黑麥草品種不同生育期的生理生化指標的比較

李 陽，謝宏偉，徐慶國

（湖南農業大學 農學院，湖南 長沙 410128）

隨著全球氣候的變化，溫室效應的增加，南方暴雨，西北干旱，北方旱澇，生態環境遭受嚴重破壞［1，2］。作物及各類牧草都面臨著生存考驗，黑麥草（Lolium）是屬于優質的禾本科牧草，是庭院綠化和運動場草坪草中重要的草坪型草種。湖南地區屬亞熱帶季風性濕潤氣候，黑麥草是喜溫暖濕潤氣候的草本植物。近年來，由于自然災害的頻頻發生，其中，高溫干旱對黑麥草的產量和品質造成了嚴重的影響［3］。通過對不同黑麥草品種在自然條件下不同生育時期的生理生化指標的比較研究，篩選出一些具有較好適應性的黑麥草品種，并且探索黑麥草抗逆性的篩選鑒定指標及方法，為今后選育適應逆境環境條件的黑麥草新品種提供一定的理論依據。

1 材料和方法

1.1 供試品種

供試材料共采用了12個黑麥草品種，其中草坪型黑麥草品種為：頂峰、首相、夜影Ⅱ、潘多拉和冬綠。牧草型黑麥草品種為：特高、沃土、雅晴、俄勒岡四倍體、抗銹王、麥迪和劍寶。12個品種均購自百綠集團。

1.2 試驗地概況

試驗地位于湖南省長沙市東郊的湖南農業大學草業科學系科研基地，地理位置為E 113°，N 28°，屬大陸型中亞熱帶季風性濕潤氣候。年均溫度為16℃～18℃，年均降水量在1 200～1 700mm，主要集中在4～8月份，冬季降水較少，日照時數為1 300～1 800h，日均氣溫≥15℃的活動積溫為4 200～5 100℃，無霜期長達260～310d。

1.3 試驗方法

田間試驗于2010年9月～2011年6月初在湖南農業大學草業科學教學科研基地進行。采用隨機區組設計，各黑麥草品種小區4次重復，其中3次重復小區用于生物產量的測定，1次重復小區用于生理指標測定的田間取樣區。12個黑麥草品種共設48個小區，試驗小區面積為3.0m×1.5m。各小區兩端均設有保護區。各黑麥草品種播種量為5g/m2，種植前施用150g/m2復合肥作基肥。采用條播播種方式，行距為25cm，播種后細土覆蓋種子深度為1.5～2cm。

1.4 測定的生理生化指標及方法

生理指標測定在湖南農業大學作物生理與分子生物學教育部省部共建重點實驗室進行。各生理指標取樣分別在當日清晨，2011年1月3日（分蘗期），3月15日（拔節期）、4月6日（孕穗期）、4月23日（抽穗期）和6月7日（成熟期）進行，剪取各黑麥草品種葉片。各生理指標分析重復3次，結果取其平均值。葉綠素含量采用丙酮浸提法測定。葉片游離脯氨酸的含量采用酸性茚三酮法測定。丙二醛含量采用分光光度計法測定。葉片質膜透性采用相對電導率法測定。過氧化物酶活性采用比色法測定［4］。

1.5 數據處理及統計分析

試驗數據通過Excel 2003整理，采用DPS軟件分析。統計分析方法采用單因素方差分析，LSD多重比較法和字母標記法。

2 結果與分析

2.1 不同黑麥草品種不同生育期生理生化指標變化

2.1.1 不同黑麥草品種在不同生育期葉綠素含量的變化 植物隨著冬季氣溫的逐漸降低，體內將發生一系列的生理生化變化。植株的葉綠素含量越高，品種的抗逆性越強［5］。由表1可知，在分蘗期，夜影Ⅱ葉片葉綠素含量最高，與其他品種的葉片葉綠素含量相比達到顯著水平；在拔節期，首相葉片葉綠素含量最高且極顯著高于冬綠；在孕穗期，首相葉片葉綠素含量最高，與其他品種的葉片葉綠素含量相比達到極顯著水平；在抽穗期和成熟期，冬綠葉片葉綠素含量最高。

