不同水分处理对木薯叶片生理特性的影响.pdf

广西农业科学2 0 1 0 4 l 5 4 1 9 4 2 2 Q m g x iA 酣cu I t u r a ls ci鲫懈 4 1 9 不同水分处理对木薯叶片生理特性的影响 王泽平 罗兴录 孟丽萍 韦猛 周柳初 杨鑫 广西大学农学院 南宁5 3 0 0 0 5 摘要 为研究干旱胁迫对木薯叶片生理特性的影响 以木薯品种华南2 0 5 为材料 设置正常供水 A 轻度干旱 B 中度干旱 C 重度干旱 D 4 个土壤水分处理 在木薯块根形成期 膨大期测定叶片抗逆性生理指标 研究结果 表明 叶片P O D 含量随着木薯的生长 其活性总体呈上升的趋势 P O D 在重度干旱处理D 中急剧升高 并显著高于A B c处理 受到水分胁迫的各个处理总体上s O D 活性呈增大趋势 D 处理的s 0 D 活性在木薯块根形成期 膨大期均显著大 于A B C 处理 M D A 含量在中度干旱C 和重度干旱D 处理下其含量明显高于正常供水A 和轻度干旱B 处理 C D 处理 P m 含量比A B 处理显著增高 c D 处理自由水 束缚水比值显著高于A B 处理 表明c处理 对应4 0 5 0 的田间持水 量 是木薯品种华南2 0 5 生理需水的一个临界点 关键词 木薯 干旱胁迫 水分处理 生理特性 中图分类号 S 5 3 3 0 1文献标识码 A文章编号 1 0 0 2 8 1 6 1 2 0 l O 0 5 埘1 9 0 4 E a e ct so fd im r e n tw a t e rco n d it io n so nt h ep h y s io l o g ica l ch a r a ct e r is t icso fca s s a v al e a v e s W A N GZ e p in g L U OX in g l u M E N GL i p in g W E IM e n g Z H O Ub l ch u Y A N GX in A 画cu l t u r a lC o e g eo fG 啪和U n iV e 瑙it r N 舢iI I g5 3 0 0 0 5 C h i眦 A b s m I n n ep r e 眈n te x p e r im e mh b e 即咖d u ct e dt os t u d yt l I ee 雎ct so fd d k r e m 啪t e rco n d it io 瑚帆出e p h y s io l o g ica lch a m ct e r is t icso fc鹳s a V al e a V e s V a r ie t rH u a n a n 烈 5w 鹊u s e d e x p e r im e n t a l 眦t e r ia lw it l lf o u rt r e a 协l e n t s 血 A 肿m a lw 蛔 舭p p l y C K B m d dd r o u c m o d e m t ed r o u 出 觚d D v e r ed 础g h t P h y s io l 晒ca liI l d ice s0 f 马缸鹳8r e s is t a n cew e r em e 嬲u r e dd u r il l gt l l eca 聃a v ar o o tf o 咖t io np e I io d 似a y J u l 锄de x p 粕d il l gp e r io dU l l l y s 印t e r I l l e r ep e 彻 id a P O D 锄ds u p e m x id ed is 删t a s 0 D t i r it ie sinc踮s a v al e a v s h o w e daT is in gt e n d e n cyw it l lt l l e g r o w 出0 fc船蛆v aint l l ew a t e r8 t r e s s 呐a t 呲鹏 1 k a t m e n tDs h o w e ds i印击c明n yl l ig h e rP O D 蚰ds O D 粕t iv it ie 8co m p 眦d t D 讹咖e n t sA B 粕dCd u r in g 咖tf b m a t i 锄de x p 锄s io np e r io d Ad r a s t icin cr e a inP O Da ct iv 毋h 鹪b e e no b s e r v e d inp l 锄t st r e a t e dw it ln e a t m e n tD M D Aa n dp r o l in eco n t e n t 锄df e ew