量始終高于品種A,品種C含量最低。葉片的MDA含量從幼苗期的12.05mmol/gFW增加到營養(yǎng)生長旺盛期的14.31mmol/gFW,幼苗期與營養(yǎng)生長休眠期差異性顯著(表1),營養(yǎng)生長旺盛期、幼苗期與營養(yǎng)生長休眠期之間差異性不明顯;隨后基本保持不變,結(jié)果期與花芽分化期和開花期之間差異性不顯著。品種B葉片從幼苗期到營養(yǎng)生長休眠期,MDA含量從14.48mmol/gFW增加到18.32mmol/gFW,營養(yǎng)生長期葉的MDA含量差異性顯著;花芽分化期、開花期和結(jié)果期葉的MDA含量變化無差異。品種C葉片的MDA含量在9.29～12.06mmol/gFW波動,除開花期外,其它各個時期葉的MDA含量之間沒有差異。3觀賞羽扇豆不同生育期對pod活性的影響過氧化物酶是酶促活性氧清除系統(tǒng)的主要組成成分,對防止膜脂過氧化,減輕逆境造成的膜傷害和延緩植物衰老有重要作用,被稱為細胞保護酶。關(guān)于POD活性在植物抗旱性中的作用目前還存在著爭議,一種觀點認為,POD可利用H2O2進行一系列對植物有害的氧化分解,是活性氧的來源之一;另一種觀點認為,POD可催化H2O2轉(zhuǎn)化為活性低的H2O,使機體受到保護。該試驗研究認為,幼苗期、營養(yǎng)生長旺盛期和營養(yǎng)生長休眠期,品種A和品種B葉片的POD活性不斷增高,營養(yǎng)生長結(jié)束時達到最高,有利于提高植物對外界的抗逆性,減緩葉片衰老;花芽分化期、開花期和結(jié)果期POD活性逐漸降到最低,植物抗逆性減弱,葉片衰老加速。3種觀賞羽扇豆葉片在不同生育期,POD活性大小順序為品種B>品種A>品種C,與3種品種的抗逆性強弱順序一致,說明POD活性強弱與觀賞羽扇豆品種的抗逆性存在一定的關(guān)系。國內(nèi)在有關(guān)多酚氧化酶與扦插生根關(guān)系方面的研究報道很多,而多酚氧化酶作為機體保護酶隨植物生育周期變化的規(guī)律研究報道較少。對棉花中PPO研究表明,棉花抗病品種被枯萎病菌侵染后PPO活性顯著高于感病品種,而且前者發(fā)病后酶活性上升快,后者僅在后期才有所增加,這說明早期棉苗內(nèi)PPO活性與抗病性有關(guān)。對其它植物如荔枝、煙草、蘑菇的研究發(fā)現(xiàn),用誘發(fā)物處理的植株中,PPO活性的升高與誘導(dǎo)抗性的表現(xiàn)有密切關(guān)系。該試驗中,品種A和品種B隨著發(fā)育進程的進行,葉片的PPO活性呈現(xiàn)下降趨勢,而品種C呈現(xiàn)上升趨勢。因此,有關(guān)PPO活性與3個品種的抗性關(guān)系還有待進一步研究。植物在長期的進化過程中,形成了受遺傳性制約的逆境適應(yīng)機制,活性氧代謝在其中占有重要地位,是植物對逆境脅迫的原初反應(yīng),當植物處于各種逆境下,植物細胞內(nèi)自由基產(chǎn)生與清除的平衡遭到破壞,自由基增加會導(dǎo)致細胞被傷害。丙二醛是膜脂過氧化過程中的分解產(chǎn)物,它與蛋白質(zhì)、核酸起反應(yīng)并修飾其特性,抑制蛋白質(zhì)的合成;還可以與酶反應(yīng),使其喪失活性甚至成為一種催化錯誤代謝分子。因此,MDA含量高低和細胞質(zhì)膜透性變化大小可反映細胞膜脂過氧化作用的強弱,同時