由表2可知，在分蘗期，麥迪葉片葉綠素含量最高，且極顯著高于特高和劍寶的葉片葉綠素含量；在拔節期，沃土葉片葉綠素含量最高，且與其他品種的葉片葉綠素含量達到顯著水平；在孕穗期，沃土和俄勒岡四倍體葉片葉綠素含量最高；在抽穗期，沃土葉片葉綠素含量最高；在成熟期，抗銹王葉片葉綠素含量最高。

2.1.2 不同黑麥草品種在不同生育期相對電導率的變化 相對電導率是反映植物細胞膜透性的常用指標之一。在逆境環境條件下，植物葉片的相對電導率隨脅迫時間的延長而增加。由表3分析結果可知，在分蘗期，首相的相對電導率最小；在拔節期，潘多拉的相對電導率最小；在孕穗期和成熟期，冬綠的相對電導率最小；在抽穗期，頂峰的相對電導率最小。在抽穗期5種草坪型黑麥草的相對電導率值整體最低，說明黑麥草在抽穗期的細胞膜透性的傷害最小。

表1 5種草坪型黑麥草在5個生育期葉片葉綠素含量變化Table 1 Chlorophyll contents of 5turf－type ryegrass cultivars in 5growth stages mg/g·FW

表2 7種牧草型黑麥草在5個生育期葉片葉綠素含量變化Table 2 Chlorophyll contents of 7forage－type ryegrass cultivars in 5growth stages mg/g·FW

表3 5種草坪型黑麥草在5個生育期葉片的相對電導率Table 3 Relative conductivity of 5turf－type ryegrass cultivars in 5growth stages %

由表4分析可知，在分蘗期、拔節期和孕穗期，抗銹王的相對電導率最小；在抽穗期，俄勒岡四倍體的相對電導率最小；在成熟期，劍寶的相對電導率最小。抗銹王在分蘗期、拔節期和孕穗期的相對電導率都低于其他品種，說明抗銹王黑麥草品種細胞膜透性的傷害較小。

2.1.3 不同黑麥草品種在不同生育時期丙二醛含量的變化 不同黑麥草品種在受到逆境脅迫時，抵抗逆境能力強的品種體內氧自由基積累較緩慢，受氧化脅迫的程度較輕，其丙二醛（MDA）的含量較低。由表5分析可知，在分蘗期，夜影Ⅱ葉片丙二醛含量最低；在拔節期，潘多拉葉片丙二醛含量最低；在孕穗期和成熟期，頂峰葉片丙二醛含量最低；在抽穗期，首相葉片丙二醛含量最低。

表4 7種牧草型黑麥草在5個生育期葉片的相對電導率變化Table 4 Relative conductivity of 7forage－type ryegrass cultivars in 5growth stages %

表5 5種草坪型黑麥草不同生育期丙二醛含量的變化Table 5 MDA contents of 5turf－type ryegrass cultivars in 5growth stages μmol/g

由表6分析可知，在分蘗期、孕穗期和抽穗期，特高葉片丙二醛含量最低；在拔節期，劍寶葉片丙二醛含量最低；在成熟期，抗銹王葉片丙二醛含量最低。

2.1.4 不同黑麥草品種在不同生育期過氧化物酶活性的變化 過氧化物酶（POD）在體內的主要作用是清除H2O2，將其分解為O2和H2O，有效的保護細胞膜避免損傷［6］。從表7分析可知，在分蘗期，首相葉片過氧化物酶活性最高；在拔節期，夜影Ⅱ葉片過氧化物酶活性最高；在孕穗期、抽穗期和成熟期冬綠葉片過氧化物酶活性均最高。

由表8分析可知，在分蘗期，抗銹王葉片過氧化物酶活性最高；在拔節期，特高葉片過氧化物酶活性最高；在孕穗期和抽穗期，抗銹王葉片過氧化物酶活性最高；在成熟期，沃土葉片過氧化物酶活性最高。

表6 7種牧草型黑麥草不同生育時丙二醛含量的變化Table 6 MDA contents of 7forage－type ryegrass cultivars in 5growth stages μmol/g·FW

表7 5種草坪型黑麥草不同生育期葉片過氧化物酶活性的變化Table 7 MDA activity of 5turf－type ryegrass cultivars in 5growth stages g/min