a t e 胡 o u n dw 砒e rm t io sin e 咖e r I t sCa n dDw e 陀 s i伊if ic明d yh ig l l e rco m p a r e dt 0 眦咖e m sA 舳dB 1 e yw o r d s c脑髓v a w a t e rs 乜e s s w a t e rh e 咖e n t p h y s io l o 百ca lch a r a e t e r ig t ic8 木薯是大戟科木薯属多年生或一年生耐旱高 产作物 目前对于木薯大田栽培的生理生化特性 已有大量的研究报道 1 2 但有关木薯需水特性及 机理尚未清楚 国内鲜有将木薯需水特性与生理研 究相结合的报道 本试验通过对木薯进行不同的 供水处理 研究其块根形成期 块根膨大期木薯耐 旱性生理指标 旨在为木薯大田种植灌溉用水提供 理论依据 并为木薯耐旱品种的筛选和耐旱育种提 供理论指导 1 材料与方法 1 1 试验材料 试验材料选用目前大面积推广种植的木薯品 种华南2 0 5 1 2试验设计 试验于2 0 0 9 年3 月在广西大学农学院科研基地 网式大棚内进行 采用桶栽试验 土壤取自大田耕 层 质地为壤土 土壤碱解氮含量8 6 1m g k g 速效 收稿日期 2 0 1 l 一2 3 基金项目 国家农业科技成果转化资金项目 2 0 0 8 G B 2 E 1 0 0 2 4 8 国家科技支撑计划项目 2 0 0 7 B A D 7 5 8 0 2 广西自然科学基金项 目 桂科基0 5 4 2 0 2 3 桂科基0 2 3 6 0 0 6 广西科技攻关项目 桂科攻0 7 8 2 0 0 3 一A 1 作者简介 王泽平 1 9 8 3 一 男 广西桂林人 硕士研究生 研究方向为作物栽培学与耕作学 宰为通信作者 E n l a il l u o x in g l u s in a C O m o 4 2 0 广西农业科学 磷含量2 8 3m 以g 速效钾含量8 1 3m 以g 含水量 1 5 3 6 有机质含量1 5 4 p H 6 6 3 试验采用大号 塑料桶 桶高7 2cm 上口直径7 2cm 包括2cm 外 沿 下口直径4 2cm 底部有小孔防积水 每桶装入 1 5k g 沙砾 1 5 0k g 土壤 试验设正常供水 A 轻度干旱 B 中度干旱 C 重度干旱 D 4 个土壤水分处理 每处理5 次重 复 分别对应3 6 9 1 2d 浇1 次水 整个试验过程 中 每隔3 5d 测定土壤含水量 以保证各处理的土 壤含水量处于1 5 一1 7 1 3 一1 5 1 l 一1 3 9 1 1 分别对应田间持水量的8 0 一9 0 6 0 7 0 4 0 5 0 2 0 一3 0 木薯种植密度0 8m 1 Om 1 3测定方法 过氧化物酶 P O D 活性测定采用愈创木酚法 脯氨酸 P r o 含量测定采用酸性茚三酮法 丙二醛 M D A 含量测定采用硫代巴比妥酸法 超氧化物 歧化酶 S O D 活性采用氮蓝四唑法 可溶性糖含量 采用蒽酮法 可溶性蛋白质含量采用考马斯亮蓝 G 一2 5 0 染色法 叶片自由水和束缚水的含量测定参 考邹琦的 植物生理学实验指导 分别在木薯块 根形成期 5 7 月 膨大期 7 9 月 测定抗逆性生 理指标 采用E x ce l2 0 0 3 和S P s S1 3 0 软件对试验 数据进行统计分析 2 结果与分析 2 一 不同水分处理对木薯叶片S O D 活性的影响 从图1 可以看出 受到水分胁迫的各个处理总 5 16 l7 18 l9 1 日期 M D D a t e 图1不同水分处理对木薯叶片S O D 活性的影响 F ig 1E a K t so f d i行e r e n tw a t cr 缸瑚咖e n 协o ns 0 D 扯t iV i够 j nca s s a v aJ e a v e s 化不明显 5 月份木薯块根形成期其含量为O 0 0 9 8 m o 魄f W 9 月份含量为O 0 1 4 4 斗n l o L g F W 随着干 旱程度的加重 干旱天数的增加 总体上各处理叶 片的M D A 含量逐渐上升 而且干旱程度越重 M D A 体上S O D 活性随着干旱胁迫增强呈增大趋势 A 处理的S O D 活性一直都处于较低水平 最小值为 1 4 5 2U g F W h 最大值为3 6 0 8U g F W h B C 处 理中的S O D 活性表现出基本一致的递增规律 最小 值分别为3 1 0 2 3 5 3 3U g F h 最大值为1 0 1 5 1 1 1 3 8 8U g F W h D 处理的S O D 活性则在木薯块根 形成期 膨大期表现最为活跃 从7 月初期7 4 9 2U g 阿 h 骤增到8 月初的1 