向振勇 康洪梅 張珊珊 楊文忠

(珍稀瀕特森林植物保護和繁育國家林業(yè)局重點實驗室(云南省林業(yè)科學院)，昆明，650201)

水楊酸對毛枝五針松幼苗生長發(fā)育和防御酶活性的影響1)

向振勇 康洪梅 張珊珊 楊文忠

(珍稀瀕特森林植物保護和繁育國家林業(yè)局重點實驗室(云南省林業(yè)科學院)，昆明，650201)

為了克服毛枝五針松幼苗發(fā)育不良、根系細弱不發(fā)達、死亡率高等問題，采用營養(yǎng)袋育苗試驗，用不同質量濃度的水楊酸(SA)溶液(0、0.25、0.50、1.00、1.50、2.00 g·L-1)噴灑毛枝五針松幼苗，研究不同質量濃度的SA溶液對毛枝五針松幼苗生長發(fā)育和針葉防御酶活性的影響。結果表明：SA增強了毛枝五針松體內的PAL(苯丙氨酸解氨酶)、PPO(多酚氧化酶)、POD(過氧化物酶)酶活性，激發(fā)毛枝五針松對病蟲害的防御能力，促進了毛枝五針松幼苗的生長發(fā)育，且以SA質量濃度為0.50～1.00 g·L-1時，毛枝五針松幼苗的各形態(tài)指標和防御酶活性與CK差異顯著(P<0.05)。

毛枝五針松；水楊酸；幼苗；生長發(fā)育；防御酶

毛枝五針松(Pinuswangii),屬松科松屬(pinus)白松亞屬(Subgenus),是國家Ⅱ級保護植物，云南特有種。按IUCN地方瀕危等級標準評價屬于“極危種CR”。毛枝五針松分布極狹窄，僅零星分布于云南省文山州的麻栗坡、西疇、馬關等3個縣的極少石灰?guī)r地區(qū)。由于森林破壞嚴重，目前僅存358株，分布于懸崖峭壁處[1]。毛枝五針松植株干形通直，樹形優(yōu)美，姿態(tài)高雅，生長緩慢，是較好的盆景材料；且木材芳香耐久，材質致密堅韌，是當地較受歡迎的壽木，受到偷砍盜伐的嚴重威脅。由于其本身是極瀕危的保護植物，且在當地又具有一定的市場價值，于是人工方式繁育出質優(yōu)量大的毛枝五針松苗木就較為迫切。采用常規(guī)栽培措施對毛枝五針松進行繁育后,幼苗植株瘦弱，抗逆性差，幼苗移栽后生長緩慢，會從嫩稍到整株枯萎死亡，且死亡率高。因此，提高毛枝五針松自身的防御能力，改善幼苗質量成為其繁育成功的關鍵瓶頸之一。目前，已經有很多研究發(fā)現,應用生長調節(jié)劑(水楊酸)可以調節(jié)和改善植物生長發(fā)育狀況,提高植物抗逆性等[2-4]。

水楊酸(SA)是一種植物內源信號物質和植物激素，是植物體內產生的小分子酚類化合物，化學名稱為鄰羥基苯甲酸,是肉桂酸的衍生物,廣泛存在于高等植物中。大量研究表明，SA是植物抗病反應的信號分子，能夠激活植物過敏反應和系統(tǒng)獲得性抗性[4-7]。有研究表明，外源SA可誘導番茄、擬南介、花生、重瓣玫瑰等多種植物病程相關防御酶表達(如苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)、過氧化物酶(POD))[8-11]，從而啟動植株自身的防御機制，提高植物對病原微生物的抗性。本文研究了SA對毛枝五針松生長發(fā)育和防御酶活性的影響，以期能夠為提高其幼苗質量提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料培養(yǎng)與處理

