基于形态学及生理学的黄檗性别差异研究(2)
【作者】网站采编
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【摘要】性别Gender叶长Length of leaf(cm)叶宽Leaf width(cm)叶柄长Petiole(cm)枝间夹角Leaf Angle(°)雄株Male9.雌株Female9. 图1 黄檗雌雄植株叶绿素含量差异Fig.1 The difference chloro
性别Gender叶长Length of leaf(cm)叶宽Leaf width(cm)叶柄长Petiole(cm)枝间夹角Leaf Angle(°)雄株Male9.雌株Female9.
图1 黄檗雌雄植株叶绿素含量差异Fig.1 The difference chlorophyll content in female and male plants
图2 黄檗雌雄株过氧化氢酶活性差异Fig.2 The difference CAT activity in female and male plants
2.3 黄檗雌雄植株叶片抗氧化防御酶活性
2.3.1 黄檗雌雄植株过氧化氢(CAT)酶活性季节动态
从图2可以看出,黄檗雌雄植株叶片CAT酶活性在6~9月4个月间出现单峰状态,在7月最高,雌雄植株差异极显著(P<0.001),在6~7月均表现雌株CAT含量大于雄株。8月到9月黄檗雌雄植株CAT含量差异不显著,说明黄檗在6~8月生长旺盛期,雌株比雄株机体过氧化氢酶活性和抗氧化防御能力要强。
2.3.2 黄檗雌雄植株过氧化物酶(POD)酶活性季节动态
POD是活性较强的适应性酶,能够反映植物体内代谢状况和对外界环境变化的适应性。黄檗雌雄植株叶片POD酶活性差异不显著,但同一性别季节间差异显著(P<0.05)。雌雄植株POD酶活性总体表现为升降升趋势,6月最高,7~8月黄檗POD酶活性趋于稳定,9月逐渐开始升高,均表现为雄株大于雌株(图3)。
图3 黄檗雌雄株过氧化物酶(POD)活性差异Fig.3 The difference POD activity in female and male plants
2.3.3 黄檗雌雄植株超氧化物歧化酶(SOD)活性季节动态
黄檗雌雄植株超氧化物歧化酶活性差异不显著,同一性别季节间差异显著(P<0.05)。雌雄植株季节动态有一定差异,雄株表现为6~9月逐渐升高,9月SOD酶活性雄株均值为510. U·g-1·min-1,雌株为294. U·g-1·min-1;雌株SOD酶活性表现为先升高后下降再升高,8月呈下降趋势,SOD酶活性均为雄株大于雌株(图4),说明相同环境条件黄檗雄株抗性要比雌性强。
图4 黄檗雌雄株超氧化物歧化酶(SOD)活性差异Fig.4 The difference SOD activity in female and male plants
图5 黄檗雌雄植株丙二醛含量差异Fig.5 The difference MDA in female and male plants
图6 黄檗雌雄株内源激素含量差异Fig.6 Difference endogenous hormone contents in female and male plants
2.3.4 黄檗雌雄植株丙二醛(MDA)含量季节动态
通过连续4个月黄檗雌雄株叶片MDA活性测定,发现雌雄株的MDA酶活性在6~8月间表现为逐渐升高的趋势,雌株MDA酶活性略高于雄株,但在9月,表现出较大的差异,雄株MDA持续升高,雌株MDA含量迅速下降且远低于雄株(图5),这一现象有待于进一步研究验证。
2.4 黄檗雌雄植株内源激素含量差异
植物性别分化的影响也可能是通过调节植物内源激素的生物合成途径来实现的,因为植物的生长发育、基因表达均受体内激素水平的制约。在同一时间采样的46年生黄檗雌雄株内源激素进行对比分析,内源激素ABA含量为雌株大于雄株,但性别间差异不显著;GA3和ZA含量均表现为雄株大于雌株且差异显著(P<0.05);IAA含量表现为雌株大于雄株,呈现显著差异(P<0.05)(图6)。
3 讨论
雌雄株之间这种不同的进化方向决定了其不同的生长模式。沙棘雌雄植株不仅在冬态、形态、植株分布等存在显著差异[15]。水曲柳雌雄株在株高、胸径、枝间角等明显差异[6,16]。栝楼雌株在叶柄、卷须、叶片和茎尖等组织器官显著高于雄株[17]。成年银杏雌雄植株短枝、长枝叶片叶长、叶宽、叶基夹角、叶面积和叶形指数都分别显著小于雄株对应枝条上相应叶片形态特征,而叶柄显著大于雄株叶柄[18~19]。葎草的茎、叶、花穗性状表现出显著的性别差异[20]。木兰雌雄株叶、花、茎外部形态存在显著差异[21]。本研究黄檗雌雄植株雌株叶长、叶宽及叶柄长度均表现为雌株大于雄株,反映出雌株为了满足繁殖成本,快速积累能量的需要而在叶片生长方面出现的功能适应模式。
雌雄异株植物的雌雄个体对环境的反应各不相同,表现为生长、生物量、抗氧化防御酶活性、内源激素等。黄檗不同性别间抗氧化酶活性在不同月份间表现不同,CAT为雌株大于雄株。温伟庆研究银杏过氧化氢酶活性结果认为,银杏雄株过氧化氢酶活性大于雌株[22],该结果与本研究结果不一致,主要与物种的生物学特性有关。李珊等对栝楼雌雄株的内含物进行了研究,发现雄株POD活性显著高于雌株[23],本研究结果一致。SOD酶是生物体内清除自由基的首要物质,能解除植物体在新陈代谢过程中产生的有害物质,它催化反应产生超氧阴离子氧化氢酶CAT和过氧化物酶(POD)将其分解为水,黄檗在生长后期9月,SOD酶活性雌株清除新陈代谢过程的有害物质能力提高,为保护种子活性提供防御能力,该结果有待于进一步研究。Hao研究杨树在生长和抗氧化防御能力上认为,雄株在生长和营养条件上比雌株具有额外的机械补偿机制[24]。黄檗SOD酶活性在6~8月为雄株大于雌株,9月为雌株大于雄株,说明雌株在生长后期抗氧化防御能力、保护细胞免受氧化损伤能力大于雄株。MDA酶活性6~8月为雌株大于雄株,由此推测在自然生长旺盛期雌株可能具备比雄株更好的抗逆能力,而9月生长缓慢期雄株则体现其性的强势,从而提高其生存能力。
文章来源:《中国应用生理学杂志》 网址: http://www.zgyyslxzz.cn/qikandaodu/2021/0427/461.html
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