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        旱澇交替脅迫下杜鵑花葉片內(nèi)源激素含量的變化

        2016-10-20 15:07:07李暢蘇家樂肖政
        江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2016年7期
        關(guān)鍵詞:內(nèi)源激素杜鵑花

        李暢 蘇家樂 肖政

        摘要:以鹿角杜鵑(敏感)和馬銀花(忍耐)2種對(duì)水分脅迫敏感性差異較大的杜鵑花三年生實(shí)生苗為試驗(yàn)材料,設(shè)置旱澇交替脅迫(重度干旱脅迫20 d后進(jìn)行淹水脅迫),通過酶聯(lián)吸附免疫法測(cè)定了旱澇交替脅迫前后杜鵑花葉片ABA、IAA、GA、CTK 4種內(nèi)源激素含量的變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn),旱澇交替脅迫下2種杜鵑花葉片IAA、GA、CTK含量均有不同程度的下降,ABA含量則顯著增加。旱澇交替脅迫下杜鵑花4種激素協(xié)調(diào)的總趨勢(shì)是向氣孔關(guān)閉、減緩生長(zhǎng)的方向進(jìn)行??剐暂^強(qiáng)的馬銀花在處理前4種激素的含量均高于鹿角杜鵑;旱澇交替脅迫下其IAA和GA含量、IAA/ABA和GA/ABA下降幅度大于抗性較弱的鹿角杜鵑,CTK含量下降幅度、ABA含量的增加幅度小于抗性較弱的鹿角杜鵑。

        關(guān)鍵詞:杜鵑花;鹿角杜鵑;馬銀花;旱澇交替脅迫;內(nèi)源激素

        中圖分類號(hào): S685.210.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A 文章編號(hào):1002-1302(2016)07-0233-03

        杜鵑花是杜鵑花科(Ericaceae)杜鵑花屬(Rhododendron)植物的泛稱,在我國(guó)栽培歷史悠久,是深受國(guó)人喜愛的十大傳統(tǒng)名花之一。隨著城市的發(fā)展,杜鵑花在園林綠化中應(yīng)用面積逐年增加[1]。但杜鵑花對(duì)水分反應(yīng)十分敏感[2],而水分脅迫是植物生長(zhǎng)發(fā)育中最常遇到的逆境脅迫之一,且近年來長(zhǎng)江中下游夏季“旱澇并存、旱澇急轉(zhuǎn)”現(xiàn)象發(fā)生頻次呈上升趨勢(shì)[3-4],因此有必要了解杜鵑花對(duì)旱澇交替脅迫下的響應(yīng)機(jī)制。植物的抗逆性與植物內(nèi)源激素有著密切聯(lián)系,逆境脅迫下植物體各種內(nèi)源激素產(chǎn)生和分配的平衡發(fā)生改變,在一定環(huán)境脅迫限度內(nèi)植物體可通過激素水平的變化來調(diào)節(jié)其生理機(jī)能和生長(zhǎng)節(jié)律以適應(yīng)逆境[5]。植物激素在植物抗水分脅迫中的作用早已引起人們普遍關(guān)注[6-8],但未見有關(guān)杜鵑花水分脅迫下內(nèi)源激素方面的報(bào)道。故本試驗(yàn)以2種對(duì)水分脅迫敏感性差異較大的杜鵑花為材料,采用酶聯(lián)免疫法(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA),對(duì)旱澇交替脅迫下2種杜鵑花葉片中脫落酸(ABA)、吲哚丁酸(IAA)、赤霉素(GA)、細(xì)胞分裂素(CTK)等4種內(nèi)源激素含量進(jìn)行了測(cè)定,以期了解旱澇交替脅迫下杜鵑花葉片主要內(nèi)源激素的變化規(guī)律,從內(nèi)源激素方面為杜鵑花對(duì)旱澇交替脅迫下生理響應(yīng)機(jī)制的研究提供理論參考。

        1 材料與方法

        1.1 試驗(yàn)材料

        供試材料為在前期試驗(yàn)基礎(chǔ)上篩選出的2種對(duì)水分脅迫響應(yīng)差異較大的杜鵑花:鹿角杜鵑(R. latoucheae)和馬銀花(R. ovatum),其中鹿角杜鵑為旱澇水分脅迫敏感型,馬銀花為忍耐型。選用生長(zhǎng)勢(shì)一致、健壯的三年生實(shí)生苗為試驗(yàn)材料,盆直徑18 cm,高16 cm。盆土由泥炭和珍珠巖(3 ∶ 1)混合配成,最大持水量55.07%。每盆1株,每個(gè)試驗(yàn)材料30盆。1.2 試驗(yàn)方法

