广州市10种草本植物对干旱胁迫-复水响应研究

论文摘要

岭南地区具有水资源相对丰富的优势,但是在城市加速扩张,发展建设对维护河道水体环境不重视,造成水环境污染严重,水质性缺水问题不容乐观。城市绿地建设所需的大量用水使水资源变得更加紧缺。干旱在植物正常生长过程中是重要逆境因子之一,草本植物是园林景观植物配置中使用范围大,频率高的观赏性植物。筛选推广干旱抗逆性能力强的草本地被植物,对缓解紧张的城市用水,改善修复生态修复环境具有非常重要的现实意义。因此园林草本植物对干旱胁迫的耐受研究仍是植物抗逆性研究热点之一。本研究对广州市生态驳岸植物植物资源进行应用分析的实地调研,结合文献参考与专家咨询,选取百合科的银边山菅兰（Dianella ensifolia‘WhiteVariegated’）、蜘蛛抱蛋（Aspidistra elatior Blume）,石蒜科的蜘蛛兰（Hymenocallis littoralis）、文殊兰（Crinum asiaticum）、大叶仙茅（Curculigo capitulata）,鸢尾科的射干（Belamcanda chinensis）、鸢尾（Iris tectorum）,天南星科的春羽（Philodendron selloum）、小天使（Philodendron cv.Xanadu）、合果芋（Syngonium podophyllum）这十种园林草本植物作为干旱胁迫-复水响应研究对象。在自然干旱法处理下,在干旱0d、4d、8d,复水后4d、8d分别进行土壤含水量测定及植物形态描述,对植物分别对其相对叶绿素SPAD值、SOD、MDA、净光合速率、气孔导度、最大光化学量子产量等14个生理生化指标进行测定,研究其干旱胁迫-复水处理的响应机制,再利用主成分分析法对指标数据进行降维分析,得出5个主成分综合评价植物的抗旱能力。通过上述结果得出以下结论:（1）在干旱处理下,10种园林草本植物的叶片组织含水量、相对叶绿素含量SPAD值随着干旱胁迫程度的加剧而出现不同程度的下降,SOD、MDA、可溶性糖的含量则随着干旱的增强而逐渐上升。在干旱8d时指标数值较对照均出现显著差异,且复水后植物恢复幅度较缓慢,说明干旱对植物生理造成的逆境伤害超过了植物的耐受程度,植物的自我恢复能力在复水后对植物损伤进行一定程度的恢复。（2）干旱胁迫使Pn、Gs、Ci、Tr随逆境程度的加深而跟随下降,且本次研究中,10种园林草本植物引起Pn值降低的原因是气孔限制。10种草本植物的Pn值在干旱8d时下降幅度最大的是文殊兰,下降了93.74%,复水后植物叶片的净光合速率水平得到不同程度的恢复,到复水4d时,恢复最快的是银边山菅兰。Gs到干旱4d时,各草本植物的气孔导度都有显著性下降,复水后,各草本植物的气孔导度水平得到不同程度的上升,复水8d时,银边山菅兰恢复程度最高,达到对照水平的95.51%。Ci值在干旱4d时各植物浓度已经显著下降,到8d时大幅下降到最低值,复水8d时,除蜘蛛兰恢复基本达到对照水平,其余植物与对照仍有显著差异。Tr到干旱8d时,数值达到最低值其中降幅最小的是鸢尾。复水后,植物蒸腾速率出现回升,到复水8d时,银边山菅兰基本达到对照水平。可知银边山菅兰、蜘蛛兰、鸢尾具有较强的抵御干旱胁迫的能力或恢复能力。（3）在干旱胁迫下10种园林草本的Fv/Fm、Y（Ⅱ）、ETR、qP随时间推移干旱加强而持续降低,NPQ则相反。荧光指标的变化说明干旱胁迫对10种草本植物的PSII反应中心造成损伤影响,使光能捕捉传递消耗过程遭到破坏,无法维持将过剩的光能正常消耗的的平衡,因此启动了光保护,消耗过剩光能从而减轻干旱逆境对光合机构产生的破坏。（4）运用主成分分析法对所测定的生理指标、光合指标以及叶绿素荧光参数等多个相关指标进行降维分析。根据主成分分析得分综合评价得出结果,10种园林草本植物的抗旱性排名从高到低依次为银边山菅兰>蜘蛛兰>鸢尾>合果芋>小天使>射干>春羽>蜘蛛抱蛋>文殊兰>大叶仙茅。银边山菅兰、蜘蛛兰、鸢尾的抗旱能力较强,可以在城市绿化缺水干旱时保持较好的生长状态。天南星科中,合果芋和小天使的抗旱性较好于春羽,在土壤水分条件不理想的状态下的植物配置的选择上可有所参考依据。石蒜科的试验植物中,蜘蛛兰具有较好的抗旱性

