10個(gè)冷季型草坪草品種在高溫脅迫下的抗性

趙 娜，徐慶國(guó)，蘇 鵬，梁東鳴，唐 瑤

（1. 湖南涉外經(jīng)濟(jì)學(xué)院體育學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410205；2. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128）

全球氣候變化背景下，各種極端天氣層出不窮，極端高溫天氣也增多，使得原本存在越夏困難的南方冷季型草坪草面臨新的挑戰(zhàn)[1]，尤其是交播草坪中的多年生冷季型草坪草，極端高溫會(huì)導(dǎo)致交播草坪建植過程中冷季型草坪草成坪不理想或者返青受阻。另外，有研究發(fā)現(xiàn)，中高緯度的內(nèi)陸地區(qū)更容易遭到高溫脅迫的侵害[2]。我國(guó)南方地區(qū)位于中緯度的內(nèi)陸地，高溫是限制冷季型向南方地區(qū)引種推廣以及草坪維護(hù)的重要因子。目前，已對(duì)冷季型草坪草的高溫抗性及其耐熱性表現(xiàn)開展了相關(guān)研究[3]。早期的研究主要著重于冷季型草坪草在過渡氣候帶的適應(yīng)性研究[4-5]，隨后進(jìn)行了冷季型草坪草的高溫抗性的生理生化、基因表達(dá)以及代謝產(chǎn)物研究[6-7]，以及在南方若干地區(qū)的冷季型草種篩選研究[3]，以期得到更耐高溫、更適宜在南方種植的冷季型草坪草種。但目前對(duì)草坪草引種篩選和耐熱性鑒定指標(biāo)的研究、選育抗熱品種及配套技術(shù)措施方面的工作還比較少，特別是針對(duì)湖南地區(qū)的耐熱品種篩選工作更少，且已有的評(píng)價(jià)冷季型草坪草種耐熱性的指標(biāo)數(shù)量雖多，但沒有進(jìn)一步劃分不同指標(biāo)對(duì)冷季型草坪草種響應(yīng)高溫脅迫時(shí)的類型。

本研究以6種(10個(gè)品種)冷季型草坪草坪用性狀與5個(gè)生理生化指標(biāo)作為綜合判斷依據(jù)，進(jìn)行了室內(nèi)培養(yǎng)和大田種植試驗(yàn)觀測(cè)，以期了解冷季型草坪草耐熱性鑒定指標(biāo)的類型，篩選出適宜湖南種植的冷季型草坪草種，解決冷季型草坪草在湖南地區(qū)越夏的問題，為今后草坪建設(shè)中的草種選擇和草坪草遺傳育種研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)所用材料來(lái)自于6個(gè)冷季型草坪草種中的10個(gè)品種，分別為，3個(gè)高羊茅(Festuca arundinacea)品種：銳步(Barrera)、易凱(Ikay)、維加斯(Vegas)；1個(gè)紫羊茅(Festuca rubra)品種：橋港Ⅱ(Bridgeport Ⅱ)；2個(gè)黑麥草(Lolium pernne)品種：百舸 (Bartwingo)、愛神特 (Accent)；2個(gè)早熟禾(Poa pratensis)品種：威羅(Wellow)、百思特(Barrister)；1個(gè)白三葉(Trifolium repens)品種：考拉 (Koala)；1個(gè)匍匐剪股穎(Agrostis stolonifera)品種：攝政王(Regent)。供試草種均來(lái)自北京中種草業(yè)有限公司。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2015年10月至2016年7月在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)科學(xué)系教學(xué)科研基地進(jìn)行。試驗(yàn)地位于湖南省東北部，處在湘江下游和長(zhǎng)沙盆地西邊，111°53′-114°15′ E，27°51′-28°41′ N。年平均氣溫17.2 ℃，從5月下旬起，氣溫顯著升高，夏季日平均氣溫在30 ℃以上有85 d，氣溫高于35 ℃的炎熱日，每年平均大概30 d。試驗(yàn)期間日最高和最低氣溫變化如圖1所示。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與指標(biāo)檢測(cè)

