ABA对紫花苜蓿幼苗抗苏打盐碱渗透调节和氧化性损伤的影响
Effects of ABA on Soda Saline-alkali Osmotic Regulation and Oxidative Damage of Alfalfa Seedlings
-
百脉根(Lotus corniculatus L.)是豆科百脉根属多年生牧草，又名牛角花、五叶草，是一种与紫花苜蓿相似的豆科牧草，有人称之为“瘠地苜蓿”[1]。百脉根原产欧亚大陆温带地区，北美、大洋洲、非洲北部也有分布。其粗蛋白含量高于其他豆科牧草，而粗纤维含量相对较低，是一种具有较高营养价值和栽培价值的优良牧草[2-3]，且叶量丰富，产量高，再生力强，用途广，世界各国都进行了引种栽培，多年来形成了很多地区品种[4-6]。云南省草地动物科学研究院于1983年从国外引种栽培了8个品种，但由于气候、环境的差异，都未在生产中大面积推广应用[7-8]。百脉根在云南省是一个广布种，云南省野生百脉根资源丰富。但目前，针对云南野生百脉根种质资源的评价、筛选研究较少[9]，因此，加大对野生百脉根种质资源的评价和筛选可以有效推进百脉根新品种的选育工作。
本研究对云南野生资源中甸百脉根和引进品种——帝国百脉根在云南迪庆州高寒地区的区域适应性和品种生产潜力进行评价，以期为百脉根的品种选育和生产种植提供参考。
1. 材料与方法
1.1 试验材料
供试野生百脉根种子于2009年10月采于云南迪庆州香格里拉县小中甸，帝国百脉根种子购于云南绿盛美地草业有限公司。
1.2 试验地概况
试验地设在迪庆州香格里拉县小中甸，位于东经99°50′，北纬27°90′，海拔为3 200～3 220 m，年平均气温5.8 ℃，年均降雨量849.8 mm，无霜期120 d。土壤为褐土，有机质含量4.5%，pH 7.3。
试验材料于2010年4月栽种，试验小区采用随机区组设计，小区面积均为5 m×3 m，组间距为1 m，区间距为50 cm，条播，播种量一般为11.25 kg/hm2，播种深度0.5 cm，行距30 cm，并在试验地四周设置保护行。2013年11月在试验地进行株高、叶长、叶宽的测定，用0.5 m×0.5 m样方选取3个重复，齐地面刈割，测定每个品种的鲜草产量。随后全部置于烘箱于65 ℃下烘24 h，回潮恒重测定鲜草水分含量、茎叶比。并采集材料带回实验室进行生理指标的测定。形态指标重复10次，生理指标重复3次。
1.3 测定指标及方法
1.3.1 形态
测定供试材料的自然植株高度、拉直植株高度、叶长和叶宽，重复10次。
1.3.2 生物量
取1 m2样区材料，测定地上部分、地下部分生物量及茎叶比，重复5次。
1.3.3 生理指标
测定供试材料叶片相对电导率、丙二醛、可溶性蛋白含量以及超氧化化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性；测定叶片和根中可溶性糖、脯氨酸含量[10-11]。
1.4 数据分析
采用SPSS 16.0和Excel 2003对数据进行统计分析和作图。
2. 结果与分析
2.1 中甸百脉根和帝国百脉根形态特征对比分析
中甸百脉根和帝国百脉根植株自然高度分别为14.4、20.3 cm，拉直高度为27.8、36.2 cm，叶长分别为1.65、2.22 cm，叶宽分别为0.84、1.36 cm。从图1可见：帝国株高、叶长、叶宽显著高于中甸(P<0.05)。总体来看，中甸百脉根植株个体较矮小，叶片狭小。
![]()
图 1 帝国与中甸百脉根的形态特征对比分析注：小写字母表示两个地区之间存在显著差异(P<0.05); 下同。Figure 1. Comparison of morphological characteristics between Empire and ZhongdianNote：Different letters mean significant difference between two areas(P<0.05); the same as below.2.2 中甸百脉根和帝国百脉根生物量对比分析
从图2可见：中甸百脉根和帝国百脉根地下部分的鲜重分别为13.2、69.7 g，干重为3.0、20.1 g；地上部分的鲜重分别为46.7、86.6 g，干重为10.4、16.4 g，帝国百脉根单位面积生物量显著高于中甸百脉根(P<0.05)。同时，帝国百脉根茎叶比(1.22)显著低于中甸百脉根(2.43) (P<0.05)，可利用营养价值更高。总体上看帝国百脉根生产性能和产量价值更高。
2.3 中甸百脉根和帝国百脉根抗寒性生理指标的对比分析
从图3可见：帝国百脉根叶片相对电导率、可溶性蛋白含量略高于中甸百脉根，但差异不显著(P>0.05)。而供试帝国和中甸叶片丙二醛含量分别为5.37、12.33 μmol/g，帝国显著低于中甸(P<0.05)。
![]()
