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不同施氮量對干旱下狗牙根抗氧化酶活性及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響

2022-06-11 01:59孫曉梵張一龍李培英孫宗玖
草業(yè)學(xué)報 2022年6期
關(guān)鍵詞:氮量牙根含水量

孫曉梵,張一龍,李培英,2,3*,孫宗玖,2,3

(1. 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,新疆 烏魯木齊 830052;2. 新疆草地資源與生態(tài)自治區(qū)重點實驗室,新疆 烏魯木齊 830052;3. 西部干旱區(qū)草地資源與生態(tài)教育部重點實驗室,新疆 烏魯木齊 830052)

干旱脅迫是限制草坪生長的最主要非生物脅迫因素[1],且在干旱季節(jié)或地區(qū),人草爭水時,園林綠化用水首先受到限制,導(dǎo)致草坪出現(xiàn)因不能及時灌溉而枯黃甚至死亡的現(xiàn)象,從而影響草坪的可持續(xù)利用。對草坪草而言,干旱脅迫會降低草坪質(zhì)量,影響其景觀和功能發(fā)揮,甚至因極端干旱而死亡導(dǎo)致巨大經(jīng)濟損失[2]。干旱脅迫會降低植物凈光合速率和氣孔導(dǎo)度[3],造成電子傳遞鏈的不平衡,促進活性氧(reactive oxygen species,ROS)的產(chǎn)生,導(dǎo)致膜脂過氧化,使膜半滲透性功能改變、喪失[4];同時植物也會通過積累滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)以降低細胞水勢、維持細胞吸水能力[5],緩解干旱危機。

氮素是植物生長發(fā)育過程中必需的元素之一[6],它參與調(diào)節(jié)植物在干旱下的適應(yīng)、修復(fù)能力,影響植物的抗旱性。研究發(fā)現(xiàn),干旱下適度氮素營養(yǎng)可提高植物抗旱性。例如,干旱前施1.68 g·L?1高氮可以提高馬鈴薯(Solanum tuberosum)幼苗超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性,抑制丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量積累[7];225 kg·hm?2的氮素可增強玉米(Zea mays)的抗旱性[8];Ahmadi 等[9]研究發(fā)現(xiàn)重度干旱脅迫時,施0.13 g·kg?1氮素(高氮)可以促進油菜(Brassica napus)游離脯氨酸(proline,Pro)含量積累,提高其抗旱性。干旱脅迫下紫蘇(Perilla frutescens)幼苗脯氨酸和可溶性蛋白(soluble protein,SP)含量隨施氮量的增加表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢[10]。在草坪草上,有研究發(fā)現(xiàn)氮添加會導(dǎo)致草坪草地上生物量增加,加劇土壤水分消耗,從而導(dǎo)致更極端的干旱脅迫[11]。但也有研究認(rèn)為適量施氮可促進草坪草抵御逆境。例如Chang 等[12]研究發(fā)現(xiàn)氮素可以通過促進抗氧化代謝和氮代謝來提高匍匐翦股穎(Agrostis stolonifera)的耐旱性;李靜靜等[13]發(fā)現(xiàn)干旱前施15.0 mmol·L?1的NaNO3可提高草地早熟禾(Poa pratensis)葉片相對含水量和細胞抗氧化酶活性,來維持較高的草坪質(zhì)量。綜上所述,干旱下施氮能否促進草坪草抗旱性提高可能因草種、干旱程度、氮肥種類不同而不同。

