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喀斯特生境下,除高pH、重碳酸盐、低磷等不利因素外,干旱也是严重影响植物生长发育的关键因子,更是影响植物分布和生产力高低的重要因素之一。干旱会影响植物的各项生理、生化指标,进而影响植物的正常生长,但部分植物可通过自身生理调节作用来适应干旱逆境。
本研究以麻疯树(JatrophacurcasL.)和油桐(VerniciafordiiH.)幼苗为试验材料,通过在培养液中添加渗透胁迫剂—聚乙二醇(polyethyleneglycol,PEG6000),pH调至8.1±0.5,10mMNaHCO3,模拟喀斯特生境的不同渗透胁迫逆境,通过测定植物的生理生化指标和稳定碳同位素组成,对比研究麻疯树和油桐抗渗透胁迫能力,为筛选喀斯特地区耐旱生物质能源植物提供理论依据。
主要研究结果如下:
随着渗透胁迫程度的增加:
1)两种植物幼苗Fo增加,Fv/Fm、Φpsn和qP值均出现下降,但油桐下降幅度较麻疯树大,说明油桐的光合系统Ⅱ在渗透胁迫下受到损害比麻疯树大,而麻疯树则表现出较强的光合稳定特性;
2)两种植物幼苗叶片Pn、Gs、Ci和Tr值均逐渐降低,但油桐下降幅度较麻疯树大,说明渗透胁迫对油桐幼苗的光合活性影响较大,而麻疯树则表现出较强的光合碳同化能力;
3)同对照相比,两种植物幼苗叶片含水量、叶绿素含量、株高和生物量均出现下降,叶片的脯氨酸含量、相对电导率和可溶性糖含量增加,说明麻疯树和油桐幼苗可以通过可溶性糖和脯氨酸的累积来适应胁迫,而麻疯树的叶片含水量、叶绿素含量、相对电导率、株高和生物量下降幅度均比油桐小,说明渗透胁迫对麻疯树幼苗的影响较油桐小,麻疯树表现出较强的抗渗透胁迫能力;
4)油桐的碳酸酐酶(CA)和葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G6PDH)活力先在10%PEG浓度处降至最低之后逐渐升高,说明油桐幼苗通过高碳酸酐酶活力和葡萄糖-6-磷酸脱氢酶的调节适应渗透胁迫逆境,而麻疯树幼苗葡萄糖-6-磷酸脱氢酶活性变化不明显,碳酸酐酶活力虽然出现下降,但是最低值仍然大于1000WAUg-1FW,说明在渗透胁迫逆境下,麻疯树的两种酶在其适应过程中也发挥着部分生理调节作用;
5)同对照相比,两植物幼苗叶片的δ13C值显著升高,在同一渗透胁迫水平处,麻疯树幼苗叶片的δ13C值较油桐幼苗高,说明麻疯树具有较高的水分利用效率。
综上所述,渗透胁迫对麻疯树和油桐幼苗的影响是对其多种生理生化过程综合作用的结果,幼苗通过不同生理调节作用来提高抗旱性,与油桐幼苗相比,麻疯树幼苗具有较强的抗渗透胁迫能力,植物叶片的稳定同位素组成在一定程度上也可以作为植物抗渗透胁迫能力的评价依据。