趙文武,黃莉娟,趙麗麗,王雷挺,謝文輝
(貴州大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院,貴州 貴陽 550025)
【研究意義】低溫是植物生長周期中最常見的非生物脅迫之一。當(dāng)環(huán)境溫度長時間低于植物生長所需的適宜溫度時,就會對植物形成低溫脅迫,根據(jù)嚴(yán)重程度可分為冷害(一般為0~10 ℃)和凍害(一般在0 ℃以下)(宋靜爽等,2019),植株遭受嚴(yán)重凍害時甚至?xí)l(fā)生死亡。冷害多發(fā)生在我國高緯度的東北和高海拔的云貴高原等地區(qū)(蔡志歡和張桂蓮,2018)。葛藤(Pueraria lobata)為豆科(Leguminosae)多年生藤本植物,在我國分布廣泛,尤其在我國南方各地數(shù)量較多,其根、莖、藤均可入藥,作為牧草和飼料加工原材料時可用于防治動物的某些疾病,具有良好的飼藥合用特質(zhì)。葛藤具有耐貧瘠、耐干旱、抗病蟲害能力強等特點,還具有喜鈣性及巖生性特征,能在土壤和水分嚴(yán)重虧缺的石漠化地區(qū)生長,可作為石漠化治理的先鋒植物(陳俊等,2014)。作為高蛋白的飼草資源,葛藤藤莖生長旺盛,可常年提供青綠飼料(鄭霞等,2018),能有效緩解我國南方高蛋白牧草季節(jié)性不均衡的問題。葛藤喜歡溫暖的氣候,適宜生長溫度為22~26 ℃(陳俊等,2014),在冷害發(fā)生區(qū),低溫成為限制葛藤生長的首要因素。因此,研究葛藤在低溫下的生長狀況,對葛藤種質(zhì)的耐低溫鑒定及在西南地區(qū)的推廣應(yīng)用具有重要意義。【前人研究進(jìn)展】生理生化指標(biāo)可作為評價植物抗寒性的重要指標(biāo)。正常環(huán)境下,細(xì)胞內(nèi)活性氧(ROS)的產(chǎn)生和清除處于動態(tài)平衡(Mittler et al.,2011),低溫會引起ROS大量積累,進(jìn)而誘導(dǎo)膜脂過氧化并產(chǎn)生丙二醛(MDA)(Velikova et al.,2000)。植物會形成一系列復(fù)雜的酶和非酶防御系統(tǒng)來維持這一動態(tài)平衡(Uemura et al.,2003)。田豐等(2018)對低溫處理后的小麥幼苗進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)活性及脯氨酸(Pro)等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量均隨溫度的降低而升高,以抵抗低溫帶給小麥的不良影響。李倩等(2021)指出當(dāng)植物遇到低溫冷害時可能會造成生理代謝活動失調(diào),表皮細(xì)胞死亡。蓋志佳等(2021)指出低溫會導(dǎo)致種子萌發(fā)降低、產(chǎn)量與質(zhì)量嚴(yán)重下降,抗病性減弱等不利影響。低溫還會誘導(dǎo)植物體內(nèi)激素活性和含量發(fā)生改變,進(jìn)而對植物的生長代謝過程產(chǎn)生影響。逆境脅迫能誘導(dǎo)植物內(nèi)源脫落酸(ABA)積累,提高植物的抗逆性(劉海卿等,2016),赤霉素(GA)可提高植物體內(nèi)生長素的含量,調(diào)節(jié)自由水和束縛水比例,從而對植物的抗寒能力產(chǎn)生影響(Qu et al.,2016)。馬學(xué)才等(2021)研究發(fā)現(xiàn)油菜可通過增加ABA合成,同時適當(dāng)減少生長素(IAA)和GA合成來抵御低溫?!颈狙芯壳腥朦c】葛藤在我國西南地區(qū)可作為優(yōu)質(zhì)的牧草飼料來源和環(huán)境保護(hù)植物物種。