Studies on drought tolerance of wild Elymus sibiricus at the seedling stage

doi:10.11686/cyxb2020542

Abstract

Abstract:

In this study， we evaluated the drought tolerance of Elymus sibiricus， a plant native to the Northwest Sichuan Plateau， in a pot experiment. Changes in the morphological and physiological characteristics of E. sibiricus under drought stress at the seedling stage were analyzed. The main results were as follows： as the period of drought stress extended， the rate of increase in plant height， leaf area， and aboveground biomass of E. sibiricus became slower， the root system dry weight and relative conductivity gradually increased， and the survival percentage and chlorophyll content gradually decreased. Drought stress caused different degrees of damage to E. sibiricus at the seedling stage， as indicated by growth inhibition and decreased survival. To absorb more water under drought conditions， E. sibiricus tended to distribute more biomass to the roots， and reduced biomass allocation to plant height and leaf area. These adaptations promoted effective water transport and prevented excessive evaporation of water. According to a subordinate degree analysis， eight wild E. sibiricus materials were ranked from most to least drought tolerant as follows： 14-001>14-165>14-235>14-065>14-251>14-115>14-189>14-021. These findings provide an important theoretical basis for the breeding of drought-resistant E. sibiricus， and have practical significance for effectively controlling ecological disasters such as degradation and desertification of alpine grassland on the Northwest Sichuan Plateau.

Key words: Elymus sibiricus, native plant, seedling stage, drought tolerance, subordinate function, Northwest Sichuan Plateau

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Figures/Tables 8

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材料 Material	来源 Source	地理坐标 Geographical coordinates	海拔 Altitude （m）	生境 Habitat
14-001	红原县江茸乡Jiangrong Town， Hongyuan County	32°39′57″ N；102°22′13″ E	3543	高寒草甸Alpine meadow
14-021	松潘县云囤村Yuntun Village， Songpan County	32°34′05″ N；103°49′28″ E	2788	高寒草甸Alpine meadow
14-065	红原县Hongyuan County	32°26′05″ N；107°35′40″ E	3852	路边Roadside
14-115	松潘县Songpan County	32°34′30″ N；103°49′28″ E	2788	路边Roadside
14-165	松潘县牟尼沟Munigou， Songpan County	32°54′02″ N；103°45′57″ E	3173	路边Roadside
14-189	松潘县黄龙乡Huanglong Town， Songpan County	32°58′32″ N；104°03′06″ E	2867	灌丛Bushwood
14-235	松潘县川主寺镇Chuanzhusi Town， Songpan County	33°00′25″ N；103°39′35″ E	3133	路边Roadside
14-251	若尔盖县Ruoergai County	34°18′43″ N；102°59′35″ E	3139	灌丛草场Bushwood grassland

材料 Material	来源 Source	地理坐标 Geographical coordinates	海拔 Altitude （m）	生境 Habitat
14-001	红原县江茸乡Jiangrong Town， Hongyuan County	32°39′57″ N；102°22′13″ E	3543	高寒草甸Alpine meadow
14-021	松潘县云囤村Yuntun Village， Songpan County	32°34′05″ N；103°49′28″ E	2788	高寒草甸Alpine meadow
14-065	红原县Hongyuan County	32°26′05″ N；107°35′40″ E	3852	路边Roadside
14-115	松潘县Songpan County	32°34′30″ N；103°49′28″ E	2788	路边Roadside
14-165	松潘县牟尼沟Munigou， Songpan County	32°54′02″ N；103°45′57″ E	3173	路边Roadside
14-189	松潘县黄龙乡Huanglong Town， Songpan County	32°58′32″ N；104°03′06″ E	2867	灌丛Bushwood
14-235	松潘县川主寺镇Chuanzhusi Town， Songpan County	33°00′25″ N；103°39′35″ E	3133	路边Roadside
14-251	若尔盖县Ruoergai County	34°18′43″ N；102°59′35″ E	3139	灌丛草场Bushwood grassland

