腐殖质对干旱胁迫下多花黄精叶片生理生化特性的影响.pdf
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1、Vol.44 No.3Mar.2024第 44 卷 第 3 期2024 年 3 月中 南 林 业 科 技 大 学 学 报 Journal of Central South University of Forestry&Technologyhttp:/收稿日期:2023-05-24基金项目:国家自然科学基金项目(42177018);林业科学技术推广项目(201713 号);湖南省林业科技计划项目(XLC01804)。第一作者:韩贝贝(),硕士。通信作者:曾文斌(),实验师,硕士。引文格式:韩贝贝,曾文斌,杨媛媛,等.腐殖质对干旱胁迫下多花黄精叶片生理生化特性的影响 J.中南林业科技大学学报,20
2、24,44(3):65-74.HAN B B,ZENG W B,YANG Y Y,et al.Effects of humus on physiological and biochemical characters of Polygonatum cyrtonema leaves under drought stressJ.Journal of Central South University of Forestry&Technology,2024,44(3):65-74.腐殖质对干旱胁迫下多花黄精叶片生理生化 特性的影响韩贝贝1,曾文斌1,杨媛媛2,邹 辉3,梁文斌1(1.中南林业科技大学 生
3、命科学与技术学院,湖南 长沙 410004;2.株洲市林业局,湖南 株洲 412000;3.新化县颐朴源黄精科技有限公司,湖南 娄底 417628)摘 要:【目的】通过研究干旱胁迫下多花黄精生理生化指标的变化,综合评价腐殖质对其抵御干旱胁迫的影响,为多花黄精节水栽培提供理论依据。【方法】采用盆栽实验,分别以腐殖质土和黄土(对照基质)为培养基质,设置正常供水(土壤含水量 80%85%)、轻度干旱(土壤含水量 60%65%)、中度干旱(土壤含水量 40%45%)、重度干旱(土壤含水量 20%25%)4 个控水梯度,测定多花黄精叶片相对电导率、丙二醛含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、超氧化物歧化酶
4、活性和过氧化物酶活性等生理生化指标的变化。【结果】轻度干旱胁迫不会导致多花黄精叶片生理生化抗旱指标发生明显变化;中度干旱胁迫对多花黄精叶片生理生化产生较明显影响,腐殖质土基质中多花黄精叶片相对含水量、叶绿素含量、SOD 活性、POD 活性比对照基质分别少下降 0.34%、4.99%、18.37%、2.90%,相对电导率、MDA 含量分别少增加 10.30%、9.12%,可溶性糖含量、可溶性蛋白含量分别多增加 3.60%、1.79%;重度干旱胁迫对多花黄精叶片生理生化产生明显影响,腐殖质土基质下多花黄精叶片的相对含水量、叶绿素含量、SOD 活性、POD 活性比对照基质分别少降低 2.16%、5.
5、14%、19.92%、8.56%,相对电导率、MDA 含量分别少增加 14.16%、16.86%,可溶性糖含量、可溶性蛋白含量分别多增加 4.06%、2.35%。隶属函数法综合评判得出腐殖质土基质栽培下多花黄精抗旱隶属函数值比对照基质提高了 151%。【结论】腐殖质作为多花黄精促生长的栽培基质,在干旱胁迫下可提高多花黄精生理生化抗旱指标的稳定性,并通过增加渗透调节物质含量的方式在一定程度上抵御干旱胁迫。关键词:腐殖质;多花黄精;叶片;干旱胁迫;生理生化特性中图分类号:S718.43 文献标志码:A 文章编号:1673-923X(2024)03-0065-10Effects of humus o
6、n physiological and biochemical characters of Polygonatum cyrtonema leaves under drought stressHAN Beibei1,ZENG Wenbin1,YANG Yuanyuan2,ZOU Hui3,LIANG Wenbin1(1.School of Life Science and Technology,Central South University of Forestry&Technology,Changsha 410004,Hunan,China;2.Zhuzhou Forestry Bureau,
7、Zhuzhou 412000,Hunan,China;3.Xinhua Yipuyuan Huangjing Technology Co.Ltd.,Loudi 417628,Hunan,China)Abstract:【Objective】By studying the changes of physiological and biochemical indicators of Polygonatum cyrtonema under drought stress,and comprehensively evaluating the impact of humus on its resistanc
8、e to drought stress,a theoretical basis for water-saving cultivation of P.cyrtonema was provided.【Method】Using humus and loess(control)as the culture medium,the pot experiment was conducted to determine the relative water content,chlorophyll content,relative conductivity,malondialdehyde content,solu
