陳博雯 ，劉海龍 ，蔡 玲 ，覃子海 ，陳曉明 ，黃金使 ，蔣 鋼 ，蔣 華

（1. 廣西林業(yè)科學研究院，廣西 南寧 530002；2. 北京林業(yè)大學 生物科學與技術(shù)學院，北京 10083；3.中南林業(yè)科技大學 林學院，湖南 長沙 410004；4.廣西全州縣咸水林場，廣西 全州 541511）

植物處于逆境中時，會通過調(diào)解內(nèi)源激素間的平衡，在多種內(nèi)源激素的協(xié)同作用下，調(diào)解新陳代謝，以適應逆境。干旱脅迫是植物生長過程中最經(jīng)常遇到的逆境情況，目前已在多種植物中研究激素在水分脅迫下的變化規(guī)律，如胡朝暉等對水分脅迫下花生幼苗葉片內(nèi)源激素含量的變化情況的研究[1]，敖紅等對干旱脅迫下云杉內(nèi)源激素的響應展開的研究[2]，潘向燕等研究了干旱脅迫對雜交鵝掌楸無性系葉片內(nèi)源激素的影響[3]，趙文魁等研究了干旱脅迫下幾種柑桔植物內(nèi)源激素的變化規(guī)律[4]，谷戰(zhàn)英等對NAA 處理對圣誕紅幼苗抗旱性的影響的分析[5]，等，這些研究對植物逆境下的激素響應研究提供了參考。

油茶Camellia oleiferaL.是我國特有的食用油料樹種，與油棕、油橄欖、椰子并稱為世界四大木本食用油料植物，是常綠闊葉、長壽樹種，可美化環(huán)境、保持水土、涵養(yǎng)水源、調(diào)節(jié)氣候，是兼具生態(tài)效益與經(jīng)濟效益的優(yōu)良樹種。油茶耐干旱、耐瘠薄的特性，使得其在我國南方的干旱、半干旱低山丘陵地帶也可以種植，是退耕還林的適宜樹種[6]，也是目前廣西大力推廣的經(jīng)濟林樹種。在培育油茶扦插苗和實生苗的同時，組培方法繁育油茶無性系組培苗方面的研究也取得的顯著的成果[7]，但無論是實生苗還是組培苗，對于油茶耐干旱的生理生化機理，目前未見報道，本研究探討了油茶實生苗與組培苗在干旱脅迫下內(nèi)源脫落酸（ABA）、玉米核苷（ZR）、赤霉素（GA3）和吲哚乙酸（IAA）的變化情況，從激素的角度分析油茶在干旱脅迫下的生理轉(zhuǎn)化過程，可有助于更深層次地研究油茶的耐旱機理，為油茶的生理生化研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試植物材料為廣西林業(yè)科學研究院選育的岑軟3號軟枝油茶實生苗及無性繁殖培育的組培苗，組培苗在培養(yǎng)基中培養(yǎng)至根系發(fā)育完整后移栽，實生苗播種在沙床培養(yǎng)至根莖葉發(fā)育完整后移栽，移栽到7 cm×9 cm的育苗杯中，杯中基質(zhì)為經(jīng)粉碎后淋透水的紅心土，移栽時間為4月初，移栽培養(yǎng)3個月后用于干旱脅迫試驗。

1.2 試驗方法

1.2.1 脅迫方法

試驗設2個處理，每個處理100株。干旱脅迫處理采用不澆水的自然干旱方式處理，處理15 d，每隔3 d采樣1次；對照處理正常澆水培養(yǎng)，每隔3 d采樣1次。在試驗處理期間，苗木置于懸空的高架床培養(yǎng)以避免地面積水影響處理效果，利用防雨棚遮擋自然降水，晴天打開防雨棚，確保光照充足一致，但用遮陰網(wǎng)調(diào)節(jié)光照避免曬傷。采樣時間為每天早上7：30～8：00，各處理隨機采集葉片組織稱重后迅速用液氮冷凍，存放于－80 ℃冰箱中用于激素測定。

