摘要我国许多地区的植物均遭受不同程度的干旱影响,这限制了农林业的发展,对生态环境以及农林业经济都带来不利影响。这使得如何筛选抗旱植物以及抗旱先锋植物对植被的恢复成为噬待解决的热点问题,因此,如何全面、及时、准确地表征干旱胁迫下作物的抗旱情况有待研究。植物电生理信号普遍存在于植物体内,最先表现出植物对外界环境的反应。利用电生理特性来表征植物的抗逆性及其与环境因子之间的关系,可以实现人与植物之间的信息交互,为植物抗旱性能的表征提供理论依据。<br> 本研究对干旱胁迫下植物的电信号与植物生理生化方面的变化规律进行监测分析,并在外加激励的条件下测试植物电生理特性对干旱胁迫的响应,同时对植物的光合指标和荧光指标进行测试,验证实验的可行性。实验包括三个部分:(一)研究如何获取植物电生理信号以及仪器的筛选;(二)研究外加激励对构树和桑树叶片电参数和紧张度的影响。选取干旱处理下的两种植物离体叶片作为实验材料,分别测定在不同激励下的生理电参数和叶片水势变化情况;(三)研究不同梯度下水分亏缺对植物生理电参数和叶片水势的变化。实验设置不同的水分梯度,土壤含水量分别为田间持水量的 55%-60%(T1:轻度干旱)、40%-45%(T2:中度干旱)、25%-30%(T3:重度干旱)、70%-75%(CK:对照组)。连续干旱下测定植物的生理电参数和叶片水势以及光合指标的变化。试验结果如下:<br> (1)实验筛选出 LCR测试仪对两种植物的最佳测定频率为 3KHz,最适测量电压为 1.5V,最适夹持力为 3-4N;并设计了一种在特定夹持力下检测植物生理电参数的平行板电容传感装置并验证了可行性。<br> (2)在盐激励下,桑树对 NaCl、Na2SO4以及混合盐的抗盐能力强于构树,但在轻度 Na2SO4盐害下差异不显著。在轻度盐害下,构树对三类盐的相对抗盐能力表现为:混合盐>Na2SO4>NaCl,而桑树则表现为:混合盐>NaCl>Na2SO4;在中度盐害下,构树对三类盐的相对抗盐能力表现为:Na2SO4>NaCl>混合盐,而桑树则表现为:混合盐>Na2SO4>NaCl;在重度盐害下,构树与桑树对三类盐的相对抗盐能力差异不显著。这也说明同一种植物对不同的盐类抗性能力显著不同,植物的抗盐能力不仅具有物种的特异性,而且也有盐类的特异性。<br> 此外,两种植物对外加 pH激励表现出不同的抗性,从两种桑科植物在 4种 pH溶液中的叶片紧张度的变化可以看出,构树对酸和碱的抗酸碱能力强于桑树,这说明桑树受到酸的毒害较为严重,而构树表现出对碱性条件较为适应。<br> (3)构树的耐旱阈值为 14 天,而桑树的为 7 天;构树的最佳灌水梯度为40%~45%,桑树的则 55%~60%,这说明同一种植物在不同梯度干旱胁迫下的抗旱能力显著不同,植物的抗旱能力具有物种的特异性。在 T1、T2、T3 下,构树的抗旱能力分别为 5.048、3.985、3.502;桑树的抗旱能力分别为 4.278、3.060、2.891。因此,实验表明构树的抗旱能力强于桑树。<br> (4)在不同梯度干旱胁迫下,构树与桑树的光合速率变化与电容值和叶片紧张度的变化趋势相似。T1、T2、T3组的生理电容和叶片紧张度与光合指标显著相关(P<0.05);而 CK 组不显著。此外,构树与桑树在不同梯度干旱下的生理电容、叶片紧张度与荧光参数之间也存在较好的相关性,T1、T2、T3组的生理电容和叶片紧张度与荧光指标显著相关(P<0.05);而 CK 组不显著。通过比较两种植物的相关系数,植物在干旱胁迫下的电生理参数和叶片紧张度的变化能够很好地反映植物的抗旱情况。
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