涂淑萍,馬曉蒙,游雙紅,鐘 誠
(江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院,江西 南昌 330045)
圓齒野鴉椿Euscaphis konishii為省沽油科Staphyleaceae野鴉椿屬Euscaphis常綠小喬木。其樹形優(yōu)美,花集中生于枝頂,春夏之際,滿樹銀花十分美觀,果實(shí)成熟后果莢裂開,果皮反卷,露出鮮紅色的內(nèi)果皮,黑色的種子粘掛在紅色的內(nèi)果皮上,猶如滿樹紅花上點(diǎn)綴著顆顆黑珍珠,令人賞心悅目。觀果時(shí)間從9月下旬至翌年4月初,長達(dá)7個(gè)月之久,它是優(yōu)良的觀果鄉(xiāng)土樹種,市場前景好,可作為行道樹、庭蔭樹,亦可盆栽于室內(nèi)。目前,有關(guān)圓齒野鴉椿樹種的研究,主要集中于種實(shí)采集、處理、播種、扦插和組織培養(yǎng)等種苗繁育方面[1-6],另有部分學(xué)者對(duì)其生物生態(tài)學(xué)特性及抗逆性等方面也進(jìn)行了研究[7-9];而有關(guān)植物生長調(diào)節(jié)劑對(duì)圓齒野鴉椿苗木生長及抗性生理影響方面的研究卻尚未見諸報(bào)道。
園豐素的主要成分為蕓苔素內(nèi)酯(簡稱BRs),BRs進(jìn)入植物體內(nèi)后,不僅能加強(qiáng)光合作用,促進(jìn)生長發(fā)育,而且對(duì)植物細(xì)胞的膜系統(tǒng)具有保護(hù)作用,能激發(fā)植物體內(nèi)某些起保護(hù)作用的酶的活性,可以大大減輕由于逆境下植物體所產(chǎn)生的有害物質(zhì)對(duì)其正常功能的損害[10]。大量實(shí)驗(yàn)研究和大田實(shí)驗(yàn)結(jié)果都證明,BRs確能增強(qiáng)作物的抗逆性[11-17]。因此,采用盆栽和干旱脅迫法,研究了園豐素對(duì)圓齒野鴉椿幼苗生長及其抗性生理的影響情況,旨在能篩選出有利于提高苗木質(zhì)量和抗逆性的園豐素的適宜噴施濃度。
試驗(yàn)地設(shè)在江西農(nóng)業(yè)大學(xué)校內(nèi)花卉盆景實(shí)驗(yàn)基地。屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候,氣候濕潤溫和,日照充足,一年中夏、冬季長而春、秋季短。年均氣溫17.0~ 17.7 ℃,年降雨量1 600 ~ 1 700 mm,年平均相對(duì)濕度為78.5%。
試驗(yàn)樹種為試驗(yàn)當(dāng)年3月播種的圓齒野鴉椿實(shí)生苗,采用規(guī)格為10 cm×8 cm的育苗缽種植。試驗(yàn)用的園豐素為0.01%的蕓苔素內(nèi)酯乳油,由上海威敵生化有限公司生產(chǎn)。
1.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
試驗(yàn)共設(shè)如下5個(gè)處理:處理Ⅰ,噴施園豐素10 000 倍液(蕓苔素內(nèi)酯0.01 mg·L-1);處理Ⅱ,噴施園豐素2 000 倍液(蕓苔素內(nèi)酯0.05 mg·L-1);處理Ⅲ,噴施園豐素1 000 倍液(蕓苔素內(nèi)酯0.10 mg·L-1);處理Ⅳ,噴施園豐素200倍液(蕓苔素內(nèi)酯0.50 mg·L-1);處理Ⅴ(CK),不噴藥,作為對(duì)照。采用完全隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)。試驗(yàn)分兩組進(jìn)行,一組用來測定幼苗的抗旱生理指標(biāo),另一組用于測定幼苗生長量。每個(gè)處理10株,重復(fù)3次。園豐素噴施次數(shù)共設(shè)2次,第1次噴施時(shí)間為5月5日,即幼苗展葉2枚時(shí)進(jìn)行,隔30 d后(即6月6日)進(jìn)行第2次噴施。噴施要求為:全株均勻噴藥,至滴水為止。每次噴藥后要求24 h內(nèi)無雨,否則需重噴。