        試驗(yàn)在智能玻璃溫室中進(jìn)行,于2014年7月進(jìn)行旱澇交替脅迫試驗(yàn)。先進(jìn)行重度干旱脅迫處理,即土壤水分含量為最大田間持水量的(30±5)%,處理時(shí)先澆透水后使土壤水分自然消耗,待達(dá)到重度干旱脅迫標(biāo)準(zhǔn)后采用稱質(zhì)量補(bǔ)水法控制土壤水分含量在設(shè)定范圍內(nèi);重度干旱脅迫時(shí)長(zhǎng)為20 d。20 d后進(jìn)行旱后的淹水脅迫處理,采用盆栽淹水法,即將花盆置入大的塑料周轉(zhuǎn)箱中,淹水過土面2~3 cm,定時(shí)補(bǔ)水以保證水位,持續(xù)20 d。試驗(yàn)10盆為1個(gè)處理,重復(fù)3次,隨機(jī)排列。

        1.3 內(nèi)源激素的測(cè)定

        分別采集脅迫處理前(CK,0 d)、干旱脅迫20 d、旱后淹水脅迫3 d和旱后淹水脅迫20 d處理的試驗(yàn)材料頂端第2張成熟葉,采用ELISA方法測(cè)定葉片中BA、IAA、GA、CTK含量。所有激素試劑盒由中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)作物化學(xué)控制研究中心提供。

        1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

        所有測(cè)定結(jié)果取平均值±標(biāo)準(zhǔn)差,SPSS 18.0軟件進(jìn)行單因素方差分析,使用最小顯著差數(shù)法(LSD)比較差異顯著性,用Excel 2003繪制圖表。

        2 結(jié)果

        2.1 旱澇交替脅迫下杜鵑花葉片ABA含量的變化

        旱澇交替脅迫下,鹿角杜鵑和馬銀花葉片ABA含量均顯著增加(圖1)。其中,鹿角杜鵑在重度干旱脅迫下,ABA含量比處理前增加了41.88%;旱后淹水脅迫3 d 后ABA含量較干旱脅迫20 d降低,但差異不顯著;旱后淹水脅迫20 d后ABA含量比處理前增加了77.72%,達(dá)到最大值,顯著高于其他處理。馬銀花在正常水分條件下ABA含量較鹿角杜鵑高;在旱澇交替脅迫下的變化趨勢(shì)與鹿角杜鵑一致,但增加幅度小于鹿角杜鵑,重度干旱20 d、旱后淹水脅迫3 d后ABA含量分別比處理前增加了37.38%、25.64%;旱后淹水脅迫 20 d 后比處理前增加了55.37%,顯著高于其他處理。

        2.2 旱澇交替脅迫下杜鵑花葉片IAA含量的變化

        旱澇交替脅迫下鹿角杜鵑和馬銀花葉片IAA含量均比處理前下降(圖2)。鹿角杜鵑變幅較小,重度干旱20 d、旱后淹水脅迫3 d、旱后淹水脅迫20 d后IAA含量分別比處理前降低了21.03%、9.11%、28.61%,與處理前差異顯著。馬銀花在正常水分條件下IAA含量較鹿角杜鵑高;旱澇交替脅迫下變動(dòng)幅度較大,重度干旱脅迫下比處理前降低了27.17%;旱后淹水脅迫3 d后IAA含量較干旱脅迫下顯著升高,與處理前差異不顯著;旱后淹水脅迫20 d后IAA含量則比處理前顯著降低了52.30%。

        2.3 旱澇交替脅迫下杜鵑花葉片GA含量的變化

        旱澇交替脅迫下鹿角杜鵑和馬銀花葉片GA含量均比處理前顯著降低,且處理間差異顯著(圖3)。重度干旱20 d、旱后淹水脅迫3 d、旱后淹水脅迫20 d后鹿角杜鵑GA含量分別比處理前降低了21.53%、13.92%、31.54%。馬銀花在正常水分條件下GA含量高于鹿角杜鵑;旱澇交替脅迫下變動(dòng)幅度較大,重度干旱20 d、旱后淹水脅迫3 d和旱后淹水脅迫 20 d 后GA含量分別比處理前降低了33.88%、15.34%、4393%,降低幅度明顯高于鹿角杜鵑。

        2.4 旱澇交替脅迫下杜鵑花葉片CTK含量的變化

        旱澇交替脅迫下鹿角杜鵑和馬銀花葉片CTK含量均比處理前下降(圖4)。鹿角杜鵑重度干旱20 d、旱后淹水脅迫3 d、旱后淹水脅迫20 d后CTK含量分別比處理前降低了2153%、13.92%、31.54%,與處理前差異顯著。馬銀花在正常水分條件下CTK含量高于鹿角杜鵑;重度干旱脅迫下比處

        理前顯著降低了11.21%;旱后淹水脅迫3 d后CTK含量較干旱脅迫下升高,CTK含量雖仍低于處理前,但與處理前不存在顯著差異;旱后淹水脅迫20 d后CTK含量則比處理前顯著降低了19.26%;CTK含量降低幅度低于鹿角杜鵑。

