低磷胁迫下木麻黄无性系的生理生化特性

[摘要] 通过盆栽试验，测定了8个木麻黄无性系在高低2种磷水平下植株体可溶性总糖含量、组织总含水量，过氧化氢酶活性，丙二醛含量等，为磷高效基因型木麻黄无性系的筛选和遗传改良提供依据。结果表明：701无性系小枝自由水与束缚水对低磷胁迫有较好的抗性；低磷胁迫对A13、南山7无性系小枝MDA含量有显著影响，但对可溶性总糖含量、过氧化氢酶活性的影响不显著。

[关键词] 木麻黄 无性系 低磷胁迫

木麻黄是东南沿海防护林的主栽树种，在防风固沙、改善生态环境和提供用材等方面发挥着难以替代的巨大作用。而今，木麻黄无性系苗逐渐取代实生苗在造林及林带更新中取得了良好的效果，现已培育出许多优良品系。木麻黄的生长发育是否良好，与土壤养分供应状况关系密切。磷是植物生长发育不可缺少的营养元素之一，它以多种方式参与植物体内的生理过程，对植物的生长发育、生理代谢、产量和品质都起着重要作用[1]。磷作为限制植物生长的障碍因子也已经越来越受到人们的重视[2-4]。不同类型植物利用土壤磷素的能力不同[5]，如何根据植物自身潜力充分利用土壤磷成为近年来科学家所关注的焦点。南方滨海沙地普遍缺磷，土壤磷素不足一直是影响海岸带木麻黄防护林健全生长的重要因素。加上营造的木麻黄防护林多数已进入成熟阶段，在沿海防护林更新实践中发现，木麻黄连栽林地土壤磷含量降低，成为海岸防护林更新困难的原因之一[6-7]。因此，开展木麻黄不同品种对低磷胁迫的生理反应及其适应机制研究，从中筛选出耐低磷的木麻黄优良品系，对于沿海防护林的更新改造、林地土壤管理和可持续经营均有十分重要的现实意义[8-10]。本研究拟对不同磷水平下不同木麻黄无性系生理生化特性进行测定，探讨提高养分有效性的生物学途径，为磷高效基因型木麻黄无性系的筛选和遗传改良提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

木麻黄无性系引自福建省惠安赤湖林场，共选取南山7，平2，501，601，701，龙4，湛江1号，莆20共8个无性系（无性系优树产地见表1），从优良母树上采取小枝作为实验用无性系扦插小枝。

供试基质土壤由红壤和木麻黄林下细沙（取自福建长乐沿海防护林下）按质量比2∶1均匀混合后装入营养杯中，每个营养袋预装1.5kg混合土壤，实验共设置低磷（P0）和高磷（P1）两个磷素水平，每个品种每个处理水平移栽30株苗，3个重复；低磷P0条件下基质土壤不施P，施N 0.5g/kg，高磷P1条件下基质土壤施P 1.5 g/kg，施N 0.5g/kg。

1.2 试验设计

本试验在福建省林业科学研究院进行。木麻黄各无性系小枝用浓度为100ppm的奈乙酸溶液浸泡小枝24小时，然后取出清水洗净残留的奈乙酸，放置于玻璃瓶中，置于阳光直射处，约10天后木麻黄小枝开始生长出愈伤组织并生根，根长1至8mm时移栽至预先制备好的预置基质土壤的营养袋中，营养袋高16cm，直径16cm；营养袋放置在温室内，之后进行正常的水肥管理。

1.3 测定方法

于2008年1月对木麻黄种苗测定以下指标：采用蒽酮比色法测定可溶性总糖含量，采用烘干称重法测定植物组织总含水量，采用高锰酸钾滴定法测定过氧化氢酶活性，采用硫代巴比妥酸比色法（TBA）测定丙二醛含量。

