3種觀賞羽扇豆的生理生態(tài)適應性研究

3種觀賞羽扇豆的生理生態(tài)適應性研究

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業(yè)發(fā)展的重要自然災害之一,安全越夏問題亟待解決,然而國內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。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。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院“植物良種繁育基地”,采用小區(qū)壟植,隨機區(qū)組設計,3次重復。統(tǒng)一肥水和常規(guī)管理技術,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、開花期和結果期測定葉片內過氧化物酶活性、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)生長休眠期和結果期與其它時期葉POD活性差異性顯著,幼苗期與結果期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,從花芽分化期到結果期PPO活性升高較明顯;除開花期與結果期葉的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,導致膜脂過氧化產物—丙二醛的含量增加。因此,丙二醛含量的增加經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系。國內在有關多酚氧化酶與扦插生根關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PPO活性與抗病性有關。對其它植物如荔枝、煙草、蘑菇的研究發(fā)現,用誘發(fā)物處理的植株中,PPO活性的升高與誘導抗性的表現有密切關系。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活性呈現下降趨勢,而品種C呈現上升趨勢。因此,有關PPO活性與3個品種的抗性關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,當植物處于各種逆境下,植物細胞內自由基產生與清除的平衡遭到破壞,自由基增加會導致細胞被傷害。丙二醛是膜脂過氧化過程中的分解產物,它與蛋白質、核酸起反應并修飾其特性,抑制蛋白質的合成;還可以與酶反應,使其喪失活性甚至成為一種催化錯誤代謝分子。因此,MDA含量高低和細胞質膜透性變化大小可反映細胞膜脂過氧化作用的強弱,同時