目前,與葛藤相關(guān)的研究主要集中在其水土保持(丁艷芳,2003)、飼用價值(張倩,2011)、藥用價值(尹樂斌等,2016;房偉,2017)、種子萌發(fā)(譚景晨等,2021)等方面,而針對葛藤對低溫脅迫響應(yīng)的研究鮮見報道。葛藤喜溫,低溫對其生長不利,對葛藤的耐低溫性研究還有待加強?!緮M解決的關(guān)鍵問題】以葛藤種質(zhì)為試驗材料,采用盆栽土培試驗,設(shè)輕度和重度低溫脅迫處理,對比分析不同低溫處理下葛藤幼苗的生長速度、葉形態(tài)、內(nèi)源激素和生理生化指標(biāo)變化情況,探明葛藤幼苗耐冷性的生理生化機制,揭示葛藤響應(yīng)低溫的關(guān)鍵機制,為葛藤種質(zhì)耐低溫鑒定及及合理選育抗冷害性強的種質(zhì)提供理論依據(jù)。
供試葛藤種子由江蘇園林綠化種子公司提供。采取盆栽試驗,花盆長50 cm、寬20 cm、高15 cm,栽培基質(zhì)為自然土∶蛭石∶腐殖質(zhì)=1∶1∶1。
挑選籽粒飽滿、種胚完整、無霉變、大小基本一致的葛藤種子,先用次氯酸鈉溶液浸泡20 min,再用蒸餾水沖洗4~5次后于常溫下萌發(fā),出苗后,每盆選取生長良好且長勢基本一致的葛藤幼苗12株,移入盆栽,置于光照培養(yǎng)箱(晝/夜=25 ℃/20 ℃,光周期12 h/12 h,光照強度30000 LX,相對濕度75%)進(jìn)行預(yù)培養(yǎng)一周。溫度設(shè)2個水平梯度,分別為輕度低溫脅迫(記為LD,晝/夜15 ℃/10 ℃)和重度低溫脅迫(記為SD,晝/夜10 ℃/5 ℃);以晝/夜25 ℃/20 ℃為對照(CK)(條件同預(yù)培養(yǎng))。每處理3個重復(fù)。在脅迫第10 d采用隨機法每盆挑選3株葛藤,分別測量各項生長指標(biāo),并取新鮮的葛藤葉片用錫箔紙包住迅速置于液氮中速凍,保存于-80 ℃冰箱中用于測量各項生理指標(biāo)。
1.3.1 生長指標(biāo)測定 生長速度:每盆掛牌3株分別在脅迫前和脅迫最后1 d測量對應(yīng)株高,計算生長速度,生長速度(cm/d)=(脅迫后高度-脅迫前高度)/生長天數(shù)。
葉形態(tài):用Epson Perfection V800 Photo(印度尼西亞)掃描儀掃描第3片完全展開功能葉的葉形態(tài),每盆3株。
干鮮比:每盆取3株完整的葛藤植株,洗凈后吸水紙吸干稱重,然后烘干至恒重再次稱重,計算干鮮比。
1.3.2 生理生化指標(biāo)測定 稱重法測定水含量(來強等,2008);浸泡法測定相對電導(dǎo)率(高俊鳳,2006);可溶性糖、Pro和MAD含量及SOD、POD、CAT和抗壞血酸過氧化物酶(APX)活性采用北京索萊寶科技有限公司試劑盒測定,測定方法均按照說明書進(jìn)行操作。
采用北京索萊寶科技有限公司試劑盒通過酶聯(lián)免疫吸附測定法(ELISA)進(jìn)行植物組織內(nèi)ABA、GA3、玉米素(ZT)、IAA等激素含量測定(Zhao et al.,2006)。
采用主成分分析法,將各處理葛藤葉片的18個生長及生理生化指標(biāo)進(jìn)行降維,并篩選出抗冷性綜合指標(biāo),最后采用隸屬函數(shù)法綜合評價葛藤的抗冷能力。
綜合指標(biāo)隸屬函數(shù)值(U):
式中,Xj表示第j個綜合指標(biāo);Xmin表示第j個綜合指標(biāo)的最小值;Xmax表示第j個綜合指標(biāo)的最大值。
綜合指標(biāo)權(quán)重(W):
式中,Wj表示第j個綜合指標(biāo)在所有綜合指標(biāo)中的重要程度,即權(quán)重;Pj為第j個綜合指標(biāo)的貢獻(xiàn)率。
