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      低磷脅迫對赤皮青岡幼苗葉片生理指標的影響

      2021-03-04 01:33:32歐陽澤怡陳雯彬歐陽碩龍李志輝何友軍顏立紅蔣俐媛田曉明向光鋒
      中南林業(yè)科技大學學報 2021年1期
      關鍵詞:年生青岡丙二醛

      歐陽澤怡,陳雯彬,歐陽碩龍,李志輝,何友軍,顏立紅,蔣俐媛,田曉明,向光鋒

      (1.湖南省森林植物園,湖南 長沙 410004;2.中南林業(yè)科技大學 林學院,湖南 長沙 410004;3.湖南省林業(yè)調查規(guī)劃設計院,湖南 長沙 410000;4.湖南省林業(yè)科學院,湖南 長沙 410004)

      對植物來說,磷是貫穿體內核酸與細胞膜脂質的合成、各種酶的活化、信息傳遞等重要過程的參與者[1-3]。在缺磷的逆境中,植物在其形態(tài)、生理生化等方面都會發(fā)生極顯著變化,進而影響到植物的生長和繁育,但植物也會主動發(fā)揮自身能力去適應脅迫逆境[4-5]。

      在低磷逆境中,可溶性蛋白對植物的滲透調節(jié)能力存在巨大的影響,其含量可以在一定程度上反映植物抗逆性。細胞膜脂質受到活性氧自由基的氧化傷害產生丙二醛(MDA),所以其含量可以反映出細胞膜脂質過氧化的程度和自我修復能力,可體現(xiàn)植物抗逆性能力[6-7]。超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)是保護酶,它們有能力消除過多的活性氧,降低低磷逆境對植物的蛋白質、核酸、膜系統(tǒng)等的破壞程度,所以保護酶的活性變化可以反映出植物的抗逆性能力[8-10]。酸性磷酸酶(APA)活性的提高被認為可加快植物體內磷利用速度[14-16]。所以很多研究者將前述5個指標作為植物對逆境反應機理的重要指標[11-13]。

      赤皮青岡Cyclobalanopsis gilva,又名紅椆[17],生長在我國南方多個省份,是珍貴的硬木鄉(xiāng)土樹種;該樹種成片天然林稀少[18],需進行科學繁育擴大人工林規(guī)模以滿足市場需求。我國南方土壤類型大多數(shù)為典型缺磷紅土壤[19-22],赤皮青岡這一樹種在推廣栽培過程中必定面臨缺磷,因此研究赤皮青岡幼苗對低磷環(huán)境的耐受性很有必要。本研究選取赤皮青岡實生幼苗,進行室內控制條件下的低磷脅迫試驗,分析低磷脅迫對赤皮青岡幼苗葉片生理指標的影響,為實現(xiàn)高效低耗、低污染的人工林可持續(xù)經營發(fā)展目標提供參考。

      1 材料與方法

      1.1 試驗材料

      以湖南省靖州侗族自治縣的赤皮青岡1年生、2年生幼苗為試材。1年生苗高為(15±0.5) cm,地徑為(1.9±0.1) cm;2年生苗高為(37±0.2) cm,地徑為(3.5±0.2) cm。種源地位于109°36′E,26°16′N,該地降水較充裕,夏日少炎熱,冬季少酷寒,早晚溫度差別明顯[23]。

      1.2 試驗地概況

      試驗地點設在天際嶺國家森林公園內,該地位于長沙市,一年里超過75%的天數(shù)是無霜期。春秋季很短暫,春季氣溫起伏大,夏季特別炎熱而漫長,冬季結冰少但體感較冷。年平均溫度為17.2℃[13]。