草坪使用條播法建植，于2015年10月10日在每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)挖深為3～5 cm 的淺溝，將草種撒播溝內(nèi)，覆土。各試驗(yàn)小區(qū)面積為2 m × 1.5 m，完全隨機(jī)區(qū)組排列，每個(gè)品種重復(fù)3次，常規(guī)養(yǎng)護(hù)。2015年12月至2016年7月每月觀測(cè)草坪坪用性狀指標(biāo)。草坪顏色使用TCM500草坪顏色分析儀進(jìn)行測(cè)定，所有小區(qū)均隨機(jī)測(cè)定3次，最后計(jì)算平均值。草坪綠期使用目測(cè)法，以50%草坪草枯黃和返青為準(zhǔn)。草坪均一性測(cè)定使用目測(cè)法，按照1～9級(jí)進(jìn)行分級(jí)。草坪顏色無(wú)差異，無(wú)明顯病蟲害特征，沒有裸地，雜草率＜ 0.05%，為8～9級(jí)；裸地和雜草所占據(jù)的面積在1%～15%之間為6～7級(jí)；裸地和雜草所占據(jù)的面積在16%～30%之間為4～5級(jí)；裸地和雜草所占據(jù)的面積在31%～45%之間為2～3級(jí)；裸地和雜草所占據(jù)的面積達(dá)到45%以上為1級(jí)。草坪抗熱性使用目測(cè)的方法，用安全越夏率作為主要指標(biāo)，夏季的耐熱性級(jí)別和對(duì)應(yīng)判定標(biāo)準(zhǔn)為草坪草70%～100%死亡為1～2級(jí)，40%～70%枯黃為3～4級(jí)，10%～40%為5～6級(jí)，0～10%枯黃現(xiàn)象為7～9級(jí)。

2016年3月初，挖取生長(zhǎng)在同一生育期的帶土草坪草植株，按草種分別移栽于20 cm × 12 cm ×10 cm的塑料盒中，置于人工氣侯箱內(nèi)進(jìn)行高溫培養(yǎng)。分別在25(CK)、30、35和40 ℃溫度條件下進(jìn)行培養(yǎng)，期間進(jìn)行正常的光照(每天10 h，光強(qiáng)5 000 lx)，每個(gè)溫度下處理7 d，每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)。處理結(jié)束后檢測(cè)各草坪草樣品葉片各項(xiàng)生理生化指標(biāo)。葉綠素含量檢測(cè)使用丙酮浸提法[8]，丙二醛(MDA)含量檢測(cè)使用雙組分分光光度計(jì)法[9]，游離脯氨酸含量檢測(cè)使用酸性茚三酮法[10]，可溶性糖含量檢測(cè)使用蒽酮比色法[11]，葉片膜質(zhì)透性使用相對(duì)電導(dǎo)率法檢測(cè)[12]。

圖1 2016年4月-7月試驗(yàn)地日最高與最低氣溫Figure 1 The highest and lowest temperatures of site from April to July 2016

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)均使用Excel 2007整理并繪制表格，使用SPSS 18.0軟件進(jìn)行單因素方差分析與Duncan多重比較，有關(guān)氣溫的數(shù)據(jù)使用Sigmaplot 12.5整理作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 田間生長(zhǎng)條件下不同冷季型草坪草坪用性狀的差異

