利用隸屬函數(shù)法評價6種地被植物的抗旱性

吳 平，陳曉梅，韓陽瑞

(南通科技職業(yè)學院，江蘇 南通 226007)

利用隸屬函數(shù)法評價6種地被植物的抗旱性

吳 平，陳曉梅，韓陽瑞

(南通科技職業(yè)學院，江蘇 南通 226007)

采用盆栽法，以蔓長春、吉祥草、無毛紫露草、日本沿階草、沿階草、扶芳藤2年生苗為材料進行干旱脅迫處理，分別于干旱脅迫后0、6、12、19 d測定植物相對含水量、相對電導率、葉綠素含量、SOD活性、POD性、脯氨酸、可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)含量、MDA含量等指標，利用相關性分析、主成分分析與隸屬函數(shù)法相結合的方法對6種地被植物的抗旱性進行綜合評價。結果表明：6種地被植物的抗旱性強弱順序為日本沿階草>沿階草>吉祥草>扶芳藤 >無毛紫露草>蔓長春。

地被植物；抗旱性；隸屬函數(shù)法；綜合評價

目前城市水資源越來越緊張，隨著城市綠化面積的逐年增加，城市園林綠地用水量也在逐年提高，篩選和應用抗旱節(jié)水型植物是實現(xiàn)“節(jié)水型園林綠化”的有效手段之一[1]。因為植物的抗旱性強弱是復雜的綜合性狀，受到各種因素的影響，這些因素綜合在一起形成了植物的抗旱能力，所以對植物的抗旱性評價應采用盡可能多的指標進行綜合評價，以提高評定的準確性[2-5]。在城市園林綠化中，地被植物因為具有抗性強、觀賞特點豐富、耐粗放管理等特性，應用非常廣泛。所以本試驗選擇了園林綠化中常用的6種地被植物進行干旱脅迫處理，通過主成分分析、隸屬函數(shù)法對葉片相對含水量、葉綠素含量、細胞膜透性、可溶性糖、可溶性蛋白、游離脯氨酸(Pro)和丙二醛(MDA)含量、過氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)活性等指標進行定量分析和綜合評價，以了解其抗旱能力及抗旱性差異，從而為園林綠化實踐中對地被植物的選擇應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與方法

試驗采用盆栽控水法，試驗材料為6種園林常見地被植物蔓長春(Vincamajor)、無毛紫露草(Tradescantiavirginiana)、吉祥草(Reineckiacarnea)、日本沿階草(Ophiopogonjaponicus)、沿階草(Ophiopogonbodinieri)、扶芳藤(Euonymusfortunei)，栽培基質(zhì)為田園土∶營養(yǎng)土配比為2∶1的混合土。每個品種選取長勢健壯、相對一致的2年生植株移植到25 cm×20 cm的塑料盆中，每盆1株，每個品種80盆。放入溫室，正常澆水養(yǎng)護60 d后，于試驗前將全部植株澆透水。此后停止?jié)菜M干旱脅迫，對照組正常澆水養(yǎng)護。于干旱脅迫后0、6、12、19 d分別進行取樣，每個品種重復取樣3次，測定各項生理指標。

1.2 測定指標與方法

生理生化指標的測定參照文獻[6-8]的方法。葉綠素(ChL)含量測定采用丙酮乙醇混合液提?。蝗~片相對含水量(RWC)和保水力采用烘干稱重法測定；葉片相對電導率(RC)采用電導法測定；可溶性糖(SSC)含量采用蒽酮比色法測定；可溶性蛋白質(zhì)(SPC)含量采用考馬斯亮藍G-250染色法測定；脯氨酸(Pro)含量采用茚三酮顯色法；超氧化物歧化酶(SOD)活性采用氮藍四唑(NBT)光還原法；過氧化物酶(POD)采用愈創(chuàng)木酚顯色法測定；過氧化氫酶(CAT)活性采用紫外分光光度法測定；丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸法。參考周廣生的方法[9]，計算生理生化指標的抗旱系數(shù)：理化指標抗旱系數(shù)(%)=(處理測定值/對照測定值)×100%。

1.3 數(shù)據(jù)分析方法

運用SPSS 17.0 統(tǒng)計軟件對試驗數(shù)據(jù)進行相關分析和主成分分析，采用隸屬函數(shù)法對6種供試地被植物10個指標的隸屬函數(shù)值評價各植物的抗旱性。

