1、本科毕业设计(20_届)3种乡土树种的抗涝性研究所在学院专业班级生物技术学生姓名学号指导教师职称完成日期年月2【摘要】本文以丙二醛MDA含量和游离脯氨酸及相对电导率为指标,研究比较了水淹条件下杨梅(MYRICARUBRALOURZUCC)、山核桃(CARYACATHAYENSISSARG)和浙江楠(PHOEBECHEKIANGENSISCBSHANG)3个乡土树种的抗涝性大小。实验表明水淹胁迫下,3个树种的相对电导率及游离脯氨酸含量均呈上升趋势,而丙二醛含量的变化则有显着差异。综合3个生理指标后得出杨梅的抗涝性最强,山核桃次之,浙江楠较弱。【关键词】水淹胁迫游离脯氨酸丙二醛相对电导率抗涝性【A
2、BSTRACT】USINGMDACONTENT、PROLINECONTENTANDELECTRICCONDUCTIVITYASPHYSIOLOGICALINDEXES,WATERLOGGINGTOLERANCEOFMYRICARUBRALOURZUCC、CARYACATHAYENSISSARGANDPHOEBECHEKIANGENSISCBSHANG3LOCALTREESPECIESWERECOMPAREDINWATERLOGGINGSTRESSTHISRESULTSSHOWEDTHATPROLINECONTENTANDELECTRICCONDUCTIVITYCONTENTOFDIFFEREN
3、TTREESPECIESHADTRENDOFINCREMENT,BUTMDACHANGEOFWASVARIEDINWATERLOGGINGSTRESSUPONTHERESEARCHOFTHE3PHYSIOLOGICALINDEXESWEFOUNDTHATMYRICARUBRALOURZUCCHASTHEBESTWATERLOGGINGTOLERANCE,CARYACATHAYENSISSARGISWORSE,ANDPHOEBECHEKIANGENSISCBSHANGISNTGOODATWATERLOGGINGTOLERANCE【KEYWORDS】WATERLOGGINGSTRESSPROLIN
4、EMDAELECTRICCONDUCTIVITYWATERLOGGINGTOLERANCE3目录目录I1前言22材料与方法221实验树种的生物学特性及观赏价值2211山核桃MYRICARUBRALOURZUCC2212杨梅MYRICARUBRA3213浙江楠PHOEBECHEKIANGENSISCBSHANG322实验方法3221实验设计3222实验方案32221丙二醛测定法32222脯氨酸测定法42223电导率测定法53实验结果与分析531水淹条件下不同树种叶片相对脯氨酸的变化532水淹条件下不同树种叶片相对丙二醛的变化733水淹条件下不同树种叶片电解质渗出率的变化84结论10参考文献10致
5、谢错误未定义书签。附录错误未定义书签。23种乡土树种的抗涝性研究1前言宁波地处我国东部沿海地区水陆交错地带,是举世瞩目的杭州湾大桥的南端,长三角经济圈的重要组成部分,随着杭州湾大桥的贯通,全面融入长三角经济圈,经济的迅速发展对我市自然生态环境的要求越来越高。水是影响植物生长发育过程的重要环境因子之一,土壤中只有含有一定量的水分,植物才能正常进行生命活动,但过多的土壤水分也会对植物的形态发育、生长和代谢产生一系列不良的影响。长江下游地区属于亚热带及暖温带季风性气候,夏季雨水充足,容易形成内涝,由此引发的生态问题正在被逐渐重视。随着生活水平的提高,人们对水环境的要求在不断提高,对园林树种在景观和生