2.1.1 不同冷季型草坪草葉片綠度的變化

草坪綠度是指草坪草綠色的深淺，表征草坪觀賞質(zhì)量。從2015年12月到2016年4月，各個(gè)草種葉片綠度的數(shù)值波動(dòng)較小(表1)，到5月底白天平均最高氣溫開始達(dá)到30 ℃，所有草種葉片綠度均開始下降，尤其以黑麥草、早熟禾和剪股穎的5個(gè)品種降低最明顯。田間觀測(cè)發(fā)現(xiàn)這5個(gè)品種草坪草葉片葉尖出現(xiàn)枯黃的情況；從6月到7月底，白天最高氣溫逐漸升高，溫度達(dá)到近40 ℃時(shí)，所有草種葉片綠度都大幅度降低，特別是黑麥草、早熟禾以及匍匐剪股穎的幾個(gè)草種，7月17日觀測(cè)時(shí)由于溫度過高，地上部分枯死；而高羊茅和紫羊茅的綠度下降幅度比其他草種小，甚至生長(zhǎng)良好。白三葉考拉在用作草坪草時(shí)，持續(xù)高溫下也可以維持較好的長(zhǎng)勢(shì)，且比高羊茅易凱表現(xiàn)更好。

2.1.2 不同冷季型草坪部分坪用指標(biāo)的比較

4月底各個(gè)草種建植的草坪均有較高的均一性級(jí)別(表2)。田間觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，所有草種葉片顏色濃綠、質(zhì)地好、細(xì)軟，植株密度大，外觀有吸引力。6月-7月氣溫回升，全部草種草坪均一性都有所降低，其中以黑麥草、剪股穎和早熟禾所有品種建植的草坪均一性降低最快；根據(jù)田間觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)其葉片蜷縮、干枯，還有一部分死亡，草坪變得稀疏且有不少雜草長(zhǎng)出。但是高羊茅和紫羊茅以及白三葉考拉卻沒有出現(xiàn)上述情況，均一性降幅也較低。

高羊茅的3個(gè)品種、白三葉考拉和紫羊茅橋港Ⅱ的綠期較長(zhǎng)，比黑麥草、剪股穎和早熟禾平均長(zhǎng)50 d左右，田間觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，沒有草種全部安全度過夏季。不過，各草種的越夏表現(xiàn)有很大的差異，高羊茅的3個(gè)品種、白三葉考拉和紫羊茅橋港Ⅱ明顯優(yōu)于其他草坪草，這與其他坪用指標(biāo)有較高的一致性。

表1 田間生長(zhǎng)條件下不同冷季型草葉片綠度的變化Table 1 Changes in leaf greenness of different cold-season grass species during field growth

表2 不同冷季型草種部分坪用指標(biāo)變化Table 2 Changes in turf indicators of different cold-season grass species during field growth

2.2 室內(nèi)高溫脅迫培養(yǎng)下不同冷季型草抗性

2.2.1 高溫對(duì)不同冷季型草種葉綠素含量的影響

隨處理溫度的增加，全部冷季型草種的葉片葉綠素含量均為降低的趨勢(shì)，但降低幅度有3個(gè)梯度，高羊茅、白三葉和紫羊茅葉綠素含量隨溫度升高下降幅度較小，黑麥草和早熟禾百思特的葉綠素含量隨溫度升高下降幅度明顯，而剪股穎和早熟禾威羅的葉綠素含量降低幅度最大(表3)。

表3 不同溫度處理下各草種葉綠素含量的變化Table 3 Changes in chlorophyll content of different grass species under different temperature treatments mg·g-1

銳步、易凱、維加斯和橋港Ⅱ在溫度升高至40 ℃時(shí)，葉綠素含量分別比對(duì)照下降了39.2%、43.9%、29.5%和31.3%，且均有極顯著差異(P＜ 0.01)。百舸、愛神特、威羅和攝政王在溫度升高至35 ℃時(shí)，同其在對(duì)照溫度下的葉綠素含量相比，4個(gè)品種中葉綠素含量分別下降了44.0%、47.5%、38.3%和51.2%，也均有極顯著差異(P＜ 0.01)；在溫度升高至40 ℃時(shí)，5 d內(nèi)這4種草均死亡，說明這4個(gè)草種高溫承受的閾值低于40 ℃。百思特和考拉在溫度升高至40 ℃時(shí)，葉綠素含量比對(duì)照分別降低了54.6%和42.5%，盡管下降較多，然而百思特可以在40 ℃高溫下仍然不死，說明百思特比另一個(gè)早熟禾品種威羅的高溫抗性更好。葉綠素含量隨溫度增高而降低的幅度越小，說明耐高溫脅迫能力越強(qiáng)。因此，單從葉綠素含量的增加來(lái)看，不同冷季型草品種的高溫脅迫抗性依次表現(xiàn)為維加斯 ＞橋港Ⅱ ＞ 銳步 ＞ 考拉 ＞ 易凱 ＞ 百思特 ＞ 百舸 ＞ 愛神特 ＞ 威羅 ＞ 攝政王。

