黑麦草属2草种对臭氧浓度倍增的生理响应

doi:10.11733/j.issn.1007-0435.2015.05.017

草地学报 ›› 2015, Vol. 23 ›› Issue (5): 1013-1020.DOI: 10.11733/j.issn.1007-0435.2015.05.017

黑麦草属2草种对臭氧浓度倍增的生理响应

赵诣^1,2, 徐胜¹, 何兴元¹, 陈玮¹

收稿日期:2014-07-02 修回日期:2014-12-15 出版日期:2015-10-15 发布日期:2015-12-01
通讯作者: 徐胜
作者简介:赵诣(1990-),女,辽宁凌海人,硕士,主要从事植物生理生态方面的研究,E-mail:zhao_yi_66@163.com
基金资助:
国家自然科学基金项目(31170573)(31270518);国家科技支撑项目(2012BAC05B00)资助

Physiological Responses of Two Lolium Varieties to the Enhancements of Tropospheric O₃ Concentration

ZHAO Yi^1,2, XU Sheng¹, HE Xing-yuan¹, CHEN Wei¹

1. State Key Laboratory of Forest and Soil Ecology, Institute of Applied Ecology, Chinese Academy of Sciences, Shenyang, Liaoning Province 110016, China;
2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China

Received:2014-07-02 Revised:2014-12-15 Online:2015-10-15 Published:2015-12-01

摘要/Abstract

摘要：

以一年生黑麦草(Lolium multiflorum)和多年生黑麦草(Lolium perenne)为实验材料,利用开顶箱(OTC)模拟法,研究了这2种黑麦草在正常大气O₃(CK,40 nmol·mol^-1)及其浓度倍增(80,120,160 nmol·mol^-1)条件下叶片生理生态指标的变化规律。结果表明:随着O₃胁迫加剧,2种黑麦草呈现出较为类似的伤害症状,但一年生黑麦草在熏蒸前期先出现黄褐色点状伤斑。与对照相比,高浓度O₃均显著提高了一年和多年生黑麦草叶片丙二醛(MDA)含量(分别提高21.7%和28.1%)及SOD活性(分别提高71.2%和129.8%)与POD活性(分别提高32.3%和57%)(P<0.05);高浓度O₃显著降低了2种黑麦草叶片的净光合速率(P_n)(分别降低51.6%,57.5%)、气孔导度(G_s)(分别降低45%,52.5%)、最大光化学效率(F_v/F_m)(分别降低6.4%,5.5%)、实际光化学效率(Φ_PSⅡ)(分别降低18.9%,10.5%)(P<0.05)。多年生比一年生黑麦草更耐臭氧,主要原因在于臭氧浓度不超过120 nmol·mol^-1的胁迫下,多年生黑麦草具有更高的抗氧化能力以及适应臭氧的气孔调节能力,从而减缓了臭氧对其的伤害。本研究旨在为植物对臭氧逆境的适应机理研究以及全球气候变化背景下城市草坪植物筛选及其应用提供科学依据。

关键词: 高浓度臭氧, 黑麦草, 伤害症状, 生理指标

Abstract:

The variations of the physiological indexes of annual Lolium multiflorum and perennial Lolium perenne leaves under different O₃ concentrations(80, 120, 160 nmol·mol^-1)were investigated using open top chambers(OTCs). The results showed that two Lolium varieties had the similar injury symptoms induced by O₃ stress, while brown injury spots appeared on Lolium multiflorum earlier. Elevating O₃ concentration, the content of malondialdehyde(MDA) significantly increased by 21.7% and 28.1%; the activities of superoxide dismutase(SOD) increased by 71.2% and 129.8%; peroxidase(POD) increased by 32.3% and 57%, whereas net photosynthetic rate(P_n) decreased by 51.6% and 57.5%; stomatal conductance(G_s) decreased by 45% and 52.5%; maximum photochemical efficiency(F_v/F_m) decreased by 6.4% and 5.5% and the actual photochemical efficiency(Φ_PSⅡ) decreased by 18.9% and 10.5% in the leaves of two Lolium varieties, respectively. Therefore, Lolium perenne is more insensitive to the high concentrations of O₃ than Lolium multiflorum, because the stomatal regulation and antioxidant capacity of Lolium perenne are stronger. This study provides a scientific basis and reference for screening ozone resistant grasses under global climate change.