材料 Material	株高Plant height （cm）					相对生长速率 Relative growth rate （%）
材料 Material	0 d	5 d	10 d	15 d	20 d	相对生长速率 Relative growth rate （%）
14-001CK	19.94±2.71a	21.97±2.32a	25.03±2.19a	27.00±3.65a	27.87±2.83a	95.21±1.72A
14-001	19.94±2.71a	24.07±3.23a	25.20±3.16a	27.30±3.67a	27.50±4.03a	95.21±1.72A
14-021CK	21.36±3.12a	22.57±2.67a	23.83±2.73a	24.37±3.35a	25.40±4.26a	72.77±2.93AB
14-021	21.36±3.12a	21.90±2.28a	22.30±2.09a	23.67±2.61a	24.30±2.31a	72.77±2.93AB
14-065CK	22.54±3.27b	29.93±4.72ab	32.57±4.69ab	35.17±5.01a	37.00±6.33a	76.69±3.27AB
14-065	22.54±3.27a	26.20±3.51a	29.33±4.29a	32.68±3.64a	33.63±4.36a	76.69±3.27AB
14-115CK	22.74±3.45a	25.70±3.43a	29.33±4.56a	31.93±5.02a	33.07±5.16a	76.98±3.35AB
14-115	22.74±3.45a	25.47±2.99a	28.53±3.17a	29.73±3.69a	30.70±4.08a	76.98±3.35AB
14-165CK	18.06±2.57b	23.37±4.03ab	25.67±3.97ab	27.03±4.62ab	28.70±3.82a	84.68±1.52AB
14-165	18.06±2.57a	22.97±3.25a	24.83±3.44a	26.24±4.27a	27.07±4.30a	84.68±1.52AB
14-189CK	25.12±3.54a	28.37±4.05a	32.07±4.26a	34.33±3.92a	35.73±4.57a	56.59±3.26B
14-189	25.12±3.54a	27.90±3.67a	29.73±3.82a	30.77±4.15a	31.13±4.09a	56.59±3.26B
14-235CK	23.68±4.23a	24.30±3.26a	26.50±3.37a	28.37±2.84a	30.20±3.07a	94.33±2.02A
14-235	23.68±4.23a	23.73±3.57a	26.44±3.73a	29.05±3.59a	29.83±3.61a	94.33±2.02A
14-251CK	21.08±3.74a	23.85±2.96a	24.15±3.17a	24.67±3.24a	25.27±2.98a	98.81±1.05A
14-251	21.08±3.74a	23.00±3.04a	24.63±3.28a	24.87±3.39a	25.23±3.76a	98.81±1.05A