2 结果与分析

2.1 低磷胁迫对木麻黄无性系小枝水分含量的影响

2.1.1 低磷胁迫对木麻黄无性系小枝总水分含量的影响

从图1可以看出，无性系平2、龙4、A13小枝总水分含量在P0条件下有所降低，但比其在P1条件下降低幅度不是很大（见表2）。其余几个无性系：湛1、501、701，南山7、莆20的小枝总水分含量在P0条件下增加，并且比其在P1条件下增加幅度较大。

从表2可以看出，湛1、501、701、南山7、莆20在P1条件下小枝含水量，分别比其在P0条件下增加了2.9%、2.5%、2.1%、2.9%、1.2%，说明施加磷肥对这几个无性系的小枝细胞总含水量有一定的影响；而无性系平2、龙4、A13的小枝细胞总含水量在P1条件下有所降低，但相对P0条件下降低幅度较小，因此可以说明，低磷胁迫对无性系平2、龙4、A13的小枝细胞总含水量影响不大。

2.1.2 低磷胁迫对木麻黄无性系小枝自由水与束缚水含量的影响

水分在植物体内的作用，不仅与其总含量的多少有关，也与它在植物体内的存在状态有关。水分在植物体细胞内通常呈自由水和束缚水两种状态：自由水参与各种代谢活动，它的含量多少直接影响植物代谢程度的强弱，自由水含量占总含水量的百分比越大，则植物整体的代谢越旺盛，但抗性越低；束缚水不参与植物体的代谢作用，但植物要求低微的代谢强度去适应不良的外界条件，因此束缚水的含量与植物的抗性大小有密切关系[6]。

由图2可以看出，无性系平2、龙4、湛1、A13、501、南山7、莆20在P0条件下，小枝细胞内自由水含量都比其在P1条件下含量高，而无性系701自由水含量有所降低。

由图3可以看出，无性系平2、A13、501、701小枝细胞内束缚水含量在P0条件下，都比其在P1条件下分别增加了45.04%、2.31%、12.33%、29.13%，说明在低磷胁迫下，这几个无性系的抗性比龙4、湛1、南山7、莆20高。 而在P1条件下，无性系之间小枝细胞内束缚水含量相差不大，则说明了低磷胁迫会显著影响木麻黄无性系的小枝束缚水含量，进而影响其抗逆性的强弱。

图4为木麻黄无性系在P0和P1条件下小枝细胞自由水和束缚水含量的比值，其中南山7在P0条件下自由水与束缚水含量的比值比其在P1条件下的比值增加了0.0068%，同时也可看出，除701外，其余无性系小枝的自由水与束缚水含量的比值在P0条件下都比在P1条件下有所增加。

由以上分析可以说明，低磷胁迫对无性系701的小枝自由水含量与束缚水含量的比值有较大的影响，在P0条件下，701具有较好的抗性。而低磷胁迫对其他七个无性系的自由水与束缚水含量没有显著的影响。

2.2 低磷胁迫对木麻黄无性系可溶性总糖含量的影响

碳水化合物是所有植物以及菌类的主要成分，可溶性总糖是植物碳水化合物的一种。在植物体内，可溶性总糖的含量增多，能提高细胞液浓度，降低细胞组织冰点，缓冲细胞质过度脱水，保护细胞质胶体使其不至于凝固。

由图5可以看出，平2、A13、501在低磷胁迫下，其小枝的可溶性总糖比P1条件下分别降低了14.98%、1.91%、6.57%，而龙4、湛1、701、南山7、莆20的小枝可溶性总糖比其在P1条件下分别升高了4.69%、12.42%、1.41%、12.25%、20.19%，说明在低磷胁迫下，无性系龙4、湛1、南山7、莆20细胞中会产生比较多的可溶性总糖。

从图5中也可以看出，尽管在P0和P1条件下，无性系小枝的可溶性总含量都有一定的差异，但是方差分析显示，无性系之间和无性系种内的差异性不显著，也即是低磷胁迫对木麻黄小枝中可溶性总糖含量的影响不显著。

