8种观赏草对铜锌复合胁迫的生理响应及
耐受性评价

doi:10.15933/j.cnki.1004-3268.2022.09.012

摘要/Abstract

摘要： 探究8种观赏草对铜锌复合胁迫的适应性，并进行优劣排序，以期为重金属污染地观赏草引种提供一定的参考。采用盆栽控制法，铜、锌分别设置5个浓度梯度，测定供试观赏草的生长及抗氧化酶活性指标，并运用Pearson相关性分析和隶属函数法进行综合评析。结果表明，8种观赏草受胁迫伤害程度随铜锌复合胁迫处理浓度的升高而加剧；不同浓度处理对供试观赏草株高和根长的影响存在差异，除个别品种外，植株的株高和根长随处理浓度的增加而下降。随胁迫浓度的升高，8种观赏草的丙二醛含量逐渐增加，而过氧化氢酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）活性呈先增后减的趋势；除细叶芒和香茅外，其余6种观赏草的过氧化物酶（POD）活性呈逐渐上升的趋势。Pearson 相关性分析表明，除 CAT、 SOD活性外，铜、锌质量浓度与其他指标均呈显著相关性，生长与抗氧化酶活性指标之间仅有个别存在相关性，而生长指标之间、抗氧化酶活性指标之间均存在显著相关性。采用隶属函数法对供试观赏草的耐铜锌性进行综合评析，耐受性强弱依次为细叶画眉草>金红羽狼尾草>香茅>粉黛乱子草>丽色画眉草>细叶芒>小兔子狼尾草>紫叶狼尾草。

关键词: 观赏草, 铜锌复合胁迫, 耐受性, 隶属函数法

Abstract: The adaptability of eight ornamental grasses to copper‐zinc composite stress was explored，then the advantages and disadvantages were ranked in order to provide theoretical reference for the introduction of ornamental grasses in heavy metal‐contaminated areas.The potted control method was used to set up five concentration gradients to measure the growth and antioxidant enzyme activity indexes of the tested ornamental grasses，and then the Pearson correlation analysis and membership function method were used for comprehensive evaluation.The results showed that the degree of stress injury of eight ornamental grasses increased with the increase of treatment concentration.The effects of different concentration treatments on the plant height and root length of the tested ornamental grasses were different. Except for individual varieties，the plant height and root length decreased as the treatment concentration increased. With the increase of stress concentration，the malondialdehyde content of eight ornamental grasses increased gradually，while the activities of catalase（CAT）and superoxide dismutase （SOD）increased first and then decreased.Except Miscanthus sinensis‘Gracillimus’and Cymbopogon citratus，the peroxidase activity of other six ornamental grasses showed a gradual upward trend.The Pearson correlation analysis showed that except CAT and SOD，the concentration of copper and zinc was significantly correlated with other indicators，and there were only a few correlations between growth and antioxidant enzyme activity indicators，while there were significant correlations among growth indexes or antioxidant enzyme activity indicators.Through comprehensive evaluation and analysis by membership function method，the tolerance was in the order of Eragrostis nutans>Pennisetum setaceum>Cymbopogon citratus>Muhlenbergia capillaris>Eragrostis elliotii>Miscanthus sinensis ‘Gracillimus’>Pennisetum alopecuroides cv.‘Little Bunny’>Pennisetum setaceum‘Rubrum’

Key words: Ornamental grass, Copper‐zinc compound stress, Tolerance, Membership function method

中图分类号:

S663.1

许志敏, 周英, 杨鹏辉, 熊志秦, 吴一非, 姜珺珺, 丁国昌. 8种观赏草对铜锌复合胁迫的生理响应及耐受性评价[J]. 河南农业科学, 2022, 51(9): 114-123.

XU Zhimin, ZHOU Ying, YANG Penghui, XIONG Zhiqin, WU Yifei, JIANG Junjun, DING Guochang. Physiological Response and Tolerance Evaluation of Eight Ornamental Grasses to Copper and Zinc Composite Stress[J]. Journal of Henan Agricultural Sciences, 2022, 51(9): 114-123.