图 3 帝国与中甸百脉根相对电导率、丙二醛、可溶性蛋白含量对比分析Figure 3. Comparison of relative conductivity, MDA and soluble protein content between Empire and Zhongdian从图4可见：供试材料叶片可溶性糖含量差异不显著(P>0.05)，而根中可溶性糖含量帝国显著高于中甸(P<0.05)。帝国百脉根叶片脯氨酸含量略高于中甸百脉根，但差异不显著(P>0.05)。而根中脯氨酸含量帝国(36.89 μg/g)显著低于中甸(58.40 μg/g)(P<0.05)。综合分析认为：帝国百脉根可通过降低叶片膜脂过氧化产物丙二醛含量、提高根中可溶性糖含量增强其在高寒地区的抗寒性。
![]()
图 4 帝国与中甸百脉根叶片和根中可溶性糖与脯氨酸含量对比分析Figure 4. Comparison of soluble sugar and proline content in leaves and root content between Empire and Zhongdian2.4 中甸百脉根和帝国百脉根保护酶活性的对比分析
由图5可知：帝国和中甸叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性分别为993.6、1 403.4 U/(g·h)，过氧化物酶(POD)活性分别为85.0、119.0 μg/(g·min)，帝国均显著高于中甸(P<0.05)。
![]()
图 5 帝国与中甸百脉根SOD、POD活性对比分析Figure 5. Comparison of SOD and POD activities between Empire and Zhongdian3. 讨论
株高不仅反映了品种的种群高度，而且在一定程度上反映了牧草生长能力的强弱，是衡量牧草高产的一个重要指标。崔亚飞等[12]研究表明：百脉根的自然高度影响百脉根的单株产量并且在提高单株草产量的育种工作中首先要考虑到自然高度这一影响因素。本研究结果表明：帝国百脉根在植株的自然高度、拉直高度都显著高于中甸百脉根，且其叶长和叶宽也显著大于中甸百脉根，表明帝国百脉根的生长能力和经济性状要优于中甸野生百脉根。同时，产量的测定也表明：帝国百脉根的地上部分的干重湿重、地下部分的干重湿重都显著高于中甸百脉根。所以在迪庆州香格里拉县格咱乡试验基地或者在与其相似的地域和气候环境中选择种植帝国百脉根其产量和经济性能都优于中甸百脉根。
当植物在逆境条件下时往往会发生膜脂过氧化作用，丙二醛作为膜脂过氧化产量之一，其含量往往能反应植物细胞膜的受伤害程度。从试验结果来看中甸百脉根中丙二醛含量显著高于帝国，暗示中甸百脉根在受到相同低温胁迫的时候细胞膜受伤害程度更大。植物体内，可溶性糖可以提高细胞液浓度，降低水势，从而使冰点下降，提高植物抗寒能力[13]。本研究中帝国百脉根根中的可溶性糖含量显著高于中甸百脉根中的含量，表明帝国百脉根可通过提高其根部内含物的寒冷增强其的抗寒性。植物受到逆境胁迫时体内的脯氨酸含量会显著增加。中甸百脉根的根中的脯氨酸含量显著高于帝国，表明中甸百脉根对寒冷反应更加敏感。植物内源保护酶系超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)是植物细胞抵御活性氧伤害的重要保护酶[14]。从本研究的结果可以看出：帝国百脉根超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)的活性都显著高于中甸百脉根。表明帝国百脉根可通过提高保护酶活性来加强对活性氧伤害的抵御能力。同时，两种百脉根中相对电导率差异、可溶性蛋白含量差异不显著，说明百脉根作为冷季型牧草，对寒冷都有一定的抵御能力。
4. 结论
本研究表明：帝国百脉根植株更高大，牧用经济性能更高。在迪庆州香格里拉县小中甸试验基地或者在与其相似的地域和气候环境中种植百脉根则帝国百脉根的产量和经济价值优于中甸百脉根。
对供试材料的相对电导率、丙二醛、可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸以及超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物歧化酶(POD)活性分析表明，帝国百脉根的抗寒性优于中甸百脉根。帝国百脉根能适应中甸地区高寒生境，且在相对寒冷的地区选择种植帝国百脉根比选择中甸百脉根更好。
总之，在迪庆州香格里拉县小中甸试验基地或在与其相似的地域和气候环境中或者更寒冷的地区帝国百脉根的区域适应性优于中甸百脉根。
-
表 1 ABA对苏打盐碱胁迫下紫花苜蓿叶片4种渗透调节物质的影响
Table 1 Effects of ABA on four osmotic regulating substances in alfalfa leaves under soda saline-alkali stress