6、态系统中的重要作用也有了进一步的认识。由于不同树种存在耐涝性差异,因此,选择适宜的耐涝树种是河堤防护和绿化工作的重要基础之一12。涝害是指地面积水,淹没了植物的一部分或全部而造成的伤害。涝害是经常会碰到的,例如暴雨、海潮、洪水之后,都可能产生涝害。我市受地理位置和海洋性季风气候的影响,地下水位偏高,同时又有众多的江河、湖泊、水库,每年都有暴雨、洪涝等自然灾害发生,城市季节性积水地的面积很大,不耐涝的众多城市绿化树种往往会受到严重涝害甚至死亡,不仅影响一些旅游区内湖泊、水库、河岸的美观,还会造成水土流失,更重要的是对我市的自然生态环境造成严重破坏。宁波地处长江三角洲是一个多雨多涝的城市,涝害严重
7、影响了观赏植物的种植与培育。针对我市目前栽种的绿化树种中抗涝性的树种较少,仅以构树、桑树、河柳、枫扬为主,景观比较单调,在充分挖掘和评价本地植物资源的基础上,开展3种观赏价值较高树种的抗涝性比较研究,选育出耐水湿同时观赏价值高的乡土植物种类,对我市绿化树种种类的增加,改善城市生态景观,解决多雨水沿海城市的绿化建设等方面具有重大意义。近年来在植物的抗旱性、抗寒性、耐涝性、耐盐碱性等方面已经有了系统研究,形成了一套成熟的研究技术,如核磁共振法、电导率法、叶绿素荧光法、电阻法等测定植物的抗逆性强度。其中使用电导率法测定叶绿素荧光法和细胞膜渗透性测定光合器官的稳定性作为一个有效手段已在植物的抗逆性研究
8、中得到广泛的使用38。因此,可以借鉴和运用这些成熟技术,为研究植物的耐涝性研究和生理生态学角度分析的角度提供技术支持810。本文针对我市目前栽种的绿化树种中抗涝性的树种较少,以游离脯氨酸和丙二醛MDA含量及相对电导率为指标,开展山核桃、杨梅及浙江楠3种观赏价值经济价值较高的乡土树种抗涝性比较研究,比较其耐水湿能力。为丰富我市抗涝性绿化树种及营造美丽的城市景观提供重要依据。2材料与方法21实验树种的生物学特性及观赏价值211山核桃MYRICARUBRALOURZUCC3山核桃属胡桃科山核桃属,原产于浙、皖交界的天目山区。临安是中国山核桃产地之一山核桃为落叶乔木,树高30米左右,树皮光滑,幼树时青
9、褐色,老树为白色,裸芽、新梢、叶背面及外果皮外表均密被锈黄色腺鳞,具奇数羽状复叶,小叶57片。坚果为卵形,顶端大、壳厚、种仁肥大、常四裂。核仁可食,味美榨油供食用。山核桃树干端直,树冠近广卵形,作行道树种,为很好的城乡绿化树种和果材兼用树种。212杨梅MYRICARUBRA杨梅属杨梅科杨梅属,产我国长江以南各省区,以浙江栽培最多;日本、朝鲜及菲律宾也有分布。为常绿小乔木,高达12米,树冠圆球形。单叶互生,厚革质,倒披针形或矩圆卵形,。雌雄异株,34月开粉红色花,雄花序圆柱形,雌花序长圆卵状。核果球形,67月成熟,有深红、紫红、白等色。杨梅不仅是我国重要的水果,具有重大的经济价值,同时杨梅枝繁叶
10、茂,树冠圆整,初夏又有红果累累,十分可爱,也是园林绿化结合生产的优良树种。213浙江楠PHOEBECHEKIANGENSISCBSHANG浙江楠属樟科,原产浙江和江西两省的陵低山沟谷地或山坡林内。为常绿乔木,树干通直,高达20米,胸径50厘米;叶革质,倒卵状椭圆形或倒卵状披针形;圆锥花序腋生;花长约4毫米;核果椭圆状卵圆形。浙江楠是中国特有珍稀树种。木材坚韧,结构致密,具光泽和香气,是楠木类中材质较优的一种。主干挺直,树冠整齐,枝叶繁茂,又是优良园林绿化树种。22实验方法221实验设计每个树种选择10盆2年生盆栽苗,以正常生长的3种植物的2年生植株作为对照CK,2010年7月15日从宁波市林科
11、院苗场选苗移栽进入大棚,正常培养半个月后将盆栽苗放入水槽中进行水淹处理,并保持水位在土表上5CM处。采样间隔期设为5D。当水淹致使植株叶片脱落约50时,停止实验。每次采样均取生长一致的叶片进行各项生理指标的测定。采用磺基水杨酸法提取游离脯氨酸并用茚三酮比色法测定其含量丙二醛MDA含量采用硫代巴比妥酸TBA法进行测定,用电导仪测定相对电导率。上述指标测定时均设3次重复。222实验方案2221丙二醛测定法4(1)MDA的提取称取剪碎的试材1G,加入2MLL0TCA和少量石英砂,研磨至匀浆,再加8MLTCA研磨,匀浆在4000RMIN1离心10MIN,上清液为样品提取液。(2)显色反应和测定吸取离心