9、ble sugar content of P.cyrtonema leaves by setting four water supply gradients:normal water supply(soil water content 80%-85%),mild drought(soil water content 60%-65%),moderate drought(soil water content 40%-45%),and severe drought(soil water content 20%-25%).Changes of physiological and biochemical
10、 indexes such as relative water content,chlorophyll content,relative conductivity,malondialdehyde content,soluble sugar content,soluble protein content,superoxide dismutase activity and peroxidase activity in Doi:10.14067/ki.1673-923x.2024.03.007韩贝贝,等:腐殖质对干旱胁迫下多花黄精叶片生理生化特性的影响66第 3 期多花黄精 Polygonatum
11、cyrtonema 为百合科多年生草本,是中华人民共和国药典收载中药黄精的 3 个基源品种之一1,其干燥根茎入药,具有降血糖血脂、抗衰老、抗病毒、抗肿瘤等功效2-3。随着人们对多花黄精研究的不断深入,其药用价值和保健价值越来越被重视,多花黄精市场需求量与日俱增,导致其野生资源锐减,资源匮乏已经成为多花黄精产业发展的瓶颈4-5。因此,大力开展多花黄精的规范化种植及栽培技术研究是解决多花黄精资源匮乏问题的有效途径。目前,多花黄精栽培研究主要有林下仿野生种植、栽培基质配比与施肥技术等,有关土壤水分对多花黄精的影响研究较少6-10。在野外资源调查和生产中以及文献报道发现多花黄精在富含腐殖质的土壤中生长
12、良好11。有研究表明腐殖质中富含腐殖酸、有机质、胡敏酸等,能够提高土壤肥力,促进植物生长发育12-13;另有研究表明,腐殖酸能够缓解干旱胁迫对植物生长发育的影响,在植物的抗旱应用中有显著的积极作用,对提高作物产量也有重要作用14。本研究采用盆栽控水试验,通过研究多花黄精叶片抗旱生理生化指标的变化探讨干旱胁迫下腐殖质对多花黄精抗旱生理的影响,为多花黄精规模化种植,尤其是节水栽培提供理论指导。1 试验地概况试验地位于湖南省娄底市新化县多花黄精种植基地(1110730E,273827N),海拔 227 m。该地属于中亚热带季风性湿润气候,阳光充足,四季分明,年平均光照时数 1417.4 h,光照百分
13、率 34%,年平均气温在 16.8 17.3,年平均降水量 1 455.9 mm。试验在种植基地的育苗大棚中 进行。2 材料与方法2.1 材 料选取无病虫害、无损伤、大小一致,具完整顶芽的 3 年生多花黄精块茎苗。2.2 试验设计于 2022 年 1 月 7 日将 3 年生多花黄精块茎苗移植到花盆中,其花盆底径为 13 cm,口径 23 cm,高 17 cm,盆中基质高为 14 cm。培养基质为黄土基质和腐殖质土基质,其中黄土基质设为对照基质。黄土基质的理化性质为 pH 值 6.15、全氮1.19 g/kg、有机质 6.98 g/kg、腐殖酸 1.72 g/kg,土壤最大持水量为 29.68%
14、;腐殖质土基质(购自绿源美家农业科技有限公司),其理化性质为 pH值 7.87、全氮 1.56 g/kg、有机质 39.0 g/kg、腐殖酸 6.61 g/kg,土壤最大含水量为 27.63%。盆栽试验共240盆,共分为2组8个处理,每个处理30盆,每盆 1 株多花黄精苗,在育苗大棚中采用随机区组设计进行摆放。本研究采用称重控水进行盆栽干旱胁迫试验。对照基质与腐殖质土基质分别设置 4 个梯度控水处理:正常供水、轻度干旱、中度干旱、重度干旱,其土壤相对含水量分别为土壤最大持水量 的 75%80%、60%65%、40%45%和20%25%15,干旱胁迫试验设计见表 1。土壤含水量采用 105 烘干
15、法测定,待土壤水分含量降至各试验设计土壤水分含量时开始干旱胁迫试验。P.cyrtonema leaves were measured.【Result】Mild drought stress did not cause significant changes in physiological and biochemical drought resistance indicators of P.cyrtonema leaves.Moderate drought stress had a significant impact on the physiology and biochemistry of
16、 P.cyrtonema leaves,among which the relative water content,chlorophyll content,SOD activity and POD activity in humus soil matrix were respectively decreased by 0.34%,4.99%,18.37%,2.90%less than those in the control matrix,but the relative conductivity and MDA content were respectively increased by
17、10.30%and 9.12%less than those in the control matrix,and the soluble sugar content and soluble protein content were respectively increased by 3.60%and 1.79%more than those in control matrix.Severe drought stress had a significant impact on the physiology and biochemistry of P.cyrtonema leaves,among
