潘雁紅, 沈曉飛, 李偉成*, 王曙光

(1.國家林業(yè)局竹子研究開發(fā)中心/浙江省竹子高效加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 浙江 杭州 310012；2.長興縣永綠林業(yè)發(fā)展中心， 浙江 湖州 313100；3.西南林業(yè)大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院， 云南 昆明 650224)

0 引 言

干旱脅迫是脅迫植物生長的重要因素，植物會(huì)啟動(dòng)多種生理生化反應(yīng)響應(yīng)和適應(yīng)干旱脅迫，植物有多種應(yīng)對(duì)干旱脅迫的適應(yīng)機(jī)制[1-3]，脫落酸(ABA)在植物干旱脅迫中起著重要作用，ABA含量的增加可激活脅迫反應(yīng)基因，從而誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉，降低蒸騰作用，維持植株體內(nèi)水分平衡[4]。然而有關(guān)植物吲哚-3-乙酸(IAA)含量對(duì)干旱脅迫響應(yīng)的研究結(jié)果大相徑庭。有研究表明,玉米葉片在干旱脅迫過程中IAA含量變化不大[5]，棉花的研究中發(fā)現(xiàn)IAA含量在干旱過程中升高[6]，發(fā)現(xiàn)對(duì)干旱脅迫下的黃瓜葉片IAA含量隨著干旱的進(jìn)行IAA含量上升[7]。而有研究則認(rèn)為干旱脅迫會(huì)導(dǎo)致 IAA 這類激素含量降低，使植株生長速率減慢，從而緩解因水分不足對(duì)植株完成正常生理活動(dòng)造成的壓力[8]。

目前有關(guān)竹類植物抗旱或干旱脅迫方面的研究報(bào)道較少，在生理生化方面開展相關(guān)研究的竹種有鋪地竹(Sasa argenteostriatus)、平安竹(Pseudosasa japonica cv. Tsutsumiana)和小佛肚竹(Bambusa ventricosa)[9-11]。也有對(duì)黃條金剛竹(Pleioblastus kongosanensis f. aureostriaus)、菲白竹(Sasa fortune)、鋪地竹和菲黃竹(Sasa auricoma)等4個(gè)竹種持續(xù)干旱脅迫條件下的生理指標(biāo)與其抗旱性的相互關(guān)系[12]。而有關(guān)干旱脅迫條件下竹類植物內(nèi)源激素含量的變化動(dòng)態(tài)研究則未見。文中對(duì)不同土壤水分條件下4種地被竹種的內(nèi)源激素IAA和ABA含量的變化動(dòng)態(tài)開展相關(guān)研究，分析竹類植物不同部位的內(nèi)源激素含量變化規(guī)律，并總結(jié)不同竹種最佳的澆灌間隔周期。

1 試驗(yàn)地自然條件

試驗(yàn)地點(diǎn)位于“竹子之鄉(xiāng)”浙江省臨安市(29°56′～ 30°23′N，118°51′～ 119°72′E)太湖源鎮(zhèn)太湖源觀賞竹種園地被竹盆栽試驗(yàn)苗圃。試驗(yàn)地屬亞熱帶季風(fēng)氣候，溫暖濕潤，四季分明，年降水量1 250～1 600 mm，年平均氣溫15.4 ℃，1 月份平均氣溫3.2 ℃，7 月份平均氣溫29.9 ℃，極端低溫-13.3 ℃，極端高溫40.2 ℃，全年大于10 ℃的平均活動(dòng)積溫5 100 ℃，年均無霜期235 d，年日照時(shí)數(shù)1 850～1 950 h，土壤為紅壤，土層厚度大于60 cm，土質(zhì)肥沃，結(jié)構(gòu)疏松，十分適宜竹類植物生長。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)預(yù)處理