2.2.2 高溫對(duì)不同冷季型草種丙二醛(MDA)含量的影響

隨處理溫度的升高，全部冷季型草種的葉片MDA含量均表現(xiàn)為增加的趨勢(shì)(表4)。增加幅度有2個(gè)梯度，高羊茅、白三葉、紫羊茅和早熟禾的百思特MDA含量隨溫度升高增加幅度較小，黑麥草、剪股穎和早熟禾威羅的MDA含量增加幅度較大；但百思特和白三葉考拉在溫度達(dá)到40 ℃時(shí)增幅較大，高于高羊茅和紫羊茅，說明雖然百思特和白三葉對(duì)持續(xù)的低強(qiáng)度高溫有一定的耐受性，但不耐高強(qiáng)度高溫。

在4個(gè)處理溫度下，參試草種葉片中的MDA含量存在明顯差異。25 ℃時(shí)各冷季型草種葉片的MDA含量差別較小，當(dāng)溫度升高至30 ℃時(shí)，除了紫羊茅橋港Ⅱ和早熟禾的百思特，其余草種葉片MDA含量均極顯著上升(P＜ 0.01)。銳步、易凱、維加斯和橋港Ⅱ在溫度增加至40 ℃時(shí)，與對(duì)照相比，葉片內(nèi)MDA含量分別升高了34.1%、39.9%、32.5%和31.9%，差異極顯著；百舸、愛神特、威羅和攝政王當(dāng)溫度升高至35 ℃時(shí)，與對(duì)照相比葉片MDA含量分別升高43.0%、49.6%、74.2%和67.3%，都有極顯著性差異，而在溫度升高至40 ℃時(shí)這4個(gè)草種全部死亡；百思特和考拉在溫度達(dá)到40 ℃時(shí)，與對(duì)照相比，MDA含量各自升高了69.4%與63.4%，差異極顯著。從高溫脅迫下葉片MDA含量的變化看，不同冷季型草種在高溫脅迫的抗性大小表現(xiàn)為銳步 ＞ 維加斯 ＞ 易凱 ＞ 橋港Ⅱ ＞ 考拉 ＞ 百思特 ＞百舸 ＞ 愛神特 ＞ 攝政王 ＞ 威羅。

表4 不同溫度處理下各草種丙二醛（MDA）含量的變化Table 4 Changes in malondialdehyde (MDA) content of different grass species under different temperature treatments μmol·g-1

表5 不同溫度處理下各草種脯氨酸含量的變化Table 5 Changes in proline content of different grass species under different temperature treatments μg·g-1

2.2.3 高溫對(duì)不同冷季型草種脯氨酸含量的影響

各冷季型草種葉片脯氨酸含量在處理溫度從25 ℃升高至30 ℃時(shí)有所增加，但增加幅度較小(表5)；當(dāng)溫度升高至35 ℃時(shí)，除了威羅和攝政王外其余葉片脯氨酸含量都極顯著地升高(P＜ 0.01)，升高幅度較大的是高羊茅、紫羊茅、早熟禾百思特和白三葉。溫度升高至40 ℃時(shí)，黑麥草、早熟禾威羅以及剪股穎攝政王全都死亡，其他草種葉片脯氨酸含量仍然持續(xù)升高，其中高羊茅和紫羊茅的游離脯氨酸含量幾乎成倍增加。