狗牙根(Cynodon dactylon)是暖季性草坪草中抗旱性較強的物種之一,其在生長過程中對氮肥的需求量也較高。目前,外施氮素對狗牙根的研究主要集中在施用量對生長及草坪質(zhì)量的影響[14]。干旱條件下氮素添加對草坪草的抗旱作用還存在一定爭議,對草坪質(zhì)量、生長以及干旱后恢復(fù)影響還有待探討。因此,本研究擬開展不同施氮量對干旱脅迫下狗牙根幼苗生長及生理指標(biāo)影響的研究,為生產(chǎn)及干旱逆境下狗牙根草坪是否能施氮以及施氮量提供技術(shù)及理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料新農(nóng)1 號狗牙根(C. dactylon‘Xinnong No.1’)種子,2017年采收自新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)三坪農(nóng)場。于2020年6月進行狗牙根育苗工作。將其播種在裝有體積比為花土∶河沙∶草炭土=2∶2∶1 的花盆中(直徑14 cm,高14 cm),每盆裝土1.5 kg。土壤有機質(zhì)含量為15.95%,土壤堿解氮含量為129.58 mg·kg?1,土壤速效磷含量為13.59 mg·kg?1,土壤速效鉀含量為99.75 mg·kg?1。每盆種子播量為0.3 g,每3 d 灌溉1 次,待生長至苗齡45 d 時進行干旱試驗處理。

1.2 試驗設(shè)計

試驗設(shè)5 個處理,包括:1)正常灌溉+無氮(CK)、2)干旱+無氮(D)、3)低氮+干旱(DL)、4)中氮+干旱(DM)、5)高氮+干旱(DH),每個處理8 次重復(fù)。對照、低氮、中氮、高氮處理中分別添加0、1.5、7.5 和15.0 mmol·L?1硝酸銨(NH4NO3)。干旱脅迫前,每盆分別灌溉添加相應(yīng)氮濃度的蒸餾水400 mL(土壤含水量達到40%左右);干旱試驗開始后,干旱處理采用每3 d 補充50%蒸散量的方式模擬大田緩慢干旱,正常灌溉處理及復(fù)水處理每3 d 進行100%蒸散量的灌溉,每3 d 澆灌一次。在干旱至0、7、14 d、復(fù)水后7 d 進行取樣,葉片鮮樣用于測定葉片相對含水量(relative water content,RWC)、相對電導(dǎo)率(relative electric conductivity,REC),其余指標(biāo)采用液氮?80 ℃速凍保存樣進行測定,每個指標(biāo)取3 次重復(fù)。

1.3 測定指標(biāo)與方法

體積土壤含水量(volume water content,VWC)采用MP508 土壤水分傳感器測定,參考黃昌勇[15]的方法,利用土壤含水量(soil water content,SWC)與VWC 的擬合方程進行SWC 的計算。草坪質(zhì)量(turf quality,TQ)參照美國草坪草評價體系(national turfgrass evaluation program,NTEP)標(biāo)準(zhǔn)[16],以草坪的密度、色澤、質(zhì)地、均一性進行評分,最好質(zhì)量為9 級,死亡或枯黃草坪為0 級,6 級為可接受的正常草坪。采用飽和稱重法[17]測定RWC。采用電導(dǎo)儀法測定REC。采用上海優(yōu)選生物有限公司試劑盒測定過氧化氫(hydrogen peroxide,H2O2)含量。SOD 活性采用氮藍四唑光化還原法、過氧化物酶(peroxidase,POD)活性采用愈創(chuàng)木酚法、采用過氧化氫分解法測定過氧化氫酶活性(catalase,CAT)、采用硫代巴比妥酸法測定MDA 含量、采用考馬斯亮藍法[18]測定SP 含量。采用茚三酮顯色法[19]測定Pro 含量。采用蒽酮比色法[20]測定可溶性糖(soluble sugar,SS)含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2016 進行數(shù)據(jù)預(yù)處理,采用SPSS 21.0 軟件中One-way ANOVA 進行各處理間方差分析,分析方法采用Duncan 法,顯著性水平判斷依據(jù)為P<0.05。采用Origin 2018 進行圖的制作以及主成分分析。采用clustvis 網(wǎng)頁進行熱圖聚類分析與繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱和復(fù)水過程中土壤含水量

