无性系嫁接苗的抗旱性研究范文

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《中南林业科技大学学报》2015年第二期

1材料与方法

1.1试验材料的处理2013年7月13日在防雨棚水泥面上人为铺一层长为350cm，宽为300cm，厚为50cm的栽培床。采用随机区组设计，从广西林科院油茶繁殖圃选取长势一致，生长健壮且无病虫害4种参试嫁接苗各20株，去营养杯后移入栽培床，苗木株行距皆为10cm，苗木间及周边位置用育苗所用的黄壤土填满形成苗床，但不超过苗木嫁接口，重复3次。常规水肥管理备用。8月13日下午6点最后一次给苗木浇透水，此后任床内土壤水分自然散失控制土壤含水量。从14日（记干旱胁迫时间为第1天）起，每天下午5点观察植株叶片萎焉情况，当有植株叶片出现萎焉时，取土样测定土壤含水量，并将其取出恢复灌水，3～5天后观察植株是否恢复，直至9月27日试验结束。分别于干旱胁迫时间第1天、第9天、第17天、第25天、第33天和第41天上午8～9点随机采集苗木树冠中上部外围无病虫害叶片，每苗木采集一片叶，放入冰壶带回实验室，-80℃冰箱保存用于各项生理指标的测定。

1.2指标测定与方法永久萎焉系数的测定：当植株叶片出现萎蔫时，将其拿出恢复灌水，若植株不能恢复，则此时的土壤含水量即为该植株的永久萎蔫系数。采用对角线法取土样和烘干法测定土壤含水量。叶片相对含水量测定：釆用称重法[12]。超氧化物歧化酶（SOD）活性测定：氮蓝四唑（NBT）光化还原法。过氧化物酶（POD）活性测定：愈创木酚法[13]。丙二醛（MDA）含量测定：硫代巴比妥酸法[13]。脯氨酸含量测定：磺基水杨酸法。可溶性蛋白含量测定：考马斯亮蓝G-250显色法[14]。

1.3数据处理因试验有些指标的量纲不同，所以需对数据进行标准化处理。处理方法采用xi′=(xi-ix)/Si，其中xi′为标准化处理后数据，xi为性状原始数据，Si为标准差，ix为性状原始数据平均数（i=1，2，3，…，m，为原性状指标数）。Excel2003进行数据处理。SPSS17.0进行方差分析、Tukey多重比较和主成分分析。

1.4抗旱性综合评价方法利用模糊隶属函数法综合评价抗旱性。

2结果与分析

2.1嫁接苗不同抗旱指标的差异性永久萎焉系数是评价植物抗旱性最重要且最直观的指标，它能反应植物的抗旱能力，数值越大抗旱能力越差，反之，抗旱能力越强。叶片相对含水量能间接指出叶片的水势高低，反映其在干旱胁迫下的水分亏缺程度，与植物抗旱性呈正相关。SOD和POD活性可消除细胞内活性氧对细胞膜的伤害，减少膜脂过氧化，稳定膜透性，活性越强，抗旱性越强。当胁迫程度超出了植物的忍耐范围后，细胞膜就会发生膜脂过氧化作用，产生大量的MDA，MDA含量越高，抗旱性越差。脯氨酸和可溶性蛋白是重要的渗透调节物质，其积累量的多少可反映水分胁迫程度。Tukey多重比较结果表明（表1），香花油茶嫁接苗平均永久萎焉系数为1.34，显著低于普通油茶、陆川油茶和广宁红花油茶嫁接苗分别为1.63、1.58和1.69，表现出较强的抗旱性，而陆川油茶和广宁红花油茶嫁接苗与普通油茶嫁接苗差异不显著；陆川油茶、广宁红花油茶和香花油茶嫁接苗平均叶片相对含水量分别为71.72%、72.19%和76.89%，均显著高于普通油茶嫁接苗为69.55%；陆川油茶嫁接苗平均叶片SOD活性为231.60U/g，显著低于普通油茶嫁接苗为240.06U/g，而香花油茶嫁接苗为264.96U/g，显著高于其它3种嫁接苗；陆川油茶和香花油茶嫁接苗平均叶片POD活性分别为11.51U/(g•min)和9.07U/(g•min)，均显著高于普通油茶嫁接苗为7.68U/(g•min)，而广宁红花油茶嫁接苗为6.39U/(g•min)，显著低于普通油茶嫁接苗；陆川油茶和广宁红花油茶嫁接苗叶片平均MDA含量分别为43.88μmol/g和44.14μmol/g，均显著低于普通油茶嫁接苗为50.08μmol/g；陆川油茶、广宁红花油茶和香花油茶嫁接苗平均叶片脯氨酸浓度分别为44.69μg/g、37.48μg/g和69.79μg/g，均显著高于普通油茶嫁接苗为30.44μg/g；香花油茶嫁接苗平均可溶性蛋白含量最高为9.43mg/g，与普通油茶嫁接苗为9.20mg/g差异不显著。