銳步、易凱、維加斯和橋港Ⅱ在處理溫度升高至40 ℃時(shí)，與對(duì)照相比，葉片脯氨酸含量分別升高583.8%、365.0%、544.1%和513.2%，差異極顯著(P＜ 0.01)，百舸、愛神特、威羅和攝政王35 ℃處理下與25 ℃處理相比，葉片脯氨酸含量分別升高266.4%、205.4%、160.5%和50%，差異極顯著(P＜ 0.01)，且在溫度升高至40 ℃時(shí)全部死亡；早熟禾百思特和白三葉考拉在40 ℃溫度條件的處理下與對(duì)照溫度處理相比，其脯氨酸含量分別升高266.2%和162.6%，均有極顯著差異，可見，百思特和威羅雖然同屬早熟禾，但兩者的高溫抗性差異非常大，威羅的高溫脅迫抗性要遠(yuǎn)弱于百思特，這與田間觀察基本一致；但在強(qiáng)高溫脅迫下，兩者的抗性比高羊茅和紫羊茅低很多。從高溫脅迫下葉片脯氨酸含量的變化看，不同冷季型草品種的高溫脅迫抗性強(qiáng)弱表現(xiàn)為維加斯 ＞ 銳步 ＞ 易凱 ＞ 橋港Ⅱ ＞ 百思特 ＞ 考拉 ＞ 愛神特 ＞ 百舸 ＞ 威羅 ＞ 攝政王。

2.2.4 高溫對(duì)不同冷季型草種可溶性糖含量的影響

各冷季型草種葉片可溶性糖含量在處理溫度從25 ℃升高至30 ℃時(shí)有所增加，但增加幅度較小(表6)；當(dāng)溫度升高至35 ℃時(shí)，全部草種葉片可溶性糖含量較對(duì)照均極顯著升高(P＜ 0.01)，升高幅度較大的是高羊茅、紫羊茅、早熟禾百思特和白三葉。溫度再往上升高到40 ℃時(shí)，黑麥草、早熟禾威羅和剪股穎攝政王全部死亡，其他草種葉片可溶性糖含量仍然持續(xù)，其中高羊茅和紫羊茅的游離可溶性糖含量幾乎成倍增加。

在不同的溫度處理下，所有草種葉片可溶性糖含量與對(duì)照相比均有明顯升高。銳步、易凱、維加斯和橋港Ⅱ在40 ℃處理下與對(duì)照相比，可溶性糖含量分別升高了277.7%、242.6%、199.0%和252.0%，達(dá)到極顯著水平(P＜ 0.01)，百舸、愛神特、威羅和攝政王35 ℃與對(duì)照相比，可溶性糖含量分別升高了39.4%、32.0%、28.8%和48.7%，差異極顯著(P＜ 0.01)，而在溫度上升到40 ℃處理后分別死亡；百思特和考拉在25 ℃到40 ℃等不同的溫度梯度之間均存在極顯著差異，40 ℃與對(duì)照相比可溶性糖含量分別升高107.1%和187.7%。從高溫脅迫下葉片可溶性糖含量的變化看，不同冷季型草品種的高溫脅迫抗性強(qiáng)弱依次表現(xiàn)為維加斯 ＞ 銳步 ＞ 橋港Ⅱ ＞ 易凱 ＞ 考拉 ＞ 百思特 ＞ 百舸 ＞攝政王 ＞ 威羅 ＞ 愛神特。

表6 不同溫度處理下各草種可溶性糖含量的變化Table 6 Changes in soluble sugar content of different grass species under different temperature treatments mg·g-1

