(一)试验材料
选择山东鲁中、北京密云、河南宝丰、宁夏平罗等臭椿种源的种子繁育的当年生幼苗为试验材料,进行盆栽土壤干旱胁迫等试验;选用银川苗木实验场的臭椿一年生移栽苗进行田间土壤干旱胁迫试验。
(二)试验方法
1.土壤干旱胁迫试验
(1)盆栽试验
2005年4月,将不同种源的当年臭椿播种苗按随机区组设计要求移植于高35cm、直径25cm的塑料盆中,每盆定植2株苗;至6月,选择生长均匀的苗木进行干旱胁迫试验。设置4个土壤含水量水平W1、W2、W3、W4,分别为田间持水量的12.5%(严重干旱)、25%(中度干旱)、50%(轻度干旱)、75%(适宜含水量水平,CK)。每水平重复5次。每2~3d测定一次土壤含水量,并每天采用电子称(CXS-A型)称量盆重,根据其变化补水控制到设计要求的含水量水平。试验持续35d。
每隔10d左右随机采样进行测定其各项生长指标及生理指标。干旱胁迫试验后期(处理30d),随机选取各处理植株中上部的功能叶,采用英国CIRAS-1型便携式光合测定系统测定幼苗的净光合速率(Pn,μmol/m-2/s-1)、叶温(Tleaf,℃)、光合有效辐射(Par,μmol/m-2/s-1)、蒸腾速率(E, mmol/m-2/s-1)、气孔导度(Gs, mmol/m-2/s-1)、细胞间隙CO2浓度(Ci,μmol/mol-1)等指标,并推算瞬间水分利用效率(IWUE,μmol/mmol-1):IWUE=Pn/E;胁迫后期(处理25d),随机选取各处理植株中上部功能叶的叶柄,选用ZLZ-5型水势测定仪测定其水势。
(2)田间试验
试验在宁夏大学苗圃实验基地进行。于2004年7月15日,按照随机区组设计要求,将试验区划分为四个小区,每小区有臭椿移植苗30~45株,分为3组(3次重复);小区四周设置3行保护行,并在侧面铺设塑料膜以防侧方水分渗透。7月20日通过控制浇水将四个小区设置为4种土壤含水量水平:W1、W2、W3、W4,分别为田间持水量的12.5%(严重干旱)、25%(中度干旱)、50%(轻度干旱)、75%(适宜含水量水平,CK)。并在各小区上方设置防雨棚。试验开始后,每2~3d固定取样点位测定一次土壤含水量,按照预先模拟单位体积土壤失水量与土壤含水量的关系,根据其变化补水维持到各处理的土壤含水量水平,每7~10d随机采样进行测定其各项生长指标及生理指标(3次重复);在胁迫试验后期选择晴天(9月1日)上午测定各处理幼苗叶片的光合指标,于9月4日结束田间试验。
2.土壤渐进干旱胁迫试验
在臭椿幼苗高度达到40cm时,选择各种源生长一致的幼苗6盆,选当地栽培较广的白蜡作对比观测分析,处理前充分浇水,于2005年8月17日开始停止供水,使其自然渐进干旱,每隔5d,自各植株的功能叶随机采样测定生理指标,直到植株萎蔫(试验持续20d);每次测定生理指标的同时,采用烘干法测定土壤含水量。
3.臭椿幼苗蒸腾耗水测定试验
当臭椿幼苗生长至40cm高时,选择各种源生长均匀的幼苗5盆(每盆定植2株),在晴天浇透水后次日,2005年8月23日进行第一次测定,以后不给水,使得土壤自然干旱,每隔5d测定一次(8月28日、9月3日)。测定时用薄膜封盖盆口防止水分蒸发,自8:00~20:00期间,每隔2h对各盆苗木进行称重(电子天平)并记录;然后去膜直到下次测定再覆盖。
4.试验测定的主要指标及其测定方法
(1)叶片相对含水量(RWC)和水分饱和亏缺(RWD)
