不同光環境對2種牧草幼苗表型可塑性及生理生化特征的影響

李竹月 翟麗華 商 行 王春露 王懌卓 孫嘉蔓 張麗輝，3 趙驥民*

1.長春師范大學生命科學學院，長春 130000；2.吉林省長春市凈月區華岳學校初中部，長春 130000；3.長白山歷史文化與族群遷徙吉林省重點實驗室，長春 130032

紫花苜蓿（Medicago sativaL），豆科（Fabaceae），苜蓿屬（Medicago），雙子葉草本植物。由于其蛋白質含量較高，同時還含有葉黃素、維生素等成分，賦予其“草原之王”的稱號，具有株高較低、葉形態呈橢圓形的特點，且分布范圍較廣，其中我國主要分布于東北、西北等地區[1]。黑麥草（Lolium perenneL），禾本科（Poaceae），黑麥草屬（Lolium），多年或一年生草本植物，其莖長高達50～80 cm，根柔但耐受，且生長迅速，廣泛分布于克什米爾、巴基斯坦、歐洲等溫熱性地帶[2-3]。

作為飼料工業的高品質牧草也可為畜牧業和奶業提供優質資源，且近幾年有關牧草產品也大量流入市場，所以探究牧草的優質性，其在不同光照強度下的表型可塑性無疑成為主要研究內容之一。植物的形態可塑性是指在不同環境因素下能夠通過改變自身的表現形態來適應新環境的能力。目前，國內外學者對紫花苜蓿及黑麥草的研究主要集中在不同植物激素、施肥、水分下表現出的適應性[1，4-5]，而有關不同光環境對其的影響并無研究。對不同光環境下紫花苜蓿和黑麥草的表型及生理生化特征進行研究，可為優質牧草的培育提供方法，且可初步揭示在光逆境下2種牧草的適應策略。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

紫花苜蓿種子，黑麥草種子，土壤，沙子，遮陽網。

1.2 儀器及試劑

烘箱、分光光度計、水浴鍋、乙醇溶液、丙酮溶液、蒽酮溶液、酸性茚三酮、活性炭、乙酸及甲苯。

1.3 試驗方法

1）將黑土壤和沙子等比混合盛放于花盆中，澆水浸透并放置溫室大棚24 h，分別將10個紫花苜蓿、黑麥草種子均勻種植于每個花盆中，培土，每24 h定期澆水。

2）使用遮光網控制光線，設置4個梯度遮光度，即100%NS（自然光，T1）、35.6%NS（T2）、14.5%NS（T3）、3.7%NS（T4）。遮陽棚在距地面20 cm 左右封閉，以保持地表空氣循環，使遮陽棚內外的表面溫度一致。當幼苗長出4 片真葉，且每盆內至少長出4 棵大小良好的幼苗時停止澆水，進行試驗數據的測定。

1.4 指標測定

1）光合色素的測量。把待測樣品分為16組，取作鮮樣的幼苗0.2 g，分別裝進用記號筆標記好刻度的試管中，經過試驗操作測得的不同波長下的數值用作測定葉綠素含量[6]。葉綠素含量公式為：

2）可溶性糖的測定。將事先準備好的待測鮮樣分為16組，每組稱取0.05 g，同樣分裝在標記好的試管中，經過試驗操作最后測得在620 nm 下的吸光值（OD）。

3）脯氨酸的測定方法。將分好的16 組待測樣品每組稱取0.1 g 鮮樣，放置于事先標記好的試管中，經過試驗操作，最后測量出在520 nm 下的吸光值（OD）。

4）形態指標的測定。將待測幼苗分為16 組進行試驗，每組取1 株進行主根長、株高的測定，然后取每株植株的第3片子葉進行葉面積、周長、葉長及葉寬的測定。

1.5 數據處理

數據處理運用Excel 2010 以及SPSS 15.0 對所有數據進行統計。

2 結果與分析

2.1 幼苗形態特征的變化

由表1可知，紫花苜蓿的主根長、周長、葉長及葉長/葉寬均呈現出相同趨勢（即先減小后增大再減小），株高、葉寬、葉面積呈現出相同趨勢（即先增大再減小），在T1 處理下主根長最高，T2 處理下株高、葉面積最高，T3 處理下葉長、葉寬、周長均達到最高，T4處理下主根長、株高、葉面積均達到最低。由此可見，在光照強度減弱的條件下，紫花苜蓿會出現逆生長，但光照條件太弱反而會抑制其生長，并且在T3處理下長勢最好，表現出較強的適應性。

表1 不同光強下紫花苜蓿的形態變化

由表2可知，黑麥草的主根長、葉長、周長、葉面積均呈現逐漸減小的趨勢，株高表現出先增大再減小的趨勢，葉寬呈現先減小再增加的趨勢，在T1 處理下主根長、葉長、周長、葉面積達到最高，T2 處理下株高、根長最高，T3處理下長寬比達到最高，表明在T1 處理下黑麥草長勢最好，表現出較強的適應性。

表2 不同光強下黑麥草的形態變化

2.2 幼苗生理指標的變化

由圖1可知，紫花苜蓿的脯氨酸含量呈現先升高后降低的趨勢，T2 處理下含量最高；黑麥草體內脯氨酸含量呈現先降低后升高再降低的趨勢，也在T2 處理下達到最高，由此可見，不同光照強度下2種牧草體內的脯氨酸均呈現出一定的抗逆性。

圖1 不同光強下黑麥草和紫花苜蓿幼苗脯氨酸含量

由圖2可知，紫花苜蓿和黑麥草的可溶性糖含量均呈現先增大后減小的趨勢，并且黑麥草可溶性糖含量始終高于紫花苜蓿，可見在光照脅迫下2 種牧草先增加可溶性糖含量，以此保持植物機體的正常生理功能；但光照脅迫過強，使得2種牧草體內的可溶性糖不再增加而是下降，并在T2處理下達到最大，表現出最高的適應性。

圖2 不同光強下黑麥草和紫花苜蓿幼苗脯可溶性糖含量

由圖3可知，在光照強度逐漸降低的條件下光合色素含量呈上升趨勢，同時黑麥草的葉綠素含量始終高于紫花苜蓿，表明黑麥草光合速率也高于紫花苜蓿。在T4 處理下二者葉綠素含量最高，可見2種牧草在高強度的光照脅迫下可通過提高葉綠素含量來吸收更多光[7-8]，以此對遮蔭環境做出適應，且在T4 處理下葉綠素含量達到最高，2 種牧草對環境作出最高的適應性。

圖3 不同光強下黑麥草和紫花苜蓿幼苗葉綠素含量

3 結 論

紫花苜蓿和黑麥草形態變化程度均隨光照強度減弱而逐漸減弱，在T3處理下紫花苜蓿形態變化程度最大，在T1 處理下黑麥草形態變化程度最大；隨光照強度減弱，葉綠素含量T1＜T2＜T3＜T4，2 種牧草均在T4處理下達到最高；可溶性糖含量均呈現先增大后減小的趨勢，紫花苜蓿在T2 處理下達到最高，黑麥草在T3 處理下達到最高；脯氨酸含量也呈現先增大后減小的趨勢，紫花苜蓿脯氨酸含量在T2處理下達到最高，黑麥草脯氨酸含量在T3處理下達到最高。