抗冷能力綜合評價:
式中,D值為各低溫脅迫下由綜合指標(biāo)評價所得的葛藤抗冷能力值。
利用Excel 2019 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,采用Origin 2019作圖,以SPSS 22.0進(jìn)行差異顯著性、相關(guān)及主成分分析。
2.1.1 生長速度、干鮮比、水含量 由圖1可知,與CK相比,LD和SD處理下葛藤幼苗的生長速度(圖1-A)分別顯著下降72.19%和80.15%(P<0.05,下同);幼苗干鮮比(圖1-B)分別上升7.59%和30.90%,SD處理上升顯著;葛藤葉片水含量(圖1-C)則隨著低溫脅迫程度的加強而降低,SD處理下較CK顯著降低3.74%。
圖1 低溫脅迫對葛藤幼苗生長速度、干鮮比、水含量的影響Fig.1 Effects of low temperature stress on the growth rate,dryto-fresh ratio and water content of P.lobata seedlings
2.1.2 葉形態(tài) 由表1可知,與CK相比,葛藤幼苗在低溫脅迫處理下的葉面積和葉周長均出現(xiàn)下降,LD處理下差異不顯著(P>0.05,下同),SD處理下差異顯著;低溫下葉寬均顯著低于CK,而葉長差異不顯著。表明低溫會影響葛藤的葉片形態(tài),表現(xiàn)為葉片生長受抑制,葉面積、葉寬、葉周長均明顯小于自然生長的葉片。
表1 低溫脅迫對葛藤幼苗葉形態(tài)的影響Table 1 Effects of low temperature stress on the leaf morphology of P.lobata seedlings
2.2.1 Pro和可溶性糖含量及相對電導(dǎo)率 隨著低溫脅迫程度的加強,葛藤幼苗葉片中Pro含量呈上升趨勢(圖2-A),LD 和SD 處理下分別較CK 上升14.02%和37.21%,但差異不顯著。葛藤幼苗葉片可溶性糖含量(圖2-B)和相對電導(dǎo)率(圖2-C)均隨低溫脅迫程度的加強呈上升趨勢,SD處理下分別較CK提高144.65%和279.21%,差異達(dá)顯著水平。
圖2 低溫脅迫對葛藤葉片Pro和可溶性糖含量及相對電導(dǎo)率的影響Fig.2 Effects of low temperature stress on the content of Pro,soluble sugar and relative conductivity of P. lobata leaves
2.2.3 MDA含量及保護(hù)酶活性 由圖3-A可知,與CK相比,LD和SD處理下,葛藤幼苗葉片的MDA含量有所上升,但差異不顯著。低溫脅迫下各保護(hù)酶活性變化趨勢不同,相對于CK,葛藤葉片中SOD(圖3-B)、POD(圖3-C)和APX(圖3-E)活性均呈上升趨勢,SD處理下分別顯著提高41.32%、178.22%和74.67%;LD和SD處理下葉片CAT(圖3-D)活性較CK有所下降,分別降低14.29%和24.33%,但差異不顯著。
圖3 低溫脅迫對葛藤葉片MDA含量和保護(hù)酶活性的影響Fig.3 Effects of low temperature stress on MDA content and protective enzyme activity in P.lobata leaves