      1.3 試驗處理

      水培試驗于2017年5—9月在湖南省天際嶺國家森林公園的玻璃溫室進行,營養(yǎng)液按照霍格蘭配方[24]配置。5月初在實驗苗圃內對赤皮青岡進行移植,培養(yǎng)1 周后于2017年5月11日進行磷脅迫處理,低磷脅迫試驗設置8 個磷素水平:0,0.001,0.005,0.01,0.05,0.1,0.5,1 mmol·L-1(CK)。用KH2PO4配置成不同水平濃度,同時在改變濃度時用KCl 來調節(jié)營養(yǎng)液中K+濃度平衡,其他營養(yǎng)元素濃度保持相同。每個培養(yǎng)穴內分別放置1 株赤皮青岡幼苗,每個苗齡幼苗每個磷素水平設置3盆,重復3 次,共144 株。在脅迫試驗過程中保證24 h 不間斷通氣,及時調整營養(yǎng)液pH 值至5.8,具體做法是使用0.1 mol·L-1氯化氫和0.1 mol·L-1氫氧化鈉。為確保營養(yǎng)足夠,每3 d 要倒掉使用過的營養(yǎng)液,注入新配置的營養(yǎng)液,每次測定相關指標間隔30 d。早上8:00 前用枝剪采取1年生、2年生赤皮青岡幼苗新鮮葉片,用冰袋保存,迅速帶回實驗室,測定前拭凈葉片。

      1.4 測定方法

      1.4.1 赤皮青岡幼苗葉片可溶性蛋白含量的測定

      參照考馬斯亮藍G-250 法(Bradford 法)[25]。

      可溶性蛋白含量計算公式:可溶性蛋白含量(mg/g)=C×VT/(VS×WF×1 000)。公式中,C為標準曲線中查得的蛋白含量值(μg/mL);VT為提取液總體積(mL);WF為樣品鮮質量(g);VS為測定時的加樣量(mL)。

      1.4.2 赤皮青岡幼苗葉片丙二醛(MDA)含量的測定

      樣品丙二醛的提取與測定參照陳隆升的方法[26]。

      丙二醛含量計算公式:丙二醛濃度(μmol/mL)=[6.45(A532-A600)-0.56A450]×V/W。式中:A532、A600、A450分別代表樣品在532、600 和450 nm 波長下的吸光值,V代表提取液體積(L),W代表樣品鮮質量。

      1.4.3 赤皮青岡幼苗葉片過氧化物酶(POD)活性的測定

      參照考愈創(chuàng)木酚法[27]。

      1.4.4 赤皮青岡幼苗葉片超氧化物歧化酶(SOD)活性的測定

      參照考氮藍四唑(NBT)法[28]。

      1.4.5 赤皮青岡幼苗葉片酸性磷酸酶(APA)活性的測定

      參照黃學林[29]的方法。

      1.5 數(shù)據(jù)處理和方法

      運用Microsoft Excel 2003 軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和作圖,采用SPSS 20.0 軟件處理數(shù)據(jù),運用單因素方差分析方法(ANOVA)比較各組間試驗數(shù)據(jù),運用多因素方差分析方法比較1~2年生植株間、不同低磷脅迫處理和不同月份間指標的差異。

      2 結果與分析

      2.1 低磷脅迫對赤皮青岡幼苗葉片可溶性蛋白含量的影響

      由表1可知,低磷脅迫下不同苗齡、不同月份、不同處理的赤皮青岡幼苗可溶性蛋白含量存在極顯著差異(P<0.01)。從圖1~2 可以看出,在低磷脅迫試驗中,1年生、2年生赤皮青岡幼苗葉片可溶性蛋白含量均低于對照,且隨脅迫程度加強和時間的延長,可溶性蛋白的含量逐漸減少??傮w而言,2年生赤皮青岡幼苗葉片可溶性蛋白含量均高于1年生赤皮青岡幼苗。

      表1 不同苗齡赤皮青岡幼苗葉片不同取樣月份和不同處理間方差分析?Table 1 Analysis of variance between age.dispose and sampling time of Cyclobalanopsis gilva seedlings leaves

      低磷脅迫下,赤皮青岡幼苗可溶性蛋白的含量隨著磷元素濃度降低,極顯著減少。重度低磷脅迫(0 mmol·L-1) 120 d 時下降幅度達到最大,與對照相比,1年生、2年生赤皮青岡幼苗的可溶性蛋白含量分別下降了76.88%、61.38%,并且存在極顯著差異(P<0.01)。