材料 Material	株高Plant height （cm）					相对生长速率 Relative growth rate （%）
材料 Material	0 d	5 d	10 d	15 d	20 d	相对生长速率 Relative growth rate （%）
14-001CK	19.94±2.71a	21.97±2.32a	25.03±2.19a	27.00±3.65a	27.87±2.83a	95.21±1.72A
14-001	19.94±2.71a	24.07±3.23a	25.20±3.16a	27.30±3.67a	27.50±4.03a	95.21±1.72A
14-021CK	21.36±3.12a	22.57±2.67a	23.83±2.73a	24.37±3.35a	25.40±4.26a	72.77±2.93AB
14-021	21.36±3.12a	21.90±2.28a	22.30±2.09a	23.67±2.61a	24.30±2.31a	72.77±2.93AB
14-065CK	22.54±3.27b	29.93±4.72ab	32.57±4.69ab	35.17±5.01a	37.00±6.33a	76.69±3.27AB
14-065	22.54±3.27a	26.20±3.51a	29.33±4.29a	32.68±3.64a	33.63±4.36a	76.69±3.27AB
14-115CK	22.74±3.45a	25.70±3.43a	29.33±4.56a	31.93±5.02a	33.07±5.16a	76.98±3.35AB
14-115	22.74±3.45a	25.47±2.99a	28.53±3.17a	29.73±3.69a	30.70±4.08a	76.98±3.35AB
14-165CK	18.06±2.57b	23.37±4.03ab	25.67±3.97ab	27.03±4.62ab	28.70±3.82a	84.68±1.52AB
14-165	18.06±2.57a	22.97±3.25a	24.83±3.44a	26.24±4.27a	27.07±4.30a	84.68±1.52AB
14-189CK	25.12±3.54a	28.37±4.05a	32.07±4.26a	34.33±3.92a	35.73±4.57a	56.59±3.26B
14-189	25.12±3.54a	27.90±3.67a	29.73±3.82a	30.77±4.15a	31.13±4.09a	56.59±3.26B
14-235CK	23.68±4.23a	24.30±3.26a	26.50±3.37a	28.37±2.84a	30.20±3.07a	94.33±2.02A
14-235	23.68±4.23a	23.73±3.57a	26.44±3.73a	29.05±3.59a	29.83±3.61a	94.33±2.02A
14-251CK	21.08±3.74a	23.85±2.96a	24.15±3.17a	24.67±3.24a	25.27±2.98a	98.81±1.05A
14-251	21.08±3.74a	23.00±3.04a	24.63±3.28a	24.87±3.39a	25.23±3.76a	98.81±1.05A

材料 Material	干旱胁迫天数 Drought stress days
材料 Material	0 d	5 d	10 d	15 d	20 d
14-001CK	2.50±0.11Ac	5.57±0.36Ab	7.11±0.37Ab	8.28±0.38Aab	9.31±0.47Aa
14-001	2.50±0.11Ac	4.67±0.40Ab	6.13±0.24Aab	7.57±0.35Aa	8.49±0.39Aa
14-021CK	1.67±0.24Ac	3.79±0.38Ab	5.22±0.40Aab	7.53±0.42Aa	9.79±0.60Aa
14-021	1.67±0.24Ac	3.05±0.29Ab	4.92±0.37Aa	5.84±0.44Aa	6.12±0.50Ba
14-065CK	2.54±0.19Ac	4.57±0.37Ab	6.67±0.63Aab	8.23±0.46Aa	9.87±0.55Aa
14-065	2.54±0.19Ac	3.88±0.34Ab	5.77±0.27Aab	6.57±0.38Aa	7.65±0.47Aa
14-115CK	2.86±0.14Ac	3.94±0.30Abc	5.43±0.35Ab	8.59±0.37Aa	9.82±0.46Aa
14-115	2.86±0.14Ab	3.54±0.30Ab	4.93±0.33Aab	6.83±0.37Aa	7.38±0.42Aa
14-165CK	2.44±0.28Ac	5.09±0.38Ab	6.99±0.40Ab	9.08±0.47Aab	11.44±0.64Aa
14-165	2.44±0.28Ac	4.37±0.29Ab	6.16±0.37Ab	8.56±0.40Aab	9.98±0.56Aa
14-189CK	1.72±0.19Ac	4.31±0.37Ab	5.84±0.30Aab	7.06±0.37Aa	8.64±0.41Aa
14-189	1.72±0.19Ab	3.03±0.33Aab	3.64±0.30Aab	4.11±0.29Bab	4.35±0.33Ba
14-235CK	1.59±0.24Ac	3.00±0.23Ab	5.91±0.35Aa	6.98±0.44Aa	8.59±0.43Aa
14-235	1.59±0.24Ac	2.91±0.25Ab	4.66±0.41Aa	5.72±0.39Aa	6.45±0.38Aa
14-251CK	1.87±0.18Ac	3.39±0.39Ab	8.44±0.48Aab	9.09±0.53Aa	11.77±0.60Aa
14-251	1.87±0.18Ac	2.91±0.28Ab	6.32±0.47Aab	7.61±0.40Aa	8.32±0.43Aa