12、的上清液2ML对照加2ML蒸馏水,加入2ML06TBA溶液,混匀物于沸水浴上反应15MIN,迅速冷却后再离心。取上清液测定532、600和450NM波长下的消光度。(3)计算含量直线方程法按公式求出样品中糖分在532NM处的消光度值Y532,用实测532NM的消光度值减去600NM非特异吸收的消光度值再减去Y532,其差值为测定样品中MDATBA反应产物在532NM的消光度值。按MDA在532NM处的毫摩尔消光系数为155换算求出提取液中MDA浓度。C11171D450C2645D532D600056D450C1可溶性糖的浓度MMOLL1C2MDA的浓度(UMOLL1)D450、0532、D6
13、00分别代表450、532和600NM波长下的消光度值。2222脯氨酸测定法(1)25酸性茚三酮显色液配置冰乙酸和6MOL/L磷酸以32混合,作为溶剂进行配制,于70下加热溶解,冷却后置棕色试剂瓶中,4下保存备用,两天内稳定。(2)绘制脯氨酸标准曲线(A)称取10MG脯氨酸,蒸馏水溶解后定容至100ML,其浓度为100G/ML母液。(B)取母液00、05、125、25、50、75、100ML分别放入7个50ML容量瓶中,再分别加入蒸馏水定容至50ML,配成00、10、25、50、100、150、200G/ML的系列溶液。(C)别取上述各溶液ML,加入已编号的7个试管中,再分别加入ML冰醋酸,4
14、ML酸性茚三酮试剂,2ML磺基水杨酸溶液;(D)摇匀后,用玻璃盖上试管口,在沸水浴中反应2H;(E)将试管取出,冷却至室温,然后向各试管中加入ML甲苯,手工充分震荡后,静置约10MIN,红色反应产物被萃取到甲苯层;(F)用滴管吸取红色的甲苯萃取液于比色皿中,在分光光度计520NM波长处测定吸光度;(G)以脯氨酸含量为横坐标,吸光度为纵坐标绘制标准曲线。(3)游离脯氨酸的提取称取03G叶片鲜样(来自经干旱处理和对照的不同材料),剪碎后放入具塞试管中,加55ML3磺基水杨酸溶液,加塞后在沸水浴中提取10MIN,过滤液待测。(4)游离脯氨酸的测定取提取液2ML于具塞试管中,加入2ML蒸馏水、2ML冰
15、醋酸和4ML酸性茚三酮试剂,摇匀后在沸水浴中加热显色2H,取出后冷却至室温,加入4ML甲苯,充分摇匀以卒取红色产物。静置约10MIN,吸取甲苯层,于分光光度计520NM波长处测定吸光度。(5)计算样品中的脯氨酸含量脯氨酸含量(G/G)(CV/A)/W或脯氨酸含量()(CV/A)/W104式中C由标准溶液查得脯氨酸G数;V提取液总体积(ML);A测定液总体积(ML);W样品重(G);1G106G。许多研究表明,在水淹胁迫时,游离脯氨酸会大量积累,因此许多人觉得可将游离脯氨酸积累的数量作为定义植物抗涝性的指标。可是,也有的研究表明,各个植物品种在水分胁迫时,脯氨酸积累有着巨大的差异,有些抗涝品种在
16、轻度水淹胁迫时脯氨酸含量并不增加,而一些不抗涝品种,游离脯氨酸积累伴随着器官组织内部水势上升而上升。所以,以游离脯氨酸作为指标时,应结合其它抗涝指标一起评价。2223电导率测定法每份取2G(地上部分),剪成小段(10CM左右),置小烧杯中,用去离子水洗三次,沥干,准确加入20ML去离子水,放置1H,摇匀,用DDS11A电导率仪测得的电导率为R1。将材料于微波炉中煮沸,彻底破坏材料的膜结构,冷却至室温后,测电导率R2。相对电导率()R1/R21003实验结果与分析经过25天的水淹处理之后,山核桃,杨梅,浙江楠体内的丙二醛、脯氨酸、相对电导率也有了相应的变化,具体数据如下面的表1到表3和图11到图