由圖1 可知,干旱處理前(0 d),各處理間土壤含水量(SWC)維持在39.56%~40.73%,無顯著差異(P>0.05),土壤水分條件保持一致。干旱7 與14 d時干旱各處理的SWC 分別為22.57%~24.09% 和12.51%~13.09%,且高氮+干旱(DH)處理SWC 低于其他3 個干旱處理,說明DH 處理導(dǎo)致狗牙根更多的利用土壤水分。而復(fù)水后,各處理土壤含水量均有一定程度恢復(fù),且DH 處理顯著低于CK,但與其他3個干旱處理無顯著差異(P>0.05)。

圖1 干旱及復(fù)水對土壤含水量的影響Fig. 1 Effects of drought and re-watering on soil water content不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05),大寫字母CK、D、DL、DM、DH 分別表示正常灌溉+無氮、干旱+無氮、低氮+干旱、中氮+干旱、高氮+干旱,數(shù)字0、7、14、R-7 分別代表第0、7、14 天及復(fù)水7 天后的處理天數(shù),下同。Different lowercase letters indicate significant difference between treatments (P<0.05). CK,D,DL,DM,DH indicate normal irrigation+No-n, drought+No-n, low-n+drought,medium-n+drought,high-n+drought respectively,the numbers 0,7,14 and R-7 represent the treatment days after day 0,7,14 and the 7th day after re-watering respectively.The same below.

2.2 不同施氮量對干旱及復(fù)水下狗牙根幼苗草坪質(zhì)量及相對含水量的影響

干旱會導(dǎo)致TQ 降低,干旱7 d 時,土壤相對含水量為58.48%,處于中等干旱,各干旱處理TQ 與對照均無顯著差異(P>0.05);干旱14 d,土壤處于重度干旱,4 個干旱處理的TQ 顯著低于對照(P<0.05),但DM 處理TQ 為6.25 分,顯著優(yōu)于D 處理;復(fù)水后DM 處理恢復(fù)較好,草坪質(zhì)量表現(xiàn)與對照間無顯著差異,為7.5分(P>0.05,圖2)。

隨著干旱加劇,葉片RWC 呈下降趨勢。干旱7、14 d 葉片RWC 均表現(xiàn)出3 個干旱施氮處理相比干旱處理顯著增加(P<0.05),且DM 處理表現(xiàn)最優(yōu),其與7、14 d 干旱處理相比,葉片RWC 分別增加了29.01%、60.98%。復(fù)水后,中氮處理葉片RWC 恢復(fù)至78.34%,但仍顯著低于對照(P<0.05,圖2)。

圖2 干旱及復(fù)水下不同施氮量對狗牙根幼苗草坪質(zhì)量和葉片相對含水量的影響Fig. 2 Effects of different nitrogen rates on turf quality and leaf relative water content of bermudagrass seedlings under drought and re-watering

2.3 不同施氮量對干旱及復(fù)水下狗牙根幼苗葉片膜透性的影響

隨干旱程度加深,REC 呈上升趨勢。與干旱對照相比,施氮一定程度降低了干旱下葉片REC,且DM 處理表現(xiàn)較好,干旱7、14 d 較D 處理相比,REC 分別顯著降低了48.29%和60.94%(P<0.05);干旱14 d 時,高氮導(dǎo)致葉片受害加劇,葉片REC 高于中、低氮處理,與干旱對照REC 相似。復(fù)水后中氮、高氮處理表現(xiàn)REC 較低,受害較輕(圖3)。

圖3 干旱及復(fù)水下不同施氮量對狗牙根幼苗相對電導(dǎo)率及丙二醛含量的影響Fig. 3 Effects of different nitrogen rates on relative electric conductivity and MDA content of bermudagrass seedlings under drought and re-watering

干旱會使狗牙根MDA 含量升高,但DM 處理在各處理時間段內(nèi)均與對照無顯著差異(P>0.05),說明其受害較輕;高氮處理在干旱14 d 時表現(xiàn)出MDA 含量與干旱對照無顯著差異(P>0.05),說明高施氮量在重度土壤干旱時會導(dǎo)致狗牙根膜脂過氧化程度加?。▓D3)。

