發(fā)布時(shí)間：2017-08-23 06:06

  本文關(guān)鍵詞：黃頂菊對(duì)逆境適應(yīng)性生理學(xué)機(jī)制研究

  更多相關(guān)文章： 黃頂菊 抗逆性 雜草競(jìng)爭(zhēng) 干旱脅迫 鹽脅迫

【摘要】：黃頂菊為近年新入侵我國(guó)的惡性外來(lái)有害植物,自2001年在河北省衡水湖首次發(fā)現(xiàn)以來(lái),現(xiàn)已蔓延至河北省、天津市、河南省、山東省等地區(qū),僅河北省在2007年黃頂菊嚴(yán)重危害面積就達(dá)56萬(wàn)hm2,其所到之處,對(duì)當(dāng)?shù)仄渌参锖娃r(nóng)作物造成嚴(yán)重影響,已對(duì)我國(guó)糧食生產(chǎn)及自然生態(tài)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅,對(duì)其進(jìn)行有效控制及治理刻不容緩。黃頂菊為我國(guó)新發(fā)現(xiàn)的外來(lái)惡性入侵植物,目前對(duì)其研究甚少,尤其是缺乏對(duì)其生物學(xué)、生態(tài)學(xué)特性方面的研究,在一定程度上影響了黃頂菊的預(yù)防及控制技術(shù)的發(fā)展。本研究從黃頂菊對(duì)鄉(xiāng)土植物的競(jìng)爭(zhēng)力、對(duì)干旱和鹽脅迫的反應(yīng)入手,探究黃頂菊入侵的生理學(xué)機(jī)制,為黃頂菊的入侵范圍預(yù)測(cè)、生態(tài)控制及其入侵地的生態(tài)修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。本研究選用黃頂菊(Flaveria bidentis(L.)Kuntze.)為實(shí)驗(yàn)材料,采用聚乙二醇(PEG)模擬干旱法對(duì)其種子進(jìn)行5個(gè)PEG濃度水平的脅迫處理(0、2%、5%、10%、15%),研究黃頂菊種子在PEG干旱脅迫下的萌發(fā)特性;采用盆栽控水的方法對(duì)黃頂菊進(jìn)行3種土壤水分處理即:CK(土壤含水量為最大田間持水量80%,下同)、T1:輕度土壤干旱脅迫(60%)和T2重度土壤干旱脅迫(30%);7種Na Cl濃度(0、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%)分別測(cè)定了不同土壤干旱和鹽脅迫下黃頂菊生理和生長(zhǎng)指標(biāo),主要研究結(jié)果如下:雜草競(jìng)爭(zhēng)試驗(yàn)表明,黃頂菊對(duì)反枝莧和斑葉大戟的生長(zhǎng)具有明顯抑制作用,對(duì)狗尾草和馬唐的生長(zhǎng)量則沒有明顯抑制作用。水分脅迫影響了黃頂菊植株的形態(tài)及生物量的分配,在不同的土壤水分條件下,黃頂菊會(huì)產(chǎn)生不同的響應(yīng)。在脅迫初期,T1(最大田間持水量的60%)與T2(最大田間持水量的30%)處理對(duì)黃頂菊植株的株高、基徑、葉片數(shù)量與葉面積的影響的差異并不明顯,15d之后葉面積都受到不同程度的抑制,在干旱脅迫30d后,黃頂菊植株的株高與葉片數(shù)量均出現(xiàn)明顯差異。水分脅迫對(duì)黃頂菊的地上部分與地下部分的生長(zhǎng)有不同程度的抑制作用,在黃頂菊的苗期與花期,不同的試驗(yàn)處理對(duì)其根冠比沒有明顯影響,但是,隨著脅迫時(shí)間的增長(zhǎng),在黃頂菊的種子期,不同的試驗(yàn)處理對(duì)其根冠比有著顯著影響,地上部分的生物量隨著水分梯度的升高而降低。在正常情況下即CK(最大田間持水量的80%)處理,黃頂菊的凈光合速率在11:30左右達(dá)到第1個(gè)峰值,為31.83μmol·m-2·s-1,在15:30時(shí)再次達(dá)到峰值。