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摘要

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1 前言

1.1 研究背景

1.1.1 概述

1.1.2 草本抗旱性研究必要性

1.2 国内外对植物抗旱性研究进展

1.2.1 草本植物抗旱机制研究进展

1.2.1.1 植物外观形态与植物抗旱性

1.2.1.2 植物生理指标与植物抗旱性

1.2.1.3 植物光合与荧光动力参数与植物抗旱性

1.2.1.4 植物抗旱性指标的综合评价

1.3 研究目的及意义

2 材料与方法

2.1 研究课题介绍

2.1.1 课题来源

2.1.2 技术路线

2.1.3 研究地区概况

2.2 植物材料选择

2.3 试验设计

2.3.1 试验材料

2.3.2 试验方法

2.4 试验指标测定与方法

2.4.1 土壤含水量测定

2.4.2 植物外观形态处理记录

2.4.3 植物生理指标测定

2.4.3.1 叶片组织含水量

2.4.3.2 相对叶绿素SPAD值测定

2.4.3.3 超氧化物歧化酶（SOD）活性测定

2.4.3.4 丙二醛（MDA）含量测定

2.4.3.5 可溶性糖含量测定

2.4.4 植物光合指标测定

2.4.5 植物叶绿素荧光动力参数测定

2.5 数据处理与统计

3 结果与分析

3.1 干旱胁迫-复水对土壤含水量的影响

3.2 干旱胁迫-复水对10 种园林草本植物外观形态的影响

3.3 干旱胁迫-复水对10 种园林草本生理指标的影响

3.3.1 干旱胁迫-复水对植物叶片组织含水量的影响

3.3.2 干旱胁迫-复水对植物叶片叶绿素SPAD值的影响

3.3.3 干旱胁迫-复水对植物叶片超氧化物歧化酶（SOD）活性的影响

3.3.4 干旱胁迫-复水对植物叶片丙二醛（MDA）含量的影响

3.3.5 干旱胁迫-复水对植物叶片可溶性糖含量的影响

3.4 干旱胁迫-复水对10 种园林草本植物光合指标的影响

3.4.1 干旱胁迫-复水对植物叶片净光合速率（Pn）的影响

3.4.2 干旱胁迫-复水对植物叶片气孔导度（Gs）的影响

3.4.3 干旱胁迫-复水对植物叶片胞间CO2 浓度（Ci）的影响

3.4.4 干旱胁迫-复水对植物叶片蒸腾速率（Tr）的影响

3.5 干旱胁迫-复水对10 种园林草本植物叶绿素荧光动力学参数的影响

3.5.1 干旱胁迫-复水对植物叶片PSII最大光化学量子产量（Fv/Fm）的影响

3.5.2 干旱胁迫-复水对植物PSII实际光化学量子产量Y（II）的影响

3.5.3 干旱胁迫-复水对植物叶片光合电子传递速率（ETR）的影响................42

3.5.4 干旱胁迫-复水对植物叶片光化学淬灭系数（qP）的影响

3.5.5 干旱胁迫-复水对植物叶片非光化学淬灭系数（NPQ）的影响

3.6 运用数学统计分析方法对10 种园林草本植物抗旱性的综合评价

4 讨论与结论

4.1 讨论

4.1.1 植物生理机制对干旱胁迫-复水的响应

4.1.1.1 植物外观形态与抗脱水能力

4.1.1.2 植物细胞膜脂透性

4.1.1.3 植物渗透调节

4.1.1.4 植物酶保护系统

4.1.2 植物光合作用对干旱胁迫-复水的响应

4.1.3 植物叶绿素荧光动力学参数对干旱胁迫-复水的响应

4.1.4 主成分分析

4.2 结论

4.3 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间取得的研究成果

附录 A

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘锐敏

导师: 谭广文,蔡如

关键词: 草本植物,干旱胁迫复水,抗旱能力,生理生化特性

来源: 仲恺农业工程学院

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 气象学,农业基础科学,植物保护,园艺

单位: 仲恺农业工程学院

基金: 广州市越秀区科技计划项目(2017-GX-026)《基于低影响开发的雨水花园植物抗逆性研究》

分类号: S688;S423

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