2.4 不同施氮量對干旱及復(fù)水下狗牙根幼苗過氧化氫含量和抗氧化酶活性的影響

與正常灌溉相比,干旱會促進狗牙根體內(nèi)H2O2積累。干旱7 d 時各干旱處理H2O2含量隨施氮濃度升高而降低,且DM 和DH 處理較D 處理分別顯著降低31.06%與34.92%(P<0.05);干旱14 d 時,D 處理H2O2含量持續(xù)上升,但DM 和DH 處理仍維持在較低水平,比D 處理低23.74%、22.57%(圖4)。

圖4 干旱及復(fù)水下不同施氮量對狗牙根幼苗H2O2含量及抗氧化酶活性的影響Fig. 4 Effects of different nitrogen rates on H2O2 content and antioxidant enzyme activities of bermudagrass seedlings under drought and re-watering

對于POD 活性而言,干旱0 d 時施氮處理間無顯著差異但均顯著高于CK 及D 處理(P<0.05);干旱至7 d,D、DL、DM 和DH 處理之間無顯著差異(P>0.05),但均顯著高于CK 處理(P<0.05);干旱至14 d 時,POD 活性達到峰值,且DM 和DH 處理均顯著高于D 處理(P<0.05),分別提高163.73%和152.60%。復(fù)水后施氮處理POD 活性均顯著下降(P<0.05),恢復(fù)至對照水平,但D 處理仍保持較高值(圖4)。

狗牙根葉片CAT 活性變化較為復(fù)雜。干旱0 d 時,施氮處理間無顯著差異但均顯著低于D 處理。干旱至7 d,DL 處 理CAT 活 性 達 到 峰 值,DM 和DH 處 理 仍 低 于 對 照;而 干 旱14 d 時,DM 處 理 較D 處 理 顯 著 提 高 了38.46%(P<0.05)。復(fù)水后,CAT 活性變化隨施氮量增加而增加,DH 處理達最高值,較D 處理顯著提高了54.16%(P<0.05,圖4)。

在干旱0 和7 d 時,狗牙根葉片SOD 活性表現(xiàn)出隨施氮濃度升高而升高的趨勢,DH 處理較D 處理分別顯著提高了58.14%和55.33%(P<0.05);干旱14 d 時,DM 處理SOD 活性達到峰值,較D 處理顯著提高了154.40%(P<0.05),而DH 處理SOD 活性再無上升并與7 d 維持在同一水平,但仍顯著高于D 處理(P<0.05)。復(fù)水后,除DM 外,其余處理間無顯著差異(P>0.05,圖4)。

2.5 不同施氮量對干旱及復(fù)水下狗牙根幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

在干旱0 d 時各處理間SP 含量無顯著差異(P>0.05),維持在24.91~26.91 mg·g?1。但干旱會促進體內(nèi)SP的積累,干旱至7 d,DM 和DH 處理較D 處理分別顯著提高27.72%與25.09%(P<0.05)。干旱至14 d 時,D 和DL 處理SP 含量下降,但DM 和DH 處理仍維持在較高水平,比D 處理高61.75%、41.04%。復(fù)水后,除DM 外,其余處理間均無顯著差異(P>0.05,圖5)。

在干旱0 d 時Pro 含量無顯著差異(P>0.05),維持在60.35~70.43 μg·g?1。干旱至7 d,干旱各處理Pro 含量開始小幅上升,且DM 和DH 處理均顯著高于D 處理,Pro 含量提高49.66%和43.59%(P<0.05)。干旱至14 d時,Pro 含量達到峰值,且DL、DM 和DH 處理均顯著高于D 處理,分別提高79.55%、144.71%和65.14%(P<0.05)。復(fù)水后各處理Pro 含量基本恢復(fù)到原有水平(圖5)。