Key words: Elevated O₃, Lolium, Foliar symptom, Physiological index

中图分类号:

Q945.78

赵诣, 徐胜, 何兴元, 陈玮. 黑麦草属2草种对臭氧浓度倍增的生理响应[J]. 草地学报, 2015, 23(5): 1013-1020.

ZHAO Yi, XU Sheng, HE Xing-yuan, CHEN Wei. Physiological Responses of Two Lolium Varieties to the Enhancements of Tropospheric O₃ Concentration[J]. Acta Agrestia Sinica, 2015, 23(5): 1013-1020.

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参考文献

[1] Ashmore M R. Assessing the future global impacts of ozone on vegetation[J]. Plant,Cell and Environment,2005,28(8):949-964
[2] Fuhrer J, Booker F. Ecological issues related to ozone:agricultural issues[J]. Environment International,2003(29):141-154
[3] 梁晶, 曾青, 朱建国,等. 植物对近地层高浓度臭氧响应的评价指标研究进展[J]. 中国生态农业学报,2010,18(2):440-445
[4] Tevni M, Teramura A. UV-BA effects on terrestrial plants[J]. Phyotochemistry and Photobiology,1989,50(4):479-488
[5] 刘轶鸥,王岩,刘波,等. O₃浓度升高和UV-B辐射增强对大豆叶片抗氧化酶活性及POD同工酶的影响[J]. 大豆科学,2013,32(2):202-205
[6] 白月明,郭建平,王春乙,等. 水稻与冬小麦对臭氧的反应及敏感性实验研究[J]. 中国生态农业学报,2002,10(1):13-16
[7] 黄玉源,黄益宗,李秋霞,等. 臭氧对南方3种木本植物的急性伤害症状及其生理指标变化[J]. 生态环境,2006,15(4):74-681
[8] 李梅,徐胜,陈玮,等. 高浓度O₃对水蜡叶表皮气孔及其叶组织结构特征的影响[J]. 生态学杂志,2014,33(1):53-58
[9] 赵天宏,刘波,王岩,等. 臭氧胁迫对大豆根系激素含量和活性氧代谢的影响[J]. 干旱地区农业研究,2013,31(4):119-123
[10] HE X Y, FU S L, Chen W. Changes in effects of ozone exposure on growth, photosynthesis,and respiration of Ginkgo biloba in Shenyang urban area[J]. Photosynthetica,2007,45(4):555-561
[11] 付士磊,吴红. 油松光合作用对臭氧浓度升高的响应[J]. 西北林学院学报,2010,25(2)11-14
[12] 张巍巍,赵天宏,王美玉,等. O₃浓度升高对银杏光合作用的影响[J]. 生态学杂志,2007,26(5):645-649
[13] Xu S, Chen W, Huang Y Q, et al. Responses of Growth, Photosynthesis and VOC Emissions of Pinus tabulaeformis Carr. Exposure to Elevated CO₂ and/or Elevated O₃ in an Urban Area[J]. Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology,2012,88(3):443-448
[14] Li X M, Zhang L H, Li Y Y, et al. Effects of elevated carbon dioxide and/or ozone on endogenous plant hormones in the leaves of Ginkgo biloba[J]. Polish Academy of Sciences,2011,33(1):129-136
[15] Scebba F, Pucciarelli I, Soldatini G F. O₃ induced changes in the antioxidant systems and their relation-ship to different degrees of susceptibility of two clover species[J]. Plant Science,2003,165(3):583-593
[16] 徐卫红,王宏信,王正银,等. 重金属富集植物黑麦草对锌、镉复合污染的响应[J]. 中国农业通报,2006,22(6):365-368
[17] 孙立荣,郝福顺,吕建洲,等. 外源一氧化氮对盐胁迫下黑麦草幼苗生长及生理特征的影响[J]. 生态学报,2008,28(11):5714-5722
[18] 唐超,王斌,刘满强,等. 水溶性有机物对黑麦草吸收铜的影响[J]. 应用生态学报,2012,23(8):2295-2299
[19] 陈世俭. 污染土壤添加有机物质对黑麦草吸收铜的影响[J]. 农村生态环境,2001,17(1):37-39
[20] 李合生. 植物生理生化实验原理和技术[M]. 北京:高等教育出版社,2000:134-137
[21] 陈平,余土元,叶丽敏,等. 镉胁迫对弯叶画眉草幼苗生长和生理特征的影响[J]. 草地学报,2002,10(3):212-216
[22] 张志良. 植物生理学实验指导(第二版)[M]. 北京:高等教育出版社,1990,175-185
[23] 李合生. 植物生理生化实验原理和测定技术[M]. 北京:高等教育出版社,2003:164-167
[24] 胡莹莹,赵天宏,徐玲,等. 臭氧浓度升高对小麦光合作用和产量构成的影响[J]. 农业现代化研究,2008,29(4):498-502
[25] 张德强,孔国辉,温达志,等. 园林绿化植物的抗性及其对SO₂和Pb净化能力分析[J]. 广州环境科学,2003(1):22-25
[26] LIU D-H. Plant Senescence of plant leaves[J]. Physiological Communication,1983(2):14-19
[27] 张其德,卢从明,刘丽娜,等. CO₂倍增对不同及基因型大豆光合色素含量和荧光诱导动力学参数的响应[J]. 植物学报,1997,39(10):946-950
[28] 张守仁,高荣孚. 光胁迫下杂种杨无性系光合生理生态特性的研究[J]. 植物生态学报,2000,24(5):315-323
[29] 郑有飞,赵泽,吴荣军,等. 臭氧胁迫对冬小麦叶绿素荧光及气体交换的影响[J]. 环境科学,2010,31(2):472-479
[30] 陈建明,俞晓平,程家安,等. 叶绿素荧光动力学及其在植物抗逆性生理研究中的应用[J]. 浙江农业学报,2006,18(1):51-55
[31] 郑有飞,石茗化,吴荣军,等. 遮荫和臭氧浓度增加对冬小麦叶片光合作用的影响[J]. 农业环境科学,2013,32(10):1925-1933
[32] 孙加伟,赵天宏,付宇,曹莹,等. O₃浓度升高对植物活性氧代谢系统影响的研究进展[J]. 武汉植物学研究,2009,27(2):204-210
[33] 苏行,胡迪琴,林植芳,等. 广州市大气污染对两种绿化植物叶绿素荧光特性的影响[J]. 植物生态学报,2002,26(5):599-604
[34] 郑启伟,王效科,冯兆忠,等. 臭氧对原位条件下冬小麦叶片光合色素、脂质过氧化的影响[J]. 西北植物学报,2005,25(11):2240-2244
[35] 杨洪强,贾文锁,张大鹏,等. 水分胁迫下湖北海棠根系脂氧合酶活性与ABA积累的关系[J]. 植物学报,2000,42(3):244-248
[36] 宋丽梅,代薇然,任健,等. 干旱胁迫及复水处理对百脉根叶片丙二醛含量及抗氧化酶活性的影响[J]. 云南农业大学学报,2014,29(1):37-42
[37] 李妍. 盐和PEG胁迫对丝瓜幼苗抗氧化酶活性及丙二醛含量的影响[J]. 干旱地区农业研究,2009,27(2):159-178
[38] Nora H, Maria A, Christian H. Seasonal differences and with-in canopy variations of antioxidants in mature spruce(Picea abies) trees under elebated ozone in a free-air exposure system[J]. Environment Pollution,2008,154(2):241-253
[39] 谬颖. 植物抗逆性的获得与信息传导[J]. 植物生理学通讯,2001,37(1):71-76
[40] Neill S J, Desikan R, Clarke A. Hydrogen peroxide and nitric oxide as signalling molecules in plants[J]. Journal of Experimental Botany,2009,53(372):1237-1247
[41] Asada K. The water-water cycle in chlorplasts:scavenging of active oxygens and dissipation of excess photons[J]. Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology,1999,50:601-639
[42] 卢涛,何兴元,陈玮,等. O₃和CO₂浓度升高对油松针叶抗氧化系统的影响[J]. 生态学杂志,2009,28(7):1316-1323
[43] Asada K. The water cycle as alter mative photon and electron sinks[J]. Philosophical Transacyions of the Royal Society Biological Sciences,2000,355(1402):1419-1431

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[1]	左郎, 王树森, 马迎梅, 温苏雅勒图, 白刚, 郁鑫明. 火炬树浸提液对两种草坪草种子萌发的影响[J]. 草地学报, 2021, 29(9): 1927-1933.
[2]	马银山, 常妍, 王含睿, 贾云凤, 李文英, 漆瑞强. 天仙子种子浸提液对黑麦草种子萌发和幼苗生长的化感作用[J]. 草地学报, 2021, 29(8): 1697-1703.
[3]	张新飞, 佘木子, 李晗玉, 敬松, 姜惠娜, 高浩, 朱延晓, 付娟娟. 琥珀酸黄杆菌促生机理及其对多年生黑麦草生长和抗逆性的生理调控作用[J]. 草地学报, 2021, 29(8): 1704-1711.
[4]	付志慧, 格根图, 贾玉山, 王志军, 吕世杰, 侯美玲, 南丁罕, 意如乐, 阿希达, 金国. 茬次与品种对多花黑麦草在北方地区种植的产量及营养价值的影响[J]. 草地学报, 2021, 29(7): 1571-1577.
[5]	尤思涵, 都帅, 周忠义, 格根图, 宛涛, 贾玉山. 高丹草与黑麦草适宜混贮比例研究[J]. 草地学报, 2021, 29(4): 821-827.
[6]	尹玉林, 马文馨, 李亚娟, 田新会, 杜文华. 甘肃省中部地区猫尾草新品系的抗寒性研究[J]. 草地学报, 2021, 29(3): 625-630.
[7]	段梦琪, 彭春, 张睿, 高娅楠, 李丽菁, 张智韦, 许立新. 乙烯利对干旱条件下多年生黑麦草生理指标的影响[J]. 草地学报, 2021, 29(2): 333-341.
[8]	齐晨汐, 易观涛, 付晓璇, 王海龙, 王佳琳, 吴建慧. 丛枝菌根真菌对干旱胁迫下鹅绒委陵菜生理指标的影响[J]. 草地学报, 2021, 29(11): 2407-2412.
[9]	赵利清, 彭向永, 刘俊祥, 毛金梅, 孙振元. GSH对铅胁迫下多年生黑麦草幼苗抗氧化系统的调控[J]. 草地学报, 2020, 28(6): 1527-1534.
[10]	施燕华, 黄玉婷, 束方智, 陆叶, 刘大林. 外源谷氨酸对铝胁迫下多花黑麦草幼苗生长的缓解作用[J]. 草地学报, 2020, 28(6): 1605-1614.
[11]	尉欣荣, 张智伟, 周雨, 刘鹏, 姚宏斌, 苗彦军, 付娟娟. 褪黑素对低温和干旱胁迫下多年生黑麦草幼苗生长和抗氧化系统的调节作用[J]. 草地学报, 2020, 28(5): 1337-1345.
[12]	李波, 刘畅, 李红, 杨曌. 外源氯化钙对‘龙牧807’苜蓿幼苗干旱缓解效应分析[J]. 草地学报, 2020, 28(4): 990-997.
[13]	李双铭, 罗建章, 陈才发, 向佐湘, 胡龙兴. 浦绿对多年生黑麦草耐热性及坪用性能的影响[J]. 草地学报, 2020, 28(4): 1006-1014.
[14]	刘霄霏, 李惠英, 陈良, 徐倩, 胡龙兴, 王慧彬, 马向明. 外源硒对镉胁迫下黑麦草生长和生理的影响[J]. 草地学报, 2020, 28(1): 72-79.
[15]	杨晓鹏, 李平, 董臣飞, 马啸, 苟文龙. 多花黑麦草+燕麦混播草地地上生物量和营养品质动态研究[J]. 草地学报, 2020, 28(1): 149-158.

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