18、which the relative water content,chlorophyll content,SOD activity,POD activity in Humus soil matrix were respectively decreased by 2.16%,5.14%,19.92%and 8.56%less than those in the control matrix,but the relative conductivity and MDA content were respectively increased by 14.16%and 16.86%less than t
19、hose in the control matrix,and the soluble sugar content and soluble protein content were respectively increased 4.06%and 2.35%more than those in the control matrix.The comprehensive evaluation of the subordinate function showed that the drought resistance subordinate function value of P.cyrtonema i
20、n the humus soil substrate culture was 151%higher than that of the control substrate.【Conclusion】As a cultivation substrate for promoting the growth of P.cyrtonema,humus can improve the stability of physiological and biochemical drought resistance indicators of P.cyrtonema under drought stress,and c
21、an resist drought stress to a certain extent by increasing the content of osmoregulation substances.Keywords:humus;Polygonatum cyrtonema;leaves;drought stress;physiology and biochemistry characters67中 南 林 业 科 技 大 学 学 报第 44 卷在胁迫前对盆土充分浇水,除正常供水处理继续浇水外,其他干旱胁迫处理停止浇水让其自然失水,每天傍晚用电子秤称花盆质量,及时补充水分,控制土壤含水量于各试验
22、设计土壤含水量范围内。2022 年 5 月 3 日开始进行干旱胁迫试验,连续胁迫 45 d。在干旱胁迫期间 9 d 采叶样进行生理生化指标测定,共采样 5 次,每样 3 个重复。表 1 干旱胁迫试验设计Table 1 Drought stress test design栽培基质Cultivation media控水处理代号Water stress code控水处理Water stress 土壤相对含水量Soil relative moisture content/%黄土基质Loess mediaH0正常供水75 80H1轻度干旱60 65H2中度干旱40 45H3重度干旱20 25腐殖质土基质
23、Humus mediaF0正常供水80 85F1轻度干旱60 65F2中度干旱40 45F3重度干旱20 252.3 生理生化指标测定方法相对含水量参照陈建勋等16方法测定;叶绿素含量参照李合生等17方法,采用 95%乙醇提取法测定;相对电导率参照赵世杰等18方法用电导率仪(型号 DDS-307)测定;丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸法测定17;可溶性糖含量采用蒽酮-硫酸比色法测定17;可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝 G-250 法测定17;超氧化物歧化酶(SOD)活性采用核黄素 NBT 光还原法测定17;过氧化物酶(POD)活性采用愈创木酚法测定17。2.4 数据处理与分析采用 Excel
24、 软件整理数据,运用 SPSS 16.0 单因素方差分析(one-way ANOVA)和最小显著差异法(LSD)进行差异显著性分析;采用隶属函数值评判方法对多花黄精抗旱性进行综合评价;采用 Origin 18.0 作图。与抗旱性指标呈正相关的隶属函数值计算公式:R(Xi)=(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)。与抗旱性指标呈负相关的隶属函数值计算公式:R(Xi)=1-(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)。式中 Xi为每个抗旱指标的测定值,Xmin为该指标中的最小值,Xmax为该指标中的最大值。各评价指标隶属函数值累加并求平均值,即综合隶属函数值,根据综合隶属函数值大小确定抗旱性强弱
25、,综合隶属函数值越大抗旱性越强,反之则抗旱性越弱。3 结果与分析3.1 干旱胁迫对多花黄精叶片相对含水量的影响干旱胁迫对多花黄精叶片相对含水量的影响如图 1 所示。多花黄精叶片相对含水量随着干旱胁迫程度的加深和胁迫时间的增加而下降。腐殖质土基质中多花黄精叶片相对含水量在不同胁迫处理中均显著高于对照基质(P 0.05)。干旱胁迫结束后,轻度干旱胁迫处理中,对照基质(H1)与腐殖质土基质中(F1)相对含水量分别下降3.04%、1.11%;中度干旱胁迫处理中,对照基质(H2)与腐殖质土基质(F2)相对含水量分别下降5.22%、4.88%,F2相对含水量比 H2 相对含水量少下降 0.34%;重度干旱
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