三種植物抗旱性指標的測定及其相關性的定量評價

1、.陸 帥 鋒生科091班 2021 年 11 月 30 日三種植物抗旱性指標的測定及其相關性的定量評價. v.三種植物抗旱性指標的測定及其相關性的定量評價陸帥鋒*農(nóng)業(yè)大學，生命科學學院，030801摘 要：對龍爪槐、小葉女貞、龜甲冬青三種植物的葉片蒸騰速率、相對含水量、比葉面積和葉綠素含量四項指標進展測定，并以蒸騰速率為參考，對其他三項指標的數(shù)據(jù)進展了局部性灰色關聯(lián)度分析。結果顯示，各項抗旱指標與平均隸屬函數(shù)值的關聯(lián)順序為：蒸騰速率>比葉面積>相對含水量>葉綠素含量。關鍵詞：抗旱性，指標測定，關聯(lián)度分析Drought resistance indexes determinat

2、ion of three kinds of plantsand correlation of quantitative evaluationLu Shuaifeng(College of Life Sciences,Shanxi Agricultural University,030801)Abstract:4 indexes of Sophor a jrponica L. cv. Pendula, Ligustrum quihoui Carr, Ilex crenata cvConvexa Makino,what are the leaf transpiration rate,relativ

3、e water content,specific leaf area and chlorophyll contentwere determined. And we set the transpiration rate up for reference, analysed the other three indexes' data with Grey Relational Analysis. The results show that the correlation order was transpiration rate>specific leaf area>relativ

4、e water content>chlorophyll content.Key words: drought resistance, index measurement, Relational Analysis. v.近年來，由于氣候的全球性惡性變化，導致了干旱發(fā)生的周期縮短、程度加重，對糧食生產(chǎn)構成了嚴重的威脅。1-3我國地處生存環(huán)境脆弱多變的東亞地區(qū)。在全球變化和社會經(jīng)濟高速開展的影響下，環(huán)境問題尤為突出。其中最為嚴峻的，是占國土面積40的北方地區(qū)干旱化，它已經(jīng)成為東北商品糧基地的開展，華北能源基地的建立以及實施“西部大開發(fā)和振興東北老工業(yè)基地戰(zhàn)略的一個主要障礙。據(jù)不完全統(tǒng)計，20世

5、紀90年代以來，北方干旱化造成的直接經(jīng)濟損失每年在1000億元以上。4干旱脅迫對植物生理生化指標的影響的外觀表現(xiàn)是植株生長受抑，與此同時植物體內的生理代謝、形態(tài)構造也產(chǎn)生相應的變化，干旱可造成原生質膜透性的破壞、葉綠素含量的降低，同時由于不同植物抗旱性的不同，各品種自身御旱適應也不同，如離體葉片抗脫水能力、相對含水量、比葉面積、葉綠素含量等變化都有差異。5如何對植物的抗旱性進展有效的測定和評價對于研究干旱區(qū)植物特性、培育具有高抗旱性的作物、提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量等方面有非常積極的意義。植物的抗旱性是一種從植物的形態(tài)解剖構造、水分生理生態(tài)特征及生理生化反響到組織細胞、光合器官乃至原生質構造特點的綜合反響。

6、6因此，對于植物抗旱性的評價，應該用盡可能多的指標來綜合評定從而減少單個指標對評定植物抗旱性所造成的片面性。然而，對于植物抗旱性的評定，多年來根本上是針對一兩個指標進展的。因此，本文在較干旱的條件下對龍爪槐、小葉女貞和龜甲冬青三種植物進展了蒸騰速率、相對含水量、比葉面積和葉綠素含量四項指標的測定，以期總結出較為準確的抗旱性測定指標。1 材料與方法1.1 實驗設計實驗于2021年11月份在*農(nóng)業(yè)大學生命科學學院植物生理實驗室完成，選用的龍爪槐、小葉女貞、龜甲冬青均取自*農(nóng)業(yè)大學植物園或其附近，生長條件一樣。取樣時間為上午10:00，葉片均取自向陽面生長狀況良好的枝條。1.2測定指標與方法蒸騰速率