      續(xù)表1Continuation of table 1

      圖1 低磷脅迫下1年生赤皮青岡幼苗葉片可溶性蛋白含量Fig.1 The soluble protein content in leaves of Cyclobalanopsis gilva seedlings from annual under low phosphorus stress

      2.2 低磷脅迫對赤皮青岡幼苗葉片丙二醛含量的影響

      圖2 低磷脅迫下2年生赤皮青岡幼苗葉片可溶性蛋白含量Fig.2 The soluble protein content in leaves of Cyclobalanopsis gilva seedlings from biennial under low phosphorus stress

      由表1可見,低磷脅迫下不同苗齡赤皮青岡幼苗MDA 含量存在極顯著差異;1年生、2年生赤皮青岡幼苗不同月份、不同處理之間MDA 含量均存在極顯著差異;從圖3~4 可以看出,在低磷脅迫試驗中,1年生、2年生赤皮青岡幼苗葉片中的MDA 含量均高于對照,且隨試驗的進行而持續(xù)增加??傮w而言,2年生赤皮青岡幼苗葉片MDA 含量均低于1年生赤皮青岡幼苗。關于丙二醛(MDA)含量,它是植物在經受逆境考驗情況下產生的,這一逆境也包括衰老,MDA 含量變化是低濃度磷元素脅迫下的直接表現(xiàn)[30]。在實驗所得數(shù)據(jù)中,可以從圖3~4 直觀看出,隨著脅迫時間的推移,受試植株的MDA 含量持續(xù)升高,說明低磷脅迫對植株的損害是持續(xù)的,特別是對1年生赤皮青岡幼苗的影響遠大于2年生植株。

      圖3 低磷脅迫下1年生赤皮青岡幼苗葉片丙二醛含量Fig.3 The MDA content in leaves of Cyclobalanopsis gilva seedlings from annual under low phosphorus stress

      2.3 低磷脅迫對赤皮青岡幼苗葉片過氧化物酶活性的影響

      圖4 低磷脅迫下2年生赤皮青岡幼苗葉片丙二醛含量Fig.4 The MDA content in leaves of Cyclobalanopsis gilva seedlings from biennial under low phosphorus stress

      由表1可見,低磷脅迫下不同苗齡赤皮青岡幼苗POD 活性存在極顯著差異;1年生、2年生赤皮青岡幼苗不同月份POD 活性存在極顯著差異,不同處理之間POD 活性也存在極顯著差異;從圖5~6 可以看出,在低磷脅迫試驗中,1年生、2年生赤皮青岡幼苗葉片POD 酶活性均高于對照,且隨脅迫試驗的持續(xù)進行,POD 活性會升高。2年生赤皮青岡幼苗不同月份POD 活性存在極顯著差異,不同處理之間POD 活性也存在極顯著差異;2年生赤皮青岡幼苗葉片POD 活性均高于1年生赤皮青岡幼苗。

      圖5 低磷脅迫下1年生赤皮青岡幼苗葉片POD 活性含量Fig.5 The POD activity in leaves of Cyclobalanopsis gilva seedlings from annual under low phosphorus stress

      植物體內的過氧化物酶活性與其抗逆性呈正相關[31]。特別需要指出的是在赤皮青岡1年生、2年生幼苗對低磷脅迫的耐受濃度達到0.01 mmol·L-1時,過氧化物酶POD 的活性含量出現(xiàn)大幅度上升;培養(yǎng)液磷濃度在1~0.01 mmol·L-1變化范圍內,赤皮青岡組織內部的POD 活性變化幅度最為巨大。由此可見,在外界環(huán)境磷濃度逐漸減少到0.01 mmol·L-1,赤皮青岡幼苗組織內部的POD 活性快速增強,植株的抗逆性會迅速增強,并趨于穩(wěn)定。在磷濃度低于0.01 mmol·L-1,過氧化物酶的活性只是隨著磷濃度的下降,活性稍有增強,但是增強幅度較小,這也從局部顯示了赤皮青岡幼苗對低磷環(huán)境的耐受程度。

      圖6 低磷脅迫下2年生赤皮青岡幼苗葉片過氧化物酶活性含量Fig.6 The POD activity in leaves of Cyclobalanopsis gilva seedlings from biennial under low phosphorus stress