2.3 低磷胁迫对木麻黄不同无性系丙二醛含量的影响

在逆境胁迫下，植物组织细胞的质膜过氧化产生大量的丙二醛（MDA），因此丙二醛可作为植物组织膜脂过氧化的指标。

由图6可以看出，在低磷胁迫下（P0），无性系A13、南山7小枝MDA含量远大于其在P1条件下的含量，分别比其在P1条件下增加了70.7%、88.2%，说明无性系A13和南山7对低磷胁迫敏感。其余几个无性系在P0和P1条件下，其小枝细胞丙二醛含量相差不是很大，表明低磷胁迫对平2、龙4、湛1、501、701、莆20无性系小枝丙二醛含量影响不大。

2.4 低磷胁迫对木麻黄无性系小枝过氧化氢酶(CAT)活性的影响

过氧化氢酶（CAT）是植物体内主要的抗氧化酶之一，主要分布在植物细胞的过氧化物酶体、乙醛酸循环体和细胞质中，少数分布在线粒体内，它的主要功能是催化H2O2的分解，减轻H2O2对植物细胞的过氧化伤害；提高植株的耐旱性和耐盐性，提高植株对温度的抗逆性，降低植物组织DNA损伤；提高植物的光合能力，增强植物抵抗能力，延缓植物细胞组织衰老，诱导细胞全能性，因此，过氧化氢酶是植物体重要的抗氧化酶，在胁迫下对维持细胞内的氧还原平衡至关重要，其活性越强，则植株的抗性越大。

从图7可以看出，低磷胁迫对平2，湛1、701、南山7无性系小枝过氧化氢酶有较大影响，在低磷胁迫下（P0），平2，湛1、701、南山7无性系小枝过氧化氢酶比其在P1条件下有所下降。

由图8可以看出，尽管无性系在P0条件下其过氧化氢酶与其在P1条件下都会有所差异，但方差分析显示，无性系之间在P0和P1条件下的过氧化氢酶活性的差别未达到显著水平，因此说明了低磷胁迫对无性系小枝过氧化氢酶活性无显著影响。

3 小结

3.1 在P0条件下，无性系平2、龙4、A13小枝总水分含量比其在P1条件下有所降低，低湛1、501、701，南山7、莆20总水分含量有所下增加，幅度都不大；其中，低磷胁迫对无性系平2、龙4、A13的小枝细胞总含水量影响最小。

3.2 在P0条件下，无性系平2、龙4、湛1、A13、501、南山7、莆20小枝细胞内自由水含量都比其在P1条件下高，而无性系701自由水含量低。无性系平2、A13、501、701小枝细胞内束缚水含量比其在P1条件下有所增加，其中南山7在P0条件下自由水与束缚水含量的比值比其在P1条件下的比值增加了0.0068%，其余无性系的自由水与束缚水含量的比值也有所增加，幅度不大。说明低磷胁迫对无性系701的小枝自由水含量与束缚水含量的比值有较大的影响，在P0条件下，701具有较好的抗性，而低磷胁迫对其他七个无性系的自由水与束缚水含量没有显著的影响。

3.3 在低磷胁迫下平2、A13、501小枝的可溶性总糖低于其在P1条件下的，而龙4、湛1、701、南山7、莆20比其在P1条件下升高了，但均未达显著水平，说明低磷胁迫对木麻黄小枝中可溶性总糖含量的影响不大。

3.4 在低磷胁迫下，无性系A13、南山7小枝MDA含量远大于其在P1条件下的含量，说明无性系A13和南山7对低磷胁迫敏感；其余几个无性系在P0和P1条件下，其小枝细胞组织丙二醛含量相差不是很大，证明了低磷胁迫对无性系平2、龙4、湛1、501、701、莆20小枝组织丙二醛含量影响不大。

3.5 低磷胁迫下无性系平2，湛1、701、南山7小枝过氧化氢酶比其在P1条件下有所下降，但差异未达到显著水平，因此说明低磷胁迫对无性系小枝过氧化氢酶活性无显著影响。

参考文献

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