9月1日將其中一組試驗(yàn)盆栽苗放置在防雨塑料棚下進(jìn)行干旱處理5 d,于處理結(jié)束日(9月6日)的清晨摘取葉片進(jìn)行抗旱生理生化指標(biāo)的測定。另一組,于10月31日一次性抽取各處理中最接近平均苗高的苗木3株,分別測定苗高和根長。
1.3.2 生理生化指標(biāo)的測定方法
參照有關(guān)測定方法[18-19]測定幼苗的各項(xiàng)生理生化指標(biāo)值:丙二醛(MDA)含量的測定,采用雙組分光光度計(jì)法;脯氨酸含量的測定,采用酸性茚三酮法;可溶性蛋白質(zhì)含量的測定,采用考馬斯亮藍(lán)染色法;過氧化物酶(POD)的測定,采用愈創(chuàng)木酚法;超氧化物歧化酶(SOD)活性的測定,采用氮藍(lán)四唑法。
采用SPSS13.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析,并利用模糊數(shù)學(xué)中的隸屬函數(shù)法對(duì)所測各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。隸屬函數(shù)值的計(jì)算公式[20]為:
如果某一項(xiàng)指標(biāo)與抗旱性為負(fù)相關(guān),則用隸屬函數(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換,計(jì)算公式為:
式(1)與(2)中:Xi為各處理某一指標(biāo)的實(shí)際測定數(shù)值,Xmin和Xmax分別為該指標(biāo)實(shí)際測定值中的最小值和最大值。首先進(jìn)行原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,利用公式將每個(gè)處理5個(gè)生理生化指標(biāo)的實(shí)測值Xi換算成相應(yīng)的隸屬函數(shù)值R(Xi),并得出各指標(biāo)的單項(xiàng)平均值,再通過上述5個(gè)指標(biāo)的單項(xiàng)平均值計(jì)算出隸屬函數(shù)的平均值,其結(jié)果越接近0則說明其抗旱性越差,而越接近1則說明其抗旱性越好[21]。
不同處理后圓齒野鴉椿幼苗的苗高和根長如表1。從表1中可以看出,隨著園豐素噴施濃度的升高,幼苗苗高先升后降。其中,處理Ⅱ(噴施0.05 mg·L-1的園豐素)的幼苗苗高最大,平均苗木高度達(dá)34.25 cm,其與處理Ⅰ(噴施0.01 mg·L-1的園豐素)、處理Ⅲ(噴施0.10 mg·L-1的園豐素)的差異均達(dá)顯著水平,其與處理Ⅳ(噴施0.50 mg·L-1的園豐素)、對(duì)照(苗木平均高度為29.00 cm)的差異均達(dá)極顯著水平。各施藥處理與對(duì)照的差異均不顯著。由此可見,噴施0.05 mg·L-1的園豐素能夠促進(jìn)苗高生長,但是,濃度過高或過低的噴藥效果均不明顯。
表1 各處理圓齒野鴉椿幼苗的苗高和根長?Table 1 Height and root length of Euscaphis konishii seedings in different treatments cm