c(ABA)/
(μmol·L−1)w(可溶性糖)/(μg·g−1)
soluble sugarw(脯氨酸)/(μg·g−1)
prolinew(可溶性蛋白)/(μg·g−1)
soluble proteinw(甜菜碱)/(mg·g−1)
betaine0 446.01±27.13 c 30.09±4.12 d 0.40±0.03 c 8.36±1.03 d 25 425.22±15.09 c 80.96±6.73 c 0.43±0.03 c 8.14±0.45 d 50 609.41±27.69 a 100.65±1.74 b 0.70±0.05 b 21.52±0.22 a 75 549.51±10.66 b 116.07±2.68 a 1.17±0.04 a 18.63±0.45 b 100 407.70±32.41 c 98.69±1.92 b 0.78±0.06 b 11.90±1.27 c 注：同列中不同字母表示差异显著(P<0.05)；下同。
Note: The different letters are significantly different between different treatments within the same varieties in the same list (P<0.05); the same as below.
下载: 导出CSV
表 2 ABA对苏打盐碱胁迫下紫花苜蓿叶片4种抗氧化酶活性(鲜重)影响
Table 2 Effects of ABA on four antioxidant enzymes activities in alfalfa leaves (fresh weight) under soda saline-alkali stress
c(ABA)/
(μmol·L−1)APX活性/(U·g−1·min−1)
ascorbic acid
peroxidase activityPAL活性/(U·g−1·h−1)
phenylalanine ammonia
lyase activityCAT活性/(U·g−1·min−1)
catalase activityPOD活性/(U·g−1·min−1)
peroxidase activity0 38.00±3.46 c 6 346.67±331.82 c 65.00±2.50 c 298.33±31.85 c 25 36.00±4.00 c 6 250.67±97.76 c 43.33±3.82 d 302.50±36.83 c 50 76.67±3.06 a 9 384.00±109.98 a 61.67±2.89 c 582.50±12.50 b 75 52.67±4.16 b 8 445.33±146.72 b 153.33±10.10 a 650.00±27.04 a 100 41.00±7.81 c 6 533.33±172.76 c 75.00±2.50 b 612.50±10.90 ab
下载: 导出CSV
表 3 8项指标的隶属函数值
Table 3 The membership function value of 8 indexes
c(ABA)/
(μmol·L−1)甜菜碱
betaine可溶性糖
soluble sugar脯氨酸
proline可溶性蛋白
soluble proteinAPX PAL CAT POD 平均隶属值
average membership value0 0.016 0.190 0.000 0.001 0.048 0.031 0.197 0.000 0.060 25 0.000 0.087 0.592 0.043 0.000 0.000 0.000 0.012 0.092 50 1.000 1.000 0.821 0.387 0.976 1.000 0.167 0.808 0.770 75 0.784 0.703 1.000 0.999 0.400 0.706 1.000 1.000 0.824 100 0.281 0.000 0.798 0.498 0.120 0.091 0.288 0.893 0.371
下载: 导出CSV
-
[1] 李波, 于海龙. 苏打盐碱胁迫下不同来源苜蓿品种抗盐性综合评价[J]. 草地学报, 2017, 25(1): 204. DOI: 10.11733/j.issn.1007-0435.2017.01.031. [2] 王佺珍, 刘倩, 高娅妮, 等. 植物对盐碱胁迫的响应机制研究进展[J]. 生态学报, 2017, 37(16): 5565. DOI: 10.5846/stxb201605160941. [3] 李晓宇, 穆春生. 盐碱胁迫及外源植物激素对小麦和羊草生长发育的影响[J]. 草地学报, 2017, 25(2): 257. DOI: 10.11733/j.issn.1007-0435.2017.02.005. [4] 吴楠, 聂丹丹, 陈亮, 等. 