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        6-BA、GA3和IBA對(duì)香水百合葉綠素含量及抗氧化物酶活性的影響

        2012-06-08 08:22:34趙莉潘遠(yuǎn)智朱嶠岳靜米仕洪
        草業(yè)學(xué)報(bào) 2012年5期
        關(guān)鍵詞:植物生長(zhǎng)

        趙莉,潘遠(yuǎn)智,朱嶠,岳靜,米仕洪

        (四川農(nóng)業(yè)大學(xué)風(fēng)景園林學(xué)院,四川 成都611130)

        百合(Liliumspp.)是單子葉植物亞綱百合科(Liliaceae)百合屬(Lilium)所有種類的總稱,是多年生鱗莖類球根草本植物[1],其種類繁多,花大色艷,有白、黃、紅、橙、粉色及復(fù)色等多種色彩,花姿奇特而優(yōu)美,具有較高的觀賞價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值,因而深受人們喜愛(ài),并成為世界名花之一。香水百合(Liliumcasablanca)素有“百合女王”之美稱,又因其獨(dú)特的香氣以及美好的寓意,越來(lái)越受到人們的關(guān)注與青睞,作為鮮切花已經(jīng)開始在市場(chǎng)上占領(lǐng)了一席之地。

        隨著花卉業(yè)的蓬勃發(fā)展,植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑在花卉生產(chǎn)上的應(yīng)用研究也越來(lái)越廣泛,已成為提高花卉產(chǎn)量和品質(zhì)的重要手段之一,為現(xiàn)代化花卉生產(chǎn)提供了一種新的技術(shù)方法,從而獲得能夠滿足人們要求的花卉產(chǎn)品。植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑是一種人工合成的具有植物激素活性的物質(zhì),從外部施入經(jīng)植物吸收進(jìn)入體內(nèi)而達(dá)到調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)發(fā)育的目的[2]。由于不同的花卉種類對(duì)不同的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑有著不同的反應(yīng),各類激素又因濃度、種類、時(shí)間等因素對(duì)植物都存在一定影響,因此在某一種作物或品種上施用同一種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑,往往會(huì)出現(xiàn)迥然不同的處理結(jié)果,而多種類的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑配合使用是否能得到更理想的控制效果,還需要進(jìn)一步研究。前人研究表明在入庫(kù)前用GA3預(yù)處理百合可以延緩出庫(kù)后葉片含水量、葉綠素、可溶性蛋白質(zhì)、糖含量和CAT活性的降低,降低POD活性同時(shí)葉片的黃化被有效地抑制[3]。蔡軍火等[4]通過(guò)用單一的外源激素對(duì)百合形態(tài)及切花品質(zhì)進(jìn)行了研究,表明外源激素處理能提高切花品質(zhì)。朱東興等[5]研究發(fā)現(xiàn)6-BA和GA3與蔗糖等混合施用,能顯著延長(zhǎng)百合的瓶插壽命。蔡宣梅等[6]、B1ankenship等[7]的研究表明復(fù)合生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑可以使百合植株提前開花,具有較好的商業(yè)價(jià)值。

        目前關(guān)于植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)百合的研究主要集中在單一或混合激素處理對(duì)百合形態(tài)、花期調(diào)控及保鮮上的研究,而對(duì)其光合作用相關(guān)指標(biāo)和抗氧化性的研究卻較少。國(guó)內(nèi)關(guān)于多種類的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑配合使用對(duì)百合各個(gè)時(shí)期光合作用和生理效應(yīng)的報(bào)道較少。為此,本試驗(yàn)通過(guò)采用6-BA、GA3、IBA三種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑混合,對(duì)香水百合進(jìn)行不同時(shí)間的浸球處理,探討植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)香水百合光合色素及相關(guān)酶活性的影響,以期為植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑在香水百合中的應(yīng)用提供理論依據(jù),指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐中合理有效的使用植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑,以實(shí)現(xiàn)鮮切花促成栽培,提高觀賞效果及切花品質(zhì),滿足人們的需求。

        1 材料與方法

        田間試驗(yàn)于2010年4—8月在四川省雅安市四川農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)農(nóng)場(chǎng)4號(hào)溫室大棚內(nèi)進(jìn)行。

        1.1 供試材料

        供試材料為荷蘭進(jìn)口香水百合‘天霸’,選擇周徑為14~16cm,鱗片抱合緊密、無(wú)病蟲害、鱗莖盤無(wú)損傷的獨(dú)頭鱗莖。先將50%可濕性多菌靈配成200倍液浸泡百合種球40min進(jìn)行種球消毒,撈出后用清水洗去種球表面的藥液備用。

