1.抗逆性指标选择及测定方法
逆境指的是对植物在生长发育过程中所遭受的不利环境因素的总称,通常可根据此类环境种类将逆境分为两类:一类是生物逆境,另一类是非生物逆境。非生物逆境即为胁迫,胁迫主要由炎热、寒冷、干旱、水涝、盐碱等原因形成。
植物的抗逆性主要表现在其对逆境的抵抗和忍耐性能上。抗逆性是植物抗性的主要表现方式之一。当植物受到胁迫时,植物可通过细胞的代谢反应对逆境的损失进行有效阻止,降低或者修复,使植株能够进行正常生长发育。研究发现,逆境情况下,植物会产生不同的抗性方式,而这些方式可在植物体上相同或者不同位置同时发生。
植物在受到水分胁迫的情况下,会产生一定的形态变化和生理变化。生理变化主要包括膜系统变化、保护酶含量变化、渗透调解物质的含量变化3个方面。其中,水分胁迫对细胞膜有着较为直接和明显的伤害,细胞膜透性的增大,致使细胞内大量离子外渗,细胞膜的选择透性逐渐改变甚至丧失,最终导致细胞膜的损伤,植物细胞膜透性对植物所受到的逆境伤害有着较直接的反应,目前在植物抗逆性研究中较为常用。
MDA(丙二醛)是细胞膜质过氧化的最终产物,MDA含量的高低能够有效反映细胞膜质过氧化的程度,植物叶片细胞组织中MDA含量的增加即可表示植物受到胁迫的程度在逐渐增加,目前,MDA被广泛视为植物抗逆性的重要指标之一。
Pro(脯氨酸)是植物蛋白质的组分之一,植株中存在大量游离状态的Pro。植物组织中的Pro最基本的作用是细胞质内渗透调节的物质,同时对稳固生物大分子结构、降低细胞的酸性、解除氨毒等方面起到重要的功能,Pro作为基本指标用来指示植物所受到的逆境伤害程度。
由于单一指标对植物的抗逆生理反应较片面,因此本研究选取土壤含水量的变化(针对抗旱能力)、细胞膜透性、游离脯氨酸含量、丙二醛含量多个指标作为本研究中植物抗旱、耐涝品种筛选的生理指标。
1)土壤含水量的测定
通过使用土壤三参检测仪(型号:W.E.T Sensor Kit)对土壤含水量进行检测,并记录数据(仅针对干旱胁迫组进行测定)。
2)植物细胞膜透性的测定
使用DDS-307型电导率仪(上海康仪仪器有限公司,上海)对植物叶片电导值S1进行测定(高峻风,1993,植物生理学实验技术),另对空白蒸馏水电导值S0进行测定。测定结束后,再将带有植物叶片的试管放入沸水浴中加热30 min,取出冷却后再测其煮沸后的电导值S2。即可求出其相对电导率:
3)游离脯氨酸(Pro)含量的测定
4)丙二醛(MDA)含量的测定
采用硫代巴比妥酸法进行植物叶片内丙二醛含量的测定(上海植物生理生态研究所,2000)。
2.去污能力指标选择及方法
1)TP含量的测定(www.xing528.com)
总磷TP的测定采用“钼酸铵分光光度法”(GB 11893—1989);
2)TN含量的测定
总氮TN的测定采用“碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法”(HJ 636—2012);
3)CODCr含量的测定
化学需氧量CODCr采用重铬酸钾“快速消解分光光度法”(HJ/T 399—2007)进行测定。
式中:
C0——模拟污染液浓度mg/L;
C——所取样品浓度mg/L。
3.模糊数学隶属函数评价方法
用隶属函数的方法,对25种供试植物的抗旱性、耐涝性、污染物去除能力进行综合评价和比较研究。其计算方法如下:将上述土壤含水量(仅干旱胁迫)、植物叶片细胞膜透性、Pro含量、MDA含量、TN去除率、TP去除率、CODCr去除率6个指标进行综合评判,采用模糊数学隶属函数计算公式进行定量转换后求得,再将各指标隶属函数值取平均,进行干旱、水涝适应性比较、去污能力比较。隶属函数公式:
式中:
U(Xj)——隶属函数值;
Xj——各处理指标测定值;
Xjmin、Xjmax——所有参试处理中某一指标内的最小值和最大值。
如某一指标与综合评判结果为负相关,则用反隶属函数进行定量转换。计算公式为:
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