從表1中還可看出,隨著園豐素噴施濃度的升高,幼苗的根長亦表現(xiàn)為先升后降的變化趨勢。其中,處理Ⅱ(蕓苔素內(nèi)酯0.05 mg·L-1)幼苗的根長最大,平均根長達(dá)28.36 cm,其與處理Ⅰ(蕓苔素內(nèi)酯0.01 mg·L-1)幼苗根長的差異達(dá)顯著水平,與其余各處理幼苗根長的差異均達(dá)極顯著水平。處理Ⅰ與處理Ⅲ的根長之間差異不顯著,處理Ⅰ與處理Ⅳ及對(duì)照的根長差異均達(dá)極顯著水平;處理Ⅳ與對(duì)照的根長差異不顯著。對(duì)照幼苗的平均根長為14.76 cm。
綜上所述,促進(jìn)圓齒野鴉椿幼苗生長的園豐素最佳噴施濃度為2 000倍液(蕓苔素內(nèi)酯0.05 mg·L-1)。
不同處理后圓齒野鴉椿幼苗各項(xiàng)抗性生理指標(biāo)的測定結(jié)果如表2。
表2 各處理圓齒野鴉椿幼苗的各項(xiàng)抗性生理指標(biāo)值Table 2 Resistance physiological indicators of Euscaphiskonishii seedings in different treatments
2.2.1 過氧化物酶(POD)活性
POD 是植物體內(nèi)重要的保護(hù)酶之一,對(duì)清除H2O2有重要作用[22-23]。從表2中可以看出,在干旱脅迫下,噴施園豐素可極顯著提高幼苗葉片的POD活性,且其POD活性隨園豐素噴施濃度的加大而降低。噴施10 000倍的園豐素溶液(蕓苔素內(nèi)酯0.01 mg·L-1),其POD活性最強(qiáng),與其余各處理相比,差異均達(dá)極顯著水平。
2.2.2 超氧化物歧化酶(SOD)活性
SOD是植物細(xì)胞中最主要的抗氧化酶,主要通過催化超氧自由基(O2-)的歧化反應(yīng)(O2-+2H+→ H2O2+O2)而解除O2-所造成的氧化脅迫,使植物在一定程度上抵抗干旱脅迫。所以,SOD活性的高低是衡量植物抗性強(qiáng)弱的重要指標(biāo)之一[24-25]。從表2中可以看出,在干旱脅迫下,噴施園豐素可極顯著提高幼苗葉片的SOD活性,且隨著噴施濃度的加大其葉片SOD活性卻降低,噴施10 000倍 的園豐素溶液(蕓苔素內(nèi)酯0.01 mg·L-1)時(shí),葉片SOD活性最強(qiáng),與噴施2 000倍的園豐素溶液(蕓苔素內(nèi)酯0.05 mg·L-1)相比,兩者間的差異不顯著,而與其余各處理間的差異卻達(dá)到了極顯著水平。
2.2.3 丙二醛(MDA)含量
植物器官在干旱脅迫條件下往往發(fā)生膜脂過氧化作用。丙二醛是膜脂過氧化的最終分解產(chǎn)物之一,是有細(xì)胞毒性的物質(zhì),能破壞生物膜的結(jié)構(gòu)與功能,其含量可以反映植物遭受傷害的程度。由表2可知,在干旱脅迫條件下,噴施園豐素的葉片其丙二醛含量均極顯著低于對(duì)照,說明噴施園豐素可保護(hù)生物膜的結(jié)構(gòu)與功能,減少葉片中丙二醛的累積。噴施園豐素的各處理之間,以處理Ⅱ葉片的丙二醛累積量為最低,其與處理Ⅲ的差異不顯著;與處理Ⅰ、處理Ⅳ的差異均達(dá)極顯著水平。
2.2.4 脯氨酸(Pro)含量