      2.4 低磷脅迫對赤皮青岡幼苗葉片超氧化物歧化酶活性的影響

      由表1可見,低磷脅迫下不同苗齡赤皮青岡幼苗SOD 活性存在極顯著差異;1年生赤皮青岡幼苗不同月份SOD 活性存在極顯著差異,不同處理之間SOD 活性也存在極顯著差異;從圖7~8可知,在低磷脅迫試驗中,1年生、2年生赤皮青岡幼苗葉片SOD 活性均高于對照,且隨脅迫時間的延長SOD 活性升高。2年生赤皮青岡幼苗不同月份SOD 活性存在極顯著差異;2年生赤皮青岡幼苗葉片SOD 活性均高于1年生赤皮青岡幼苗。在低磷脅迫試驗中,1年生、2年生赤皮青岡幼苗葉片SOD 活性均高于對照,且隨脅迫時間的延長SOD 活性升高。

      圖7 低磷脅迫下1年生赤皮青岡幼苗葉片超氧化物歧化酶活性含量Fig.7 The SOD activity in leaves of Cyclobalanopsis gilva seedlings from annual under low phosphorus stress

      超氧化物歧化酶(SOD)活性的變化趨勢與過氧化物歧化酶(POD)活性的變化趨勢基本一致,2年生的赤皮青岡幼苗高于1年生的赤皮青岡幼苗,同樣在外界磷濃度達到0.01mmol·L-1,SOD 活性基本達到變化的最大值,且隨著外界磷濃度降低,SOD 活性變化趨于穩(wěn)定。結合SOD和POD 這兩類植物抗逆性指標進行變化趨勢類比,可發(fā)現(xiàn),想要最大化的激活赤皮青岡植物內部的抗逆物質,低磷環(huán)境中的磷含量需要低于0.01 mmol·L-1。在通常的研究中,0.01 mmol·L-1的磷濃度培養(yǎng)液已經屬于低濃度[3],而且在低磷環(huán)境中,赤皮青岡幼苗生長性狀表現(xiàn)良好。由此也可以證明赤皮青岡幼苗對低磷環(huán)境的耐受性良好。

      圖8 低磷脅迫下2年生赤皮青岡幼苗葉片超氧化物歧化酶活性含量Fig.8 The SOD activity in leaves of Cyclobalanopsis gilva seedlings from biennial under low phosphorus stress

      2.5 低磷脅迫對赤皮青岡幼苗葉片酸性磷酸酶活性的影響

      由表1可見,低磷脅迫下不同苗齡赤皮青岡幼苗葉片APA 活性存在極顯著差異;1年生赤皮青岡幼苗不同月份葉片APA 活性存在極顯著差異,不同處理之間葉片APA 活性也存在極顯著差異;從圖9~10 可知,在低磷脅迫試驗中,1年生、2年生赤皮青岡幼苗葉片APA 活性均高于對照,葉片APA 活性會隨時間推移升高。1年生赤皮青岡幼苗6—9月份葉片APA 活性在各梯度P 濃度下與對照組存在極顯著差異(P<0.01)。2年生赤皮青岡幼苗不同月份葉片APA 活性存在極顯著差異,不同處理之間表現(xiàn)亦然(表1);2年生赤皮青岡幼苗葉片APA 活性均高于1年生赤皮青岡幼苗。

      圖9 低磷脅迫下1年生赤皮青岡幼苗葉片酸性磷酸酶活性含量Fig.9 The APA activity in leaves of Cyclobalanopsis gilva seedlings from annual under low phosphorus stress

      圖10 低磷脅迫下2年生赤皮青岡幼苗葉片酸性磷酸酶活性含量Fig.10 The APA activity in leaves of Cyclobalanopsis gilva seedlings from biennial under low phosphorus stress