2.2主成分分析与隶属函数值对7个抗旱指标进行因子分析，如表2所示：前2个主成分的累计贡献率为81.063%，能将干旱胁迫响应81.063%的信息反映出来。第1主成分的特征值为4.584，贡献率为65.491%，永久萎焉系数、叶片相对含水量、SOD、POD、MDA和可溶性蛋白含量在第1主成分上有较高载荷，说明第1主成分能大部分反映这些指标与抗旱性的关系；第2主成分的特征值为1.090，贡献率为15.573%，脯氨酸浓度在第2主成分上有较高载荷。提出的这2个主成分可以基本上反映全部指标的信息，所以用这2个新的变量来代替原来的7个变量。表中列出了各主成分的特征向量值，以Y1，Y2分别代表第1-2主成分，X1-X7分别代表7个指标即因子，以各特征向量为系数，组成2个主成分的方程。根据主成分分析的结果，各特征值大小代表各综合指标对方差贡献的大小，特征向量表示各性状对综合指标的贡献大小。选第1-2主成分中的较大单位特征向量：永久萎焉系数、叶片相对含水量、SOD、POD、MDA、脯氨酸、可溶性蛋白这7个指标进行隶属函数分析。由表3可知：SOD、POD、MDA、可溶性蛋白含量与抗旱性呈正相关，因此，采用隶属函数公式计算其函数值，而永久萎焉系数、叶片相对含水量和脯氨酸浓度与抗旱性呈负相关，因此，采用反隶属函数公式计算其函数值。根据隶属函数平均值的大小对4种嫁接苗抗旱性由强到弱进行排序（表3）：香花油茶嫁接苗＞普通油茶嫁接苗＞陆川油茶嫁接苗＞广宁红花油茶嫁接苗。

3结论与讨论

目前关于抗旱性生理生化指标的鉴定已有大量的研究，但仅凭单一生理指标评价植物抗旱性很难符合实际,且一些生理指标测定技术具局限性,重复性差,无法克服误差,从而影响其应用的准确性。因此，文中通过主成分分析将多个存在一定关系的指标转化为较少独立的综合指标，再通过隶属函数法进行综合评定，使得评定结果更加科学可靠。文中将永久萎焉系数、叶片相对含水量、SOD、POD、MDA、脯氨酸及可溶性蛋白这7个差异显著的指标归纳成2个主成分，这2个主成分的累积方差贡献率为81.063%，说明萎焉系数、叶片相对含水量、SOD、POD、MDA、脯氨酸和可溶性蛋白是评价油茶抗旱性的重要指标。

通过隶属函数法综合评价：与普通油茶比较，香花油茶作砧木较能增强接穗湘林11号无性系的抗旱性，这一结果为干旱和半干旱地区普通油茶湘林11号无性系砧木的选育奠定了基础。香花油茶为2012年广西发现的油茶新物种，具有生长迅速、适应性和抗逆性强、开花结果量大等优良特性。文中普通油茶、陆川油茶和广宁红花油茶嫁接苗永久萎焉系数分别为1.63、1.58和1.69，而香花油茶嫁接苗萎焉系数为1.34，显著低于其它3个砧木，这一结果可以直观的解释香花油茶作砧木增强接穗湘林11号无性系抗旱性的原因。另外，当遇到干旱胁迫时，根源产生逆境信号，通过木质部蒸腾流运输到地上，及时调节地上部分的生理过程，如降低气孔导度、减少蒸腾失水，增强渗透调节，触发植物体内的酶促清除系统等，以维持植物一定程度上的生命活动。

文中香花油茶嫁接苗在叶片相对含水量、SOD活性、POD活性、脯氨酸浓度及可溶性蛋白含量上均显著高于普通油茶嫁接苗，而在MDA含量上却显著低于普通油茶，这一结果可以从生理上解释香花油茶嫁接苗抗旱能力较普通油茶嫁接苗强的原因。文中仅从植物叶片形态及生理生化7个指标上对其抗旱性进行评价，其结果只能说明4种嫁接苗在这7个指标上抗旱能力的大小，要得到较为全面的评价结果还需对干旱胁迫下植株根、茎、叶的解剖结构及造林后植株的抗旱性等作进一步的研究。

作者：周招娣叶航马锦林张日清王东雪单位：广西壮族自治区林业科学研究院广西特色经济林培育与利用重点实验室广西油茶良种与栽培工程技术研究中心中南林业科技大学经济林培育与保护省部共建教育部重点实验室