隨著低溫脅迫程度的加強,葛藤幼苗葉片ABA含量(圖4-A)、GA3含量(圖4-C)、ZT含量(圖4-D)呈先上升后下降的變化趨勢,均在LD處理時達(dá)最大值,ABA含量顯著增加17.46%,GA3和ZT含量分別增加3.31%和4.09%,但差異不顯著;在SD處理下,ABA含量較CK顯著降低25.40%,GA3和ZT含量分別降低5.67%和4.82%,差異不顯著。葛藤幼苗葉片的IAA含量(圖4-B)為CK最高,LD和SD處理下,IAA含量分別下降7.04%和21.38%,但與CK無顯著差異。
圖4 低溫脅迫對葛藤葉片內(nèi)源激素含量的影響Fig.4 Effects of low temperature stress on the content of endogenous hormones in P.lobata leaves
對葛藤幼苗的形態(tài)指標(biāo)和生理指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)分析,結(jié)果(圖5)表明,各性狀間存在不同程度的相關(guān)性。其中生長速度與MDA含量呈顯著負(fù)相關(guān);干鮮比與相對電導(dǎo)率和可溶性糖含量呈顯著正相關(guān),與葉面積、葉長、葉寬及葉周長等指標(biāo)呈顯著負(fù)相關(guān);ABA含量與可溶性糖含量和相對電導(dǎo)率分別呈顯著和極顯著(P<0.01,下同)負(fù)相關(guān);Pro含量與APX活性呈極顯著正相關(guān);POD活性與IAA含量呈顯著正相關(guān)。
圖5 低溫脅迫下葛藤幼苗19個性狀的相關(guān)分析Fig.5 Correlation analysis of 19 traits of P.lobata seedlings under low temperature stress
綜合低溫下葛藤幼苗生長發(fā)育及生理生化2組指標(biāo),根據(jù)主成分分析(表2)中特征值大于1的標(biāo)準(zhǔn)選取6個主成分,第一~六個主成分貢獻(xiàn)率分別為45.076%、15.050%、10.463%、8.066%、7.494%、6.714%,累積貢獻(xiàn)率達(dá)92.863%,具有較好的代表性,其余可忽略不計。
表2 低溫脅迫下葛藤幼苗18個性狀的主成分分析Table 2 Principal component analysis of 18 traits of P.lobata seedlings under low temperature stress
第一主成分中貢獻(xiàn)率較大的是干鮮比、葉面積、葉寬,低溫脅迫下葛藤生長發(fā)育減緩,葉片生長受到一定影響;第二主成分中貢獻(xiàn)率較大的是GA3和MDA含量,低溫下植物膜脂過氧化會造成植物體內(nèi)MDA積累;第三主成分中SOD活性、Pro和ZT含量貢獻(xiàn)率較大,細(xì)胞內(nèi)抗氧化酶活性及膜保護(hù)物質(zhì)含量越高,幼苗受到的傷害程度就越?。坏谒闹鞒煞种胸暙I(xiàn)率較大的是APX活性和IAA含量,其中IAA是生長促進(jìn)類激素,植物通過降低體內(nèi)IAA含量,抑制植物生長,增強植物的抗冷性;第五主成分中SOD和CAT活性貢獻(xiàn)率較大,寒冷條件下細(xì)胞內(nèi)保護(hù)酶活性的變化反映了葛藤幼苗的抗寒能力;第六主成分中貢獻(xiàn)率較大的是葉長和相對電導(dǎo)率。
對葛藤的性狀經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理后,將不同溫度下葛藤各主成分得分分別與所對應(yīng)的貢獻(xiàn)率相乘,最終求出綜合得分,以此來對抗冷性進(jìn)行綜合評價。前6個主成分可有效表現(xiàn)不同溫度下葛藤的生長情況,其綜合得分情況如表3所示。葛藤抗冷能力的綜合評價值D值隨著脅迫強度的上升而減少,重度低溫脅迫(SD)下葛藤幼苗葉片的D值與輕度低溫脅迫(LD)下D值的平均值相差不大,LD2處理下D值最小,隸屬函數(shù)分析表明低溫會對葛藤的生長帶來一定的負(fù)面影響。