参考文献

［1］LI L，ZHOU W，DAI H，et al.Selenium reduces cadmium uptake and mitigates cadmium toxicity in rice［J］.Journal of Hazardous Materials，2012，235⁃236（2）：343⁃351.
［2］王晓娟，王文斌，杨龙，等.重金属镉（Cd）在植物体内的转运途径及其调控机制［J］.生态学报，2015，35（23）：338⁃346.
WANG X J，WANG W B，YANG L，et al.Transport pathways of cadmium（Cd）and its regulatory mechanisms in plant［J］.Journal of Ecology，2015，35（23）：338⁃346.
［3］刘朝荣，张柳青，杨艳，等.珙桐幼苗生理生化指标对重金属铅、镉胁迫的响应［J］.广西植物，2021，41（9）：1401⁃1410.
LIU C R，ZHANG L Q，YANG Y，et al.Effects of lead and cadmium on physiology and biochemical indexes of Davidia involucrata seedlings［J］.Guangxi Plant，2021，41（9）：1401⁃1410.
［4］沈羽.渐尖毛蕨对铜锌复合胁迫的生理响应［D］.南京：南京林业大学，2014.
SHEN Y.Studies on the physiological response of Cyclosorus acuminatus to Cu and Zn pollution［D］.Nanjing：Nanjing Forestry University，2014.
［5］DAHMANI M H，VAN O F，GELIE B，et al.Strategies of heavy metal uptake by three plant species growing near a metal smelter［J］.Environmental Pollution，2000，109（2）：231⁃238.
［6］马少杰.植物修复技术在土壤污染治理中的环保应用策略［J］.中国资源综合利用，2020，38（8）：130⁃132.
MA S J.Environmental protection application strategy of plant remediation technology in soil pollution control［J］.China Comprehensive Utilization of Resources，2020，38（8）：130⁃132.
［7］许志敏，陈琳，刘燕珍，等.Cu²⁺、Zn²⁺胁迫对粉黛乱子草种子萌发及抗氧化特征影响［J］.福建农林大学学报（自然科学版），2020，49（3）：326⁃333.
XU Z M，CHEN L，LIU Y Z，et al.Effects of Cu²⁺and Zn²⁺stress on seed germination and antioxidant characteristics
of Muhlenbergia capillaris［J］. Journal of Fujian Agriculture and Forestry University（Natural Science Edition），2020，49（3）：326⁃333.
［8］张肖娟.观赏草在花境中的应用及配置手法［J］.江苏农业科学，2020，48（16）：168⁃172.
ZHANG X J.Application and configuration of ornamental grasses in flower borders［J］.Jiangsu Agricultural Science，2020，48（16）：168⁃172.
［9］张增可，王齐，林丽丽，等.平潭岛野生观赏草资源的评价及开发应用［J］.草业科学，2017，34（8）：1576⁃1590.
ZHANG Z K，WANG Q，LIN L L，et al.Evaluation and exploitation of wild ornamental grass resources in Pingtan
Island［J］.Grass Industry Science，2017，34（8）：1576⁃1590.
［10］唐雯，左金富，汪洋，等.海南地区园林绿地中的观赏草资源及配置［J］.现代园艺，2019（6）：116⁃120.
TANG W，ZUO J F，WANG Y，et al.Ornamental grass resources and allocation in garden green spaces in Hainan［J］.Modern Horticulture，2019（6）：116⁃120.
［11］孟晓蕊，许志敏，朱婷，等.南方夏季高温条件下7种观赏草的光合动态及水分利用特性［J］.福建农林大学学报（自然科学版），2018，47（2）：167⁃173.
MENG X R，XU Z M，ZHU T，et al.Photosynthetic dynamics and water use characteristics of ornamental grasses in Southern China［J］.Journal of Fujian Agriculture and Forestry University（Natural Science Edition），2018，47（2）：167⁃173.
［12］随梦飞，胡康，吴丽君，等.干旱胁迫对不同耐旱型观赏草幼苗生长及碳氮代谢的影响［J］.西南林业大学学报（自然科学），2021，12（1）：1⁃8.
SUI M F，HU K，WU L J，et al.Effect of drought stress on growth and carbon⁃nitrogen metabolism of different
drought⁃tolerant ornamental grasses seedlings［J］.Journal of Southwest Forestry University（Natural Science），2021，12（1）：1⁃8.
［13］杨星.观赏草的SWOT分析及其在园林景观设计中的应用［J］.现代园艺，2021，44（8）：102⁃104.
YANG X.SWOT analysis of ornamental grass and its application in landscape design［J］.Modern Horticulture，2021，44（8）：102⁃104.
［14］方萌.观赏草在景观设计中的应用研究［D］.西安：长安大学，2017.
FANG M.Research on the application of ornamental grass in landscape design［D］.Xi'an：Chang'an University，2017.
［15］孟晓蕊.引进观赏草在东南沿海地区的生态适应性研究及评价［D］.福州：福建农林大学，2018.
MENG X R.Study and evaluation on ecological adaptability of introduced ornamental grass in Southeast coastal［D］.Fuzhou：Fujian Agriculture and Forestry University，2018.
［16］何新杰，任国香，彭昭良，等.华南地区耐热耐旱观赏草的筛选和评价［J］.江西农业学报，2018，30（3）：64⁃69．
HE X J，REN G X，PENG Z L，et al.Screening and evaluation of ornamental grasses with tolerance to heat and drought in South China［J］.Jiangxi Agricultural Journal，2018，30（3）：64⁃69.