1.2.2 內(nèi)源激素的提取與測定

按照陳博雯[8]等的方法配置系列標準溶液繪制標準曲線，提取并測定各樣品種的內(nèi)源激素含量，用Duncan新復極差法分別做多重比較，分析不同處理的葉片內(nèi)源激素及激素之間比值的差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫對葉片內(nèi)源激素的影響

觀察苗木生長和土壤情況發(fā)現(xiàn)，干旱處理3 d時，土壤表面明顯干旱，苗木新萌發(fā)的頂芽和嫩葉萎蔫低垂，而老葉無變化，處理6 d時，土壤表面干旱加重，表層土壤呈干粉末狀，苗木的嫩莖變軟彎垂，頂芽和幼嫩葉片蜷縮，老葉也有萎蔫表現(xiàn)，處理9 d時，土壤表面嚴重干旱，苗木的嫩莖彎垂，頂芽和幼嫩葉片蜷縮卷起，部分老葉片凋落。處理12 ～15 d，觀察土壤和苗木生長情況與9 d時相類似。以上結(jié)果表明，干旱處理開始起至干旱處理9 d，土壤逐漸失水，至第9天基本已達到失水極限，苗木對于干旱的各種生理生化反應，也在處理的前9 d中表現(xiàn)得最明顯。處理12～15 d，苗木已經(jīng)由于干旱處于生長的停滯期。

激素含量測定結(jié)果見圖1，組培苗葉片中的內(nèi)源激素含量整體水平都要高于實生苗，同時，在試驗的15 d內(nèi)，組培苗葉片對照和實生苗葉片對照中4種內(nèi)源激素的含量變化幅度不大，其中ZR、IAA小幅平穩(wěn)提高，而GA3和ABA小幅緩慢降低。

ABA是一種有重要調(diào)節(jié)功能的植物激素，在植物遭受干旱脅迫時，通過誘導氣孔關(guān)閉，增強植物的抗旱能力[9]。干旱脅迫下組培苗與實生苗葉片ABA含量都呈現(xiàn)先升后降的趨勢，處理前6 d，ABA呈小幅升高，脅迫處理下的組培苗與實生苗分別比對照升高11.20%和21.52%，處理第9天ABA大幅升高，含量升至最高點，分別比對照升高70.65%和67.48%，之后呈現(xiàn)小幅下降的趨勢。處理15 d后，脅迫處理的葉片ABA水平仍高于對照。

IAA在植物體內(nèi)生理作用相當廣泛，影響著細胞分裂、分化，有文獻報道[10]可以調(diào)節(jié)根系代謝，促進根系伸長，增大根/冠比,從這一角度來看，伸長的根系有助于植株吸取更多水分，有利于植株對于干旱脅迫的響應，但是另一方面，植株中IAA主要由由植物頂端組織和生長的葉片合成，促進植株地上部分的生長作用更為明顯，而在干旱脅迫的條件下，IAA合成部位生長受到抑制，同時植株地上部分的生長，又會帶來更多的水分消耗的壓力，從這一角度分析，干旱脅迫中植物IAA的含量又應該是下降的[9]，實際上，在干旱脅迫下，IAA與生長組織之間是存在著一個互動的平衡反饋關(guān)系的，IAA含量的變化較為復雜，與植株種類也有很大關(guān)系[9]，在不同植物中有所不同，有些植物中呈升高趨勢，有些植物中則降低[11-12]。本研究中，油茶組培苗與實生苗干旱脅迫下葉片中IAA含量呈現(xiàn)先升后降的趨勢，但升高幅度很小，降低幅度較大。處理前6 d IAA含量小幅升高，分別比對照升高了8.91%和6.44%，處理第9天表現(xiàn)出大幅下降，比對照降低了17.18%和17.92%。處理的最后6 d中，IAA含量降幅已不明顯，處理15 d后脅迫處理的葉片IAA水平仍低于對照，處理過程中，組培苗與實生苗IAA的變化幅度則沒有顯著差異（見圖1）。

