多年生黑麦草高温胁迫的解剖学与细胞化学研究

多年生黑麦草(Lolium perenne L．)是一种优良的禾本科牧草和草坪草，广泛种植于我国温带与亚热带地区。然而，我国亚热带夏季高温酷热气候是限制其在该地区应用的主要制约因子。本研究以多年生黑麦草为研究材料，以温度为主因子、胁迫时间为副因子进行高温胁迫处理，对其叶、茎、根进行解剖结构观察与测定；对细胞中淀粉、糖类、Ca2+、ATP酶、细胞色素氧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶等进行细胞化学的观察与测定，分析这些与代谢、抗逆性、细胞修复有密切关系的主要物质在细胞内的定位和量的变化。通过本研究明确多年生黑麦草的解剖结构、细胞化学物质在不同高温胁迫强度下的变化规律，探明多年生黑麦草对高温胁迫与胁迫时间二因子的对策和伤害的阈值，从而为优化多年生黑麦草在我国南方夏季高温酷热条件的管理提供理论依据。

本项目通过对多年生黑麦草采用二因子裂区试验设计，即不同高温（36-42℃）与时间（小时）胁迫处理，按草坪常规管理方式进行修剪，从解剖结构、细胞化学、生理生化的角度研究了多年生黑麦草对高温胁迫的对策与响应。结果表明：多年生黑麦草叶片厚度、叶鞘厚度、角质层和细胞表皮厚度均随温度升高。维管束个数随温度升高而减少；叶片淀粉粒个数随温度升高稍有增多，但叶鞘和茎中淀粉粒个数随温度变化不大；叶片淀粉粒大小、叶鞘淀粉粒大小和茎淀粉粒大小在高温胁迫下均随温度升高而减小。高温胁迫导致细胞壁的硅质厚度随温度升高而增厚，叶片和叶鞘中的硅细胞个数均随温度升高而增多。高温胁迫下，叶绿素含量随着胁迫温度不断升高呈先升高后降低趋势，叶绿素含量随着胁迫时间不断延长呈先降低后升高的趋势。随胁迫温度升高和胁迫时间延长，可溶性糖和淀粉含量总体呈明显的上升趋势；过氧化物酶(POD)活性呈先升高后下降趋势，过氧化氢酶(CAT)活性呈现出先下降后上升的趋势，但总体上呈下降趋势；超氧物歧化酶(SOD)活性随胁迫温度高呈现出明显的上升趋势，随着胁迫时间的延长呈现出先升高后下降的趋势，但总体呈明显下降趋势。不同指标在胁迫温度和胁迫时间二因子作用下的伤害临界值：可溶性糖含量和淀粉含量临界值都在胁迫温度34℃、胁迫时间一天处；POD活性在胁迫温度36℃、胁迫时间两天处；CAT活性为胁迫温度38℃、胁迫时间两天处；叶绿素含量和SOD活性的临界值不明显。本研究结果可为多年生黑麦草的在南方种植与草坪应用提供重要的理论基础和实用的技术参考。