      植株體內的磷元素含量和土壤中的磷元素含量直接影響著植物體內酸性磷酸酶的活性。大量實驗證明,植物應答低磷脅迫,體內酸性磷酸酶活性會極顯著增加[32]。赤皮青岡幼苗內部的APA 含量在1~0.01 mmol·L-1區(qū)間變化最大,以磷濃度0.01 mmol·L-1為界限,隨著濃度的降低,APA 含量的變化趨于穩(wěn)定。從酸性磷酸酶指標數(shù)據(jù)中,可以發(fā)現(xiàn)其變化形式與SOD、POD 活性變化情況基本一致?;谏鲜銮闆r可以發(fā)現(xiàn),在培養(yǎng)液磷濃度為0.01 mmol·L-1時,在不影響幼苗正常發(fā)育的情況下,赤皮青岡幼苗對低磷的耐受性已經達到最大值。

      2.6 低磷脅迫下赤皮青岡幼苗葉片主要生理變化的相關性

      由表2可以看出,1年生、2年生赤皮青岡幼苗葉片可溶性蛋白含量與MDA 含量呈極顯著負相關(P<0.01),1年生、2年生赤皮青岡幼苗葉片MDA 含量與POD、SOD 活性呈極顯著正相關(P<0.01)。即磷元素濃度降低后,赤皮青岡幼苗可溶性蛋白含量減少,細胞滲透調節(jié)能力下降,細胞膜受到破壞,細胞膜脂質過氧化程度加強,過氧化產物MDA 含量增加;低磷脅迫使POD、SOD活性增強,清除活性氧化自由基能力增強,有利于緩解細胞膜遭受的損傷,降低MDA 含量,但是不能完全清除脅迫后增加的活性氧自由基[33-34]。

      表2 低磷脅迫下1年生、2年生赤皮青岡幼苗葉片主要生理變化的相關性分析?Table 2 Partial correlation analysis of the physiological indexes of Cyclobalanopsis gilva seedlings from annual,biennial under low phosphorus stress

      3 討 論

      3.1 赤皮青岡幼苗葉片可溶性蛋白含量對低磷脅迫的響應

      在低磷逆境下,植物細胞為了增強自身細胞滲透調節(jié)能力,通常是通過累積滲透物質來達到目標,而可溶性蛋白就是符合這一需求的物質[35]。

      在本次低磷脅迫試驗中,1年生、2年生赤皮青岡可溶性蛋白含量隨低磷脅迫的程度增大而呈降低的趨勢,說明低磷脅迫導致赤皮青岡幼苗可溶性蛋白合成受到抑制,赤皮青岡幼苗細胞滲透調節(jié)能力下降。馬尾松[32]、小麥[24]、油茶[26]等葉片也會有相似表現(xiàn),陳隆升等[26]認為這可能是由缺磷蛋白質合成受阻導致。此外,2年生赤皮青岡幼苗可溶性蛋白含量降低幅度明顯小于1年生赤皮青岡幼苗,說明在同等的低磷脅迫下,2年生赤皮青岡幼苗細胞滲透調節(jié)能力比1年生赤皮青岡幼苗強。

      3.2 赤皮青岡幼苗葉片丙二醛含量對低磷脅迫的影響

      細胞膜脂質受到活性氧自由基的氧化傷害產生丙二醛,所以丙二醛的含量可以反映出細胞自我修復能力和膜脂質過氧化的程度,也是體現(xiàn)植物抗逆性能力的有效指標[36]。

      在本次低磷脅迫試驗中,1年生、2年生赤皮青岡幼苗體內丙二醛的含量隨低磷脅迫程度增高而呈升高的趨勢,表明赤皮青岡細胞膜脂質受到活性氧自由基的氧化傷害隨低磷脅迫程度加強而加重。說明低磷脅迫下,赤皮青岡受到磷脅迫影響從而葉片產生更多的自由基,加快細胞膜脂質過氧化的程度,導致葉片內丙二醛含量的增加。大豆[8]、豇豆[9]、甘蔗[10]、水稻[11]等植物葉片在低磷脅迫下亦有類似表現(xiàn),其中張玉霞等[8]發(fā)現(xiàn),磷低效基因大豆丙二醛含量的變化程度較磷高效基因大豆更大。此外,不同苗齡赤皮青岡幼苗的丙二醛含量變化存在一定的差異,相比而言,2年生赤皮青岡幼苗葉片在各低磷處理下MDA 含量始終明顯低于1年生赤皮青岡。說明在同等的低磷脅迫下,2年生赤皮青岡幼苗產生較少的自由基,細胞膜脂質過氧化程度比1年生赤皮青岡幼苗弱。

