雌雄葎草对低温胁迫响应能力和应对策略的差异

来源 :西华师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lzy9061
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针对受损生境修复、边坡治理等问题,选择雌雄异株攀援草本植物葎草(Humulus scandens(Lour.)Merr.)为试验材料,通过设置不同低温处理种子和幼苗的室内试验,及低温胁迫不同支持物下葎草的室外试验,测定葎草种子萌发的相关指标、幼苗的构件性状、生物量结构、生理反应等指标。结合低温对不同支持物下葎草雌雄株影响的差异情况,分析低温对葎草雌雄株的性别响应,通过研究低温对萌发特性的影响,以及幼苗和成苗长势、生理反应和生存策略的差异。探究低温对不同支持物下雌雄葎草的影响,以期为低温下生态治理提供优质材料,为葎草选育抗寒品种、种植管理以及可持续利用提供理论依据。主要结果如下:(1)低温对葎草种子的萌发特性有极显著影响(P<0.01)。葎草种子在6℃时始发芽天数最短,发芽率、发芽势、活力指数和发芽指数最高,3℃和9℃之间差异不明显(P>0.05),低温处理下萌发特性都显著高于室温对照组。说明低温对种子萌发有促进作用。(2)低温对葎草幼苗的根、茎、叶以及生物量分配有极显著的影响(P<0.01)。随着温度降低,葎草幼苗的叶长、叶宽、单叶面积和总叶面积降低。葎草幼苗均通过降低株高,缩小茎粗来应对低温胁迫,低温处理对茎性状和根性状的影响顺序为:基茎直径>株高>根长。说明葎草幼苗在低温下构件性状表现差异显著。温度越低,叶生物量分配比越低,茎和根的生物量分配比越高,总生物量越低。(3)低温下葎草幼苗的Chla、Chlb、Chl(a+b)和Chla/Chlb等指标均有极显著影响(P<0.01),说明低温会影响幼苗体内Chl的合成。低温对于抗氧化酶系统和渗透调节机制有显著影响(P<0.05),随着温度的降低酶活性升高。活性代谢与膜伤害的影响顺序为:SOD>POD>MDA>CAT;渗透调节机制的影响顺序为:SS>SP>Pro。(4)低温对不同支持物下的葎草叶性状和茎性状有极显著影响(P<0.01),支持物异质对葎草雌雄株叶厚、单叶面积、枯叶率及节间长均有显著影响(P<0.05),对次生分枝叶厚、单叶面积、茎长均有极显著影响(P<0.01),对雌雄株和次生分枝的花性状均有显著影响(P<0.05)。支持物减少了雄性植株的花穗数量,雄性次生分枝的花穗轴长与花穗柄长增长,植株通过构件性状改变来加大花粉数量,也为花粉范围扩散提供了更优物质条件。葎草植株生物量分配受不同支持物的影响表现出显著的性别差异,葎草雌株的茎和花分配量显著高于雄株(P<0.05)。(5)低温对不同支持物下SOD、POD活性差异显著(P<0.05),但是CAT活性无明显差异(P>0.05),葎草总处理对SOD、POD活性有极显著影响(P<0.01),但CAT活性间无明显差异(P>0.05)。低温对支持物下葎草酶活性影响顺序为:POD>SOD>CAT。在不同支持物下葎草雌雄株SOD有明显差异(P<0.05),POD酶活性性别间有显著差异(P<0.05)。支持物和性别对MDA、Pro、SP、SS等膜伤害和渗透调节物质含量有着极显著差异(P<0.01)。性别对MDA含量有极显著差异(P<0.01),葎草雄株的MDA含量显著高于雌株(P<0.05),雄株MDA含量在乔木支持下达到顶峰。性别对Pro含量有显著影响(P<0.05),葎草雄株的Pro含量显著大于雌株(P<0.05),对照处理下雄株Pro达到最大值。(6)低温对不同支持物下葎草雌雄株叶片光合色素含量均存在极显著影响(P<0.01),Chla和Chlb含量在支持物下影响非常显著,平地无支持下的Chla和Chlb含量显著大于灌木和乔木支持下的含量(P<0.05)。葎草净光合速率(Pn)、胞间CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)在不同支持物下存在差异十分显著(P<0.05),通过增加支持物的高度,使Pn、Gs、Tr的值均先降低后升高,Ci则先升高后降低,在平地无支持时Pn、Gs、Tr达到最大值,在灌木支持时Ci达到最大值。综上所述,低温对于葎草种子的萌发,幼苗构件性状及生理反应,支持物异质条件下葎草雌雄株的生长发育和生理反应影响明显,并且在雌雄两性之间存在的性别差异显著。低温下葎草通过调节其形态可塑性,以及改变生物量配置方式,调控光合色素和光合参数来应对,并改变生理代谢速度,抵御低温要激活抗氧化酶系统以及增加渗透性物质。本试验中,葎草雌株从构件性状,光合特性、抗氧化酶系统及渗透物质等各个方面,表现出比雄株更强的抗寒性形态以及生理基础。故在选育生态修复品种、固土护坡、制定绿化措施时,应在抗寒性性别差异方面多加考虑,避免造成不必要的经济损失与引起生态风险。
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