不同施氮量对干旱下狗牙根抗氧化酶活性及渗透调节物质含量的影响

doi:10.11686/cyxb2021179

草业学报 ›› 2022, Vol. 31 ›› Issue (6): 69-78.DOI: 10.11686/cyxb2021179

不同施氮量对干旱下狗牙根抗氧化酶活性及渗透调节物质含量的影响

孙晓梵¹(), 张一龙¹, 李培英¹^,²^,³(), 孙宗玖¹^,²^,³

^1.新疆农业大学草业与环境科学学院，新疆乌鲁木齐 830052
^2.新疆草地资源与生态自治区重点实验室，新疆乌鲁木齐 830052
^3.西部干旱区草地资源与生态教育部重点实验室，新疆乌鲁木齐 830052

收稿日期:2021-05-07 修回日期:2021-06-09 出版日期:2022-06-20 发布日期:2022-05-11
通讯作者: 李培英
作者简介:E-mail： 823797457@qq.com
孙晓梵（1995-），女，新疆克拉玛依人，在读硕士。E-mail： 949588922@qq.com
基金资助:
国家自然科学基金项目(31960362)

Effects of different nitrogen application rates on antioxidant activity and content of substances involved in osmotic adjustment in Cynodon dactylon under drought stress

Xiao-fan SUN¹(), Yi-long ZHANG¹, Pei-ying LI¹^,²^,³(), Zong-jiu SUN¹^,²^,³

^1.College of Grassland and Environment Science，Xinjiang Agricultural University，Urumqi 830052，China
^2.Key Laboratory of Grassland Resources and Ecology of Xinjiang，Urumqi 830052，China
^3.Key Laboratory of Grassland Resources and Ecology of Western Arid Region，Urumqi 830052，China

Received:2021-05-07 Revised:2021-06-09 Online:2022-06-20 Published:2022-05-11
Contact: Pei-ying LI

摘要/Abstract

摘要：

为探讨干旱下施氮肥是否可以提高狗牙根抗旱性，以新农1号狗牙根为材料，干旱前进行不施氮（0 mmol·L^-1）、低氮（1.5 mmol·L^-1）、中氮（7.5 mmol·L^-1）、高氮（15.0 mmol·L^-1） 4种施氮处理，盆栽试验控制水分缓慢干旱，在干旱0、7、14 d、复水7 d，测定草坪质量、叶片相对含水量、相对电导率、丙二醛含量、抗氧化酶活性［超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）］、过氧化氢以及渗透调节物质可溶性蛋白、脯氨酸、可溶性糖含量，并对干旱7、14 d下狗牙根抗旱性响应指标进行热图聚类及主成分分析。结果表明，不同施氮量对狗牙根草坪质量的影响因干旱程度不同而有所不同。正常灌溉和中度干旱下高氮处理（15 mmol·L^-1）下狗牙根表现出较好的草坪质量，而中氮处理（7.5 mmol·L^-1）能显著提高其重度干旱下草坪质量。与干旱对照相比，干旱处理下施中氮可使狗牙根叶片相对含水量、CAT活性、SOD活性、可溶性蛋白、脯氨酸和可溶性糖含量依次显著提高60.98%、154.40%、163.73%、61.75%、144.71%和31.53%，维持较高的草坪质量。且复水后中氮和高氮处理狗牙根草坪质量恢复较快，可能是由于在干旱胁迫时受到损伤较小。综上认为，干旱前施中氮，可以一定程度缓解干旱胁迫对狗牙根幼苗造成的伤害。

关键词: 新农1号狗牙根, 硝酸铵, 干旱胁迫, 抗氧化酶, 渗透调节

Abstract:

This experiment investigated whether application of nitrogen fertilizer could promote the improvement of drought resistance for Cynodon dactylon. Nitrogen fertilizer at various rates including zero nitrogen （0 mmol·L^-1）， low nitrogen （1.5 mmol·L^-1）， medium nitrogen （7.5 mmol·L^-1） and high nitrogen （15.0 mmol·L^-1） was applied to pot of C. dactylon cv.‘Xinnong No.1’with a slowly developing moisture deficit. The turf quality， relative water content， relative electrolyte leakage， malondialdehyde content， antioxidant enzyme activities ［superoxide dismutase （SOD）， peroxidase （POD）， catalase （CAT）］， hydrogen peroxide content， electrical conductivity and levels of substances linked to osmotic adjustment （soluble protein， proline， soluble sugar） were determined at 0， 7 and 14 d after water deficit commencement and 7 d after-watering. Heat map cluster and principal component analysis of drought resistance indexes at 7 and 14 days after water deficit commencement were carried out. The results showed that the effect of nitrogen application rates on turf quality differed depending on the degree of water deficit stress. Turf quality of C. dactylon was better under the high nitrogen treatment （15.0 mmol·L^-1） under normal irrigation and moderate drought stress， and medium nitrogen treatment （7.5 mmol·L^-1） significantly improved turf quality under severe drought stress. Compared with drought control plants， the relative water content， CAT activity， SOD activity， soluble protein， proline and soluble sugar contents of C. dactylon leaves were increased by 60.98%， 154.40%， 163.73%， 61.75%， 144.71% and 31.53%， respectively， with medium nitrogen application under drought stress， and thus maintained higher lawn quality. After re-watering， turf quality of C. dactylon recovered more quickly under medium and high nitrogen treatments， than in low nitrogen treatments. This may be due to reduced damage under drought stress. In conclusion， medium nitrogen application prior to drought stress partially alleviated water deficit damage to C. dactylon seedlings under drought stress.

Key words: Cynodon dactylon cv. ‘Xinnong No.1’, ammonium nitrate, drought stress, antioxidant enzyme, osmotic adjustment

孙晓梵, 张一龙, 李培英, 孙宗玖. 不同施氮量对干旱下狗牙根抗氧化酶活性及渗透调节物质含量的影响[J]. 草业学报, 2022, 31(6): 69-78.

Xiao-fan SUN, Yi-long ZHANG, Pei-ying LI, Zong-jiu SUN. Effects of different nitrogen application rates on antioxidant activity and content of substances involved in osmotic adjustment in Cynodon dactylon under drought stress[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2022, 31(6): 69-78.

图/表 6

图1 干旱及复水对土壤含水量的影响不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05），大写字母CK、D、DL、DM、DH分别表示正常灌溉+无氮、干旱+无氮、低氮+干旱、中氮+干旱、高氮+干旱，数字0、7、14、R-7分别代表第0、7、14天及复水7天后的处理天数，下同。Different lowercase letters indicate significant difference between treatments （P<0.05）. CK， D， DL， DM， DH indicate normal irrigation+No-n， drought+No-n， low-n+drought， medium-n+drought， high-n+drought respectively， the numbers 0， 7， 14 and R-7 represent the treatment days after day 0， 7， 14 and the 7th day after re-watering respectively. The same below.

Fig.1 Effects of drought and re-watering on soil water content

图2 干旱及复水下不同施氮量对狗牙根幼苗草坪质量和叶片相对含水量的影响

Fig.2 Effects of different nitrogen rates on turf quality and leaf relative water content of bermudagrass seedlings under drought and re-watering

图3 干旱及复水下不同施氮量对狗牙根幼苗相对电导率及丙二醛含量的影响

Fig.3 Effects of different nitrogen rates on relative electric conductivity and MDA content of bermudagrass seedlings under drought and re-watering

图4 干旱及复水下不同施氮量对狗牙根幼苗H2O2含量及抗氧化酶活性的影响

Fig.4 Effects of different nitrogen rates on H2O2 content and antioxidant enzyme activities of bermudagrass seedlings under drought and re-watering

图5 干旱胁迫及复水下不同施氮量对狗牙根幼苗可溶性蛋白、脯氨酸和可溶性糖含量的影响

Fig.5 Effects of different nitrogen rates on soluble protein， proline and soluble sugar content of bermudagrass seedlings under drought and re-watering

图6 干旱下不同施氮量对狗牙根幼苗各指标热图聚类分析以及主成分分析

Fig.6 Heat map cluster analysis and principal component analysis of different nitrogen application rates on the indexes of bermudagrass seedlings under drought

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不同施氮量对干旱下狗牙根抗氧化酶活性及渗透调节物质含量的影响

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