2.1.5 不同黑麥草品種在不同生育期脯氨酸含量的變化 當植物受到不同環境因素脅迫時，植物體內游離脯氨酸含量就會發生很大的變化，引起游離脯氨酸積累，脯氨酸的大量積累對其在逆境環境中起到保護作用，因此，脯氨酸是植物抗逆性的生理指標［7］。從表9分析結果可知，在分蘗期，潘多拉葉片脯氨酸含量最高；5種草坪型黑麥草在拔節期，冬綠葉片脯氨酸含量最高；當孕穗期，首相葉片脯氨酸含量最高；在抽穗期，夜影Ⅱ葉片脯氨酸含量最高；在成熟期，首相葉片脯氨酸含量最高。

表9 5種草坪型黑麥草在不同生育時期葉片脯氨酸含量變化結果Table 9 Proline contents of 5turf－type ryegrass cultivars in 5growth stages μg/g·FW

由表10分析結果可以看出，在分蘗期和抽穗期，雅晴葉片脯氨酸含量最高；在拔節期，麥迪葉片脯氨酸含量最高；在孕穗期，沃土葉片脯氨酸含量最高；在成熟期，特高葉片脯氨酸含量最高。

2.2 黑麥草品種的生育期與其生理生化指標的關系

12個不同品種的黑麥草的生育期（表11）。

表10 7種牧草型黑麥草在不同生育期葉片脯氨酸含量變化結果Table 10 Proline contents of 7forage－type ryegrass cultivars in 5growth stages μg/g·FW

表11 12個黑麥草品種的的生育期Table 11 Growth satge of 12tested ryegrass cultivars 年－月－日

對于草坪型黑麥草品種其5個生理指標與實際生產的物候期相結合，在分蘗期首相和夜影Ⅱ抗性指標較好，當首相在2010年10月20日進入分蘗期，明顯早于其他幾個品種，提前分蘗7d。在拔節期潘多拉抗性指標最佳，在12月5日進入拔節期早于大多數品種；在孕穗期和抽穗期冬綠表現最好，在2011年4月4日和4月20日分別提前進入孕穗期和抽穗期。在成熟期冬綠表現最好。綜合不同生育時期的生理指標品種冬綠的抗性較強，均提前進入各個生育時期，能較好地抵抗逆境環境，建議在湖南草坪種植。

對于牧草型黑麥草品種的5個生理指標與實際生產的物候期相結合，在分蘗期，抗銹王品種抗性指標最佳，在2010年10月20日進入分蘗期，明顯早于其他品種。在拔節期各個品種的黑麥草生長均衡；在孕穗期，抗銹王和沃土表現良好，在2011年4月6日和4月8日分別提前進入孕穗期。在抽穗期各個品種均在4月25日之前進入抽穗期；在成熟期，抗銹王抗性指標最佳。綜合不同生育期的生理指標抗銹王的抗性較強，均提前進入生育時期，能夠較好地適應逆境環境，建議在湖南飼用種植。

3 討論

植物在逆境條件下，體內發生復雜的代謝變化，其中細胞膜系統的完整性在植物抗逆性方面起著重要作用，影響植物的正常生長發育。植物在逆境脅迫過程中產生過剩的自由基引發或加劇膜脂過氧化作用，膜脂過氧化的中間產物自由基和最終產物丙二醛都會嚴重損傷生物膜［8］。脯氨酸作為植物的代謝調節物質，其含量的增加在一定程度下可以增強生物體對逆境脅迫環境的適應。在正常環境下植物體內過氧化物酶活性保持在一定水平，在逆境條件下，其含量的增加對減緩和抵抗植物體內活性氧的傷害具有重要意義。同時，葉片相對電導率數值相應增大說明了活性氧代謝的失衡可能是導致植物細胞質膜傷害的一個重要原因［9］。試驗以葉綠素含量、丙二醛含量、過氧化物酶活性、脯氨酸含量和相對電導率作為衡量抗逆性的生理生化指標，以葉綠素含量高，丙二醛含量低，過氧化物酶活性高，脯氨酸含量高以及相對電導率小綜合選出抗逆強的品種。不同品種的抗逆性不僅是單個因素影響的結果，而是多個因素綜合影響的結果，在逆境環境脅迫下，不同品種的適應性以及遺傳因素的影響需要進一步的研究，從而得出更可靠的結果指導實際生產。

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