l O 4 3U g F h 随后在块 根膨大盛期酶活力增加幅度开始减缓 对数据进 行方差分析可知 块根形成期 膨大期4 个处理间 S O D 活性差异达到极显著水平 2 2 不同水分处理对木薯叶片P r o 含量的影响 在逆境条件下 植物体内P m 的含量会显著增 加 3 其含量变化与植物的抗旱性有密切关系 可 作为抗胁迫性的重要生理指标 由图2 可以看出 正 常供水的A 处理P r o 含量上下波动幅度较小 变化最 不明显 其含量在8 2 6 8 1 0 4 0 8 O D g F W h 之 间 B C D 处理的P m 含量在6 月份木薯块根形成 期分别为9 5 0 6 1 1 9 3 7 1 3 4 5 l O D 2 4 以F W h 9 月 份块根膨大期分别为1 1 8 5 2 1 5 3 8 0 1 8 7 9 3 O D 拍 g F W h 且中度干旱C 处理 重度干旱D 处理P r 0 含量 的增加幅度明显大于A B 处理 方差分析表明 块 根形成期 膨大期C D 处理与A 处理之间差异达到 极显著水平 2 3 不同水分处理对木薯叶片M D A 含量的影响 植物在逆境条件下 细胞原生质膜中的不饱和 脂肪酸会发生过氧化作用产生M D A 由图3 可以看 出 正常供水的A 处理在5 8 月期间M D A 的含量变 l 叠 瓣 石 主 姐 击 5 16 一l7 18 19 1 日期 M D D a t e 图2 不同水分处理对木薯叶片P r o 含量的影响 F ig 2 E 行a ct so fd i脏啪t 张t e r 豫岫 t s p r o l 址 co t e n lj nc剐湛a v al e a v e s 含量越高 5 月份木薯块根形成期B C D 处理的 M D A 含量分别为0 0 0 6 5 0 0 1 0 4 O 0 1 5 4p m o 坛聊 9 月份木薯块根膨大期各个处理的M D A 含量分别达 到O 0 2 3 l 0 0 2 7 9 0 0 3 2 8 斗m o 魄F W 方差分析表 如 的 o l l 踮 们 加 鲁 号 Qo西 q 臣咖 nv坦督o 王泽平等 不同水分处理对木薯叶片生理特性的影响 4 2 1 明 块根形成期 膨大期4 个处理间M D A 含量差异 达到极显著水平 F 1 1 9 3 F 0 0 1 5 4 1 C D 处理与 A B 处理差异极显著 C 与D 处理之间差异显著 A 与B 处理之间差异不显著 2 4 不同水分处理对木薯叶片P o D 活性的影响 在逆境条件下如干旱 低温等 P O D 可消除活 性氧对细胞膜的伤害 减少膜脂过氧化 稳定膜系 统 从图4 可以看出 P O D 活性随着木薯的生长总体 呈上升的趋势 A B C 处理下 酶活性的变化趋势 5 16 17 18 一l9 1 日期 M D D a l e 图3 不同水分处理对木薯叶片M D A 含量的影响 F ig 3E 船ct so f d if R f e l l tw a t cr 仃e a n n e n t s M D A 右 t yin ca s s a l v al e a v e s 2 5 不同水分处理对木薯叶片可溶性糖含量的影响 近年来不少研究发现 木薯的耐旱性与植物体 内的可溶性糖含量有关 从图5 可以看出 随着干旱 天数的增加 各个处理可溶性糖含量明显增加 随 着干旱程度的加重 总体上可溶性糖的含量也明显 增加 在6 月木薯块根形成期之前 A C D 处理的叶 片可溶性糖含量略低于B 处理 这可能是因为木薯 在B 处理下有更好的植株形态 表现出良好的生长 态势 在7 月块根膨大期 叶片的可溶性糖快速积 累 重度干旱D 处理下的木薯叶片可溶性糖含量达 到O 8 1 明显高于其他处理 方差分析表明 块根 形成期 膨大期4 个处理可溶性糖含量差异达到极 显著水平 B C D 处理与A 处理差异显著 2 6 不同水分处理对木薯叶片可溶性蛋白质含量 的影响 酶的含量及活性变化与可溶性蛋白质代谢密 切相关 大量研究认为 植物体内可溶性蛋白质主 要作用是参与植物细胞渗透式的调节 引 由图6 可 以看出 木薯生长前期 各个处理可溶性蛋白质含 量相差不大 随着块根的形成和不断膨大 各个处 理的可溶性蛋白质含量都表现出逐渐增大的趋势 基本一致 木薯块根形成期3 个处理的酶活性分别 为3 2 6 3 4 8 3 2 3 O D 钾 g F m in D 处理下 P O D 活性在6 月块根形成期明显低于其他处理 其值仅 为2 5 4 O D 铘 g F W m in 而自块根膨大期7 月至8 月后P O D 活性则明显高于其他处理 并且表现出较 大的增长趋势 9 月初达到6 3 0 O D g W m in 方差分析表明 块根形成期 