1)隸屬函數(shù)值：U(Xj)=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)或U(Xj)=1-[(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)]，式中：Xj為第j個因子的得分值；Xmax為第j個因子得分最大值；Xmin為第j個因子得分最小值。

2 結果與分析

2.1 6種地被植物生理生化指標的公因子分析

干旱脅迫對植物的影響方面非常多，最初體現(xiàn)在植物體內(nèi)的各項相關的生理生化指標發(fā)生變化，這些變化進而導致植物的生長和發(fā)育受到影響。與對照組進行比較，6種園林地被植物在模擬干旱脅迫后，植物體內(nèi)的生理生化指標都發(fā)生了明顯的變化，生理生化指標性狀的抗旱系數(shù)見表1。由表1可知，6種地被植物的耐旱系數(shù)存在較明顯的差別。植物體內(nèi)葉綠素含量、相對含水量在干旱脅迫下減少；可溶性糖、可溶性蛋白、脯氨酸等滲透性調(diào)節(jié)物質(zhì)的含量在干旱脅迫下都表現(xiàn)出上升的趨勢，超氧化物歧化酶、過氧化物酶、過氧化氫酶等體內(nèi)保護酶活性指標均有不同程度的增加，反映了干旱脅迫下6種地被植物的細胞膜都有不同程度的膜脂過氧化。但6種地被植物各單項指標的變化程度都不一樣，用其中任何一個單項指標來評價植物的抗旱性能具有片面性。

表1 6種地被植物的抗旱系數(shù) %

*：RWC為相對含水量；Chl為葉綠素含量；Rc為相對電導率；SSC為可溶性糖；SPC為可溶性蛋白；Pro為脯氨酸；SOD為超氧化物歧化酶；POD為過氧化物酶；CAT為過氧化氫酶；MDA為丙二醛。下同。

2.2 各生理生化指標的抗旱系數(shù)相關性分析和主成分分析

對6種地被植物的10個生理生化指標進行相關分析，得到各單項指標的相關系數(shù)矩陣(表2)。從表2可以看出，6種地被植物的10個生理生化指標間都存在不同的相關性。相對電導率與丙二醛呈極顯著正相關外，與其他指標間都有不同程度的負相關，其中與可溶性蛋白含量呈極顯著負相關。葉綠素含量與脯氨酸、過氧化物酶、過氧化氫酶呈極顯著正相關，與相對電導率呈顯著負相關。表明在干旱脅迫下，各生理生化指標間存在相互影響，各個指標之間提供的信息產(chǎn)生重疊，因此采用主成分分析，將各指標轉(zhuǎn)換成的較少綜合指標，可以較好地反映不同地被植物的抗旱性。

表2 各單項指標的相關系數(shù)矩陣

*：X1為RWC；X2為Chl；X3為Rc；X4為SSC；X5為SPC；X6為Pro；X7為SOD；X8為POD；X9為CAT；X10為MDA。*為在0.05 水平(雙側)上顯著相關；**為在0.01水平(雙側)上顯著相關。

由主成分分析(表3)可知，6種地被植物的10個生理生化指標的相關系數(shù)經(jīng)過轉(zhuǎn)化后，貢獻率最大的2個主因子分別為78.17%和13.14%，累積貢獻率達到91.31%。表明前2個主成分已經(jīng)反映了91.31%的信息，因此可以選取前2個主成分作為6種地被植物抗旱性評價的綜合指標，分別用C1、C2表示。根據(jù)各因子的特征向量，第1主成分包括相對含水量、葉綠素含量、相對電導率、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、脯氨酸含量、丙二醛含量，第2主成分包括超氧化物歧化酶活性、過氧化物酶、CAT過氧化氫酶。同時根據(jù)10個指標在干旱脅迫下平均值的標準化值及各綜合指標的指標系數(shù)(表3)求出每一地被植物的2個公因子得分值(表4)。