圖1 干旱脅迫對葉片內(nèi)源激素的影響Fig.1 Influence of drought stress on contents of endogenous hormones in leaves

ZR是植物中普遍存在的天然細胞分裂素，它主要促進細胞分裂、擴大，也有促進營養(yǎng)物質(zhì)移動的作用。GA3是與節(jié)間伸長有關(guān)的一種激素，主要作用是促進植物生長和促進開花。干旱脅迫的條件下，植物主要是通過激素調(diào)節(jié)降低水分消耗，對促進生長類的激素來說，更好的辦法就是降低此類激素水平，抑制生長，減少水分消耗。本研究中，脅迫處理后，組培苗和實生苗葉片中ZR和GA3的含量都呈現(xiàn)下降趨勢，處理前9 d，降幅較明顯，組培苗中和實生苗中的ZR分別比對照下降27.63%和29.54%，GA3則分別下降40.31%和37.82%，此后的6 d中，ZR和GA3含量降幅很小，處理15 d后，組培苗中和實生苗中的ZR分別比對照下降33.47%和37.12，GA3則分別下降39.56%和32.67%。

2.2 干旱脅迫對激素平衡的影響

植物在干旱脅迫下的激素響應過程是一個由多種激素共同作用的綜合的響應過程，激素之間存在著拮抗作用和增效作用，各種激素之間也呈現(xiàn)一種動態(tài)的平衡，干旱脅迫下各內(nèi)源激素的比值變化，也是反映植物對干旱響應的一個參數(shù)，ZR/ABA、ZR/IAA和ABA/(IAA+GA3+ZR)是比較有參考意義的幾組比值，試驗結(jié)果（見圖2）。

ZR與ABA在控制葉片氣孔開合方面的作用相反，ABA促進葉片氣孔的關(guān)閉，而ZR的促進生長的作用卻使氣孔在失水時不能迅速關(guān)閉，所以ABA能緩解植物體內(nèi)水分虧缺，ZR卻加劇植物體內(nèi)的水分流失[13]，ZR/ABA比值越小，說明植株遭受的干旱情況越嚴重，激素響應也劇烈。本研究中干旱脅迫下組培苗和實生苗中ZR/ABA比值都呈降低趨勢，在處理前9 d降幅明顯，第9天比值分別降低57.59%和57.93%，隨后的幾天中，比值降幅很小，基本維持不變。

同時，ZR與IAA的協(xié)同作用，調(diào)節(jié)著植物的芽、葉的分化和根的發(fā)育，當ZR/IAA較大時，植株傾向于葉、芽的分化，當ZR/IAA較小時，則有利于根的發(fā)生[14]，這在植物組織培養(yǎng)中已經(jīng)得到了證實和應用。干旱條件下，ZR/IAA的值對于植物的抗旱性在一定程度上有調(diào)節(jié)作用，ZR/IAA的降低可促進植物形成更發(fā)達的根系，更好的吸收水分。干旱處理中組培苗和實生苗中的ZR/IAA比值變化呈先降后升的波動形式，在處理前6 d比值持續(xù)下降，分別降低19.35%和19.49%，而在第6天至第9天這3天中，激素比值發(fā)生了轉(zhuǎn)變，第9天測得組培苗與實生苗中ZR/IAA比值分別比第6天升高了7.21%和6.52%，隨后幾天呈小幅波動變化。結(jié)果顯示，在干旱脅迫初期，ZR/IAA的比值朝著利于根部發(fā)育的方向發(fā)展，促進植株根系發(fā)展以響應干旱脅迫信號，但當處理至第9天時，植株已處于嚴重缺水的情況下，植株生長已經(jīng)受到嚴重抑制，ZR和IAA這兩種促進生長的激素都大幅下降，而IAA的降幅高于ZR，這就造成后期ZR/IAA比值出現(xiàn)小幅升高[15]。

圖2 干旱脅迫對激素平衡的影響Fig.2 Influence of drought stress on balance of endogenous hormones in leaves