2016年3月采集與栽培試驗(yàn)竹種樣本，分別為黃條金剛竹、箬竹(Indocalamus tessellates)、鵝毛竹(Shibataea chinensis)和白紋椎谷笹(Sasaella glabra)鞭生幼苗，栽植于透光農(nóng)膜防雨棚中。根據(jù)高貴賓[13]等對(duì)地被竹-美麗箬竹(Indocalamus decorus)最佳施水處理澆灌的時(shí)間間隔為6 d的研究，設(shè)置不同土壤水分條件試驗(yàn)，對(duì)4個(gè)竹種各取20盆鞭生苗開展不同周期的施水澆灌處理，各竹種均設(shè)置為3、6、9、12 d間隔施水1次，4種施水澆灌處理的土壤含水率分別為29.7%、21.3%、16.7%和13.2%。水分管理采用7.5 kW,流速60 t/h的水泵和花灑，平均每盆竹苗每次施水量0.5 L，盆地預(yù)置水盤。試驗(yàn)選擇不同土壤水分條件下黃條金剛竹的葉、稈、稈基、地下莖和根開展IAA與ABA含量的測定并比較，同時(shí)與箬竹、鵝毛竹和白紋椎谷笹的根與葉中內(nèi)源激素含量進(jìn)行比較。

2.2 內(nèi)源激素IAA和ABA含量的測定

植物激素的檢測使用酶聯(lián)免疫吸附測定法(Enzyme-linked Immunosorbent Assays， ELISA)[14]。稱取0.2～1.0 g新鮮竹子材料，加入2 mL提取液，將研缽置于冰中研磨樣品成勻漿，最后轉(zhuǎn)入10 mL試管搖勻，放置于4 ℃冰箱中過夜，然后3 500 r/min離心8 min，取上清液，沉淀中加1 mL提取液，攪勻，置4 ℃下再提取1 h，離心，合并上清液并記錄體積，上清液過C-18固相萃取柱以濾去雜質(zhì)和色素，用真空濃縮干燥。激素的測定采用間接酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA)進(jìn)行。試劑盒由中國農(nóng)大化控室提供，使用美國BIO-RAD680自動(dòng)酶聯(lián)測讀儀進(jìn)行OD值的測定，并使用logit曲線作圖計(jì)算樣品激素濃度。

每個(gè)處理重復(fù)3次，所有數(shù)據(jù)用Excel軟件處理，然后使用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS19進(jìn)行多重比較，分析各樣品中激素的含量變化規(guī)律。

3 結(jié)果與討論

3.1 不同土壤水分條件對(duì)地被竹不同部位內(nèi)源激素IAA含量的影響

試驗(yàn)選擇黃條金剛竹為研究對(duì)象，進(jìn)行土壤水分控制，進(jìn)而分析不同澆灌間隔時(shí)間、不同部位內(nèi)源激素IAA和ABA含量變化規(guī)律分別見表1和表2。

表1 黃條金剛竹不同澆灌時(shí)間間隔植株各部位內(nèi)源IAA含量 ng/g

注：同列中不同英文字母表示差異顯著(p<0.05 )，下同。

表2 黃條金剛竹不同澆灌時(shí)間間隔植株各部位內(nèi)源ABA含量 ng/g

黃條金剛竹的葉片隨著施水間隔時(shí)間的延長，內(nèi)源IAA的含量呈顯著下降趨勢，澆灌間隔時(shí)間為3 d時(shí)葉片中的IAA含量最高，12 d時(shí)葉片中IAA含量最低。竹稈內(nèi)源IAA含量相對(duì)穩(wěn)定，但間隔12 d澆灌的樣本中IAA含量顯著上升。在稈基中，隨著澆灌間隔時(shí)間的延長，內(nèi)源IAA的含量先下降，然后逐步顯著增加，其中澆灌間隔為6 d的樣本IAA含量最低。黃條金剛竹的根和地下莖隨著澆灌時(shí)間間隔的延長，內(nèi)源IAA的含量先上升，而后急劇下降，最后又上升，澆灌6 d 中的IAA含量最高，兩者間的變化趨勢一致。