表3 各綜合指標的系數(shù)及貢獻率

2.3 綜合評價

通過計算分別求出6種地被植物的的公因子得分值C(x)、隸屬函數(shù)值U(x)和綜合評價值D(表4)。D值的大小反映各地被植物綜合抗旱性能的大小，D值越大，表明抗旱能力越強。6種地被植物的D值大小為日本沿階草(1.0)>沿階草(0.92)>吉祥草(0.74)>扶芳藤(0.36)>無毛紫露草(0.35)>蔓長春(0.03)。由此可見，6種地被植物中以日本沿階草、沿階草抗旱能力最強，吉祥草居中，蔓長春抗旱能力最弱。

表4 6種植物的公因子得分值C(x)、隸屬函數(shù)值U(x)和綜合評價值D

3 結論與討論

1)在干旱脅迫下，6種地被植物的生理生化指標都有著相似的變化趨勢，相對含水量、葉綠素含量都出現(xiàn)下降，其余指標都出現(xiàn)不同程度的上升趨勢。在干旱脅迫下，細胞原生質(zhì)膜的結構和功能首先受到傷害，導致細胞膜透性增大，膜透性變化愈大，植物葉片的保水能力則下降越嚴重，表示受傷愈重[10]。植物葉片受損，進而導致植物葉綠素含量降低，細胞膜膜脂產(chǎn)生過氧化作用，從而積累膜脂過氧化物的最終分解產(chǎn)物MDA，MDA含量的高低反映了細胞膜膜脂過氧化的程度。為抵御干旱脅迫，植物通過應激反應積累一些滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)如脯氨酸和可溶性蛋白、可溶性糖來調(diào)節(jié)自身的滲透勢，來維持細胞膨壓不變，以保證正常的生理活動，同時通過增加酶活性來減輕膜系統(tǒng)的氧化損傷[11-13]。

2)植物的抗旱性受多種因素的影響，其抗旱能力的大小與植物自身形態(tài)結構、基因型和環(huán)境共同影響有關，采用多指標的綜合評價法對植物抗旱性進行評價能較客觀地反映植物的耐旱性[14-15]。本文以干旱脅迫下6種地被植物的10個生理生化指標不同的抗旱系數(shù)作為衡量6種地被植物抗旱能力大小的指標，用主成分分析法將多指標轉(zhuǎn)換成個數(shù)較少的綜合指標，根據(jù)各自貢獻率大小確定其相對重要性。然后利用隸屬函數(shù)值加權平均法得到抗旱性度量值—D值，D值越大、抗旱性越強。6種地被植物抗旱性由強至弱依次為：日本沿階草>沿階草>吉祥草>扶芳藤 >無毛紫露草>蔓長春。

3)本研究主要集中于干旱脅迫下與活性氧有關的膜系統(tǒng)的生理生化指標變化，利用這些指標對6種地被植物的抗旱性進行了綜合評價，缺乏形態(tài)上和與水分有關的光合指標數(shù)據(jù)，評價體系的數(shù)據(jù)完整性有待進一步加強。

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The Evaluation on Drought Resistance of Six Groundcover Plants by Subordinate Function Method

WU Ping，CHENG Xiao-mei，HAN Yang-rui

(NantongScienceandtechnologyCollege，Nantong226007，Jiangsu，China)

The physiological variation was investigated with two-year-old seedlings ofVincamajor、Tradescantiavirginiana、Reineckiacarnea、Ophiopogonjaponicus、Ophiopogonbodinieri、Euonymusfortunei.The seedlings were cultivated in pots that were treated with drought stress to understand their drought resistance.leaf relative water content、relative conductivity、chlorophyll、MDA、SOD、POD、proline and soluble sugar content were measured by potting experiment on day zero、 the sixth day、the twelfth day、the nineteenth day.The drought resistance of the six groundcover plants was comprehensively evaluated with correlation analysis，principal component analysis and subordinative function.The results showed that the order of drought resistance from strong to weak was：Ophiopogonjaponicus>Ophiopogonbodinieri>Reineckiacarnea>Euonymusfortunei>Tradescantiavirginiana>Vincamajor.

groundcover plants；drought resistance；subordinate function；comprehensive evaluation

2014-07-07；

2014-08-11

江蘇省南通市科技資助項目(HL2012027)；江蘇省(掛縣強農(nóng)富民工程)資助項目

吳平(1977—)，男，江西南昌人，南通科技職業(yè)學院講師，博士研究生，從事園林植物應用研究。E-mail：344847501@qq.com。

10.13428/j.cnki.fjlk.2015.02.011

S688.4

A

1002-7351(2015)02-0050-04