但是在不同水分梯度處理下,凈光合速率在13:30時(shí)達(dá)到的峰值分別為26.87μmol·m-2·s-1與26.22μmol·m-2·s-1,明顯低于CK處理,而兩個(gè)處理的凈光合速率則沒有明顯差異,干旱脅迫下黃頂菊凈光合速率峰值出現(xiàn)時(shí)間推遲。水分脅迫對(duì)黃頂菊氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率影響相似,均呈“單峰”曲線,從清晨7:30到上午11:30,胞間CO2濃度(Ci)降低但氣孔限制值(Ls)升高,此期間,氣孔因素是導(dǎo)致光合速率變化的主要原因。而從上午11:30到13:30之間,對(duì)照處理的Ci和Ls都穩(wěn)定不變,光合速率和氣孔導(dǎo)度同比降低,氣孔因素仍是光合速率變化的主要原因。隨著光強(qiáng)的增強(qiáng),非氣孔因素逐漸起到主導(dǎo)作用,之后在15:30時(shí),Ci降到最低點(diǎn),Ls達(dá)到高峰,光合速率降低。水分脅迫使黃頂菊葉片含水率下降,葉片的保水能力和抗脫水能力增強(qiáng)。干旱脅迫下,黃頂菊苗期,花期和種子期的CAT、SOD、POD三種酶均發(fā)生變化,黃頂菊不同時(shí)期受干旱脅迫SOD、POD酶活性變化不明顯,而CAT活性變化較為明顯,隨著水分脅迫程度的增加,則通過(guò)提高SOD、POD活性,來(lái)降低水分脅迫所造成的傷害。在黃頂菊花期,其細(xì)胞內(nèi)的保護(hù)酶活性變化跟苗期大體類似,T1與T2處理組SOD的活性均有所提高,和CAT共同參與自由基清除活動(dòng)。到了種子時(shí)期,這三種保護(hù)酶的活性均呈下降趨勢(shì)。在持續(xù)干旱脅迫下,處理組的SOD活性逐漸提高,在脅迫第9d,活性達(dá)到最大。在復(fù)水后,其活性又開始下降。而POD的活性變化與SOD的活性變化相反,脅迫處理后,黃頂菊的葉片中的CAT活性無(wú)顯著變化,到第5d時(shí)則快速升高,到第7d時(shí)達(dá)到最大值,然后開始下降,在復(fù)水后,其活性仍未顯著提高。干旱脅迫下,黃頂菊在不同時(shí)期,不同水分梯度下,滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)變化不同,脯氨酸在花期和種子期含量上升,而可溶性糖和可溶性蛋白含量受干旱脅迫影響不大。持續(xù)干旱條件下,黃頂菊體內(nèi)脯氨酸的含量第9d時(shí)達(dá)最高,可溶性糖的含量在第7d時(shí)達(dá)最大,可溶性蛋白的含量基本穩(wěn)定。Na Cl脅迫下,黃頂菊的株高和生物量明顯下降。高濃度Na Cl處理明顯抑制了黃頂菊的生長(zhǎng),Na Cl濃度為0.4%為致死濃度。Na Cl處理后的黃頂菊,細(xì)胞膜透性增大,MDA含量出現(xiàn)了先升高后降低再升高的趨勢(shì),不同的時(shí)間段鹽脅迫間有著明顯差異,在處理12~15d時(shí),0.4%及以上的濃度處理的黃頂菊的細(xì)胞膜透性均0.5。Na Cl處理黃頂菊后的12d內(nèi),其葉片中POD、SOD、CAT的活性都高于CK處理。隨著時(shí)間的延長(zhǎng),3種酶的活性均呈先升高后降低的趨勢(shì),隨著脅迫時(shí)間的增加,POD、SOD、CAT的活性都大幅下降。黃頂菊在受到Na Cl脅迫后,其葉片中SOD的活性明顯升高,在處理的第9d其活性達(dá)到最大值,不同濃度的Na Cl處理導(dǎo)致葉片中SOD的活性不同,在6~9d時(shí),濃度為0.3%~0.5%的Na Cl處理的葉片中的SOD活性最高,第12d時(shí),濃度為0.3%Na Cl處理的葉片的SOD活性最高,明顯高于其他的處理(P0.5)。在Na Cl處理后,第3~6d時(shí),黃頂菊葉片中的POD的活性一直是上升的,用濃度為0.4%的Na Cl處理的葉片中的POD活性顯著高于其他的處理(P0.5),是CK處理的157.06%。