表3 葛藤幼苗各綜合指標(biāo)的隸屬函數(shù)值、D值及綜合評價Table 3 Membership function value,D value and comprehensive evaluation of each comprehensive index of P.lobata seedlings
溫度是影響植物生長發(fā)育的重要環(huán)境因子之一,在低溫下植物的生長會受到嚴(yán)重抑制。本研究中,隨著溫度的降低,葛藤幼苗生長速度不斷下降,且這種受抑制的情況在葉片上也存在,葉面積、葉寬、葉周長及水含量與CK相比均出現(xiàn)顯著下降,且溫度越低,各生長指標(biāo)的值越低,與歐陽孔勝等(2011)對低溫處理甜瓜砧木的研究結(jié)果相同。植物細(xì)胞中含有大量水分,充足的水分使得植物在生長中枝葉挺立,便于充分接受光照和交換氣體;同時,水分還是植物對物質(zhì)吸收及轉(zhuǎn)運的溶劑。水分的減少會限制各種物質(zhì)在植物體內(nèi)的運輸,從而導(dǎo)致植株的光合和代謝作用大大減弱,葉片內(nèi)合成光合產(chǎn)物的原料減少則會使植株營養(yǎng)物質(zhì)的合成減少,使得植物生長發(fā)育減緩。本研究中,葛藤葉片干鮮比隨溫度下降呈上升趨勢,通過觀察葉片,發(fā)現(xiàn)有萎焉、收縮現(xiàn)象。表明低溫會引起葛藤葉片水分含量下降,其水分的利用受到一定限制,葉片細(xì)胞膨壓不足,不能保持葉片固有姿態(tài),從而發(fā)生改變,植株的生長發(fā)育也因低溫受到一定程度的抑制。
低溫環(huán)境下植物細(xì)胞的滲透勢可通過可溶性物質(zhì)的積累來調(diào)節(jié),從而緩解逆境對膜系統(tǒng)的傷害(侯禎丹等,2019)??扇苄蕴呛陀坞x脯氨酸是細(xì)胞質(zhì)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)。植物體內(nèi)的可溶性糖積累可提高細(xì)胞液濃度,從而降低水勢及冰點(王卓敏等,2016)。本研究中,葛藤幼苗葉片中Pro和可溶性糖含量均隨溫度降低呈上升趨勢,與CK相比在SD處理下葉片中的可溶性糖含量顯著上升279.21%。與前人對番茄(王孝宣等,1998)、西番蓮(董萬鵬等,2015)及棉花(王曉曼等,2020)的研究結(jié)果相同,表明葛藤會通過增加體內(nèi)可溶性糖和Pro的積累,增強自身的保水能力,維持自身滲透勢和膜的正常功能,避免細(xì)胞遇冷凝固,防止細(xì)胞損傷,從而抵抗低溫脅迫。
基于電解質(zhì)外滲量測定開發(fā)的電導(dǎo)法是在植物上應(yīng)用較廣泛的抗寒性鑒定方法(王曉輝等,2012),在擬南芥低溫抗性鑒定中普遍采用存活率和相對電導(dǎo)率作為衡量指標(biāo),低溫下存活率高、相對電導(dǎo)率低則表明低溫抗性能力強。本研究中,葛藤葉片相對電導(dǎo)率呈上升趨勢,但LD處理下與CK差異不明顯,SD處理時顯著上升。在不同的處理溫度下,抗寒性強的品種相對電導(dǎo)率較低,抗寒性弱的品種相對電導(dǎo)率較高(王召元等,2022)。本研究中葛藤在LD處理下電導(dǎo)率與對照組差異不顯著的結(jié)果與前人對谷子(張彬等,2020)、衛(wèi)矛屬植物(楊航宇和劉長仲,2020)的研究結(jié)果相同,表明葛藤在LD處理下具有較好的抗寒性,但具體適宜溫度還有待于進(jìn)一步驗證。