選取苗圃地內2 a生長狀況一致的幼苗，進行隨機分組，每組設置9個重復，測量所有植株高度。采用不同質量濃度的SA于16:00—17:00進行整株噴灑處理，每隔5 d處理1次，共處理6次，其處理的質量濃度分別為0、0.25、0.50、1.00、1.50、2.00 g·L-1。最后1次處理的第2 d 10:00前測量所有植株形態(tài)指標，同時，剪取相同部位的針葉放入封口袋中，迅速放入冰盒后帶回實驗室，備樣放于冰箱中-20 ℃冷凍保存，用于酶活性測定。

1.2 形態(tài)指標的測定項目與方法

用游標卡尺對9個重復的幼苗植株高度進行測量；取3株,用自來水沖洗根系,測定根長,用量筒測定根系體積，然后用紗布吸干水分,采用TTC法[10]測定根系活力。

1.3 防御酶提取和活性測定

將從冰盒中的樣品取出，分別稱取樣品0.1 g，置于各1 mL PAL、PPO、POD粗酶提取緩沖液中，冰浴研磨勻漿，在0～4 ℃下12 000 r·min-1離心15 min，上清液即為粗酶液，放置于冰箱中-20 ℃保存?zhèn)溆?。PAL、PPO、POD活性測定參照[12]～[14]方法進行。

1.4 數據處理方法

試驗數據采用Excel 2007和SPSS16.0軟件進行數據分析，處理之間的顯著性差異采用單因素方差分析，平均值的多重比較采用最小顯著極差法。

2 結果與分析

2.1 SA對毛枝五針松幼苗生長發(fā)育的影響

不同質量濃度的SA處理對毛枝五針松幼苗相對生長量、根長、根體積及根系活力的影響結果見表1。

表1 水楊酸對毛枝五針松幼苗生長和根系發(fā)育的影響

由表1可知，不同質量濃度的SA溶液對毛枝五針松生長發(fā)育均有促進作用，其中相對生長量以SA的質量濃度為0.50 g·L-1的處理，促進作用最大，比對照增加了128.42%。而根長、根體積、根系活力則是SA的質量濃度為1.00 g·L-1處理效果最好，分別比對照增加了48.57%、194.48%和457.60%。對SA處理的結果用最小極差法進行顯著性差異分析，結果發(fā)現當處理質量濃度為0.05和1.00 g·L-1時，處理結果差異不顯著。以上數據說明：SA處理可顯著改善毛枝五針松幼苗的生長狀況，對其生長發(fā)育具有積極的促進作用；且以SA處理質量濃度為0.50～1.00 g·L-1時，對毛枝五針松幼苗的生長發(fā)育促進作用最好。

2.2 SA對毛枝五針松防御酶活性的影響

不同質量濃度的SA處理對毛枝五針松幼苗的苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)和過氧化物酶(POD)的影響結果如表2。由表2可知，不同質量濃度的SA溶液對毛枝五針松防御酶活性均有促進作用，且隨著處理質量濃度的上升，防御酶活性先升高后降低；當處理質量濃度為1.00 g·L-1時，防御酶活性達到最高，其中PAL活性比CK高58.42%，PPO活性比CK高37.73%，POD活性比CK高167.55%。對SA處理的防御酶活性結果用最小極差法進行顯著性差異分析(P<0.05)，結果發(fā)現當處理質量濃度為0.50和1.00 g·L-1時，3種防御酶的活性值較高，處理間差異不顯著，且均與對照CK形成顯著差異，說明此質量濃度范圍下PAL、PPO、POD酶活性較強。