CAT的活性在受到Na Cl處理后,其含量明顯升高,后逐步降低,至處理后第15d時(shí)降至最低,其變化趨勢(shì)與POD對(duì)應(yīng)。處理后第3~6d時(shí),葉片中CAT的活性增高,濃度為0.4%的Na Cl處理的葉片中的CAT活性顯著高于其他的處理(P0.5),是對(duì)照的207.99%。Na Cl脅迫下,黃頂菊葉片中的可溶性糖含量呈升高-降低-升高-降低的趨勢(shì)。并且,Na Cl濃度越高,在處理后第1d黃頂菊葉片中可溶性糖的含量就會(huì)越高,葉片中的可溶性糖會(huì)在高濃度下表現(xiàn)出很強(qiáng)的應(yīng)激性,因此,可以將可溶性糖視作抗鹽脅迫的應(yīng)激物質(zhì)。在處理后第2d時(shí),各濃度處理下黃頂菊葉片中可溶性糖的含量有所下降,在第3d時(shí)達(dá)到峰值,而在第4d與第5d時(shí),總體呈下降趨勢(shì)。從其葉片中可溶性糖含量的變化規(guī)律可以看出,0.4%的Na Cl是其致死性滲透脅迫。黃頂菊葉片中的可溶性蛋白質(zhì)在鹽分脅迫下呈升高-降低-升高的趨勢(shì)。在處理后的第2d,其葉片中的可溶性蛋白質(zhì)略有升高,但在第3~4d則有明顯下降,到第5d時(shí),其葉片中可溶性蛋白質(zhì)的含量升高并達(dá)到頂峰。在鹽脅迫后第1~3 d的時(shí)候,其葉片中脯氨酸的含量有所上升,在第4d時(shí)則有大幅下降的趨勢(shì),在第5d時(shí)又略有上升,黃頂菊葉片中脯氨酸的含量會(huì)隨Na Cl濃度的升高而有所升高,其中,濃度0.6%的處理的脯氨酸含量是0.5%處理的2.5倍。鹽脅迫下,對(duì)照和Na Cl濃度在0.3%以下,黃頂菊可以正常進(jìn)行光合作用,Na Cl濃度超過(guò)0.4%則光合作用受到抑制。黃頂菊地上部分對(duì)Na Cl脅迫比較敏感,地下部分受Na Cl脅迫影響較小。在重鹽堿地區(qū)黃頂菊入侵可能性較低。
【關(guān)鍵詞】：黃頂菊 抗逆性 雜草競(jìng)爭(zhēng) 干旱脅迫 鹽脅迫
【學(xué)位授予單位】：河北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S45
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 1 引言12-29
• 1.1 外來(lái)植物入侵研究12-15
• 1.1.1 外來(lái)植物入侵的概念12
• 1.1.2 外來(lái)植物入侵的危害12-13
• 1.1.3 外來(lái)生物入侵途徑13-14
• 1.1.4 外來(lái)植物入侵的過(guò)程14-15
• 1.1.5 外來(lái)入侵植物防治方法15
• 1.1.6 外來(lái)植物研究的發(fā)展趨勢(shì)與未來(lái)研究重點(diǎn)15
• 1.2 黃頂菊的研究現(xiàn)狀15-19
• 1.2.1 形態(tài)特征及生物學(xué)特性15-16
• 1.2.2 分布擴(kuò)散趨勢(shì)16-17
• 1.2.3 黃頂菊的危害17
• 1.2.4 黃頂菊研究現(xiàn)狀17-19
• 1.3 植物對(duì)逆境的適應(yīng)性19-21
• 1.3.1 逆境的概念19-20
• 1.3.2 植物對(duì)逆境的適應(yīng)性20-21
• 1.4 植物干旱脅迫研究進(jìn)展21-24
• 1.4.1 干旱脅迫對(duì)植物生長(zhǎng)及形態(tài)建成的影響21
• 1.4.2 干旱脅迫對(duì)活性氧平衡的影響21-22
• 1.4.3 干旱脅迫對(duì)植物滲透調(diào)節(jié)的影響22
• 1.4.4 干旱脅迫對(duì)植物丙二醛含量及質(zhì)膜透性的影響22
• 1.4.5 干旱脅迫對(duì)植物水分生理特性的影響22
• 1.4.6 干旱脅迫對(duì)植物光合生理特性的影響22-23
