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温度胁迫下烟苗的生理生态

2012-08-17 10:51 来源:农业 人参与在线咨询

 

0引言

 

温度对植物的生命活动至关重要,影响植物的产量和质量。全球范围的温室效应增加了低温、高温、洪涝及干旱等灾害性天气的发生频率,加强逆境下作物生长发育及其抗逆性改良研究,对作物生产的可持续发展具有重要意义[1-6]。许多学者对烟草逆境危害成因及其反应机制等问题进行了探讨,取得了一定的进展[7-15]。烟草生长最适温度为25~28℃。当温度超过35℃造成烟苗徒长,壮苗率下降,甚至出现烧苗现象;当温度降低到12℃以下,则造成出苗慢,出苗率受到影响,苗期生长缓慢。因此,高温和低温胁迫都将严重影响烟苗素质,影响优质特色烟叶生产。目前,烤烟大多采用工厂化集约漂浮育苗,虽然育苗小环境有所改善,但受自然气温影响仍然很大,育苗期间采取“防止高温烧苗前提下,尽量提高棚内积温”的控温原则。南方很多烟区在早春季节常有“倒春寒”等低温危害发生,而在烟苗生长后期温度回升很快,常常可达35℃以上,有时甚至达到40℃以上。因此,在一定程度上限制了壮苗的培育,苗质差导致移栽后缓苗期长,进而影响烟叶的产量和质量。关于烟草温度胁收稿日期:2011-06-09基金项目:重庆市科委自然科学基金项目(cstc2011jjA0326);中央高校基本科研业务费专项资金项目(XDJK2011C002)作者简介:崔翠(1974-),女,内蒙古赤峰人,副教授,在读博士,(E-mail)cuigreeny@163.com。通讯作者:王龙昌(1964-),男,陕西周至人,教授,博士生导师。迫后的生理生态研究主要集中在低温胁迫生理[11-15]和外源化学物质对烟草低温及高温胁迫后的生理效应的研究[16-19],而对不同烤烟品种幼苗生长期间高温与低温胁迫后的生理生态响应对比研究较少。本研究以云烟87、贵烟4号、MsK326和中烟103等4个品种烤烟幼苗为试验材料,探讨不同品种在高温和低温胁迫后的生理生态适应性差异表现,为烟草逆境生理研究及育苗温度调控提供一定参考,为进一步指导烟草培育壮苗提供理论基础。

 

1材料和方法

 

1.1材料

 

试验材料为生产上大面积栽培的云烟87(YY87),Msk326(K326),中烟103(ZY103)以及贵烟4号(GY4)等4个品种的裸种。选取各品种大小一致且饱满的烤烟种子浸种催芽后分别播于装有营养土的塑料钵内培养,在25℃下培养生长;至烟苗长至6叶时,每个品种各选取生长一致的植株10株,分别置于不同温度(低温组为8℃;CK为25℃;高温组为39℃)、光照强度为2500lx的光照培养箱内处理3天,每天光照为12h,每个处理3次重复。

 

1.2指标测定方法

 

叶绿素含量测定采用乙醇浸提法;根系活力测定采用α-萘胺法测定;电解质渗透率用DDS-11A型电导仪法测定;脯氨酸含量测定采用磺基水杨酸法;可溶性糖含量的测定采用蒽酮法;过氧化物酶(POD)活性测定采用愈创木酚法。以上指标测定均参照《植物生理学实验技术》[20]进行。丙二醛含量的测定采用硫代巴比妥酸法[21];过氧化氢酶(CAT)活性采用碘量法测定[22]。

 

1.3数据处理利用Microsoftexcel对测定的各项数据进行计算和整理,并用DPS3.01数据处理系统进行方差分析和多重比较。

 

2结果与分析

 

2.1温度胁迫对烤烟幼苗叶绿素含量及根系活力的影响

 

温度是影响植物叶绿素形成的主要因素之一。温度胁迫使植物叶片受到一定程度的伤害,叶绿素的正常代谢出现紊乱,叶绿素合成下降。通过高温和低温胁迫烤烟幼苗,其叶绿素a/b及总叶绿素含量变化如表1所示。结果表明:4个品种受到高温及低温胁迫后,Chla/b均上升,但除低温胁迫下K326Chla/b显著上升外,其它处理Chla/b与对照差异均不显著;就总叶绿素含量来看,同对照相比较,受到39℃和8℃胁迫时,K326总叶绿素含量略有上升,而ZY103总叶绿素含量则略有下降,但差异均未达到显著水平;YY87和GY4烟苗受到温度胁迫后,总叶绿素含量表现为YY87在低温胁迫后其总叶绿素含量显著降低,而GY4在高温胁迫后总叶绿素含量显著下降。根系活力大小直接影响水分与养分的吸收,进而影响物质同化、转化或合成。不同烤烟品种根系对温度胁迫的耐受程度不同,表现在根系活力的变化见表1所示。结果表明:高温胁迫后,YY87,K326,ZY103与GY4所有品种根系活力均降低,与对照根系活力341.20(μg•g-1)/(Fw•h-1)相比,差异均达到显著水平;对于K326,ZY103及GY4等3个品种而言,根系活力降低甚至达到极显著水平,YY87根系活力也达显著水平。低温胁迫后,YY87,K326与GY4根系活力与对照相比,差异未达显著水平;ZY103根系活力剧烈下降,差异达到极显著水平。高温与低温胁迫后烟苗根系活力比较,YY87和ZY103两个品种间根系活力差异不显著,而GY4与K326两个品种间根系活力差异均达极显著水平。

 

2.2温度胁迫对烤烟幼苗膜损伤程度的影响

 

细胞膜物理特性的变化一直被认为是温度胁迫伤害的原初因子,膜功能的受损或结构破坏会使其透性增大,电解质渗透率是评价细胞膜透性的一种有效方法。温度胁迫对烤烟幼苗摸损伤程度的影响如表2所示。表2表明:高温胁迫下,YY87,K326和GY4电解质渗透率分别为对照的1.20,1.20和1.09倍,差异达到极显著水平,而ZY103电解质渗透率为对照的1.02倍,差异达到显著水平;低温胁迫后,YY87,K326,ZY103和GY4电解质渗透率分别为对照的1.21,1.27,1.11和1.15倍,均达到极显著差异。高温与低温胁迫之间进行比较表明,所有品种在低温8℃处理后,电解质渗透率均大于高温处理,且K326,ZY103和GY4电解质渗透率差异均达极显著水平,而YY87在高温与低温胁迫间电解质渗透率分别为37.47%和37.93%,差异不显著。植物在低温胁迫下,往往发生膜质过氧化作用,MDA是膜质过氧化的最终分解产物,MDA的积累可能对膜和细胞造成伤害,其含量与植物逆境伤害的程度有密切关系。对4个品种在不同温度胁迫处理下的MDA含量进行多重比较,结果如表3所示。由表3可知:烤烟幼苗在受到温度胁迫时,MDA含量上升,但不同品种在不同温度胁迫条件下上升幅度不同;高温胁迫下,YY87K326,ZY103和GY4叶片MDA含量比较对照分别上升43.05%,35.15%,32.99%和51.89%,差异均达到显著水平,GY4甚至达到极显著水平;低温胁迫下,YY87,K326,ZY103和GY44个品种叶片MDA含量较对照分别上升59.60%,74.75%,48.73%和95.67%,差异均达到极显著水平;对高温和低温两种胁迫直接进行比较可以发现,低温胁迫造成烤烟幼苗MDA含量增加更多,其中GY4和K326两种胁迫后MDA含量差异达到显著水平,ZY103和YY87的差异则不显著。

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