總體而言，隨著澆灌時(shí)間間隔的延長，內(nèi)源激素IAA含量葉片中呈現(xiàn)顯著下降趨勢，而稈與稈基中呈現(xiàn)出上升趨勢。

在黃條金剛竹的不同器官中，葉中IAA含量最高，下降趨勢最顯著，這可能是由于竹葉更容易受到環(huán)境水分條件的影響，進(jìn)而影響到IAA含量的變化。相關(guān)研究也指出毛竹不同組織器官中，竹葉的內(nèi)源激素含量最高[15]。葉、根和地下莖(即鞭)是反映單軸散生竹類植物生理狀態(tài)的重要器官，綜合不同澆灌間隔時(shí)間、不同器官的IAA含量變化，可以發(fā)現(xiàn)IAA的含量在澆灌間隔6 d時(shí)的葉片、根和地下莖較高。IAA在植物當(dāng)中是一種十分重要的激素，在植物細(xì)胞分裂伸長、營養(yǎng)物質(zhì)的積累運(yùn)輸、頂端優(yōu)勢和向光性中發(fā)揮重要作用[16]。因此澆灌間隔為6 d時(shí)，葉片、根和地下莖生理狀況較好，這可能是最佳的澆灌間隔時(shí)間。相關(guān)研究也表明，水分脅迫能顯著影響棉花主莖葉的IAA含量[17]。而且間隔 6 d 施水處理的美麗箬竹的形態(tài)特征表現(xiàn)最好[13]。

3.2 不同土壤水分條件對(duì)地被竹不同部位內(nèi)源激素ABA含量的影響

ABA是植物滲透脅迫的一種信號(hào)分子，對(duì)干旱反應(yīng)較為敏感[17]。隨著澆灌間隔時(shí)間不同，黃條金剛竹不同器官中內(nèi)源激素ABA的含量也隨之發(fā)生相應(yīng)的變化(見表2)。

在黃條金剛竹的不同器官中，地下部分各器官包括稈基、根和地下莖中ABA的含量高于地上部分的葉和稈。黃條金剛竹葉中的內(nèi)源激素ABA的含量隨著澆灌間隔時(shí)間的延長不斷上升，澆灌間隔9 d時(shí)達(dá)到最大，但12 d時(shí)含量則急劇下降。竹稈中ABA含量則呈現(xiàn)出先下降再升高，而后又下降的趨勢，其中間隔6 d澆灌時(shí)含量最低，間隔9 d時(shí)含量最高，大致變化趨勢與葉一致，均為12 d時(shí)含量急劇下降。在黃條金剛竹的稈基中，ABA的含量隨著澆灌間隔時(shí)間的延長先下降而后又逐漸升高，間隔時(shí)間為3 d和12 d時(shí)含量最高，6 d時(shí)含量最低。而根與地下莖隨著間隔時(shí)間的延長，均大致呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢，其中澆灌間隔為6 d時(shí)，含量最高。

總體而言，根據(jù)內(nèi)源激素IAA和ABA含量的變化動(dòng)態(tài)分析，地上部分各器官中，葉較容易受到澆灌間隔時(shí)間的影響，而地下部分則呈現(xiàn)出根與地下莖變化趨勢大致一致的現(xiàn)象。除此之外，在澆灌間隔時(shí)間為6 d時(shí)，葉、稈與稈基ABA相對(duì)含量較低，而根與地下莖含量較高。ABA對(duì)植物的生長具有雙重作用，低濃度能夠促進(jìn)生長，高濃度則抑制生長[18]。由于根、莖對(duì)ABA的耐受度不同，抑制莖生長的ABA濃度對(duì)根生長有時(shí)表現(xiàn)促進(jìn)作用，干旱脅迫誘導(dǎo)的ABA通常會(huì)抑制莖的生長并促進(jìn)根的生長[19-20]，使根冠比增大。因此澆灌間隔時(shí)間為6 d時(shí)，葉、稈和稈基中低濃度的ABA可能促進(jìn)其生長，而較高濃度ABA則促進(jìn)根與地下莖的生長。