      3.3 赤皮青岡幼苗葉片保護酶活性對低磷脅迫的響應

      活性氧含量的提升會誘導植物其他信號,從而控制抗氧化系統(tǒng),有很多研究者將其作為植物對逆境反應機理的重要指標[8-10]。保護酶活性的提高使赤皮青岡幼苗在一定程度上更加適應低磷脅迫,甘蔗[14]、番茄[30]、馬尾松[32]等植物的酶活性在低磷脅迫期間的表現(xiàn)亦是如此,王晶等[30]認為,保護酶的絕對活力與低磷脅迫無關,而變化幅度與低磷脅迫有關。

      3.4 赤皮青岡幼苗的POD 和SOD 酶活性隨低磷脅迫程度增加而上升,

      重度低磷脅迫(0 mmol·L-1)120 d 時達到最大。在低磷脅迫試驗中,1年生、2年生赤皮青岡幼苗葉片POD、SOD 的活性均隨磷濃度的降低而呈升高的趨勢,說明低磷脅迫刺激赤皮青岡幼苗增強保護酶活性,導致清除自由基的能力提高,使得赤皮青岡細胞膜脂質的過氧化程度緩解;且隨脅迫試驗的持續(xù)進行,1年生、2年生赤皮青岡幼苗葉片POD、SOD 的活性的增加幅度越來越小,最后趨于平緩,這可能是赤皮青岡幼苗開始形成一定的耐低磷機制,使抗氧化系統(tǒng)維持一定的平衡狀態(tài);而且在低磷脅迫試驗中,2年生赤皮青岡幼苗在各低磷脅迫處理下始終保持較高的POD和SOD 酶活性,并在0.1 mmol·L-1的P 濃度處理下達到差異極顯著水平(P<0.01)。2年生赤皮青岡幼苗葉片保護酶活性大于1年生赤皮青岡,表明2年生赤皮青岡的活性氧清除系統(tǒng)能力強于1年生赤皮青岡幼苗。

      3.5 赤皮青岡幼苗葉片酸性磷酸酶(APA)活性對低磷脅迫的響應

      酸性磷酸酶與植物磷營養(yǎng)有著密切的聯(lián)系,它能夠使環(huán)境中原有的有機磷發(fā)生化學反應后轉化為無機磷,植物由此更容易獲得磷,所以植物酸性磷酸酶活性的變化是體現(xiàn)植物內磷利用效率的有效指標[14-16,33]。目前已經有很多研究者發(fā)現(xiàn)低磷逆境可以提高植物酸性磷酸酶活性,Nanamori等[36]研究發(fā)現(xiàn),在低磷脅迫下,水稻和牧草葉片酸性磷酸酶受到影響且與體內的磷利用效率相關性極顯著。如Yun 等[37]研究表明,玉米在低磷脅迫處理14 d 后,正常供磷植株葉片酸性磷酸酶活性極顯著低于磷脅迫處理的植株。

      在本次試驗中,1年生、2年生赤皮青岡幼苗葉片酸性磷酸酶活性隨磷脅迫程度增加而增加,說明在磷脅迫下,隨磷濃度降低,為滿足自身對磷元素的需求,從而提高植物體內酸性磷酸酶活性來提高磷的利用效率,這種提升是赤皮青岡幼苗的APA 活性對低磷脅迫的響應。這種響應非常明顯,當磷濃度低于0.5 mmol·L-1時,低磷脅迫極顯著提高了赤皮青岡幼苗葉片APA、根系APA 和根系分泌APA 的活性(P<0.01)。比較不同苗齡赤皮青岡幼苗在各梯度低磷處理下磷酸酶活性的變化后可知,2年生赤皮青岡幼苗增加幅度普遍高于1年生,即2年生赤皮青岡幼苗的磷利用效率高于1年生赤皮青岡,表明2年生赤皮青岡幼苗磷適應低磷逆境能力比1年生赤皮青岡幼苗強。