        1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

        試驗(yàn)采用L16(44)正交組合設(shè)計(jì)(表1)。GA3、IBA、6-BA和浸球時(shí)間分別設(shè)置4個(gè)水平。將備用種球分別用不同濃度的GA3、IBA、6-BA混合液處理,1號(hào)處理采用蒸餾水浸球10min,作為對(duì)照。將處理后的種球晾干后定植于種植槽中。每個(gè)處理10個(gè)球,3次重復(fù)。

        表1 正交設(shè)計(jì)表L16(44)Table 1 The orthogonal design L16(44)

        1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

        處理后分別于生長(zhǎng)初期(5~6片葉)、現(xiàn)蕾期、初花期、盛花期、花衰敗后5個(gè)時(shí)期進(jìn)行混合采樣。從上往下數(shù),生長(zhǎng)初期摘取供試植株上第2,3片葉,其余4個(gè)時(shí)期第5,6片葉,去中脈剪碎后進(jìn)行充分混合,對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行3次重復(fù)測(cè)定,取其平均值。參考彭桂群和王力華[8]對(duì)花期的劃分為:5%的花蕾已經(jīng)形成完整花,80%的花蕾已經(jīng)露瓣,即初花期;80%的花蕾已經(jīng)形成完整花,即盛花期;80%的花已經(jīng)開始凋謝、枯萎,即終花期。

        采用乙醇-丙酮混合液(1∶1)浸提法測(cè)定葉綠素a、b含量[9]。采用氮藍(lán)四唑光還原法測(cè)定超氧化物歧化酶(SOD)活性[10]。采用紫外分光光度法測(cè)定過(guò)氧化氫酶(CAT)活性[11]。采用硫代巴比妥酸法測(cè)定丙二醛(MDA)含量[12]。

        1.4 數(shù)據(jù)處理

        數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0For Windows和Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)香水百合葉綠素a含量的影響

        經(jīng)過(guò)不同植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑組合對(duì)香水百合浸球處理,與對(duì)照相比,不同時(shí)期葉綠素a的含量均高于對(duì)照組,且呈先上升后下降的趨勢(shì)(表2),在現(xiàn)蕾期達(dá)到最大值。生長(zhǎng)初期,10號(hào)處理的葉綠素a含量最高,比對(duì)照高15.45%,其次為7號(hào)處理(A2B3C4D1)、8號(hào)處理?,F(xiàn)蕾期10號(hào)處理的葉綠素a含量最高,比對(duì)照高12.95%,其次為7號(hào)處理、14號(hào)處理。初花期,葉綠素a下降,但10號(hào)處理的葉綠素a含量最高,比對(duì)照高25.20%,其次為7號(hào)處理、9號(hào)處理。盛花期,10號(hào)處理的葉綠素a含量最高,比對(duì)照高34.95%,其次為9號(hào)處理、7號(hào)處理。花衰敗后,10號(hào)處理(A3B2C4D3)的葉綠素a含量最高,比對(duì)照高53.77%,其次為7號(hào)處理、9號(hào)處理。說(shuō)明通過(guò)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑處理后,均能不同程度的減緩葉片內(nèi)葉綠素a含量的下降,延長(zhǎng)葉片光合功能期。

        表2 葉綠素a含量的變化Table 2 Changes of chlorophyll a content mg/g

        2.2 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)香水百合葉綠素b含量的影響

        葉片的葉綠素b含量在整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育期均呈先上升后下降的趨勢(shì)(表3),在初花期達(dá)到最大值。植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑處理后,各處理的葉綠素b含量均比對(duì)照高,減緩了葉片葉綠素b含量下降的趨勢(shì)。生長(zhǎng)初期,10號(hào)處理的葉綠素b含量最高,比對(duì)照高23.11%,且與各處理間差異顯著?,F(xiàn)蕾期10號(hào)處理的葉綠素b含量最高,比對(duì)照高26.73%,其次為12號(hào)處理、7號(hào)處理。初花期,10號(hào)處理的葉綠素b含量最高,比對(duì)照高23.37%,其次為15號(hào)處理、7號(hào)處理。盛花期,10號(hào)處理的葉綠素b含量最高,比對(duì)照高38.50%,其次為12號(hào)處理、7號(hào)處理。花衰敗后,10號(hào)處理的葉綠素b含量最高,比對(duì)照高54.16%,其次為7號(hào)處理、12號(hào)處理。說(shuō)明植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑處理后,能有效的減緩葉片葉綠素b的降解,有利于植物的光合作用。

