高溫脅迫對(duì)月季葉片電阻抗參數(shù)的影響

劉 柳，趙夢(mèng)雨，劉曙光，齊若衣，劉旭陽，劉凱敏，孟 昱

（河北農(nóng)業(yè)大學(xué)園林與旅游學(xué)院，河北保定 071000）

近年來，利用電阻抗圖譜技術(shù)（Electrical Impedance Spectroscopy,EIS）在低溫脅迫下植物生理變化取得了很好的試驗(yàn)結(jié)果[1-5]，有關(guān)應(yīng)用EIS 的方法研究高溫脅迫對(duì)月季葉片的影響未見報(bào)道。通過研究高溫條件下月季葉片EIS 參數(shù)的變化，探究高溫對(duì)月季葉片EIS 參數(shù)的影響，為EIS 技術(shù)在植物生理研究中的應(yīng)用提供了重要的理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)于2018 年3～7 月進(jìn)行。1 年生月季品種加里瓦達(dá)取自河北省保定市順平縣花卉市場(chǎng)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 月季的盆栽試驗(yàn)及高溫脅迫的方法。2018 年3月15 日移栽30 株至河北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院植物抗性生理實(shí)驗(yàn)室（光照：3000Lx，晝夜溫度：25℃/15℃，濕度：80%，晝夜時(shí)長(zhǎng)：15h/9h）緩苗45d，緩苗期間正常管理。苗木栽植于上徑16cm、下徑13cm、高17.5cm 的塑料盆中,每盆1 株。栽培基質(zhì)土壤︰珍珠巖︰細(xì)沙=2︰2︰1。

試驗(yàn)設(shè)置2 組處理：①對(duì)照處理（CK）：晝夜溫度設(shè)置為25℃/15℃；①高溫處理：晝夜溫度設(shè)置為40℃/30℃。于2018 年5 月2 日進(jìn)行高溫處理，每個(gè)處理15盆。于高溫處理第3d、6d、9d 取樣并測(cè)定EIS 變化。

1.2.2 月季葉片電阻抗參數(shù)的測(cè)定。每個(gè)處理中隨機(jī)選取4 片葉進(jìn)行電阻抗參數(shù)的測(cè)定，參照孟昱等[6]方法測(cè)定月季葉片的EIS，將上述測(cè)定的EIS 用LEVM8.06 軟件擬合得出胞外電阻率、胞內(nèi)電阻率、弛豫時(shí)間和弛豫時(shí)間分布系數(shù)。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

用SPSS 13.0 軟件計(jì)算均值、標(biāo)準(zhǔn)誤差以及差異顯著性測(cè)驗(yàn)。

2 結(jié)果分析

2.1 高溫脅迫對(duì)月季葉片胞外和胞內(nèi)電阻率的影響

由圖1 可見，隨著高溫脅迫時(shí)間的增加，胞外電阻率呈上升趨勢(shì)，在處理到第3d、6d 和9d 時(shí)，胞外電阻率與CK 相比分別顯著降低（P＜0.01）了81.66%、80.63%和80.37%；而胞內(nèi)電阻率呈下降趨勢(shì)，與胞外電阻率變化趨勢(shì)相反，但在高溫脅迫期間，與CK 相比差異不顯著（P＜0.05）。

圖1 高溫脅迫對(duì)加里瓦達(dá)葉胞外和胞內(nèi)電阻率的影響

2.2 高溫脅迫對(duì)月季葉片弛豫時(shí)間和弛豫時(shí)間分布系數(shù)的影響

由圖2 可見，隨著高溫脅迫時(shí)間的增加，弛豫時(shí)間呈先下降后上升趨勢(shì)；在處理到第6d和9d，與CK 相比，顯著降低（P ＜0.05）了92.28% 和88.36%。而弛豫時(shí)間分布系數(shù)變化幅度不明顯，與CK相比差異不顯著（P＜0.05）。

圖2 高溫脅迫對(duì)加里瓦達(dá)葉弛豫時(shí)間和弛豫時(shí)間分布系數(shù)的影響

3 總結(jié)與討論

高溫脅迫期間月季葉片EIS 參數(shù)均發(fā)生了不同程度變化，表明在此期間葉片細(xì)胞內(nèi)含物和細(xì)胞膜透性也發(fā)生了相應(yīng)的改變，植物受到高溫脅迫會(huì)使葉片細(xì)胞膜受到傷害[7]，使細(xì)胞內(nèi)溶質(zhì)滲出，引起胞內(nèi)電阻率的降低，而胞外電阻率則增加，這與zhang 等[8]研究結(jié)果相同。弛豫時(shí)間變化與細(xì)胞內(nèi)離質(zhì)體和共質(zhì)體中離子的遷移率有一定的關(guān)系，而弛豫時(shí)間分布系數(shù)變化與細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞質(zhì)的體積及葉綠素的大小引起細(xì)胞各向異性有著密切的聯(lián)系[9]。本試驗(yàn)表明高溫脅迫下月季葉片弛豫時(shí)間發(fā)生顯著的變化，而高溫脅迫下葉的弛豫時(shí)間分布系數(shù)變化不顯著。這與向地英等[10]研究結(jié)果相似。因此，可以反映高溫脅迫下月季葉片中離質(zhì)體和共質(zhì)體中離子的遷移率的改變，并且說明葉的細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞質(zhì)體的體積和葉綠體的大小沒有發(fā)生明顯的改變。然而郭盈添[11]研究表明長(zhǎng)時(shí)間高溫脅迫會(huì)使植物葉綠體結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯破損。本試驗(yàn)造成葉內(nèi)葉綠體大小沒有變化，可能是由于短時(shí)間高溫脅迫不會(huì)使月季葉片內(nèi)的葉綠體受到傷害。而劉易超等[12]研究表明，菊花（Chrysanthemum morifolium）隨著溫度升高,莖葉的胞內(nèi)電阻率、胞外電阻率、弛豫時(shí)間呈現(xiàn)先增加,后急劇下降的趨勢(shì),而弛豫時(shí)間分布系數(shù)變化趨勢(shì)為不規(guī)則下降，與本試驗(yàn)研究結(jié)果不同，這是由于不同植物之間生理結(jié)構(gòu)存在差異所致。

因此，本試驗(yàn)中高溫脅迫下月季葉片的EIS 參數(shù)均呈現(xiàn)一定的變化規(guī)律，能夠有效通過EIS 信息反映出來高溫脅迫后月季葉片內(nèi)細(xì)胞的組織結(jié)構(gòu)和生理信息的改變，由此可見，EIS 技術(shù)可以為選育耐高溫月季品種的研究中提供了理論依據(jù)和技術(shù)支持。