2.2.5 高溫對(duì)不同冷季型草種相對(duì)電導(dǎo)率的影響

不同冷季型草種從25 ℃到30 ℃之間的相對(duì)電導(dǎo)率都有緩慢增加，但增幅不大(表7)；當(dāng)處理溫度從30 ℃上升到35 ℃，黑麥草百舸和愛神特、早熟禾威羅、剪股穎的相對(duì)電導(dǎo)率都有大幅度增加；而高羊茅和紫羊茅的相對(duì)電導(dǎo)率則繼續(xù)平穩(wěn)增加；至40 ℃時(shí)黑麥草、早熟禾威羅、剪股穎攝政王4種冷季型草品種全部死亡。百思特作為早熟禾品種盡管當(dāng)溫度升高至40 ℃時(shí)相對(duì)電導(dǎo)率升高相當(dāng)大，受害嚴(yán)重，但是仍然在40 ℃高溫下維持7 d，說明在早熟禾品種中，百思特的抗熱性較好。

在不同溫度處理下，與對(duì)照相比，不同草種葉片相對(duì)電導(dǎo)率都有極顯著增加(P＜ 0.01)。銳步、易凱、維加斯和橋港Ⅱ相對(duì)電導(dǎo)率40 ℃與對(duì)照相比分別增加了125.6%、170.0%、107.4%和142.7%，差異極顯著；百舸、愛神特、威羅、百思特和攝政王當(dāng)溫度升高至35 ℃時(shí)，與對(duì)照相比，電導(dǎo)率分別增加了147.4%、216.3%、220.9%和167.0%，差異極顯著，且都在溫度上升到40 ℃時(shí)死亡；百思特和考拉在25 ℃到40 ℃之間的幾個(gè)溫度梯度間相對(duì)電導(dǎo)率都有極顯著差異，但與百舸、愛神特、威羅、百思特和攝政王相比，受到的傷害要小，因此從相對(duì)電導(dǎo)率的角度看，抗性比這幾個(gè)草種要好，但比高羊茅和紫羊茅抗性差。從高溫脅迫下葉片相對(duì)電導(dǎo)率的變化看，不同冷季型草品種的高溫脅迫抗性大小依次表現(xiàn)為， 維加斯 ＞銳 步 ＞ 橋港Ⅱ ＞ 易凱 ＞ 考拉 ＞ 百思特 ＞ 百 舸 ＞攝政王 ＞ 威羅 ＞ 愛神特。

表7 不同溫度處理下草種相對(duì)電導(dǎo)率的變化Table 7 Changes in electric conductivity of different grass species under different temperature treatments%

3 討論

3.1 高溫脅迫對(duì)冷季型草坪用質(zhì)量的影響

草坪坪用質(zhì)量是草坪草在成坪后葉片的綠度、質(zhì)地、均一性和綠期長(zhǎng)短等一系列評(píng)價(jià)指標(biāo)的綜合體現(xiàn)[13]。暖季型草坪草在夏季高溫條件下具備較好的自我調(diào)節(jié)能力和適應(yīng)能力，與暖季型草坪草不同，冷季型草坪草對(duì)高溫更加敏感，更容易受高溫影響而枯黃、死亡，從而降低草坪的觀賞性和使用功能[14-15]。另一方面，冷季型草坪草不同草種之間的坪用性狀在高溫脅迫下的表現(xiàn)也有較大的差異[6,10]。本研究所使用的6個(gè)草種在田間受高溫影響后的坪用性狀表現(xiàn)可以分為兩大類，分別是坪用質(zhì)量較好的高羊茅、紫羊茅和白三葉，以及坪用質(zhì)量在高溫脅迫下較差的黑麥草、早熟禾和剪股穎。

3.2 冷季型草坪草對(duì)高溫脅迫的響應(yīng)