17、33。31水淹条件下不同树种叶片相对脯氨酸的变化植物在水淹胁迫下,抗涝性与体内游离脯氨酸含量之间存在联系。遭受水淹胁迫后,植株体内的游离脯氨含量会呈现增加趋势,研究认为这是树种对水淹胁迫的一种自我保护和适应机制。但是,随着水淹时间的延长,游离脯氨酸含量的最大值往往伴随胁迫后生理形态的损伤出现。于是,可以用水淹后游离脯氨酸含量最大值的出现时间来判断树种抗涝能力的高低12。表1水淹条件下3个树种游离脯氨酸含量变化TABLE1CHANGEOFPROLINECONTENTIN3TREESPECIESUNDERWATERLOGGINGSTRESS树种TREESPECIES不同处理时间的游离脯氨酸含量(G
18、G1)PROLINECONTENTINDIFFERENTTREATMENTTIME(GG1)5D10D15D20D25D6杨梅680373310671320614440杨梅(对照)53795288600155845746山核桃910447355869984311005山核桃(对照)71237214687770937511浙江楠78371587424645浙江楠(对照)25962683241725472954图11水淹条件下杨梅体内的游离脯氨酸含量FIG11PROLINECONTENTINMYRICARUBRALOURZUCCUNDERWATERLOGGINGSTRESS050100150200
19、051015202530处理时间(DAY)游离脯氨酸含量FREEPROLINE/(GG1)实验组对照组图12水淹条件下山核桃体内的游离脯氨酸含量FIG12PROLINECONTENTINCARYACATHAYENSISSARGUNDERWATERLOGGINGSTRESS020406080100120051015202530处理时间(DAY)游离脯氨酸含量FREEPROLINE/(GG1)实验组对照组图13水淹条件下浙江楠体内的游离脯氨酸含量FIG13PROLINECONTENTINPHOEBECHEKIANGENSISCBSHANGUNDERWATERLOGGINGSTRESS0501001
20、50200250300051015202530处理时间(DAY)游离脯氨酸含量FREEPROLINE/(GG1)实验组对照组在实验开始时,山核桃、杨梅、浙江楠所含游离脯氨酸量相近。浙江楠在水淹培养过程中,体内游离的脯氨酸含量不断攀升,15D培养后达到峰值,随后在20D的培养后死亡。山核桃和杨梅培养10D开始到15D,体内游离脯氨酸含量出现一个谷值,随后在20D培养后呈上升趋势,体内游离脯氨酸含量大幅增加并在25D时达到峰值,并趋向稳定。通过对游离脯氨酸的变化(表1、图11到图13)的分析,该指标反映出3种树种的抗涝性强弱为山核桃最强,杨梅次之,浙江楠最弱。732水淹条件下不同树种叶片相对丙二醛
21、的变化研究表面丙二醛MDA是膜脂过氧化的终产物,含量的高低可反映植物在逆境下受损的程度。本实验中,3个树种的丙二醛含量随水淹时间的延长总体上呈增加趋势,但增加的速度和幅度不同,与相对电导率的变化趋势一致,进一步说明不同树种受水淹胁迫的伤害程度不同1315。表2水淹条件下3个树种丙二醛含量变化TABLE1CHANGEOFMDAIN3TREESPECIESUNDERWATERLOGGINGSTRESS树种TREESPECIES不同处理时间的丙二醛含量(MOLG1)MDAINDIFFERENTTREATMENTTIME(MOLG)15D10D15D20D25D杨梅15216142298294杨梅(对