［17］JIANG Z F，HUANG S Z，HAN Y L，et al.Physiological response of Cu2+ and Cu²⁺mine tailing remediation of
Paulownia fortunei（Seem） Hemsl［J］.Ecotoxicology，2012，21（3）：759⁃767.
［18］王竞红，陈鹏，陈艾，等.3种观赏草苗期对干旱胁迫的响应及抗旱性评价［J］.草业科学，2019，36（5）：1266⁃1274.
WANG J H，CHEN P，CHEN A，et al.Effects of drought stress on physiological and growth characteristics of the
seedlings of three ornamental grasses［J］.Grass Industry Science，2019，36（5）：1266⁃1274.
［19］IBRAHUM E A.Seed priming to alleviate salinity stress in germinating seeds［J］.Plant Physiol，2016，192：38⁃46.
［20］邹文桐，曹智.铜锌复合胁迫对菜薹种子萌发、幼苗生长及子叶生理代谢的影响［J］.云南农业大学学报（自然科学版），2018，33（4）：632⁃639.
ZOU W T，CAO Z.Effects of combined copper and zinc stress on the seed germination，seedling growth and cotyledon physiological metabolism of Chinese flowering cabbage［J］.Journal of Yunnan Agricultural University（Natural Science Edition），2018，33（4）：632⁃639.
［21］刘春艳.Cu、Cd单一及复合污染对油菜生长发育的影响［D］.芜湖：安徽师范大学，2012.
LIU C Y.Effects of single and combined pollution of Cu and Cd on the growth of Brassica napus L.［D］.Wuhu：Anhui Normal University，2012.
［22］DONG J，WU F，ZHANG G.Influence of cadmium on antioxidant capacity and four microelement concentrations in tomato seedlings（Lycopersicon esculentum）［J］.Chemosphere，2006，64：1659⁃1666.
［23］陈艾.三种观赏草幼苗对干旱胁迫生理及形态的响应［D］.哈尔滨：东北林业大学，2018.
CHEN A.Responses of three ornamental grasses seedlings to drought stress physiological and morphology［D］.Harbin：Northeast Forestry University，2018.
［24］邬丝.NaCl胁迫下五种禾本科观赏草的耐盐性研究［D］.雅安：四川农业大学，2019.
WU S.Salt tolerance of five gramineous ornamental grasses under NaCl stress［D］.Yaan：Sichuan Agricultural University，2019.
［25］MU X J，ZHANG Q.Progress in research on antioxidant bioactive peptides from plant［J］.Forest By⁃Product and
Speciality in China，2008（3）：90⁃93.
［26］叶蓝韩.重金属胁迫下油菜生理指标变化和金属元素快速检测方法研究［D］.杭州：浙江大学，2018.
YE L H.Method research on physiological indices changes and metal element rapid detection of rape under heavy metal stress［D］.Hangzhou：Zhejiang University，2018.
［27］周红卫.重金属污染对水花生的毒害及6-BA对其缓解作用机制研究［D］.南京：南京师范大学，2003.
ZHOU H W.The toxicity of heavy metal pollution on Alternanthera philoxeroides and the mechanism of reliving to Hg²⁺injury by spraying 6⁃BA［D］.Nanjing：Nanjing Normal University，2003.
［28］张廷婷，闫彩霞，李春娟，等.花生对镉胁迫的生理响应［J］.山东农业科学，2013，45（12）：48⁃51.
ZHANG T T，YAN C X，LI C J，et al.Physiological response of peanut to cadmium stress［J］.Shandong Agricultural Science，2013，45（12）：48⁃51.
［29］唐咏.铅污染对辣椒幼苗生长及SOD和POD活性的影响［J］.沈阳农业大学学报，2001，32（1）：26⁃28.
TANG Y.Effects of lead pollution on the growth and the activity of superoxide dismutase and peroxidase in hotpepper seedlings［J］.Journal of Shenyang Agricultural University，2001，32（1）：26⁃28.
［30］刘佳，徐昌旭，曹卫东，等.PEG胁迫下15份紫云英种质材料萌发期的抗旱性鉴定［J］.中国草地学报，2012，34（6）：18⁃25.
LIU J，XU C X，CAO W D，et al.Study on drought resistance of 15 accessions of Astragalus sinicus L.germplasm materials at germination stage under PEG stress［J］.Chinese Journal of Grassland，2012，34（6）：18⁃25.
［31］杜洋文，黄发新，邓先珍，等.不同种类和质量浓度生根剂对薄壳山核桃移栽苗木质量的影响［J］.河南农业科学，2022，51（2）：104⁃112.
DU Y W，HUANG F X，DENG X Z，et al.Comprehensive evaluation on transplanted seedling quality of Carya
illinoensis treated by different variety and concentration of rooting agent［J］.Journal of Henan Agricultural Sciences，
2022，51（2）：104⁃112.
［32］位杰，张琦，林彩霞，等.不同梨品种（系）叶片解剖结构及其与抗寒性的关系［J］.河南农业科学，2021，50
（8）：103⁃112.
WEI J，ZHANG Q，LIN C X，et al.Relationship between cold tolerance and leaf structure of different pearvarieties（strains）［J］.Journal of Henan Agricultural Sciences，2021，50（8）：103⁃112.