        表3 葉綠素b含量的變化Table 3 Changes of chlorophyll b content mg/g

        2.3 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)香水百合葉綠素總量的影響

        總?cè)~綠素含量同葉綠素a和葉綠素b的變化趨勢(shì)一致,呈先上升后下降的趨勢(shì)(表4)。除對(duì)照、3號(hào)處理、11號(hào)處理、16號(hào)處理的葉綠素總量在現(xiàn)蕾期達(dá)到最大值外,其余處理均在初花期達(dá)到最大值。植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑處理后的葉片總?cè)~綠素含量均比對(duì)照高。生長(zhǎng)初期,10號(hào)處理的總?cè)~綠素含量最高,比對(duì)照高17.77%,其次為7號(hào)處理、14號(hào)處理?,F(xiàn)蕾期10號(hào)處理的總?cè)~綠素含量最高,比對(duì)照高17.63%,其次為7號(hào)處理、12號(hào)處理。初花期,10號(hào)處理A3B2C4D3的總?cè)~綠素含量最高,比對(duì)照高24.47%,其次為7號(hào)處理、15號(hào)處理。盛花期,10號(hào)處理的總?cè)~綠素含量最高,比對(duì)照處理高36.26%,其次為12號(hào)處理、7號(hào)處理。花衰敗后,10號(hào)處理的總?cè)~綠素含量最高,比對(duì)照高53.92%,其次為7號(hào)處理、12號(hào)處理。說(shuō)明植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑處理后,能提高葉綠素總量,減緩葉綠素的降解,從而有利于香水百合的光合作用,為開花提供物質(zhì)條件,延緩了植株的衰老。

        2.4 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)香水百合葉片SOD活性的影響

        植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑處理對(duì)香水百合葉片中SOD活性有顯著影響,整體呈先上升后下降的趨勢(shì),處理后酶的活性下降減緩(表5)。對(duì)照處理、6號(hào)處理、11號(hào)處理、15號(hào)處理在現(xiàn)蕾期達(dá)到最大外,其余處理均在初花期達(dá)到最大值。16號(hào)處理一直呈下降趨勢(shì),可能是植物自身細(xì)胞內(nèi)的活性物質(zhì)受到損傷,致使SOD活性下降。在整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育階段,10號(hào)處理的SOD 活性最高,不同階段分別比對(duì)照高47.69%,55.28%,88.91%,149.79%,517.91%。7號(hào)處理、12號(hào)處理處理后的葉片SOD活性也維持在較高水平,與對(duì)照的差異顯著。說(shuō)明不同濃度的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑能顯著提高香水百合SOD活性,提高了自身清除O2-的能力,對(duì)細(xì)胞膜的保護(hù)作用增強(qiáng),抗逆性提高。

        2.5 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)香水百合葉片CAT活性的影響

        植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑處理后,CAT活性呈先上升后下降的趨勢(shì)(表6)。對(duì)照處理、6號(hào)處理、11號(hào)處理、14號(hào)處理、15號(hào)處理在現(xiàn)蕾期達(dá)到最大外,其余處理均在初花期達(dá)到最大值。10號(hào)處理在整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育階段的CAT活性保持最高,不同階段分別比對(duì)照處理高380.73%,199.38%,225.00%,338.76%,766.07%。整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育階段,7號(hào)處理、12號(hào)處理處理后的葉片CAT活性也維持在較高水平,僅次于10號(hào)處理。說(shuō)明植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑處理有利于香水百合葉片內(nèi)活性氧的清除,增強(qiáng)了抗衰老能力。

        表4 葉綠素a+b含量的變化Table 4 Changes of chlorophyll a+b content mg/g

        表5 SOD含量的變化Table 5 Changes of SOD contentU/g

        表6 CAT含量的變化Table 6 Changes of CAT content U/(g·min)

        2.6 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)香水百合葉片MDA含量的影響

        丙二醛(MDA)是植物膜脂過(guò)氧化作用的主要最終產(chǎn)物,其含量多少可以間接反映出植物膜系統(tǒng)過(guò)氧化程度的大小。MDA含量呈不斷上升的趨勢(shì),植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑處理后,明顯減緩了MDA上升的趨勢(shì)(表7)。對(duì)照處理一直維持在較高水平,顯著高于各個(gè)處理,各個(gè)時(shí)期比最低的依次高57.10%,302.96%,161.60%,180.10%,86.81%。生長(zhǎng)初期,7號(hào)處理的MDA含量最低,8號(hào)處理和10號(hào)處理其次。現(xiàn)蕾期,8號(hào)處理的MDA含量最低,7號(hào)處理和10號(hào)處理其次。初花期7號(hào)處理MDA含量最低,12號(hào)處理和10號(hào)處理其次。盛花期10號(hào)處理MDA含量最低,7號(hào)處理和12號(hào)處理其次?;ㄋ『?,12號(hào)處理MDA含量最低,其次為10號(hào)處理和7號(hào)處理。