表2 水楊酸對毛枝五針松幼苗防御酶活性的影響

3 討論與結論

SA作為一種外源信號分子，主要是通過植物細胞膜脂過氧化的誘導產生過敏反應(HR)，并誘導系統(tǒng)獲得抗病性的標記基因(PR基因)表達，從而誘導植物的抗病性[5]。苯丙氨酸解氨酶(PAL)是植物中催化苯丙烷類代謝途徑的關鍵酶和限速酶，隨著PAL活性升高植物體內木質素、木質栓、黃酮類色素和異黃酮類植保素等眾多次生物質的質量分數也隨之升高，進而提高自身抗病能力，其酶活性的增加與抗病性成正比[15-17]。多酚氧化酶(PPO)是在植物體內廣泛存在的一種抗營養(yǎng)酶類，能夠催化多酚化合物次生代謝，降低植物的營養(yǎng)價值，阻止昆蟲的取食，與植物的抗病蟲能力有著密切的關系[18-20]。過氧化物酶(POD)是植物保護酶系的重要保護酶之一，POD酶活性與枯萎病密切相關，能夠提高植物的抗性，降低質膜的受傷害程度[21-23]。本試驗表明，不同質量濃度SA處理后，毛枝五針松幼苗體內防御酶PAL、PPO、POD的活性明顯比對照增強，說明外源SA能夠增強毛枝五針松抵御病菌侵害和昆蟲取食的能力。當SA處理質量濃度為1.00g·L-1時，PAL、PPO和POD的酶活性最強，與0.50g·L-1SA處理后的3種酶活性差異不顯著，而與CK及其它處理間的酶活性差異顯著(P<0.05)。說明外源SA質量濃度為0.50～1.00g·L-1時，SA對誘導毛枝五針松防御酶活性的影響最為顯著。

植物吸收、轉化和儲藏營養(yǎng)物質要依靠根系來完成，根系生長的好壞會直接影響植物地上部分生長發(fā)育狀況和水土保持能力。與植物根系發(fā)育相關的兩個關鍵酶是PPO與POD，其中，PPO酶具有輔助生根的作用，可以促進植物不定根的形成[19-20]，POD參與多種生理生化過程，對植物的生長發(fā)育、器官形態(tài)形成都起到重要作用，是植物生根的標志之一[21-23]。本試驗顯示不同質量濃度的SA處理可顯著提高毛枝五針松幼苗中POD與PPO酶活性，且相對應的處理質量濃度下，毛枝五針松幼苗的根長、根系體積和根系活力均比CK要高，說明外源SA通過增強毛枝五針松體內的PPO與POD酶活性從而促進了毛枝五針松根系的生長發(fā)育。

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Effects of Salicylic Acid on the Growth and Defensive Enzyme Activity ofPinuswangiiSeedlings//

Xiang Zhenyong, Kang Hongmei, Zhang Shanshan, Yang Wenzhong

(Key Laboratory of Rare and Endangered Forest Plants of State Forestry Administration, Yunnan Academy of Forestry, Kunming 650201, P. R China)//Journal of Northeast Forestry University，2015,43(9)：115-116，124.

We used the nutrition bag nursery trials to study the effects of salicylic acid (SA) onPinuswangiiseedling growth and development, as well as defensive enzyme activities. Six different concentrations of salicylic acid (SA) solutions (0, 0.25, 0.50, 1.00, 1.50, and 2.00 g·L-1) were sprayed onP.wangiiseedlings. The SA enhanced PAL, PPO, POD enzyme activities ofP.wangiiseedlings, stimulated defense capabilities against diseases and pests, and promoted the growth and development ofP.wangiiseedlings.P.wangiiseedlings showed significantly differences in the morphological indicators and activities of defensive enzymes in 0.5-1 g·L-1compared with that of control.

Pinuswangii; Salicylic acid; Seedling, Growth and development; Defensive enzyme

1)國家自然科學基金項目(31460119)；國家林業(yè)局珍惜瀕危物種野外救護與繁育項目(2013YB1002、2014YB1004、 2015YB1021)；云南省極小種群物種拯救保護項目(2013YB1005)；云南省自然科學基金項目(2013FD075)。

向振勇，男，1980年12月生，珍稀瀕特森林植物保護和繁育國家林業(yè)局重點實驗室(云南省林業(yè)科學院)，助理研究員。E-mail：36277546@qq.com。

楊文忠，珍稀瀕特森林植物保護和繁育國家林業(yè)局重點實驗室(云南省林業(yè)科學院)，副研究員。E-mail：wzyang2004@126.com。

2015年5月4日。

S723.1+39

責任編輯：王廣建。