在植物受到脅迫時(shí),脯氨酸因其分子結(jié)構(gòu)及理化特性而能保護(hù)酶的空間結(jié)構(gòu),穩(wěn)定膜系統(tǒng),增強(qiáng)植物的抗性[26]。葉片脯氨酸含量的增加,可以提高細(xì)胞溶質(zhì)的含量,增強(qiáng)滲透調(diào)節(jié)能力[27]。從表2中可以看出,在干旱脅迫下,噴施園豐素可極顯著提高幼苗葉片的脯氨酸含量,這有助于細(xì)胞持水,減少脫水,維持各器官較強(qiáng)的滲透調(diào)節(jié)能力,從而提高苗木的抗逆性。噴施園豐素的各處理之間,處理Ⅲ葉片中的脯氨酸含量最高,其與處理Ⅱ葉片中的脯氨酸含量的差異不顯著,而與處理Ⅰ和處理Ⅳ之間的含量差異達(dá)到了顯著水平。
2.2.5 可溶性蛋白質(zhì)(SP)含量
植物組織會(huì)隨干旱強(qiáng)度的增加而進(jìn)行滲透調(diào)節(jié),但是不同植物溶質(zhì)的累積程度不同,原因在于其基因表達(dá)的不同,而基因表達(dá)的產(chǎn)物是蛋白質(zhì),所以研究干旱脅迫下蛋白質(zhì)的變化是研究抗旱基因的一個(gè)重要基礎(chǔ)[28]。植物體內(nèi)的可溶性蛋白質(zhì)大多數(shù)是參與各種代謝的酶類,測定含量是了解植物體總代謝的一個(gè)重要指標(biāo)。從表2中可以看出,噴施園豐素可極顯著提高幼苗葉片的可溶性蛋白質(zhì)含量,從而提高幼苗的抗逆性能。噴施園豐素的各個(gè)處理之間,處理Ⅰ葉片可溶性蛋白含量最高,與其余各處理的含量差異均達(dá)極顯著水平;處理Ⅱ與處理Ⅲ之間葉片可溶性蛋白質(zhì)含量的差異不顯著,其與處理Ⅳ之間的含量差異均達(dá)極顯著水平。
作物抗旱性是由多種因素相互作用而構(gòu)成的一個(gè)較為復(fù)雜的綜合性狀,單純用某一個(gè)抗性指標(biāo)很難說明問題,只有采用多指標(biāo)的綜合評(píng)價(jià),才能比較客觀地反映植物的抗旱性。為了彌補(bǔ)這些缺陷,人們先后提出了隸屬函數(shù)法、分級(jí)評(píng)價(jià)法、直接比較法等評(píng)價(jià)方法[29-30],采用多種方法綜合評(píng)定的結(jié)果與苗木實(shí)際抗旱能力更為接近。本試驗(yàn)采用隸屬函數(shù)法對(duì)5個(gè)處理苗木的5項(xiàng)抗旱生理指標(biāo)進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)與分析,結(jié)果見表3。表3表明:當(dāng)園豐素的噴施濃度為0.01~0.05 mg·L-1時(shí),圓齒野鴉椿幼苗的抗旱性較強(qiáng),隨著園豐素噴施濃度的加大,苗木的抗旱性反而降低。
表3 各處理苗木抗旱性的綜合評(píng)價(jià)結(jié)果?Table 3 Comprehensive evaluation of seedling drought resistance in different treatments
試驗(yàn)結(jié)果表明,噴施園豐素能促進(jìn)圓齒野鴉椿幼苗的生長,提高苗木的抗旱性。噴施2 000倍的園豐素溶液(蕓苔素內(nèi)酯0.05 mg·L-1),圓齒野鴉椿幼苗的年生長量最大,苗高和根長均優(yōu)于其他各處理;噴施10 000倍的園豐素溶液(蕓苔素內(nèi)酯0.01 mg·L-1),幼苗的抗旱性最強(qiáng)。但將噴施2 000倍的園豐素與噴施10 000倍的園豐素這兩個(gè)處理進(jìn)行比較,5個(gè)指標(biāo)的隸屬函數(shù)平均值兩者比較接近,僅相差0.01。因此,噴施2 000倍的園豐素溶液(蕓苔素內(nèi)酯0.05 mg·L-1)的藥效最佳,既可顯著促進(jìn)幼苗的生長,又可提高苗木的抗旱性。
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