如果植物持續(xù)地暴露在高溫之下，其細(xì)胞中的許多代謝活動(dòng)將會(huì)被劇烈影響，甚至失調(diào)。這些持續(xù)的或者高強(qiáng)度的高溫將損傷細(xì)胞膜，致使細(xì)胞膜的半透性失效，最終致使細(xì)胞膜中物質(zhì)滲漏到細(xì)胞外[16-17]。本研究所檢測(cè)的5個(gè)生理指標(biāo)中，冷季型草坪草受高溫脅迫后代謝活動(dòng)失調(diào)的直接表現(xiàn)是丙二醛的積累和相對(duì)電導(dǎo)率的升高。丙二醛是植物細(xì)胞膜脂過氧化的重要產(chǎn)物，會(huì)引發(fā)細(xì)胞內(nèi)相關(guān)酶反應(yīng)，并且是造成細(xì)胞膜損傷最直接的因素[18]。相對(duì)電導(dǎo)率的高低直接表征著植物細(xì)胞滲透勢(shì)的高低，是衡量細(xì)胞膜的功能是否正常發(fā)揮的重要指標(biāo)[19]。而丙二醛含量增加和相對(duì)電導(dǎo)率的變大間接指示出葉片膜透性的增大，是衡量植物細(xì)胞受損害程度的指標(biāo)。本研究中，高羊茅、紫羊茅、早熟禾百思特和白三葉的丙二醛含量和相對(duì)電導(dǎo)率隨溫度的增高而增加的幅度比其他草種小很多，這表明這幾個(gè)草種在高溫脅迫下受到的損害程度最低。另一個(gè)體現(xiàn)植物抗損害能力的指標(biāo)是葉綠素含量的變化。葉綠體色素含量影響光合作用，其含量的減少會(huì)導(dǎo)致光合產(chǎn)物減少，進(jìn)而影響植物正常生長(zhǎng)。本研究中，高羊茅、紫羊茅和白三葉的葉綠素含量隨溫度的增高而降低的幅度比其他草種小很多，也表明這幾個(gè)草種在高溫脅迫下受到的損害程度最低。因此，丙二醛含量、相對(duì)電導(dǎo)率和葉綠素含量的變化可以作為衡量冷季型草坪草高溫抗性的抗損害能力篩選指標(biāo)；丙二醛含量和相對(duì)電導(dǎo)率在高溫脅迫下增加的幅度越小、葉綠素含量在高溫脅迫下下降的幅度越小，速度越慢，表明草種的抗損害能力越強(qiáng)。

細(xì)胞膜功能完整是確保植物正常進(jìn)行光合作用和呼吸作用的關(guān)鍵[20]。一旦植物細(xì)胞膜受到損傷，相關(guān)功能和結(jié)構(gòu)不完整，植物的逆境適應(yīng)與恢復(fù)機(jī)制就會(huì)啟動(dòng)。當(dāng)植物遭受逆境脅迫時(shí)，細(xì)胞內(nèi)的脯氨酸合成酶中存在的抑制脯氨酸合成的機(jī)制會(huì)減弱，造成體內(nèi)游離脯氨酸的合成增多[21]，從而增加細(xì)胞內(nèi)的滲透壓，彌補(bǔ)細(xì)胞膜透性失效造成的細(xì)胞或組織滲透壓降低，減少傷害；同時(shí)，在環(huán)境刺激下，細(xì)胞還會(huì)合成各種糖類和醇類等低分子量的有機(jī)化合物，它們也具有滲透調(diào)節(jié)、細(xì)胞功能保護(hù)、細(xì)胞組分完整性的維持等功能[22]。因此，高溫逆境下冷季型草坪草脯氨酸和可溶性糖含量的升高是其進(jìn)行自我恢復(fù)的生理途徑，屬于逆境調(diào)節(jié)能力。本研究中，隨著處理溫度的上升，各草種脯氨酸含量和可溶性糖含量均升高，但以高羊茅、紫羊茅、早熟禾百思特和白三葉的脯氨酸含量和可溶性糖含量隨溫度的增高而增加的幅度比其他草種要大，且當(dāng)溫度提升到40 ℃時(shí)，這幾種草種葉片脯氨酸含量和可溶性糖含量有極大幅度的增加，其他草種死亡。可見，高羊茅、紫羊茅、早熟禾百思特和白三葉的逆境調(diào)節(jié)能力大于其他草種，具有更好的高溫抗性。本研究結(jié)果與已有研究結(jié)果一致[5,24-25]。