[1]	许志敏, 朱峻熙, 熊志秦, 朱佳, 万艳萍, 丁国昌. 铜锌复合胁迫下禾本科观赏草的富集、转运效应评价[J]. 河南农业科学, 2024, 53(1): 116-124.
[2]	魏源, 吕梦炀, 马亚特, 刘静, 王旋, 王东升. 基于3 种分析方法的板栗果实营养品质综合评价[J]. 河南农业科学, 2023, 52(6): 111-119.
[3]	雷梦瑶, 高小峰, 白清敏, 邓珂, 左卫芳, 李玉英. 不同品种石榴枝条的抗寒性评价[J]. 河南农业科学, 2023, 52(6): 120-130.
[4]	陈泽东, 师焕婷, 董殿琪, 王亚鑫, 王金凤, 虞波, 王鹏飞, 康国章. 不同小麦品种（系）耐低磷能力综合评价与代表性评价指标筛选[J]. 河南农业科学, 2023, 52(4): 21-30.
[5]	李洁薇, 池永清, 吴钿芳, 朱阳春, 丁枫华. 镉铅复合胁迫对草本花卉种子萌发及幼苗生长的影响[J]. 河南农业科学, 2022, 51(12): 122-130.
[6]	鲁云风, 刘智兴, 张四普, 牛佳佳, 胡瑞英, 田龙, 杨永峰. 猕猴桃生香酵母筛选鉴定及其发酵特性[J]. 河南农业科学, 2021, 50(8): 166-173.
[7]	孟江玲, 何德, 李翠新. 蛹虫草对铜离子的耐受性和富集特征[J]. 河南农业科学, 2021, 50(4): 66-71.
[8]	张甜甜, 鹿瑶, 吕文亮, 林显华, 徐海燕, 谷巍. 具有沙门氏菌拮抗能力的植物乳杆菌益生特性评价[J]. 河南农业科学, 2021, 50(2): 130-137.
[9]	毛国涛, 刘茜, 王方园, 苏丽娟, 张宏森, 宋安东. 近暗散白蚁β-葡萄糖苷酶RpBgl7的异源表达及酶学性质研究[J]. 河南农业科学, 2020, 49(7): 68-74.
[10]	康利允, 常高正, 马政华, 李晓慧, 高宁宁, 梁慎, 徐小利, 李海伦, 王慧颖, 赵卫星. 甜瓜耐低钾基因型的苗期筛选研究[J]. 河南农业科学, 2020, 49(3): 113-120.
[11]	许志敏, 刘燕珍, 陈琳, 吴建芳, 刘恋, 丁国昌. 铜锌复合胁迫对8种观赏草种子萌发特性及幼苗生长的影响[J]. 河南农业科学, 2020, 49(3): 129-137.
[12]	胡小京, 刘玉彩, 裴芸, 肇瑾. 水分胁迫对野百合幼苗生理特性的影响[J]. 河南农业科学, 2020, 49(1): 111-117.
[13]	张莉,张兰,张玉,许亚杰,李华玮. 酿酒酵母菌株的筛选与发酵特性分析[J]. 河南农业科学, 2018, 47(6): 144-148.
[14]	白茹，孙志红，位杰. 秋冬季自然降温过程中库尔勒香梨枝条的生理特性变化[J]. 河南农业科学, 2018, 47(5): 99-103.
[15]	张会丽，许兴，朱林. 不同青贮玉米品种耐盐性比较[J]. 河南农业科学, 2017, 46(9): 30-36,44.