在4種植物激素中，總體來說ABA是抑制生長的激素，ZR、IAA、GA3則都是促進生長類的植物激素，ABA/(IAA+GA3+ZR)的比值反應了植物是向著生長的方向發(fā)展還是向著抑制生長的方向發(fā)展，對了解植物的生長狀況有一定的參考作用。本研究中組培苗和實生苗中的ABA/(IAA+GA3+ZR)總體呈升高趨勢，與ZR/IAA比值類似，也是在第6天至第9天這3天中，激素比值發(fā)生大幅變化，分別升高93.08%和71.84%，隨后幾天比值則呈小幅變化，有下降的趨勢。試驗結(jié)果給出兩個提示，首先在處理的第6天至第9天中，ABA/(IAA+GA3+ZR)比值急劇升高，表明植株缺水程度從輕度達到重度，植物生長受到嚴重抑制，其次，在處理的最后6 d中，植株中ABA/(IAA+GA3+ZR)比值緩慢降低，雖然比對照比值高出很多，但仍有朝向生長的方向發(fā)展的趨勢，提示受試的油茶組培苗和實生苗可能在適應了重度缺水的情況下，內(nèi)部建立了新的激素平衡，在這種激素平衡的調(diào)節(jié)下，植株可以在嚴重缺水的條件下維持較緩慢的生長，這也可能是油茶可以耐干旱的內(nèi)因之一。

3 結(jié) 論

比較分析15 d的處理過程中植株各內(nèi)源激素含量變化發(fā)現(xiàn)，對照組中，15 d的試驗期間各激素含量都呈現(xiàn)平緩的升高或降低趨勢。干旱處理中各激素含量在前9 d表現(xiàn)出大幅的變化，第9天測得的激素含量變化差異最大，而之后的6 d中則變化幅度很小，而再結(jié)合土壤失水和苗木生長的情況分析，在處理的前9 d，激素含量變化的差異是植物對干旱脅迫相應的表現(xiàn)，特別是在第6天至第9天這3天中，各激素含量變化幅度最大，比值變化也最明顯，處理的最后6 d中，植株已處于生長停滯狀態(tài)，各內(nèi)源激素含量也不再大幅變化，而是維持在一定的水平不變。處理過程中ABA含量升高，ZR、GA3含量下降，IAA含量則是先升后降。

在整個干旱脅迫處理過程中，試驗結(jié)果顯示組培苗與實生苗中雖然各內(nèi)源激素含量的本底水平有差異，但在干旱脅迫下，兩種繁殖方式培育的苗木內(nèi)源激素含量的變化趨勢是一致的，且變化的幅度差異不顯著，這說明，從激素生理的角度來分析，兩種繁殖方式培育的苗木對干旱脅迫的激素響應是一致的，不同的繁殖方式并不影響植株內(nèi)部的激素生理和激素平衡。同時，有文獻報道，ABA是植物在遭受干旱脅迫時起主要響應作用的植物激素，抗旱性強的植株中ABA積累速度較慢，變化趨勢較為緩慢，抗性差的植株中則積累較快，表現(xiàn)出變化趨勢較為劇烈[3,16]，分析組培苗與實生苗中ABA含量變化，在干旱脅迫下ABA含量的變化趨勢一致，都呈現(xiàn)出明顯的升高，且兩種苗木中激素升高程度差異不顯著，從ABA含量變化的角度推斷組培苗的抗旱性與實生苗可能沒有差異。另一方面，干旱處理中內(nèi)源激素比值分析結(jié)果給出提示，受試的油茶組培苗和實生苗可以在適應了重度缺水的情況下，通過調(diào)節(jié)內(nèi)源激素的動態(tài)平衡，仍在較低的水平上維持朝向生長方向發(fā)展的趨勢，這種內(nèi)源激素調(diào)節(jié)能力，在兩種繁殖方式培育的油茶苗中都有體現(xiàn)，可能是油茶這一種屬的特性，也可能是油茶可以耐干旱的內(nèi)因之一。

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