植物的抗性能力強(qiáng)弱是植物應(yīng)對(duì)逆境時(shí)綜合能力的體現(xiàn)，不可能由單一指標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確判斷[23]。冷季型草坪草坪用性狀作為草坪建植質(zhì)量，可以直觀展示冷季型草高溫抗性強(qiáng)弱。湖南地區(qū)從5月下旬起，氣溫顯著升高，夏季日平均氣溫在30 ℃以上有85 d，氣溫高于35 ℃的炎熱日，年平均大概30 d。這期間草坪草均受到高溫脅迫，其中高羊茅的3個(gè)品種、白三葉考拉和紫羊茅橋港Ⅱ的綜合坪用性狀，比黑麥草、剪股穎和早熟禾好。這一結(jié)果與室內(nèi)培養(yǎng)試驗(yàn)設(shè)定的高溫梯度脅迫結(jié)果一致。本研究綜合檢測(cè)了冷季型草坪草高溫脅迫下可溶性糖含量、游離脯氨酸含量、相對(duì)電導(dǎo)率、葉綠素含量、丙二醛含量5個(gè)生理生化指標(biāo)的變化，發(fā)現(xiàn)這5個(gè)指標(biāo)均能較好地區(qū)分不同草種耐高溫脅迫能力的強(qiáng)弱，且這5個(gè)指標(biāo)分屬冷季型草高溫抗性的兩大類型，分別為抗高溫?fù)p害能力、逆境調(diào)節(jié)能力。因此，這5個(gè)指標(biāo)可以用來(lái)綜合鑒定不同冷季型草坪草高溫抗性能力的高低，從而篩選出具有較強(qiáng)耐熱性的草種用于草坪建植。

4 結(jié)論

本研究選取葉片可溶性糖含量、游離脯氨酸含量、相對(duì)電導(dǎo)率、葉綠素含量、丙二醛含量5個(gè)指標(biāo)，對(duì)10個(gè)冷季型草種在室內(nèi)持續(xù)高溫脅迫下的生理變化進(jìn)行檢測(cè)，并結(jié)合田間試驗(yàn)，以此來(lái)判斷10個(gè)草種的高溫抗性能力的強(qiáng)弱，篩選出適合湖南地區(qū)栽培的冷季型草種。

1)經(jīng)分析，冷季型草坪草抵御高溫脅迫的生理機(jī)制可以分為2個(gè)類型，一為抗高溫?fù)p害能力，二是逆境調(diào)節(jié)能力；選取的5個(gè)判斷指標(biāo)中，丙二醛含量、葉綠素含量和相對(duì)電導(dǎo)率屬于抗高溫?fù)p害能力的評(píng)價(jià)指標(biāo)；可溶性糖含量和游離脯氨酸含量屬于植物的逆境調(diào)節(jié)能力評(píng)價(jià)指標(biāo)。

2)室內(nèi)人工模擬高溫脅迫試驗(yàn)與田間試驗(yàn)結(jié)果比較吻合，無(wú)論是根據(jù)田間的高溫脅迫下各草種表型差異，還是根據(jù)室內(nèi)人工模擬實(shí)驗(yàn)檢測(cè)的各草種生理指標(biāo)差異均表明，這10個(gè)草種的高溫抗性 強(qiáng)弱 表現(xiàn)為 維加 斯 ＞ 銳步 ＞ 橋 港Ⅱ ＞ 易凱 ＞考拉 ＞ 百思特 ＞ 百舸 ＞ 愛神特 ＞ 威羅 ＞ 攝政王。且大致分為3個(gè)等級(jí)：維加斯、銳步、橋港Ⅱ和易凱為一個(gè)等級(jí)，高溫抗性最高；考拉和百思特為一個(gè)等級(jí)，高溫抗性較好；百舸、愛神特、威羅和攝政王，高溫抗性最差。