7、、相對含水量、比葉面積、葉綠素含量的測定方法及步驟均按照*農(nóng)業(yè)大學植物生理學實驗教程操作。1.3結果分析方法現(xiàn)有抗旱性鑒定指標已經(jīng)很多，眾多學者認識到采用單一指標評價抗旱性是很難符合實際的，并且提出多指標的重復測定。7-9但由于研究結果之間缺少可比性、系統(tǒng)性，至今對該問題的認識仍比較混亂，沒有形成一套簡單、準確的并被大家公認的指標體系。以系統(tǒng)理論為根底的灰色關聯(lián)度分析法，對于弄清各因素對抗旱性影響的主次關系較其它數(shù)理統(tǒng)計分析方法更為科學。故本試驗對所測定的四項指標進展灰色關聯(lián)度分析，以期比較得出較為適用的抗旱性測定指標。2 結果與處理2.1 蒸騰速率指標的測定龍爪槐、小葉女貞、龜甲冬青的蒸騰速

8、率用單位鮮重的葉片在單位時間內的失水量表示。最終結果由各組數(shù)據(jù)擬合線性回歸曲線計算所得。在對龜甲冬青的數(shù)據(jù)進展曲線擬合時，R2值僅為0.8259，不符合精度要求，經(jīng)分析排除誤差數(shù)據(jù)后重新擬合了曲線。如表一所示，所測三種植物的蒸騰速率大小為:龍爪槐小葉女貞龜甲冬青。. v.表一 龍爪槐、小葉女貞、龜甲冬青蒸騰速率的測定數(shù)據(jù)及處理枝條質量/g時間/min01234鮮重/g蒸騰速率mg/(g·min)龍爪槐0.428 質量/g4.273 4.254 4.207 4.190 4.174 3.845 6.814 小葉女貞0.800 質量/g2.316 2.310 2.302 2.297 2.2

9、88 1.516 4.551 龜甲冬青1.942 質量/g7.998 7.963 7.965 7.957 7.942 6.056 2.279 . v.2.2 相對含水量RWC指標的測定RWC是指植物組織實際含水量占組織飽和含水量的百分比,是一個常被用來表示植株在遭受水分脅迫后水分虧缺程度的參數(shù)。在同樣的水分脅迫條件下,一般認為,RWC下降幅度越大的抗旱性越差。龍爪槐、小葉女貞、龜甲冬青的飽和重量為鮮葉片在蒸餾水中飽和至恒重所得，組織干重為飽和后葉片在85烘干至恒重所得。如表二所示，所測三種植物RWC比較結果為：小葉女貞龜甲冬青龍爪槐。. v.表二 龍爪槐、小葉女貞、龜甲冬青相對含水量RWC的測

10、定數(shù)據(jù)及處理組織鮮重g飽和重量g組織干重gRWC龍爪槐1.8292.0190.69485.66%小葉女貞1.0871.1160.34596.24%龜甲冬青2.0872.2180.70891.32%. v.2.3 比葉面積指標的測定比葉面積是植物單面葉面積與其干重之比，一般認為植物比葉面積越小，葉片的保水能力越強，也就是抗旱能力越強。如表三所示，所測三種植物的比葉面積大小為：小葉女貞龍爪槐龜甲冬青。表三 龍爪槐、小葉女貞、龜甲冬青比葉面積的測定數(shù)據(jù)及處理組別面積cm2干重(g)比葉面積(cm2/g)平均比葉面積(cm2/g)龍爪槐116.55 0.118 140.25 148.62 29.890

11、.063156.98小葉女貞110.69 0.066 161.97 166.34 29.560.056170.71龜甲冬青110.16 0.135 75.26 74.18 210.600.14573.10. v.2.4葉綠素含量指標的測定葉綠素作為光合色素中重要的色素分子，參與光合作用中光能的吸收、傳遞和光能的轉化，在光合作用中占重要地位，干旱會使葉片的葉綠素含量降低。從表四可以看出，所測三種植物葉綠素含量比較結果為：小葉女貞龍爪槐龜甲冬青。比較結果與比葉面積比較結果一樣。. v.表四 龍爪槐、小葉女貞、龜甲冬青葉綠素含量的測定數(shù)據(jù)及處理龍爪槐小葉女貞龜甲冬青材料質量(g)0.5060.516

12、0.535645nm0.1160.1550.102663nm0.2560.4540.286稀釋倍數(shù)2.52.52.5葉綠素a濃度(mg/L)2.939 5.349 3.358 葉綠素a含量(mg/g)0.726 1.296 0.785 葉綠素b濃度(mg/L)1.458 1.425 0.997 葉綠素b含量(mg/g)0.360 0.345 0.233 總葉綠素含量(mg/g)1.086 1.641 1.018 2.5 抗旱指標的評價灰色關聯(lián)度分析本試驗所測定的四項抗旱性指標結果如下：測定工程龍爪槐小葉女貞龜甲冬青蒸騰速率(mg/(g·min)6.8144.5512.279相對含水量

