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1、 硕士学位论文枫香属植物对不同程度干旱胁迫的响应Plants of the genus (liquidambar.) with different degree of drought stress responseTCLC: Secrecy: UDC : No. : Plants of the genus (liquidambar.) with different degree of drought stress responseA Thesis Submitted toYunnan Agricultural UniversityIn Special Fulfillment of the Re
2、quirement for the Master Degree of Environmental ScienceCandidate: Zhang Ling Supervisor: Prof. Duan Hongping and Chen YitaiKey Laboratory of Plant Pathology of Yunnan ProvinceYunnan Agricultural UniversityKunming, 650201, CHINAMay 2013 枫香属植物对不同程度干旱胁迫的响应目录摘 要1ABSTRACT31文献综述61.1枫香属植物的研究概况61.1.1枫香属植物的
3、分类、分布、用途及生物学特性61.1.2 枫香属植物的国内外研究进展71.2林木生长和水分状况的关系91.2.1水分与植物生长的关系91.2.2水分亏缺对植物叶绿素荧光参数的影响101.2.3 水分亏缺对植物抗氧化酶活性的影响111.2.4水分亏缺对植物养分吸收的影响121.2.5 水分亏缺对植物渗透调节作用的影响131.3研究目的与意义132 材料与方法162.1技术路线162.2研究方法172.2.1供试材料172.2.2试验设计172.3 研究内容与指标测定方法172.3.1 植株生长指标的测定172.3.2植株生理生理生化指标的测定182.3.2.1 植株SPAD值与叶绿素荧光参数的测
4、定182.3.2.2 植株部分抗氧化酶活性的测定192.3.2.3 植株养分含量的测定192.3.2.4 植株渗透调节物质含量的测定191)有机渗透调节物质含量的测定192)无机渗透调节物质含量的测定193) 水分指标的测定202.3.2.5 质膜相对透性的测定202.3.2.6 根系活力测定202.4 数据处理与综合评价方法213结果与分析213.1干旱胁迫对3种枫香植株生长的影响213.1.1 干旱胁迫对幼苗成活率的影响213.1.2干旱胁迫对3种枫香幼苗株高生长的影响223.1.3 干旱胁迫对枫香幼苗生物量的影响243.2干旱胁迫对3种枫香叶片生理生化指标的影响253.2.1干旱胁迫对枫
5、香幼苗叶绿素荧光参数的影响253.2.1.1 干旱胁迫对3种枫香叶片Fv/F0值的影响253.2.1.2 干旱胁迫对3种枫香叶片Fv/Fm值的影响273.2.1.3干旱胁迫对3种枫香叶片PS的影响283.2.1.4 干旱胁迫对3种枫香叶片qP的影响293.2.1.5 干旱胁迫对3种枫香叶片NPQ的影响313.2.1.6干旱胁迫对3种枫香叶片ETR的影响323.2.1.7 不同程度干旱胁迫对枫香叶片荧光参数的影响333.2.2水分亏缺对枫香幼苗叶片部分抗氧化酶活性的影响343.2.3干旱胁迫对枫香幼苗叶片养分含量的影响353.2.4干旱胁迫对枫香幼苗叶片渗透调节作用的影响363.2.4.1干旱胁
6、迫对枫香幼苗叶片有机渗透调节物质含量的影响363.2.4.2 干旱胁迫对枫香幼苗叶片无机渗透调节物质含量的影响373.2.4.3 干旱胁迫对枫香幼苗叶片水分含量的影响383.2.4.4 干旱胁迫对枫香幼苗叶片水势与土壤含水量之间的变化关系403.3 干旱胁迫对3种枫香幼苗根系形态及生理功能的影响423.3.1 干旱胁迫对3种枫香根系构型的影响433.3.2干旱胁迫对枫香根系养分含量的影响443.3.3干旱胁迫对枫香根系保护酶活性的影响453.3.4干旱胁迫对枫香根系膜脂过氧化作用的影响463.3.5 干旱胁迫对3种枫香根系渗透调节物质含量的影响463.3.5.1干旱胁迫对3种枫香根系有机渗透调
7、节物质含量的影响463.3.5.2 干旱胁迫对3种枫香根系无机渗透调节物质含量的影响483.3.6 干旱胁迫对3种枫香根系活力及生物量分配的影响483.4 3种枫香叶片与根系指标的抗旱性综合评价503.4.1 3种枫香叶片抗旱性指标筛选与评价503.4.2 3种枫香根系抗旱性指标的筛选与评价513.4.3 3种枫香幼苗的耐旱性综合评价524讨论544.1水分亏缺与枫香属植物生长的关系554.2水分亏缺与枫香叶绿素荧光参数的关系564.3水分亏缺对枫香养分吸收的影响574.4 水分亏缺对枫香保护酶活性的影响584.5 水分亏缺与枫香渗透调节作用的关系594.6 水分亏缺对枫香根系构型及生理功能的
8、影响605结论615.1枫香幼苗生长及表型变化对干旱胁迫的响应615.2 枫香叶片生理生化反应对干旱胁迫的响应625.3 枫香根系形态及生理对干旱胁迫的响应635.4 3种枫香幼苗的耐旱性综合评价63参考文献64致 谢70枫香属植物对不同程度干旱胁迫的响应摘 要枫香属（Liquidambar.）植物为金缕梅科落叶乔木，作为我国南方林区主要造林树种，适应性、萌芽力强，天然更新容易，生长迅速，抗污能力强，耐干旱瘠薄，生长适应性广，不仅具有重要的生态学意义，还具有广泛的生产应用价值。本研究采用随机区组试验设计，自然干旱法，以正常浇水为对照，依据干旱时间设置处理水平，对3种枫香两年生实生苗进行干旱胁迫