        3 討論

        葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ),在光合作用中起著吸能和轉(zhuǎn)能的作用。葉綠素的破壞與降解會(huì)直接導(dǎo)致光合作用效率的降低,其含量的高低在很大程度上反映了葉片光合作用的強(qiáng)弱,并在一定程度上可以作為香水百合葉片衰老的指標(biāo)。植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)調(diào)控植物的光合作用具有重要作用[13]。前人研究表明,多效唑能顯著提高水仙(Narcissustazcttavar.Chinensis Roem)的葉綠素含量,增強(qiáng)其光合能力,提高光和效率[14]。外施赤霉素還能提高大豆(Glycinemax)葉片的光合作用,促進(jìn)了大豆葉片的光合作用[15]。6-BA和GA3配合后可明顯提高前期葉綠素的含量[16]。本試驗(yàn)研究表明,植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑處理后顯著提高了香水百合葉片葉綠素的含量,并且減緩了葉綠素的降解,有效地提高了香水百合光合作用的能力,延緩了植株衰老。葉綠素含量的提高,能使葉片積累更多的光合產(chǎn)物,為香水百合的花蕾提供更多的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),同時(shí)也為提前開花提供了物質(zhì)條件[17]。

        過(guò)氧化物酶(SOD)是生物體內(nèi)普遍存在的一種活性氧清除劑,它能清除對(duì)生物體有毒害作用的氧自由基,防止膜脂過(guò)氧化,保護(hù)細(xì)胞膜的穩(wěn)定性,減少對(duì)細(xì)胞膜的傷害[18,19]。本研究表明,植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑處理后能顯著提高植物體內(nèi)SOD活性,清除體內(nèi)由于衰老而產(chǎn)生的氧自由基,維持植物體內(nèi)活性氧的平衡[20],使自由基維持在一個(gè)較低的水平,對(duì)細(xì)胞的保護(hù)作用增強(qiáng)。在生長(zhǎng)發(fā)育初期,SOD活性呈上升趨勢(shì),此時(shí)花蕾處于旺盛發(fā)育階段,植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑處理后,有利于SOD活性的升高,而植株本身SOD活性也較高,所以清除O2-的能力增強(qiáng);隨著花朵的開放,SOD活性開始緩慢下降,此時(shí)清除自由基的能力降低,自由基不斷積累,膜脂過(guò)氧化作用加劇,細(xì)胞膜開始受到損害,膜透性增大。但是植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑處理減緩了SOD活性下降的趨勢(shì),保護(hù)了細(xì)胞膜的穩(wěn)定性,延緩了植株的衰老。這與鄭殿峰等[21]的研究結(jié)果一致。

        表7 MDA含量的變化Table 7 Changes of MDA content μmol/g

        過(guò)氧化氫酶(CAT)普遍存在于植物的所有組織中,是促降解系統(tǒng)中重要的組成部分,它可以分解植物體內(nèi)高濃度的過(guò)氧化氫,與SOD、POD等協(xié)同作用,有效地清除體內(nèi)的活性氧[22]。CAT具有保護(hù)生物機(jī)體的作用,其活性與植物的代謝強(qiáng)度及抗旱、抗病能力有一定的關(guān)系[23]。研究結(jié)果表明,植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑能顯著的提高葉片內(nèi)CAT的活性,有利于香水百合體內(nèi)活性氧的清除和抗衰老能力的提高,保證了葉片后期生理代謝的正常進(jìn)行。

        MDA是膜脂過(guò)氧化作用的主要產(chǎn)物之一,具有很強(qiáng)的細(xì)胞毒性,參與破壞生物膜的結(jié)構(gòu)與功能,其含量可表示膜質(zhì)過(guò)氧化的程度,是衡量植物衰老程度的主要生理指標(biāo)[24]。本研究表明,MDA含量在整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育階段呈上升趨勢(shì),經(jīng)植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑處理能有效的減緩MDA含量的升高,整體上降低了MDA含量升高的趨勢(shì),細(xì)胞膜脂過(guò)氧化作用減弱和質(zhì)膜破壞程度降低,延緩了植株的衰老[25]。

        4 結(jié)論

        植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑混合處理香水百合種球后,能有效地提高葉片的光合作用能力,并使植株葉片維持較高的超氧化物歧化酶、過(guò)氧化氫酶活性,減少丙二醛積累,從而顯著降低膜脂過(guò)氧化過(guò)程,減輕了自由基活性氧的傷害,由此在一定程度上延緩了葉片的衰老和光合功能的衰退,有助于增強(qiáng)抗逆性,從而有利于香水百合生長(zhǎng)及花朵品質(zhì)的提高。所有處理中以150mg/L GA3+40mg/L IBA+60mg/L 6-BA的合理搭配和40min浸球處理為最佳。另外,100mg/L GA3+60mg/L IBA+60mg/L 6-BA的合理搭配和10min浸球處理以及150mg/L GA3+80mg/L IBA+20mg/L 6-BA的合理搭配和10min浸球處理的作用效果也比較明顯。

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