高温胁迫对日本howa星白生理特性的影响

高温胁迫对日本howa星白生理特性的影响

肥沃的菊是科高科的著名菊科高科。它也被称为非洲的太阳花。多年生草本植物。它喜欢温暖、明亮、充满阳光的环境。这朵花独特，有长长的叶子。白天在阳光下开放，晚上关闭。勋章菊具有四季常绿、三季现花及抗性强的特性,是既可观叶也可观花、既能地栽也可盆栽的新优地被植物。勋章菊对35℃以上的高温适应性较差,叶片会生长迟缓,开花减少。苏州地区属于亚热带气候,夏季炎热多雨,因此对星白勋章菊进行高温胁迫研究后,经驯化可直接应用于苏州庭院的绿化。本研究探讨了不同高温条件下,勋章菊叶片中细胞膜透性、丙二醛(MDA)含量、脯氨酸含量以及叶绿素含量的变化等指标及其与耐热性的关系,为星白勋章菊的景观应用提供一定的科学依据。1材料和方法1.1植物繁殖与管理试验材料星白勋章菊由日本引进。材料在苏州白塘植物园扦插繁殖,成苗后移于直径为20cm有瓦钵花盆内,每钵种3株,并统一肥水管理。1.2方法1.2.1温度对对照处理的影响选择长势相近的盆栽勋章菊,用自来水和蒸馏水清洗干净,用吸水纸吸干表面水分后,置于不同温度(30、35、40、45、48、52℃)下处理12h,每处理3株,并以25℃室温作为对照。处理后叶片用0.3cm打孔器打成圆片,测定叶片电导率、MDA、叶绿素、脯氨酸含量等耐热生理指标。1.2.2mda及脯氨酸含量测定采用电导法测定细胞膜透性,DDS-11A型电导仪测定。采用巴比妥酸显色法测定MDA含量;采用茚三酮比色法测定游离脯氨酸含量。采用丙酮乙醇法测定叶绿素含量。2结果与分析2.184由图1可知,随着温度的升高,植株的耐热性不断下降,45、48、52℃处理有显著区别。45℃时植株仅在基部有有少数叶色变黄,48℃处理后植株明显枯萎,52℃处理后,植株完全死亡。2.2温度对膜透性的影响植物受到高温胁迫时脱水,使细胞膜液化,膜结合酶更多沉入类脂双层膜内部,维持酶蛋白的各种作用力发生变化,膜结构开始胁变,外渗液增加。温度升高到一定程度,会导致膜蛋白的变性、降解,合成和装配受阻,组分发生变化及膜蛋白与膜类脂发生物理性分离,从而导致膜蛋白构象和膜结构的改变。图2结果表明随着处理温度的升高膜受到的伤害增大;但是伤害率的增加幅度并不呈线性关系,处理温度低于45℃时,相对电导率增加缓慢;而当处理温度高于45℃时,随着胁迫程度的增大,膜透性急剧增大。将48℃处理后的星白置于室温中恢复一定时间后,发现星白叶片出现灼烧状的斑点,表明48℃时的高温处理已经对星白造成极显著的伤害。当处理温度升高时,这种伤害作用积聚性的表现出来。各高温处理对相对电导率的影响与对照相比均达到显著性水平,当处理温度高于45℃时,与对照的差异达到极显著水平,而伤害率在处理温度高于45℃时与各处理组间差异达到极显著水平。2.3高温处理对20d叶绿素含量的影响叶绿素作为植物进行光合作用的主要色素,其含量的高低能够反映出光合作用水平的强弱。由图3可以看出,在高温胁迫下,星白勋章菊叶片中的叶绿素含量迅速下降,在40℃高温处理时,叶绿素含量降低到最低值0.660mg/g,随着处理温度的升高,叶绿素含量有略微升高,但基本徘徊在0.774～0.785mg/g之间。与对照相比,40℃处理时叶绿素含量降低了48.19%,52℃处理后降低了38.38%。方差分析和多重比较结果表明,45℃高温以上处理与对照均呈极显著差异,说明温度的高低可显著影响叶片中叶绿素的合成。