外源脱落酸在水稻盐碱胁迫作用中的进展[J]. 分子植物育种, 2018, 16(1): 275. DOI: 10.13271/j.mpb.016.000275. [5] 肖强, 王刚, 衣艳君, 等. 外源脱落酸增强甘薯幼苗耐盐性的作用[J]. 植物营养与肥料学报, 2016, 22(1): 201. DOI: 10.11674/zwyf.14137. [6] 赵许朋, 杨立, 杨双燕, 等. ABA对盐胁迫下番茄幼苗生理特性的影响[J]. 安徽农业科学, 2010, 38(27): 14833. DOI: 10.13989/j.cnki.0517-6611.2010.27.005. [7] 郭培国, 宋波龙, 许兰桂, 等. 光谱法测定植物组织中甜菜碱含量方法的改良[J]. 广州大学学报(自然科学版), 2011, 10(3): 32. DOI: 10.3969/j.issn.1671-4229.2011.03.006. [8] 王学奎. 植物生理生化实验原理和技术[M]. 北京: 高等教育出版社, 2006. [9] 王谧, 王芳, 王舰. 应用隶属函数法对马铃薯进行抗旱性综合评价[J]. 云南农业大学学报(自然科学), 2014, 29(4): 476. DOI: 10.3969/j.issn.1004-390X(n).2014.04.002. [10] 扈雪欢, 宁欢欢, 刘光照, 等. 外源SA对盐胁迫下颠茄生理生化、氮代谢及次生代谢的影响[J]. 草业学报, 2017, 26(11): 147. DOI: 10.11686/cyxb2017043. [11] 张丽, 贾志国, 刘雪霞, 等. 外源物质对干旱胁迫下麻黄种子萌发及生理特性的影响[J]. 中药材, 2016, 39(11): 2450. DOI: 10.13863/j.issn1001-4454.2016.11.005. [12] 李小玲, 华智锐. 外源脱落酸对盐胁迫下商洛黄芩生理特性的影响[J]. 江西农业学报, 2017, 29(7): 36. DOI: 10.19386/j.cnki.jxnyxb.2017.07.08. [13] 赵小强, 彭云玲, 方鹏, 等. 不同外源调节物质对低温胁迫下玉米的缓解效应分析[J]. 干旱地区农业研究, 2018, 36(3): 184. DOI: 10.7606/j.issn.1000-7601.2018.03.28. [14] 陈贵华, 石岭, 王萍, 等. 外源过氧化氢对苦菜耐盐生理作用的影响[J]. 内蒙古农业大学学报(自然科学版), 2017, 38(6): 8. DOI: 10.16853/j.cnki.1009-3575.2017.06.002. [15] 李彩霞, 郑冬梅, 林碧英, 等. 盐胁迫下外源激素对苦瓜幼苗抗逆性的影响[J]. 亚热带农业研究, 2017, 13(3): 171. DOI: 10.13321/j.cnki.subtrop.agric.res.2017.03.006. [16] 何文平, 王新霞, 张旭强, 等. 低温胁迫下外源脱落酸对高山离子芥抗氧化酶和渗透调节物质的影响[J]. 植物研究, 2016, 36(6): 870. [17] 刘建新, 王金成, 王瑞娟, 等. 外源过氧化氢提高燕麦耐盐性的生理机制[J]. 草业学报, 2016, 25(2): 216. DOI: 10.11686/cyxb2015128. [18] 颜宏, 石德成, 尹尚军, 等. 外施Ca2+、ABA及H3PO4对盐碱胁迫的缓解效应[J]. 应用生态学报, 2000, 11(6): 889. DOI: 10.13287/j.1001-9332.2000.0212. [19] 陈展宇, 常雨婷, 邓川, 等. 盐碱生境对甜高粱幼苗抗氧化酶活性和生物量的影响[J]. 吉林农业大学学报, 2017, 39(1): 15. DOI: 10.13327/j.jjlau.2016.2841. [20] 刘丹, 吴玉环, 沈洋, 等. 外源脱落酸对连作障碍下栝楼抗氧化酶系的影响[J]. 生态环境学报, 2015, 24(12): 1989. DOI: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2015.12.010. -
期刊类型引用(2)
1. 刘伟，赵越，杨龙，孟翔，颜安，谢开云，崔荷婷，褚皓清. 补播优良牧草对新疆昭苏退化草地生产性能和牧草品质的影响. 草地学报. 2025(01): 231-240 . 
百度学术
2. 欧阳青，袁福锦，钟声，吴文荣，王馨，李乔仙，徐驰，李世平，高月娥，余梅，吴梦霞. 2种豆科牧草生产性能与营养价值比较研究. 草学. 2024(04): 33-37 . 百度学术
其他类型引用(1)
计量
- 文章访问数: 1718
- PDF下载量: 10
- 被引次数: 3