22、照)133141185152162山核桃48211275148631013山核桃(对照)421417434489477浙江楠42510081338浙江楠(对照)317325312354348图21水淹条件下杨梅体内的丙二醛含量FIG21MDAINMYRICARUBRALOURZUCCUNDERWATERLOGGINGSTRESS012345051015202530处理时间(DAY)丙二醛含量MDA/MOLG1实验组对照组图22水淹条件下山核桃体内的丙二醛含量FIG22MDAINCARYACATHAYENSISSARGUNDERWATERLOGGINGSTRESS0246810120510152
23、02530处理时间(DAY)丙二醛含量MDA/MOLG1实验组对照组8图23水淹条件下浙江楠体内的丙二醛含量FIG23MDAINPHOEBECHEKIANGENSISCBSHANGUNDERWATERLOGGINGSTRESS051015051015202530处理时间(DAY)丙二醛含量MDA/MOLG1实验组对照组经过5D的培养后,三种植株未出现明显的差异和丙二醛的上升,都维持在一个较低的水平。10D的培养之后,浙江楠和山核桃出现了一个峰值。15D的培养后,浙江楠的丙二醛含量持续上升,山核桃的丙二醛含量有所回落,下降到与培养5D后相近的水平,杨梅的数值开始上升,达到一个小峰值。20D培养后
24、,浙江楠树苗死亡,山核桃的丙二醛含量稳步上升,杨梅体内的丙二醛含量趋于平稳。25D培养结束后两种树种丙二醛含量均高于初始值,山核桃又高于杨梅。通过对MDA的变化(表2、图21到图23)分析,该指标反映出3种树种的抗涝性强弱为杨梅最强,山核桃次之,浙江楠最弱。33水淹条件下不同树种叶片电解质渗出率的变化水淹胁迫下,细胞膜透性往往反映膜的稳定性,是植物耐涝性指标之一。一般情况下,抗涝树种比不抗涝树种具有较低的电解质外渗率,不抗涝的树种在水淹条件下相对电导率显着高于对照。表3水淹条件下3个树种的电解质渗出率变化TABLE3CHANGEOFELECTRICCONDUCTIVITYIN3TREESPEC
25、IESUNDERWATERLOGGINGSTRESS树种TREESPECIES不同处理时间的电解质渗出率()ELECTRICCONDUCTIVITINDIFFERENTTREATMENTTIME()5D10D15D20D25D杨梅13293924212227563147杨梅(对照)11671084119611551209山核桃12901355182716591588山核桃(对照)93484191910681002浙江楠177335173851浙江楠(对照)968911104510528069图31水淹条件下杨梅体内的电解质渗出率FIG31ELECTRICCONDUCTIVITYINMYRICA
26、RUBRALOURZUCCUNDERWATERLOGGINGSTRESS01020304050051015202530处理时间(DAY)电解质渗出率ELECTRICCONDUCTIVITY/实验组对照组图32水淹条件下山核桃体内的电解质渗出率FIG31ELECTRICCONDUCTIVITYINCARYACATHAYENSISSARGUNDERWATERLOGGINGSTRESS05101520051015202530处理时间(DAY)电解质渗出率ELECTRICCONDUCTIVITY/实验组对照组图31水淹条件下浙江楠体内的电解质渗出率FIG33ELECTRICCONDUCTIVITYIN
27、PHOEBECHEKIANGENSISCBSHANGUNDERWATERLOGGINGSTRESS01020304050051015202530处理时间(DAY)电解质渗出率ELECTRICCONDUCTIVITY/实验组对照组实验结果表明,随着水淹胁迫时间的延长,不抗涝的浙江楠很快出现相对电导率的高峰值而略耐水淹的山核桃先出现1个不明显的峰值,而后相对电导率略下降,然后出现第2个较明显的峰值。第一个峰值可看作植株对水淹的适应性反应第二个峰值的出现表示水淹胁迫已经对植株产生了伤害,与实验过程中植株叶片脱落率50的时间相近。杨梅第25天时相对电导率增幅仍不明显,植株生长正常,可认为是杨梅具有一定
