不同苗龄西蒙得木幼苗生长、生理和表观遗传对涝渍胁迫的响应

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西蒙得木(Simmondsia chinensis)是重要的油料灌木树种,具有巨大的经济价值和生态价值。西蒙得木原产于亚热带干旱荒漠地区,其生长发育对高温和干旱有很强适应性。广西南宁处于我国南亚热带,年降水量远高于原产地,略高于引种成功的四川会东。经实地试种发现,西蒙得木可在广西南宁经营养生长后顺利进入有性繁殖阶段,然而苗龄较小时数天降雨会导致大批幼苗萎蔫死亡,随苗龄增大则成活率显著提高。因此,探索不同苗龄西蒙得木幼苗对涝渍胁迫的敏感性,将有助于在我国降雨量大的南方地区进行西蒙得木幼苗的露天繁育和造林,研究结果可为西蒙得木在我国南方地区的引种提供重要依据。本研究以2月龄、4月龄、6月龄西蒙得木幼苗为试验材料,通过称重控水法设置土壤含水量为42%、60%、75%、全容含水量4个水分处理模拟不同程度涝渍胁迫,分析不同苗龄西蒙得木幼苗在生长、生理、光合和表观遗传4个方面对涝渍胁迫的响应。主要研究结果如下:1.随胁迫程度的加剧,2月龄苗高增长量显著增加,根长和表面积显著降低,叶片相对含水量先升后降,地下生物量和根冠比显著降低;而4月龄变化较小,6月龄则无明显变化。2.随胁迫程度加剧,各苗龄西蒙得木幼苗叶片和茎中内源激素(ABA、IAA、GA3和ZR)和渗透调节物质(可溶性糖和可溶性蛋白)含量均显著提高,根系则显著降低。除6月龄幼苗各营养器官中MDA含量均显著降低外,2月龄和4月龄幼苗各营养器官中MDA含量和保护酶(SOD和POD)活性大多显著提高。2月龄幼苗叶片和茎中可溶性糖含量、保护酶活性和内源激素含量较4月龄和6月龄变化显著。3.随胁迫程度加剧,各苗龄西蒙得木幼苗最大净光合速率(Pnmax)和暗呼吸速率(Rd)均显著降低,光合色素(叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素)含量均显著增加。2月龄和4月龄幼苗光化学猝灭系数(q P)、PSⅡ实际光化学量子效率(ΦPSII)和光合电子传递速率(ETR)均显著降低,而6月龄无明显变化。4月龄和6月龄光合生理变化较2月龄小,且光合色素含量始终显著高于2月龄。4.随胁迫程度加剧,西蒙得木幼苗叶片基因组DNA甲基化类型以全甲基化为主。2月龄幼苗总甲基化水平显著增加,而4月龄和6月龄显著降低。2月龄幼苗叶片甲基化敏感扩增多态性(MSAP)水平始终显著高于4月龄和6月龄。5.6月龄幼苗对涝渍胁迫表现出最强适应性,其次是4月龄,2月龄幼苗抗性最弱。考虑到极少出现连续7 d及以上的不间断降雨,且会选择在排水良好的地方育苗和造林,4月龄西蒙得木幼苗在实际育苗和造林中的成活率会更高。相较6月龄幼苗,4月龄幼苗具有场圃周转速率更快,节约生产成本的优点。综合来看,可考虑在降雨量较大的南方地区选择4月龄西蒙得木幼苗进行露天育苗和造林。
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