植物遭受低溫時,細(xì)胞內(nèi)的自由基產(chǎn)生、清除都會受到影響,嚴(yán)重時過氧化自由基代謝平衡會被破壞,自由基過多的積累則會導(dǎo)致膜系統(tǒng)受到損傷,造成膜脂過氧化(洪舟等,2020)。膜脂過氧化會使細(xì)胞膜滲透性變大,細(xì)胞內(nèi)的MDA大量積累,進(jìn)而影響植物體內(nèi)多種正常反應(yīng)。本研究中,LD處理下葛藤葉片的MDA含量有所上升但差異不顯著,與前人對番茄(高茜等,2020)、紫花苜蓿(陳勝萍等,2017)進(jìn)行低溫處理的研究結(jié)果相似,表明在低溫脅迫下葛藤幼苗膜脂過氧化程度低,受氧化損傷程度較弱,低溫未對葛藤造成明顯的膜脂過氧化損傷,說明葛藤具有較強的抗寒能力。
本研究中,葛藤幼苗葉片的SOD、POD、APX活性均隨溫度的降低而升高,低溫脅迫下葛藤葉片中CAT活性雖然表現(xiàn)為下降趨勢,但與CK差異并不顯著,CAT活性始終保持在較高水平。SOD是植物重要的保護(hù)酶系統(tǒng),同時也是保護(hù)酶系統(tǒng)的第一道防線,能將毒性較強的轉(zhuǎn)化為毒性較弱的H2O2(高茜等,2020);但H2O2過量累積仍會對細(xì)胞造成傷害,所以轉(zhuǎn)化的H2O2需通過CAT和POD等其他抗氧化酶清除。本研究中葛藤幼苗葉片的CAT活性呈下降趨勢,會使H2O2清除能力降低,可能造成H2O2的積累,使得膜系統(tǒng)遭受活性氧物質(zhì)積累的傷害,但葛藤在低溫下POD活性與CK相比有明顯上升,說明POD清除過氧化氫的調(diào)控機制已形成,能在一定程度上幫助葛藤幼苗調(diào)節(jié)細(xì)胞膜透性,防止膜受損傷,從而提高葛藤幼苗的低溫適應(yīng)能力,與周福平等(2020)對高粱的研究結(jié)果相同。根據(jù)研究結(jié)果及葛藤接受低溫處理后的生長發(fā)育情況來看,葛藤幼苗并未出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p傷及死亡,表明可能是低溫下葛藤幼苗葉片的SOD、POD、CAT和APX等保護(hù)酶的綜合耐低溫機制已形成,活性氧等各種自由基積累減少,細(xì)胞內(nèi)活性氧代謝處于一定的平衡狀態(tài),膜脂過氧化作用得到緩解,降低了細(xì)胞膜的破壞程度,即葛藤可通過調(diào)整自身的保護(hù)酶系統(tǒng)來增強其耐低溫性。
植物激素是由植物體自身代謝產(chǎn)生的一類有機活性化合物,數(shù)量很少,自產(chǎn)生部位運輸?shù)阶饔貌课?,在很低濃度時就能發(fā)揮顯著生理效應(yīng)(丁廣文等,2016)。本研究中,隨著溫度下降,葛藤幼苗葉片的ABA、GA3和ZT含量先上升后下降,IAA含量不斷下降。與周錦業(yè)等(2020)的研究結(jié)果相似,可能是由于低溫脅迫引發(fā)植物體內(nèi)滲透調(diào)節(jié)的改變,葛藤為抵抗低溫帶來的傷害從而增加抑制類內(nèi)源激素如ABA的含量,以增強自身耐低溫性。而GA3和IAA有加速細(xì)胞分裂、促進(jìn)成熟細(xì)胞伸長的作用(袁夢佳等,2021),被認(rèn)為是生長促進(jìn)類激素。GA3還可通過影響植物體內(nèi)自由水和束縛水的含量來改變其抗冷性(許耀照等,2020)。葛藤在低溫下通過降低體內(nèi)IAA和GA3含量,抑制植物生長,增強了自身的抗冷性。本研究結(jié)果表明葛藤幼苗為抵御低溫脅迫帶來的不利影響,通過增加體內(nèi)生長抑制類激素,降低生長促進(jìn)類激素的含量,以此來增強自身的抗冷性。