        2.5 旱澇交替脅迫下杜鵑花葉片內(nèi)源激素的比例變化

        旱澇交替脅迫下鹿角杜鵑和馬銀花葉片IAA/ABA、GA/ABA、CTK/ABA均比處理前顯著下降(表1)。隨著脅迫的持續(xù),2種杜鵑花IAA/ABA、GA/ABA、CTK/ABA均呈現(xiàn)先下降后小幅度上升再繼續(xù)下降的趨勢(shì),IAA/ABA和CTK/ABA各處理間差異達(dá)到顯著水平。旱澇交替脅迫下馬銀花 IAA/ABA 和GA/ABA降幅大于鹿角杜鵑,重度干旱20 d、 旱后淹水脅迫3 d和旱后淹水脅迫20 d后IAA/ABA和GA/ABA分別比處理前降低了46.91%和51.93%、28.28%和32.71%、6942%和64.06%。

        3 討論

        由于植物內(nèi)源激素的變化對(duì)環(huán)境條件改變響應(yīng)的靈敏性及在植物生命活動(dòng)中起著重要的調(diào)節(jié)功能,研究者們認(rèn)為內(nèi)源激素最有可能充當(dāng)逆境信號(hào)物質(zhì)[9]。研究表明,植物對(duì)水分脅迫的適應(yīng)能力與內(nèi)源激素變化關(guān)系密切[6-10]。ABA常被稱為脅迫激素,在水分脅迫條件下植物體內(nèi)ABA含量增加已被眾多試驗(yàn)所證實(shí)[6-11]。本試驗(yàn)中,旱澇交替脅迫下,2種杜鵑花ABA含量顯著增加,但增加的幅度存在差異。對(duì)水分脅迫較為敏感的鹿角杜鵑ABA含量增加幅度大于較耐旱、耐澇的馬銀花,這與潘向艷等對(duì)雜交鵝掌楸[6]、王明生等對(duì)甘薯[9]的研究結(jié)果一致。水分脅迫對(duì)植物葉片IAA含量的變化影響較為復(fù)雜,多數(shù)研究表明水分脅迫下IAA含量下降[6-7,9],但也有研究表明水分脅迫下植物體內(nèi)IAA含量增加[10-11]。本試驗(yàn)結(jié)果表明,杜鵑花與多數(shù)研究一樣,在旱澇交替脅迫下其葉片IAA含量下降,且對(duì)水分脅迫抗性強(qiáng)的馬銀花IAA含量下降尤為明顯。旱澇交替脅迫處理前抗性強(qiáng)的馬銀花可能因其適應(yīng)性強(qiáng),維持了較高的GA含量,旱澇交替脅迫下,2種杜鵑花GA含量均顯著下降,且抗性強(qiáng)的馬銀花下降幅度較大,說明抗性強(qiáng)的馬銀花通過減緩生長(zhǎng)來適應(yīng)水分脅迫的能力更強(qiáng)。CTK對(duì)防止葉綠體解體、保持細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的完整性、延緩衰老及清除自由基等都具有一定的作用[5]。本試驗(yàn)中,抗性強(qiáng)的馬銀花在脅迫處理前也維持了較高的CTK含量,且在旱澇交替脅迫下其CTK含量下降的幅度小于對(duì)水分脅迫敏感的鹿角杜鵑,說明旱澇交替脅迫下抗性強(qiáng)的馬銀花不會(huì)因CTK降低而使其膜脂過氧化加劇和過快衰老,也體現(xiàn)出了其對(duì)旱澇交替脅迫較好的適應(yīng)能力。

        植物內(nèi)內(nèi)源激素間的生理效應(yīng)既相互促進(jìn)又相互拮抗[12-13],故激素間的平衡對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育有重要的調(diào)節(jié)作用。IAA、GA、CTK能促進(jìn)植物生長(zhǎng)、延緩衰老,而ABA則促進(jìn)植物衰老,其比值的變化對(duì)植物生長(zhǎng)、發(fā)育、分化和衰老過程均起著重要的調(diào)節(jié)作用[5,11]。本試驗(yàn)表明,旱澇交替脅迫下,杜鵑花植株體內(nèi)IAA、GA、CTK等促進(jìn)植物生長(zhǎng)的激素含量降低,而ABA等抑制生長(zhǎng)的激素增加,IAA/ABA、GA/ABA、CTK/ABA比值均比處理前顯著下降,說明4種激素之間協(xié)調(diào)總體趨勢(shì)是向著關(guān)閉氣孔、減緩植株正常生長(zhǎng)有關(guān)代謝活動(dòng)的方向進(jìn)行,而馬銀花在旱澇交替水分脅迫下這種內(nèi)源激素協(xié)調(diào)能力更強(qiáng),這可能是在旱澇交替水分脅迫下其適應(yīng)性方面更有優(yōu)勢(shì)的原因之一。試驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)旱后淹水脅迫3 d對(duì)杜鵑花葉片內(nèi)源激素含量可產(chǎn)生部分補(bǔ)償效應(yīng),且補(bǔ)償量馬銀花大于鹿角杜鵑,具有原因有待進(jìn)一步深入研究。

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