在干旱0 d 時SS 含量維持在14.56~19.15 mg·g?1。干旱至7 d,干旱各處理SS 含量開始小幅上升,且DH 處理顯著比D 處理提高了68.47%(P<0.05)。干旱至14 d 時,SS 含量達到峰值,且DM 處理顯著高于D 處理31.53%(P<0.05)。復(fù)水后各處理SS 含量顯著下降且低于CK 處理(P<0.05,圖5)。

圖5 干旱脅迫及復(fù)水下不同施氮量對狗牙根幼苗可溶性蛋白、脯氨酸和可溶性糖含量的影響Fig. 5 Effects of different nitrogen rates on soluble protein,proline and soluble sugar content of bermudagrass seedlings under drought and re-watering

2.6 干旱7 和14 d 各指標(biāo)熱圖聚類分析及主成分分析

干旱7 d 時,首先D 和DL 聚為一類,繼而DM 和DH 聚為一類,再聚合CK,最終與D 和DL 聚合在一起;表現(xiàn)為中等干旱時DM 與DH 處理草坪性狀表現(xiàn)接近CK 處理。干旱14 d 時,同樣D 和DL 首先聚為一類,表現(xiàn)為二者性狀最接近,然后DM 和DH 聚為一類,最終與CK 合并到一起,表現(xiàn)為DM 處理TQ 最接近CK 處理。層次聚類分析發(fā)現(xiàn),干旱7 d 時DM 和DH 處理與D 處理相比,增加了抗氧化酶SOD、POD 活性,提高SP、SS、Pro 含量,維持了較高的葉片相對含水量及草坪質(zhì)量;而干旱14 d 時DM 處理與D 處理相比,滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)SS、Pro、SP 含量及抗氧化酶CAT、SOD、POD 活性顯著增加,同時維持了較低的MDA、REC、H2O2含量。此外熱圖聚類分析也表明中度干旱脅迫時DH 處理與CK 草坪質(zhì)量較為接近,在重度干旱脅迫時DM 處理則更接近對照(圖6A,C)。

主成分分析(principal component analysis,PCA)是一種多元統(tǒng)計分析,可以簡化和降低高維復(fù)雜數(shù)據(jù)的維數(shù),同時最大限度地保留原始信息。為評價兩種程度干旱脅迫下氮素的作用,進行主成分分析可知,干旱7 d 時兩個主成分中PC1 占比48.8%,PC2 占比39.7%,干旱14 d 時兩個主成分中PC1 占比52.6%,PC2 占比36.4%。此外,還觀察到PCA 與熱圖分析的結(jié)果表現(xiàn)相同,干旱7 d 時PC1 顯示CK 處理與其他處理明顯分開,但DH 相對更接近。而PC2 顯示DH 和DM 處理與其他處理有明顯的分離,但相對接近CK。干旱14 d 時,PC1 顯示CK 處理與其他處理明顯分開,但DM 相對更接近。另一方面,PC2 顯示DM 處理與其他處理有明顯的分離,但相對接近CK。主成分分析和熱圖層次聚類分析均表明DM 和DH 處理可以減輕不同程度干旱效應(yīng),使之更接近CK(圖6B,D)。

圖6 干旱下不同施氮量對狗牙根幼苗各指標(biāo)熱圖聚類分析以及主成分分析Fig. 6 Heat map cluster analysis and principal component analysis of different nitrogen application rates on the indexes of bermudagrass seedlings under drought

