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醋酸钙镁盐环保融雪剂及冻融胁迫对高羊茅幼苗的生理影响

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何访淋包国章陈薇薇孙佳星

摘要：为探讨醋酸钙镁盐（calcium magnesium acetate，简称CMA）环保融雪剂及冻融胁迫对高羊茅（Festuca elata Keng ex E. Alexeev）生理的影响，以高羊茅为试验材料，通过施加CMA环保融雪剂和冻融胁迫，测定高羊茅叶片相对含水率、可溶性蛋白含量、过氧化氢酶（catalase，简称CAT）活性、过氧化物酶（peroxidase，简称POD）活性、净光合速率（Pn）和蒸腾速率（Tr）的变化规律。结果表明：在冻融胁迫下，高羊茅幼苗叶片中相对含水率、净光合速率和蒸腾速率呈先降低后缓慢升高的趋势，蛋白质含量呈先升高后缓慢降低然后又升高的趋势，CAT、POD活性均呈先升高后降低再缓慢升高的趋势;胁迫伤害整體呈现出冻融组>复合组>不冻融组与CMA组>空白组的规律。研究结果显示，高羊茅在CMA+冻融胁迫下可快速调节抗氧化酶活性、渗透调节物质及光合特性，以缓解单一冻融胁迫导致的伤害。

关键词：高羊茅;CMA环保融雪剂;冻融胁迫;生理响应

中图分类号： Q945.78? 文献标志码： A? 文章编号：1002-1302（2019）05-0125-04

收稿日期：2018-05-22

基金项目：国家自然科学基金（编号：31772669）。

作者简介：何访淋（1994—），女，江苏苏州人，硕士研究生，主要从事环境生态学研究。E-mail：493082049@qq.com。

通信作者：陈薇薇，博士，工程师，主要从事环境污染与控制化学研究。E-mail：chenvv@jlu.edu.cn。

醋酸钙镁盐（calcium magnesium acetate，简称CMA）环保融雪剂可替代氯盐，用于机场、高速公路等道路除雪，是一种环保型融雪剂，与传统氯盐融雪剂相比，腐蚀性低，毒性低，融雪效率高[1]。目前，国内外关于使用CMA融雪剂后渗透到土地中对花草树木影响的研究比较少。冻融不仅作用于土壤，各种植物也会不同程度地受到冻融损伤[2]。

高羊茅（Festuca elata Keng ex E. Alexeev），又名苇状羊茅，为羊茅属（Festuca）多年生禾本科（Gramineae）牧草，是可用于放牧、刈割、青储等用途的草地优良牧草，是目前我国应用最广泛的冷季型草坪草之一[3]。目前对高羊茅在盐胁迫[4-6]、酸雨[7]、低温胁迫[8]、干旱胁迫[9]下生理参数变化的研究报道较多，但对高羊茅在冻融及CMA环保融雪剂复合胁迫下的生理响应研究较少。本试验研究CMA环保融雪剂及冻融复合胁迫下高羊茅幼苗的主要生理参数变化，分析其在胁迫中的抗逆性机制。

1 材料与方法

1.1 试材培养

本试验于2017年8—11月在吉林大学环境与资源学院环境生态学实验室中进行。供试高羊茅品种法恩（FAWN），由北京克劳沃草业技术开发中心提供。

试验材料的培养：挑选颗粒饱满、大小相似的高羊茅种子（发芽率为48.39%），用0.1%高锰酸钾（KMnO4）溶液消毒 2 h，再用蒸馏水将种子冲洗干净，将种子按40粒×100粒整齐排放于铺有2层滤纸，大小为18 cm×26 cm×3 cm的托盘上，加适量蒸馏水。将托盘置于MGC-450BP光照培养箱中，培养箱设置为08：00至20：00，温度设为25 ℃，光照;20：00 至次日 08：00，温度设为20 ℃，黑暗。每天早、中、晚3次察看幼苗水量，每盘添加20 mL蒸馏水保持滤纸湿润。

1.2 母液配制

CMA环保融雪剂的配制参考高效率CMA中钙镁比例，用醋酸钙和醋酸镁配制Ca+、Mg2+物质的量的比例=3 ∶ 7，CMA环保融雪剂溶液浓度为100 mmol/L。

1.3 试验处理和取样

1.3.1 模拟环保融雪剂试验 4盘幼苗分别为空白组、CMA环保融雪剂组、冻融组和CMA+冻融复合胁迫组。待测幼苗培养至第10天，对CMA环保融雪剂组和CMA+冻融复合胁迫组，每盘施加10 mL CMA环保融雪剂，其余2组加蒸馏水，处理4 d。处理期间经常察看水量，适当补充蒸发的水分。

1.3.2 人工模拟冻融试验幼苗培养第14天，将冻融组和CMA+冻融复合胁迫组放入BPHJ-120A高低温交变试验箱中，设定温度变化曲线，进行模拟冻融试验。设置7个温度梯度，分别为10、5、0、-5、0、5、10 ℃，每2 h变温5 ℃。空白组和CMA环保融雪剂组在光照培养箱中培养。每2 h从4个处理组中随机剪取植株中上部叶片，混匀后用锡箔纸包裹并放入液氮中固定，然后放入-80 ℃超低温冰箱中，用于蛋白质、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）指标测定，同时取部分新鲜叶片用于相对含水率、净光合速率、蒸腾速率的测定。

1.4 试验方法

1.4.1 叶片相对含水率（relative water content，简称RWC）用比重法测定相对含水率，每个温度梯度、每个处理组取外形良好的新鲜叶片，称质量并记录，加入去离子水至叶片质量恒定，放入烘箱烘至恒质量，则RWC=（鲜质量-干质量）/（饱和鲜质量-干质量）×100%。

1.4.2 叶片可溶性蛋白的含量测定叶片中的蛋白质时，将叶片研磨成组织匀浆离心后，用考马斯亮蓝法测定可溶性蛋白含量，以去离子水为空白对照，在波长595 nm下测定吸光度，计算叶片中可溶性蛋白的含量。

1.4.3 叶片中CAT、POD活性用南京建成生物工程研究所生产的试剂盒测定CAT和POD的活性，每个指标设3组平行样。

1.4.4 叶片光合参数的测定将高羊茅群体放入CIRAS-3便携式光合测定系统同化室中，仪器读数稳定后进行净光合速率（Pn）和蒸腾速率（Tr）的测定。

4 结论

综上，在冻融胁迫下，抗氧化酶活性的稳定或增加，减轻了高羊茅幼苗叶片细胞的膜脂过氧化程度，维持了细胞膜的完整性，是幼苗对低温胁迫适应性反应的重要调节机制，高羊茅受到持续水分胁迫，幼苗叶片中的相对含水率降低以维持植株生理功能的正常进行。低温胁迫下光合作用羧化酶活性下降，使光合速率降低，影响植物正常生长发育。

以上各生理参数在一定温度范围内与温度呈负相关，表明CMA环保型融雪剂能在一定范围内缓解冻融对植物的伤害且对植物生长的损害较小。

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