      3.6 低磷脅迫下赤皮青岡幼苗葉片內MDA 含量、POD 活性和SOD 活性的相關性

      本實驗結果表明,隨著低磷脅迫程度的進一步加深和試驗的持續(xù)進行,赤皮青岡幼苗葉片內MDA 含量、POD 活性和SOD 活性均持續(xù)上升,并在1~0.01 mmol·L-1這段濃度變化的區(qū)間,上述3 個指標變化情況最為明顯。說明低磷脅迫一方面刺激赤皮青岡葉片產生更多的MDA,進而引起赤皮青岡葉片細胞活性氧自由基代謝失衡;另一方面由于低磷脅迫后赤皮青岡活性氧自由基積聚刺激了保護酶系統(tǒng)的提升,能清除自由基,削弱了膜脂過氧化,進而降低赤皮青岡體內MDA 含量。由此可以看出這兩方面形成一種動態(tài)平衡[24-31,38-39],是赤皮青岡耐低磷脅迫的主要抗性機制。但在磷濃度低于0.01 mmol·L-1之后,上述3 個指標變化情況基本趨于穩(wěn)定,則說明赤皮青岡幼苗在不影響正常生長的情況下,對于低磷的耐受限度為0.01 mmol·L-1,外界環(huán)境的有效磷低于該含量就可能會造成幼苗發(fā)育不正常或者死亡,在本實驗中低于0.01 mmol·L-1濃度培養(yǎng)液中的幼苗在試驗完成后逐漸枯萎死亡,死亡率達到45%。

      本研究的局限在于只選取了1年生、2年生赤皮青岡幼苗葉片為實驗材料研究赤皮青岡幼苗生理指標在低磷脅迫下的變化,并不能全面反映不同苗齡的赤皮青岡幼苗對低磷環(huán)境的適應情況。在以后的研究中,應選取更多不同苗齡的赤皮青岡幼苗,獲得不同低磷脅迫處理對不同苗齡赤皮青岡幼苗影響的實驗數(shù)據(jù),為闡明不同苗齡赤皮青岡幼苗適應低磷脅迫的機制提供更詳細的數(shù)據(jù)證明。

      4 結 論

      本研究發(fā)現(xiàn)2年生赤皮青岡幼苗MDA 含量上升幅度小于1年生赤皮青岡幼苗,保護酶SOD、POD 活性升高幅度大于1年生赤皮青岡幼苗。相同低磷脅迫程度下,1年生赤皮青岡幼苗MDA 含量均高于2年生赤皮青岡幼苗,2年生赤皮青岡幼苗保護酶SOD、POD活性均高于1年生赤皮青岡幼苗。以上表明相同低磷脅迫程度下,1年生赤皮青岡幼苗受到低磷脅迫的危害更大;2年生赤皮青岡幼苗的活性氧清除能力優(yōu)于1年生赤皮青岡幼苗。

      為適應及抵抗外界的低磷逆境,赤皮青岡幼苗葉片蛋白質含量、MDA 含量、保護酶活性和APA 活性都經歷了極顯著改變,這證明赤皮青岡幼苗可以通過自身激素及酶等物質的綜合調節(jié)來減少低磷環(huán)境對植物的傷害,并通過自身酶活性的增強來止損和加強外界環(huán)境磷元素的吸收以適應低磷逆境,最終達到低磷耐受極限0.01 mmol·L-1。長期生存在0.01 mmol·L-1的低磷環(huán)境下,植株無法正常生長發(fā)育。

      結合本研究和實際生產,因2年生赤皮青岡幼苗耐低磷表現(xiàn)優(yōu)于1年生赤皮青岡幼苗,所以在較為缺磷的林地進行造林作業(yè)時要盡量選取苗齡較大的赤皮青岡幼苗。赤皮青岡這一樹種對低磷環(huán)境的耐受性較高,耐受極限完全低于湖南地區(qū)酸性紅壤中的磷含量。在湖南廣布的酸性紅壤地區(qū)都能栽培赤皮青岡的幼苗,但是在培育赤皮青岡高效用材林和使赤皮青岡達到最優(yōu)生長情況的前提下,并不建議在酸性紅壤低磷環(huán)境下栽培赤皮青岡。

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