2.4星白劳动温度对星白矿内mda含量的影响MDA是膜脂过氧化的最终分解产物之一,它的积累会加剧膜脂过氧化,破坏细胞膜系统,植株在遇逆境伤害时其含量会增加,可以反映植物遭受伤害的程度,这是植物体受到逆境伤害的重要指标。由图4可以看出,星白勋章菊MDA含量从高温胁迫开始,MDA含量表现出先下降后上升再下降的趋势。45℃时,MDA含量达到最小值0.361μmol/g,其后开始波动上升,说明星白在高温逆境下MDA积累较少,膜质过氧化程度小,有较强的耐高温特性。结果表明,星白品种的耐高温性较强,这与电导率试验测得的结果相符。2.5高温胁迫对脯氨酸含量的影响脯氨酸是植物体内一种渗透调解物质,可以提高渗透压,增强保水力,提高体内抗氧化酶的活性和维持生物大分子的结构的功能。由图5可以看出,高温胁迫后,叶片游离脯氨酸含量基本上呈先上升后下降的趋势。在35℃高温下处理12h,对脯氨酸含量的影响不显著,随着胁迫温度的升高,脯氨酸含量持续上升,至40℃达到最大值,为0.293μg/mL,比对照增加了21.07%,呈极显著差异。随后脯氨酸含量显著下降,52℃时降至0.250μg/mL,与对照相比无显著差异。这说明40℃胁迫12h对勋章菊植株产生了不可逆的热伤害作用。3讨论3.1高温胁迫与膜透性高温胁迫下,植物叶片相对电导率增大,且存在着随胁迫温度和时间的增加而增大的趋势,这也说明植物能忍耐一定的高温,但这种抗热能力也是有限的。星白勋章菊叶片电导率研究证实,膜伤害与高温逆境胁迫的后果密切相关,膜伤害导致膜透性变化,电解质渗透率增加。Martineau等认为植物在高温胁迫下的膜伤害与质膜透性的增加是高温伤害的本质之一,周斯建等的研究也证实了这一点,即电导率随着温度上升而上升。细胞膜在受到高温损害后,电解质外渗越多,星白勋章菊叶片伤害率越大,其受到的高温伤害就越严重。在这个温度变化过程中,在45～48℃之间有一个急剧增加过程,根据表观生理特征与实际电导率推断,星白高温胁迫半致死温度就在此温度范围内。3.2高温对星白注射式生物测定叶绿素含量的影响杨秋珍等认为高温加速了叶片叶绿素的丧失,从而影响到叶片的光合能力以及光合产物的运输,导致叶片衰老。在高温胁迫下,星白勋章菊叶片中的叶绿素含量不断下降,叶色转黄,光合作用受到抑制且在高温处理前期叶绿素含量迅速下降,而在高温处理后期叶绿素含量基本没有变化,这与宰学明等研究花生幼苗的叶绿素含量结论相同。出现这一相同变化趋势可能的原因有两个:一是高温使植物叶绿素生物合成减少,降低叶绿素的生成量;二是高温胁迫下植物体内含量上升的活性氧氧化破坏叶绿素。3.3星白劳动体制对生物膜的影响MDA是膜脂过氧化作用的主要产物之一,具有很强的细胞毒性,对膜和细胞中的许多生物功能分子(如蛋白质、核酸和酶等)均有很强的破坏作用,并参与破坏生物膜的结构与功能,现普遍认为其含量的多少可以代表植物体受伤害的程度。在高温胁迫试验中星白勋章菊叶片中的MDA含量在30℃胁迫时迅速增加,说明星白勋章菊的膜脂过氧化作用主要发生在高温胁迫的前期,之后随着星白勋章菊对高温环境逐步或部分适应后,叶片中的MDA含量逐渐下降,表明星白对不利环境的适应比较强。这与孙玉芳等的研究结果较为一致。3.4脯氨酸含量对高温的影响一般耐高温能力强的植物在正常环境下脯氨酸含量比相同种类耐高温能力弱的植物多,在高温环境下脯氨酸含量上升也较快。脯氨酸可抑制细胞膜透性的增大和MDA含量的增加,其积累指数反映了植物胁迫下的渗透调节能力,本试验中脯氨酸在40℃时含量最高,但仍仅比对对照温度高0.05μg/mL,各高温处理对游离脯氨酸含量的影响与对照相比均达不到极显著性水平,可见星白勋章菊在脯氨酸含量方面调节能力比较差。综