参照李合生的方法测定。自植株不同部位采集鲜叶混合,抽取一定量的鲜叶称重后用蒸馏水浸泡24h,再称饱和鲜重,后在105℃下烘30min杀青,最后在80℃烘干到恒重(8~12h),根据以下公式计算:
RWC(%)=[(原始鲜重-干重)/(饱和鲜重-干重)]×100%,RWD(%)=1-RWC%。
(2)叶绿素含量
参照邹琦的方法测定。将采回的样叶快速洗净擦干,称取0.1g,加5ml 80%的乙醇,煮沸1min,静止常温冷却30min,定容至5ml。于721分光光度计测定在波长652nm下的光密度(OD值),计算提取液的叶绿素(a, b)总浓度:
Ca=12.72×D663-2.59×D645
Cb=22.88×D645-4.67×D663
CT=Ca+Cb=20.29×D645+8.05×D663
叶绿素含量(mg。g-1 FW)=CT×提取液体积×稀释倍数/样品鲜重
(3)质膜相对透性
参照李合生的方法测定。取鲜叶1g加蒸馏水20ml,25℃恒温浸30min,用DDS-11A型直读电导仪测定电导率(C1),再将样品在沸水浴上浸取10min,冷却再测其电导率(C2)。叶片质膜相对透性用相对电导率表示:
相对电导率(%)=C1/C2×100%
(4)丙二醛(MDA)含量
参照邹琦的方法测定。称取0.3g叶片,加少许石英沙和6ml 50mol/L磷酸缓冲液(pH=7.8),冰浴研磨,精提液6000r/min离心20min,取上清液2ml加0.5%TBA 2.5ml,沸水浴20min,终止反应,冷却,3500r/min离心10min,取上清液分别在波长532和600nm下测吸光值。用蒸馏水作参照。
MDA含量(μmol/g)=[(OD532-OD600)/0.155×V×S/A]/W
(5)超氧化物歧化酶(SOD)活性
参照邹琦的方法测定。称取混合取样的鲜叶0.3g研磨,加提取介质冲洗,定溶体积为5ml,6000r/min下离心。
SOD活性(酶活性单位/g。FW)=(A0-AS)×VT/A0×0.5×FW×V1
其中:A0—对照管光吸收值AS—样品管光吸收值VT—样液总体积(ml)
V1—测定时样品用量(ml)FW—样品鲜重(g)(6)过氧化物酶(POD)
参照邹琦的方法测定。取鲜叶0.3g加磷酸缓冲液5ml冰浴研磨,在6000r/min冷冻离心20min取上清液用于SOD和POD活性测定。POD活性测定,向试管中加PH=7.8磷酸缓冲液1ml,加0.1ml 0.5mmol/lEDTA0.1%愈创木酚1ml在30℃水浴保温5min,加入0.05ml酶液。从加入酶液开始计时10min,在470nm波长下测其OD值。以每分钟每克鲜重形成OD值为一个酶活性单位。
(7)脯氨酸含量
参照邹琦的方法测定。取不同处理样品的混合鲜叶0.2g,分别置于大试管中,加入5ml 3%磺基水杨酸溶液,于沸水浴中浸提10min,取出试管,冷却至室温后,吸取上清液2ml,加2ml冰乙酸和3ml显色液;于沸水浴中加热40min,冷却后加5ml甲苯萃取,静置分层后吸取甲苯层在520nm波长下比色,(对照液用2ml H2O+2ml冰乙酸+3ml显色液的混合液)。
脯氨酸(μg/gFW)=(C×V/a)/W
其中:C—提取液脯氨酸浓度(ug)V—提取液总体积(ml)
a—测定时所吸取体积(ml)W—样品鲜重(g)
5.数据分析
对试验测定获得的数据,按照数理统计的求采用EXCEL、SAS统计分析软件进行数据分析与处理。