3 討論

3.1 干旱下狗牙根幼苗是否應(yīng)該施氮

干旱脅迫對草坪草生長、坪用質(zhì)量有很大的負(fù)面影響。通常情況下,干旱脅迫會造成TQ 和RWC 下降,REC、MDA 和H2O2含量逐漸上升。植物葉片中的RWC 隨著干旱脅迫程度增加而逐漸降低,而較高的葉片RWC可以保持細胞結(jié)構(gòu)[21]。本研究表明隨干旱程度加劇,狗牙根葉片RWC 和TQ 隨即降低,但施氮可以一定程度緩解其降低程度。中度干旱時(7 d),與D 處理相比,DM 和DH 處理可使狗牙根葉片RWC 和TQ 維持在相對較高水平;而重度干旱時(14 d),雖然DM 與DH 處理表現(xiàn)依然優(yōu)于D 處理,但DH 較DM 處理相對較低,這可能是由于過高氮素添加導(dǎo)致土壤水分降低,加劇了狗牙根體內(nèi)干旱程度,這與Hu 等[11]的研究結(jié)果相似。

前人研究發(fā)現(xiàn),施適量氮可以緩解草坪草在干旱下受到的損傷,而過高的氮反而會造成其對干旱的敏感[22]。本研究發(fā)現(xiàn),中度及重度干旱脅迫下施低氮對狗牙根幼苗抗旱性影響不大;而施中氮可以緩解中重度干旱對狗牙根幼苗造成的傷害。施高氮處理僅在良好水分條件下(0 d 和復(fù)水后)以及中度干旱下表現(xiàn)較高TQ,而重度干旱時表現(xiàn)為TQ 嚴(yán)重降低,這可能是由于干旱減少植物對營養(yǎng)的吸收,從而限制氮添加對植物代謝的影響[23]。高氮增加了土壤水分的消耗,導(dǎo)致后期葉片無法維持穩(wěn)定的含水量,植物內(nèi)環(huán)境出現(xiàn)紊亂,表現(xiàn)出損傷加劇現(xiàn)象。本研究還發(fā)現(xiàn)干旱復(fù)水后各處理組均表現(xiàn)向?qū)φ栈謴?fù)趨勢,且從TQ、RWC、REC 和MDA 指標(biāo)可以看出施中氮和高氮處理恢復(fù)效果更好。但中氮水平的適宜濃度以及提高狗牙根抗旱性的作用有待在生產(chǎn)中驗證。

3.2 不同施氮量對干旱下狗牙根幼苗膜透性及抗氧化酶的影響

細胞膜是植物抵御逆境脅迫傷害的關(guān)鍵組織[24],因此REC 及MDA 可以反映植物受害情況。本研究發(fā)現(xiàn)隨干旱程度加劇,狗牙根葉片REC 和MDA 呈持續(xù)增加趨勢,當(dāng)干旱至14 d 時,REC 最高的處理為D 和DH,說明干旱+不施氮和干旱+施高氮均能嚴(yán)重破壞細胞膜系統(tǒng),導(dǎo)致其細胞膜透性顯著增加,而中氮處理顯著緩解了干旱條件下狗牙根幼苗細胞膜損傷。這與Fu 等[25]的研究結(jié)果相似,適量N 可以減少膜損傷。

面對干旱脅迫,植物進化出許多抵御脅迫的方法。植物中抗氧化酶包括SOD、POD 和CAT,在清除過量的ROS 中起著重要作用,可以保持ROS 處于動態(tài)平衡。然而,一旦植物產(chǎn)生的ROS 超過抗氧化酶的清除能力,抗氧化系統(tǒng)就會遭到破壞[26]。本研究結(jié)果表明,隨干旱脅迫程度的加劇,H2O2含量會逐漸上升,無氮干旱處理在中度和重度干旱下均表現(xiàn)出較高的H2O2含量,而中氮和高氮處理可以顯著降低不同干旱程度下H2O2含量,減輕ROS 的積累。作為ROS 清除劑,POD、SOD、CAT 活性在干旱以及氮素處理下變化較為復(fù)雜。干旱脅迫7 d,POD 活性會因干旱脅迫而顯著上升,但4 個干旱處理組之間POD 活性并無顯著變化;CAT 活性則表現(xiàn)為在低氮處理較下為活躍,而施中氮和高氮處理顯著下降;SOD 活性則隨氮素濃度升高表現(xiàn)越活躍。干旱14 d 時,D 處理SOD 部分失活,POD 和CAT 活性則表現(xiàn)為在D 和DL 處理下顯著降低,這說明嚴(yán)重干旱下產(chǎn)生了大量的ROS 并超出了狗牙根葉片抗氧化酶的清除能力;而DM 和DH 處理下依舊保持活躍。這說明施氮可以顯著提高SOD、POD 和CAT 在持續(xù)干旱脅迫下的活性。這與艾雪瑩等[27]在高粱(Sorghum bicolor)上的研究結(jié)果相似,在干旱脅迫下施氮較不施氮處理可以提高植物的抗氧化酶(SOD、POD)活性和降低MDA 和H2O2含量;也進一步說明植物抗氧化能力在很大程度上取決于氮的有效性,較高的氮可通過增強植物的抗氧化能力和抑制脂質(zhì)過氧化來提高植物的抗逆性[25],因而適量氮肥可以提高干旱條件下植物保護酶活性、降低MDA 含量。