• 1.4.7 抗旱性綜合評(píng)定指標(biāo)23-24
• 1.5 鹽分脅迫對(duì)植物的影響24-29
• 1.5.1 鹽分脅迫對(duì)植物生長(zhǎng)及形態(tài)建成的影響24
• 1.5.2 鹽分脅迫對(duì)植物生理生化特性的影響24-26
• 1.5.3 鹽分脅迫對(duì)植物光合生理特性的影響26-27
• 1.5.4 鹽分脅迫對(duì)離子影響27-29
• 2 材料與方法29-39
• 2.1 黃頂菊與當(dāng)?shù)仉s草競(jìng)爭(zhēng)試驗(yàn)29-30
• 2.1.1 試驗(yàn)材料29
• 2.1.2 試驗(yàn)地概況29
• 2.1.3 材料及處理29
• 2.1.4 試驗(yàn)方法29-30
• 2.2 黃頂菊耐干旱試驗(yàn)30-34
• 2.2.1 試驗(yàn)內(nèi)容30-31
• 2.2.2 測(cè)定方法31-34
• 2.3 黃頂菊耐鹽試驗(yàn)34-39
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容34
• 2.3.2 測(cè)定方法34-39
• 3 結(jié)果與分析39-81
• 3.1 黃頂菊對(duì)當(dāng)?shù)仉s草的影響39-46
• 3.1.1 不同雜草的生長(zhǎng)狀況39-41
• 3.1.2 植物生長(zhǎng)量分析41-43
• 3.1.3 植物生物量分析43-46
• 3.2 黃頂菊對(duì)干旱逆境的適應(yīng)性46-62
• 3.2.1 黃頂菊種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)對(duì)PEG模擬干旱脅迫的適應(yīng)性46-47
• 3.2.2 水分脅迫對(duì)黃頂菊的形態(tài)學(xué)建成的影響47-51
• 3.2.3 不同土壤水分脅迫下黃頂菊的光合特性日動(dòng)態(tài)變化51-54
• 3.2.4 水分脅迫對(duì)黃頂菊的水分生理特性影響54-56
• 3.2.5 在水分脅迫下不同生長(zhǎng)時(shí)期的黃頂菊的生化反應(yīng)56-58
• 3.2.6 短時(shí)期水分脅迫下黃頂菊的生化反應(yīng)58-61
• 3.2.7 黃頂菊的干旱萎蔫極限61-62
• 3.3 黃頂菊對(duì)鹽分逆境的適應(yīng)性62-81
• 3.3.1 Na Cl脅迫對(duì)黃頂菊生長(zhǎng)的影響62-63
• 3.3.2 Na Cl脅迫對(duì)黃頂菊細(xì)胞膜的影響63
• 3.3.3 Na Cl脅迫對(duì)葉片抗氧化酶的影響63-64
• 3.3.4 Na Cl脅迫對(duì)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響64-65
• 3.3.5 Na Cl對(duì)黃頂菊光合作用的影響65-70
• 3.3.6 Na Cl對(duì)黃頂菊光合色素的影響70-73
• 3.3.7 Na Cl對(duì)黃頂菊葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊?/span>73-77
• 3.3.8 Na Cl 對(duì)黃頂菊離子含量的影響77-81
• 4 結(jié)論與討論81-84
• 4.1 結(jié)論81
• 4.2 討論81-84
• 4.2.1 黃頂菊和其他雜草競(jìng)爭(zhēng)81-82
• 4.2.2 干旱對(duì)黃頂菊的影響82
• 4.2.3 鹽分對(duì)黃頂菊的影響82-84
• 參考文獻(xiàn)84-95
• 發(fā)表論文情況95-96
• 作者簡(jiǎn)介96-97
• 致謝97-98

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：723380