9、试验，每隔4-6d开始测定各项动态指标，一个月后复水观察统计死亡率，测定部分生理生化指标，保留一半，继续干旱处理另一半，干旱至60d时复水一周，统计死亡率，测定部分生理生化指标，通过反复干旱试验，以探讨3种枫香苗的耐旱性强弱，结果如下：（1）干旱30天复水后，缺萼枫香无死苗现象，中国枫香死亡率为0.85%，北美枫香死亡率为5.12%；干旱60d后复水一周发现，3种枫香都出现了一定程度的死苗现象，缺萼枫香死亡率约为18%，中国枫香与北美枫香死亡率分别为19.66%、6.84%。株高净生长量随干旱胁迫时间的延长一直处于降低的趋势，总体生长幅度低于对照组。3种枫香幼苗生物量随干旱胁迫时间的延长，根、
10、茎、叶、总生物量均降低，叶重比随干旱胁迫时间的延长处于降低趋势，茎重比升高，根重比先降低后又升高。表明干旱胁迫会改变枫香株高生长、生物量在各器官间的分配比例以及幼苗存活率，其中根、茎比例增加和叶重比减少会有利于其在干旱条件下吸收水分和维持水分平衡。（2）短期（30d）干旱胁迫条件下，3种枫香Yield、qP、ETR在干旱12d左右均出现不同程度地降低，NPQ则出现缓慢上升的趋势。Fv/F0、Fv/Fm在干旱24d左右开始降低。缺萼枫香与中国枫香在短期干旱（30d）与长期干旱（60d）胁迫下，其Yield、Fv/F0、Fv/Fm、qP、ETR降低，NPQ升高，而北美枫香各参数在短期干旱（30d）
11、时与对照相比均无明显差异,处理60d后与对照组相比，其Yield、qP、Fv/F0、qN、ETR降低，Fv/Fm不变。说明枫香苗叶片色素吸收的光能出现不正常的散失，导致暗适应条件下的初始荧光值增大，即荧光发射散失的能量比例增大。（3）缺萼枫香在短期（30d）干旱条件下，叶片SOD活性上升、SOD/CAT值降低、MDA含量降低，长期干旱（60d）则导致SOD活性降低、POD活性升高、SOD/POD、SOD/CAT值与对照组相比均有所降低；中国枫香在短期干旱（30d），叶片SOD活性降低，POD活性升高，SOD/POD、SOD/CAT值降低，MDA含量升高，CAT活性无明显变化，长期干旱（60d）
12、，SOD活性升高，SOD/POD值升高,SOD/CAT值降低,MDA 含量降低。北美枫香在短期干旱（30d），叶片SOD/POD值上升，MDA含量升高,长期干旱（60d），SOD与POD活性均出现不同幅度地降低，SOD/POD值升高。中国枫香根系SOD活性、CAT活性均表现出先升高后降低的趋势，POD活性先降后升，SOD/POD值降低，SOD/CAT值先升高后降低；缺萼枫香根系SOD活性、CAT活性先降低后升高，SOD/POD值、SOD/CAT值先升高后降低，POD值升高；北美枫香的SOD活性、CAT活性、SOD/POD值先升高后又降低，POD活性、SOD/CAT值降低，MDA含量均处于上升趋
13、势。说明在一定的胁迫程度和时间内，枫香能够激活 SOD、POD 、CAT等酶活性来调节胁迫对其造成的伤害。（4）随干旱胁迫时间的延长，枫香叶片有机碳含量无显著变化，缺萼枫香叶片N含量有所上升,中国枫香无一致变化，北美枫香在干旱60d以后叶氮量降低。缺萼枫香叶片C/N表现出一定程度的下降趋势，中国枫香与北美枫香则表现出一定的上升趋势，根系有机C、全N、C/N比均随干旱胁迫程度的变化，表现出明显的种间差异。（5）3种枫香叶片可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸等有机渗透物质含量都有不同程度的上升趋势，根系有机渗透调节物质可溶性蛋白、脯氨酸含量均有上升的趋势，可溶性糖含量无一致变化，叶片Ca2+、Mg2+含
14、量稍有降低的趋势，K+含量有上升的趋势，根系无机渗透离子（Ca2+、K+、Mg2+）含量均稍有上升的趋势。在短期内，随干旱时间的延长，3种枫香叶片相对含水量（RWC）逐渐降低，水分饱和亏缺(WSD)逐渐升高，组织密度(TD)在干旱的前12d有所降低，在干旱的后期有逐渐升高的趋势，3种枫香叶水势随土壤含水量的降低逐渐升高。（6）3种枫香根系比根长(SRL)、比表面积(SRA)、相对表面积(RSA)均表现出先升高后降低的趋势，平均直径(ARD)表现出先降低后升高的趋势，随干旱胁迫时间的延长，3种枫香根系活力表现出明显的种间差异，其中中国枫香随干旱时间延长根系活力上升，缺萼枫香有升有降，北美枫香则随
15、干旱胁迫时间的延长根系活力一直处于下降的趋势，根系相对电导率及根冠比升高。表明短期干旱促进了枫香苗根系的生长，长期干旱抑制了根系生长。（7）通过主成分分析对3种枫香叶片与根系的性状指标进行筛选，优选出最具代表性的21项指标对3种枫香实生苗的抗旱性进行评价，结果表明3种枫香的耐旱性强弱顺序依次为缺萼枫香北美枫香中国枫香。关键词：干旱胁迫；枫香；死亡率；荧光参数；抗氧化酶活性；根系形态；渗透调节Response of plants of the genus (Liquidambar.) to different degree of drought stress Zhang Ling (Environment Sc