3.3 不同施氮量對干旱下狗牙根幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

植物體內(nèi)的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)可以間接體現(xiàn)出植物對環(huán)境的適應(yīng)能力。Pro 在植物組織中的含量通常較低,在干旱脅迫下會不斷積累,其含量越高,證明其抗旱能力越強[28]。但在另外一些研究中,Pro 的積累是植物損傷的體現(xiàn),而不是壓力耐受性的指標(biāo)[29]。脅迫下Pro 含量的增加可能是蛋白質(zhì)分解的結(jié)果,也可能是由于植物生長的減少導(dǎo)致脯氨酸使用的減少;而Pro 的積累可以降低細胞內(nèi)的滲透勢和水勢,為細胞提供繼續(xù)吸收水分的機會。

本研究發(fā)現(xiàn),干旱下各處理不論是否施氮,其滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)變化規(guī)律是一致的。SP 含量在7 d 達到峰值,SS、Pro 含量在第14 天仍有上升趨勢,但在中度干旱時,DM 和DH 處理就能維持較高的SP、Pro 含量,且DH 還能維持較高的SS 含量。而重度干旱下,DM 與D 相比,其SP、Pro 和SS 含量均能保持在更高水平,說明狗牙根在水分虧缺時,施氮可促進其體內(nèi)細胞合成小分子蛋白質(zhì)等滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)來增大細胞滲透勢,緩解干旱對狗牙根幼苗細胞膜造成的傷害。趙永平等[10]在紫蘇幼苗抗旱研究中發(fā)現(xiàn),滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量并不會隨干旱程度加劇一直升高,而本研究中僅D、DL 和DH 處理組表現(xiàn)出SP 含量呈先升高后降低趨勢,在中度干旱下就達到峰值,而Pro 和SS 含量則表現(xiàn)為隨干旱程度加劇逐漸上升,復(fù)水后再下降的趨勢??赡芤驗樾罗r(nóng)1 號狗牙根是較為耐旱的草種,在干旱14 d 時依舊能維持逆境下的應(yīng)激反應(yīng),且施適宜的氮素可以使狗牙根在干旱逆境中維持較高的滲透調(diào)節(jié)功能。

4 結(jié)論

1)高氮處理(15 mmol·L?1)可促進正常灌溉和中度干旱下狗牙根葉片抗氧化酶活性的提升,增強滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量以適應(yīng)水分的緩慢流失,緩解干旱對其造成的影響。

2)與高氮處理相比,中氮處理(7.5 mmol·L?1)更能適應(yīng)重度干旱脅迫,主要表現(xiàn)在通過提高CAT、SOD 活性,增加SS、SP、Pro 含量來維持較高的葉片相對含水量及草坪質(zhì)量。

3)復(fù)水后,DM 和DH 處理恢復(fù)較快,可能是由于其在逆境脅迫時受到損傷較小,因而能盡快恢復(fù)。

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