對葛藤幼苗的形態(tài)指標(biāo)和生理指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)分析,發(fā)現(xiàn)生長速度與MDA含量呈顯著負(fù)相關(guān)。植物在遭遇低溫脅迫時,膜脂過氧化產(chǎn)物MDA會大量積累(蔣安等,2010),MDA積累會對細(xì)胞,特別是細(xì)胞膜造成一定傷害。本研究結(jié)果表明,當(dāng)葛藤幼苗遭受低溫脅迫時,MDA含量不斷上升,對植株生長造成了不良影響。干鮮比與相對電導(dǎo)率和可溶性糖含量呈顯著正相關(guān),說明植物水分的減少和干物質(zhì)的積累會對相對電導(dǎo)率上升起重要作用,可溶性糖含量增加與細(xì)胞滲透勢調(diào)節(jié)密切相關(guān)。通過對各個材料主成分值進(jìn)行比較,可了解不同樣本間的差異(于鳳瑤等,2010)。本研究對葛藤生長性狀的主成分分析發(fā)現(xiàn),前6個主成分對表型變異的累計貢獻(xiàn)率達(dá)92.863 %。根據(jù)各主成分的特性,可將6個主成分分為三大類,第一類是產(chǎn)量性狀,比如第1主成分中的生長速度、葉面積和周長等,主要反映低溫脅迫下葛藤生長發(fā)育變化,在低溫脅迫下葛藤產(chǎn)量性狀呈下降趨勢;第二類是保護(hù)酶活性,如主成分中貢獻(xiàn)率較大的MDA、SOD、APX、CAT活性,細(xì)胞內(nèi)抗氧化酶活性及膜保護(hù)物質(zhì)含量越高,植物的抗冷性越強,說明幼苗受到的傷害程度越小,與馮昌軍等(2005)對苜蓿進(jìn)行低溫脅迫的研究結(jié)果相似;第三類是內(nèi)源激素,如IAA、GA3等,內(nèi)源激素在主成分累計貢獻(xiàn)率占比較高,說明內(nèi)源激素對植物抗冷性調(diào)節(jié)具有重要意義。
結(jié)合形態(tài)、生理指標(biāo)及隸屬函數(shù)進(jìn)行分析,低溫處理下隸屬函數(shù)值呈下降趨勢,葉片也出現(xiàn)輕微萎焉、收縮,說明低溫對葛藤幼苗的生長產(chǎn)生了一定的脅迫作用;最低的函數(shù)值出現(xiàn)在LD處理下,而并非在SD處理,對比2個處理下隸屬函數(shù)平均值,分別為3.82和3.83,并無明顯差異。可溶性糖等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量上升,SOD、POD等保護(hù)酶活性上升,MDA等膜脂過氧化物質(zhì)積累較少,說明葛藤具有一定的抗冷性。綜合上述分析,雖然低溫會對葛藤生長造成影響,但遭遇低溫時,葛藤會通過減緩自身生長、降低水含量、提高保護(hù)酶活性等一系列措施來抵御低溫帶來的不利影響,抗冷性較強,具有在低溫下存活的能力。但本研究只是基于植物生理和激素水平對葛藤的耐低溫性進(jìn)行探討,今后還應(yīng)結(jié)合不同產(chǎn)地、不同生長階段、不同低溫脅迫時間對植株生長性狀的差異和當(dāng)?shù)氐乩憝h(huán)境進(jìn)行綜合探討與研究,以期選育出抗冷性強、適合在西南地區(qū)栽培的葛藤品種。
葛藤幼苗在低溫下MDA增加不明顯,可溶性糖含量和各種保護(hù)酶活性升高,生長促進(jìn)類激素含量降低,生長抑制類激素含量增加。低溫下葛藤生長減緩,但并未出現(xiàn)明顯損傷,表明葛藤幼苗可通過增強滲透調(diào)節(jié)能力、提高保護(hù)酶活性、調(diào)節(jié)激素含量來提高自身抗冷性,進(jìn)而抵御低溫脅迫帶來的不利影響。