3.3 不同澆灌時(shí)間間隔對(duì)不同竹種內(nèi)源激素IAA和ABA含量的影響

在竹類植物地上部分各個(gè)器官中，葉最容易獲得，也是最容易受環(huán)境影響，地下部分則根最容易獲得和受到環(huán)境影響，因此,文中選擇不同竹種(箬竹、鵝毛竹和白紋椎谷笹)的根與葉為試驗(yàn)對(duì)象，開展不同澆灌時(shí)間間隔對(duì)其內(nèi)源激素IAA和ABA含量的動(dòng)態(tài)變化研究，并與黃條金剛竹進(jìn)行比較,分別見表3和表4。

表3 不同澆灌時(shí)間間隔不同竹種IAA含量 ng/g

表4 不同澆灌時(shí)間間隔不同竹種ABA含量 ng/g

由表3可以看出，隨澆灌間隔時(shí)間的延長，黃條金剛竹竹葉與根中IAA含量變化規(guī)律與其它竹種不同。箬竹、白紋椎谷笹和鵝毛竹竹葉中IAA含量先下降到最低，然后又顯著升高。其中9 d時(shí)，葉片中IAA含量升至最高，隨后又開始下降。IAA含量在竹根中隨著澆灌間隔時(shí)間的延長也表現(xiàn)出類似的變化趨勢。這說明不同竹種對(duì)水分條件的適應(yīng)性不同，箬竹、白紋椎谷笹和鵝毛竹可能最佳的澆灌間隔期為9 d，顯著區(qū)別于黃條金剛竹和美麗箬竹[13]。

除此之外，在其他竹種的根與葉中，ABA的含量隨著澆灌時(shí)間間隔的延長也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化(見表4)。箬竹和鵝毛竹葉與根中內(nèi)源激素ABA的含量與黃條金剛竹大致表現(xiàn)趨勢一致，含量均為逐漸上升且間隔9 d后下降的趨勢，而ABA含量的下降可能會(huì)影響根與葉的正常生理功能。白紋椎谷笹的根與葉中內(nèi)源ABA含量變化動(dòng)態(tài)區(qū)別于其他竹種，自身變化動(dòng)態(tài)一致，均為先升高、后降低、再升高的變化趨勢。另外，鵝毛竹的葉與根中內(nèi)源ABA的含量均顯著高于黃條金剛竹、箬竹與白紋椎谷笹，顯示不同竹種可能對(duì)ABA耐受度有所差異。除鵝毛竹之外，其他竹種均表現(xiàn)出葉中ABA的含量低于根中的含量。

ABA在植物遭受干旱時(shí)，起到十分重要的作用，ABA含量的增加可激活脅迫反應(yīng)基因，從而誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉，降低蒸騰作用，維持植株體內(nèi)水分平衡[2]。實(shí)驗(yàn)中不同竹種ABA含量隨澆灌間隔時(shí)間的延長而表現(xiàn)出大致含量上升的趨勢，與前人報(bào)道的水分脅迫下植物的ABA含量增加結(jié)果一致[21]。

4 結(jié) 語

黃條金剛竹內(nèi)源激素含量隨著澆灌間隔時(shí)間的延長，不同部位表現(xiàn)出不同變化趨勢。葉中IAA的含量逐漸下降，而稈與稈基中呈現(xiàn)出上升趨勢。ABA含量在葉與根和地下莖中則表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢。地上部分各器官中，葉中的激素含量容易受到澆灌間隔時(shí)間的影響，而地下部分根與地下莖變化趨勢一致。同時(shí)，葉中IAA的含量最高，而ABA的含量則表現(xiàn)出地上部分各器官低于地下部分。

箬竹、鵝毛竹與黃條金剛竹不同器官內(nèi)源激素含量變化動(dòng)態(tài)一致。鵝毛竹的葉與根中內(nèi)源ABA的含量高于其他3種地被竹竹種。不同地被竹竹種對(duì)不同土壤水分條件的適應(yīng)性不同。

[1] Zhu J K. