不同生境條件下中華水韭和莼菜的生理生態(tài)響應(yīng)機(jī)制研究.pdf

1、中華水韭(Isoetes sinensis)和莼菜(Brasenia schreberi)均為我國(guó)一級(jí)重點(diǎn)保護(hù)的野生植物，因其自然居群的大量喪失和種群數(shù)目急劇減少而瀕危，而人類活動(dòng)導(dǎo)致野生生境的破壞及適宜生境發(fā)生變遷是其瀕臨滅絕的主要原因。目前，對(duì)于瀕危植物的保護(hù)措施主要是原生境保護(hù)和異地保護(hù)。本研究以中華水韭和莼菜為研究對(duì)象，采用水培法，分別觀測(cè)不同pH處理（設(shè)置營(yíng)養(yǎng)液初始pH為6.4、6.6、6.8、7.0和7.2等5個(gè)梯度栽培）、

2、營(yíng)養(yǎng)條件（設(shè)置對(duì)照、中營(yíng)養(yǎng)條件和高營(yíng)養(yǎng)條件3個(gè)營(yíng)養(yǎng)模式栽培）和光照條件（設(shè)置全光照條件、70％光照條件和40％光照條件3個(gè)光照模式栽培）對(duì)中華水韭和莼菜葉片的生理生化特性和光合熒光特性的影響，通過(guò)測(cè)定其葉片的葉綠素、丙二醛、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量、保護(hù)酶活性以及光合系統(tǒng)的變化，揭示中華水韭和莼菜對(duì)不同生境條件的生理生態(tài)響應(yīng)特性，旨在探討中華水韭和莼菜對(duì)pH、氮、磷濃度和光照等生態(tài)環(huán)境因子的適應(yīng)能力，以期為中華水韭和莼菜的保護(hù)及生境選擇提供重要

3、的理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)隨著pH升高，中華水韭的生理生化特性除葉綠素含量呈先上升后下降的變化趨勢(shì)外，可溶性糖、丙二醛、脯氨酸含量、過(guò)氧化物酶活性(POD)和過(guò)氧化氫酶活性(CAT)均呈先下降后上升的變化趨勢(shì)，其中pH6.6處理時(shí)，中華水韭的葉綠素含量最高，可溶性糖、丙二醛、脯氨酸含量、POD和CAT酶活性最低。光合熒光特性中除非光化學(xué)猝滅系數(shù)(qN)呈先下降后上升的變化趨勢(shì)外，PSⅡ的最大量子產(chǎn)量(Fv/Fm)、

4、有效量子產(chǎn)量(Yield)、光化學(xué)猝滅系數(shù)（qP）、最大潛在相對(duì)電子傳遞速率（Pm）、快速光響應(yīng)曲線初始斜率（α）和半飽和光強(qiáng)（Ik)均呈先上升后下降的變化趨勢(shì)，其中pH6.6處理時(shí)，中華水韭的qN最低，F(xiàn)v/Fm、Yield、qP、Pm、α和Ik最高。說(shuō)明偏酸性水體較適合中華水韭生長(zhǎng)，而在水體偏堿性環(huán)境中受到一定脅迫。
　　(2)隨著pH升高，莼菜的生理生化特性除葉綠素含量呈下降的變化趨勢(shì)外，可溶性糖、丙二醛、脯氨酸含量、POD

5、和CAT酶活性均呈上升的變化趨勢(shì)，其中pH6.4處理時(shí)，莼菜的葉綠素含量最高，可溶性糖、丙二醛、脯氨酸含量、POD和CAT酶活性最低。光合熒光特性中除qN呈上升的變化趨勢(shì)外，F(xiàn)v/Fm、Yield、qP、Pm、α和Ik均呈下降的變化趨勢(shì)，其中pH6.4處理時(shí)，莼菜的qN最低，F(xiàn)v/Fm、Yield、qP、Pm、α和Ik最高。說(shuō)明偏酸性水體較適合莼菜的生長(zhǎng)，而在水體偏堿性環(huán)境中受到一定的脅迫。
　　(3)隨著氮、磷濃度升高，中華水韭

6、葉片的生理生化特性除葉綠素含量呈下降的變化趨勢(shì)外，可溶性糖、丙二醛、脯氨酸含量和CAT酶活性均呈上升的變化趨勢(shì)，而POD酶活性則呈先上升后下降的變化趨勢(shì)。光合熒光特性中除qN呈上升的變化趨勢(shì)外，F(xiàn)v/Fm、Yield、qP、Pm、α和Ik均呈下降的變化趨勢(shì)。說(shuō)明了中華水韭在中營(yíng)養(yǎng)條件下(N0.4 mg·L-1、P0.04 mg·L-1)耐受性較好，但在高營(yíng)養(yǎng)條件下(N1.2mg·L-1、P0.12 mg·L-1)耐受性較差，各項(xiàng)生理指標(biāo)

7、均顯示出較大的損傷，其滲透調(diào)節(jié)能力和抗氧化能力上升，但光合作用能力下降，抑制了中華水韭的光合生理活動(dòng)，進(jìn)而影響其生長(zhǎng)。因此，水體富營(yíng)養(yǎng)化可能是造成中華水韭瀕危的一個(gè)重要原因。
　　(4)隨著氮、磷濃度升高，莼菜葉片的生理生化特性除葉綠素含量呈先上升后下降的變化趨勢(shì)外，丙二醛、脯氨酸含量、POD和CAT酶活性均呈先下降后上升的變化趨勢(shì)，而可溶性糖含量則呈下降的變化趨勢(shì)。光合熒光特性中除qN呈先下降后上升的變化趨勢(shì)外，F(xiàn)v/Fm、Yi

8、ekd、qP、α、Pm和Ik均呈先上升后下降的變化趨勢(shì)。說(shuō)明莼菜在較高的氮、磷濃度水體中生長(zhǎng)良好，較好地適應(yīng)中營(yíng)養(yǎng)條件(N0.4 mg· L-1、P0.04 mg·L-1)，但在對(duì)照條件下因氮、磷濃度過(guò)低，導(dǎo)致其滲透調(diào)節(jié)能力和抗氧化能力上升，光合作用能力下降，進(jìn)而影響其生長(zhǎng)。因此可以將莼菜種植于富營(yíng)養(yǎng)化的濕地、湖泊中，更有利于莼菜的生長(zhǎng)。
　　(5)隨著光照強(qiáng)度降低，中華水韭葉片的生理生化特性除葉綠素含量呈先上升下降的變化趨勢(shì)外，

9、可溶性糖、丙二醛、脯氨酸含量、POD和CAT酶活性均呈先下降后上升的趨勢(shì)。光合熒光特性中除qN呈先下降后上升的趨勢(shì)外，F(xiàn)v/Fm、Yield、qP、α、Pm和Ik均呈先上升后下降的趨勢(shì)。對(duì)中華水韭的生理生化和光合作用有利的光照強(qiáng)度是全光照的70％左右，說(shuō)明適度遮蔭可以提高中華水韭的碳同化能力，增加光合產(chǎn)物的積累，促進(jìn)其生長(zhǎng)。
　　(6)隨著光照強(qiáng)度降低，莼菜葉片的生理生化特性即葉綠素、可溶性糖、丙二醛、脯氨酸含量、POD和CAT酶