13、(%)85.66096.2491.32比葉面積(cm2/g)148.62166.3474.18葉綠素含量(mg/g)1.0861.6411.018以龍爪槐的測定數(shù)據(jù)為標準，將各組數(shù)據(jù)以1為量綱進展標準化，即得下表：序列測定工程龍爪槐小葉女貞龜甲冬青X1蒸騰速率(mg/(g·min)1.000 0.668 0.334 X2相對含水量(%)1.000 1.124 1.066 X3比葉面積(cm2/g)1.000 1.119 0.499 X4葉綠素含量(mg/g)1.000 1.511 0.937 灰色關聯(lián)度分析的關鍵是參考數(shù)列確實定。由于蒸騰速率指標與植物的抗旱性具有最為直接的關系，故此

14、局部灰色關聯(lián)度分析以蒸騰速率的測定結果為參考，對其他三項指標進展評價。即以序列X1為參考序列，將各項指標與蒸騰速率進展比較，得：龍爪槐小葉女貞龜甲冬青X2-X10.000 0.456 0.732 X3-X10.000 0.451 0.165 X4-X10.000 0.843 0.603 min=0 max=0.843 設分辨系數(shù)=0.5計算出每一項的相關度，如下：11=112=0.4813=0.3721=122=0.4823=0.7231=132=0.3333=0.41X2對于X1的關聯(lián)度 R1=(11+12+13)/3=0.62X3對于X1的關聯(lián)度 R2=(21+22+23)/3=0.73X

15、4對于X1的關聯(lián)度 R3=(31+32+33)/3=0.58故：R2>R1>R3各抗旱性指標的優(yōu)劣排序為：比葉面積0.73相對含水量0.62葉綠素含量0.58。3 討論楊俊等人對苦豆子、苦馬豆、駱駝蓬、鈉豬毛菜和鹽爪爪5種典型荒漠植物進展了抗旱性指標的測定和灰色關聯(lián)度分析10，結果顯示各項抗旱指標與平均隸屬函數(shù)值的關聯(lián)順序為：蒸騰速率相對含水量電導率比葉面積根冠比葉綠素含量。而本文結果為蒸騰速率比葉面積相對含水量葉綠素含量，綜合來看，比葉面積和相對含水量對于反響植物的抗旱性具有明顯的意義。根據(jù)葉片構造特點來看，小葉女貞的葉片為革質，龜甲冬青葉片為厚革質，保水和抗旱能力應為：龜甲冬青

16、小葉女貞龍爪槐。故理論上三種材料的比葉面積應為：龜甲冬青小葉女貞龍爪槐，與蒸騰速率大小呈相關性。但本試驗結果并非如此，我們認為，這與龍爪槐和小葉女貞葉片的葉片生理狀態(tài)有關。為了能夠得到對抗旱性評價更好的指標。由RWC的測定結果可知每克干物質所具有的原鮮重，即可由比葉面積計算結果推算出單面葉面積和鮮重之比，而此項結果的比較與蒸騰速率的結果呈現(xiàn)明顯的正相關性。其結果與蒸騰速率的關聯(lián)度分析結果值為0.81，明顯大于比葉面積、相對含水量和葉綠素含量三項與蒸騰速率的關聯(lián)度計算結果。故認為單面葉面積/鮮重更能準確的反響植物的抗旱性能力。組織鮮重g組織干重g鮮重/干重比葉面積(cm2/g)單面葉面積/鮮重(

17、cm2/g)蒸騰速率mg/(g·min)龍爪槐1.8290.6942.635 148.6256.393 6.814小葉女貞1.0870.3453.151 166.3452.794 4.511龜甲冬青2.0870.7082.948 78.1426.508 2.279參考文獻1IPCC. Clim ate change 2001：The scientific basisA.In：Summary for Policymakers and Technical Summary of the WorkingGroup Report C.Cambridge，UK：Cambridge UniversityPress，20012 X景社世界水土資源的潛力與糧食人口問題J世界農(nóng)業(yè)，1994(2)：683 李江風中國干旱半干旱地區(qū)氣候環(huán)境與區(qū)域開發(fā)研究M：氣象，19904 符淙斌等我國生存環(huán)境