28、的抗涝性16。植物体内的电解质渗出率测定结果与丙二醛相类似,山核桃、杨梅、浙江楠起始的电解质渗出率相近,浙江楠体内的电解质渗出率持续高升,15D之后达到40警戒线,20D之后死亡。山核桃在10D培养后出现了一个电解质渗出率峰值,但在15D之后有所回落,然后在20D之后开始上升。杨梅体内的电解质渗出率曲线与山核桃相类似,前10D趋于平稳,15D时到达一个小高峰,之后在20D回落再趋于平稳,最终数值低于山核桃。10通过对电解质渗出率的变化(表3、图31到图33)分析,该指标反映出3种树种的抗涝性强弱为杨梅最强,山核桃次之,浙江楠最弱。4结论水淹不仅会使植物落叶,还会使植物各项生理指标发生应激性反应
29、。因此,可以通过测定各种生理指标来判断树种的耐涝能力。综合分析3个生理指标的实验数据可见,浙江楠的抗涝性最差,在20D的时候已经死亡,而山核桃与杨梅的抗涝性相对较好,对水淹胁迫有一定的抵抗能力,在经历最初的应激反应之后会自行调整适应一段时间才进入一个缓慢的伤害过程,而从数据上来看,杨梅的抗涝性又更优。植物的各种生理活动都离不开水,在选择种植何种观赏植物,经济作物前对其耐涝性的检测成为了当前园林种植的一项重要指标。在桃树、水稻、梨树、玉米、花生等许多品种的选种中抗涝性已经成了一个重要的指标1720。我国沿海地区有着大量的低洼地,季节性的降水常导致涝害发生,这使得生态环境在不断地恶化并限制了这些地
30、区观赏植物的分布。因此培育和选择耐涝性强的观赏树种,并解决在涝泽土地种植的根本途径,也是推广一些高观赏性园林植物(如牡丹、月季等)种植范围的切实方法。所以,对植物耐涝性的鉴定是非常必要的,这对品种的筛选和培育提供科学依据有着重要的帮助。渗透调节机制、保护酶系、内源激素等方面对缓解水涝胁迫对植物的损害都具有一定的作用。在水涝胁迫下,活性氧、渗透调节机制以及抗氧化系统中的各种物质依然是今后对植物抗涝性研究的焦点问题。由于植物生长过程中面对环境的复杂性多变性,逐渐形成了植物对严苛环境的适应。因此单独对某一指标进行研究来表示植物抗涝性的强弱,不再适合对植物抗涝性的定性分析,今后应该通过综合数据进行分析
31、21。用生理指标验证树种的耐涝性时,我们应该使用尽可能多的生理指标综合论证,不同树种应对水涝胁迫的机制有所不同,所以同样的检测方法在不同的树种上会得到不同的结果。以山核桃为例,受水淹胁迫后体内的游离脯氨酸含量没有显著的变化,但相对电导率却有着明显的变化。因此,我在实验过程中通过对实验植株叶片的游离脯氨酸、丙二醛含量以及相对电导率三个生理指标进行综合分析来比较它们的抗涝性22。地处江南水乡的宁波作为高速发展的新兴经济圈,城市绿化将变得越来越重要,通过抗涝性实验筛选出优秀的抗涝园林植物将对宁波的发展起到重要的意义。11参考文献1LIMITEDFLOODINGTOLERANCEOFJUVENILES
32、RESTRICTSTHEDISTRIBUTIONOFADULTSINANUNDERSTORYSHRUBITEAVIRGINICAITEACEAEJAMERICANJOURNALOFBOTANY2009,9160316112SHORTTERMFLOODINGEFFECTSONGASEXCHANGEANDQUANTUMYIELDOFRABBITEYECBLUEBERRYVACCINIUMASHEIREADEJPLANTPHYSIOL,1986,812892923罗祺10个园林树种耐涝性比较研究D南京农业大学硕士论文,20084燕平梅,章艮山水分胁迫下脯氨酸的累积及其可能的意义J太原师范专科学学报,
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