膨大期A B C 处理之 间差异不显著 但与D 处理达到极显著水平 5 16 1 7 18 19 1 日期 M D D a t e 图4 不同水分处理对木薯叶片P o D 活性的影响 F 培 4 E 位吣o f 碰钕蜘tw a t e r 吮a 缸响懈 P o D 扯t i it yin ca s s a v al e a v 懿 但各个时期表现出来的规律并不一致 正常供水 条件下 可溶性蛋白质含量不断增加 在块根膨大 期8 月份左右积累速度加快 轻度干旱其含量高于 对照处理 块根形成期其含量急剧上升 中度干旱 C 重度干旱D 处理下 可溶性蛋白质含量增加幅度 先升高后下降 7 月份木薯块根形成期可溶性蛋白 质含量分别达到8 2 3 1 0 4 方差分析表明 块 根形成期 膨大期2 个时期的4 个处理可溶性蛋白质 含量差异不显著 2 7 不同水分条件对叶片自由水廉缚水的影响 植物组织中的水分以自由水和束缚水两种不 同的状态存在 在生理上经常以自由水与束缚水 的比值大小来探讨植物器官的代谢旺盛程度 由 图7 可以看出 A 处理和B 处理叶片自由水 束缚水 先上升后下降 并且都在木薯膨大期达到最高峰 A B 处理的比值大于C D 处理 A 处理的最大值为 9 3 2 最小值为2 1 7 平均值为5 5 1 B 处理的最大值 为6 3 4 最小值为2 9 9 平均值为4 9 6 C 处理和D 处 理叶片自由水 束缚水比值很小 并且保持在一个 比较稳定的水平 方差分析表明 块根形成期 膨 大期C D 处理与A B 处理差异达到极显著水平 O O O 0 0 O O 0 O O O O O O O 7 6 5 4 3 2 l 里 召等00d 一眉g冬叵富 0n西oq一掣烬Q9H 5 3 5 2 5 l 5 O 仰 m m 舶 0 0 O O 苦暑葺oQ 凸 匠警 目3一钟 口乏 4 2 2 广西农业科学 日期 M D D a t e 图5 不同水分处理对木薯叶片可溶性糖含量的影响 F 噜 5 E f 凳ct so f d i丘b r e n tw a t e rt a l m 锄坞o ns o l u b 王es u 9 8 r co n t e 咀tinca s s a v aI e a v e s 日期 M D D a 土e 图7 不同水分处理对木薯叶片自由水 束缚水比值的影响 F ig 7 E 仃e ct so f d i脑r e mw a t cr 讹a 廿I l t s n 优w 蝴o u n d w a e r v a I inc嬲s a v aI e a v e s 3 小结与讨论 3 1 从试验结果看出 B C D 处理受到水分胁迫 时 木薯块根形成期 膨大期的抗逆性酶类都有很 大程度的积累 S O D P O D 是活性氧清除系统的两 个保护性酶 也是植物代谢的关键酶 试验中P O D 酶在3 个干旱处理中急剧升高 与正常供水A 处理存 在极显著差异 S O D 酶活性受到最大程度的激活 3 2 虽然干旱逆境下P r o 的含量积累与作物抗旱 性的关系观点尚不一致 但其参与植物细胞内的渗 透调节作用是毋庸置疑的 在植物的组织 器官和 全株试验中 较多的研究说明二者之间有显著的正 相关关系 引 受到水分胁迫的C D 处理的P r o 含量比 A B 处理的显著增高 说明水分胁迫提高了P 如的 渗透调节能力 可溶性蛋白质是植物体内重要的 渗透调节物 试验表明其在A B C D4 个处理中的 含量差异并不显著 可见木薯这一旱地作物蛋白受 体恢复能力很强 本身具有很强的抗旱能力 可溶 性糖是干旱胁迫诱导的小分子溶质之一 参与渗透 调节过程 并在维持植物蛋白质稳定方面起到重 要作用 邵艳军等 s 研究了水分胁迫下不同品种高 粱 玉米苗期渗透调节反应 认为可溶性糖在植物 抵抗干旱时参与渗透调节和复水后的生理恢复和 5 16 17 18 19 一1 日期 M D D a t e 图6 不同水分处理对木薯叶片可溶性蛋白质含量的影响 F ig 6E 珉ct so f d i触r tw a 毒e r 慨 o n l u b l ep r o 乇e in co m e n tinca s L v al e a v e s 修复过程 处于水分胁迫的3 个处理可溶性糖的含 量明显高于A 处理 可见水分胁迫处理引起了木薯 品种华南2 0 5 叶片中的糖分积累 3 3自由水 束缚水高时 植物组织或器官的代 谢旺盛 生长较快 需要消耗更多的有机物 但抗逆 性较弱 反之 生长较缓慢 则抗性较强 7 1 C D 处理 与A B 处理之间的差异达到极显著水平 表明C 处 理 对应4 0 5 0 的田间持水量 是木薯品种华南 2 0 5 生理需水的一个临界点 3 4 根据木薯品种华南2 0 5 在大田种植表现出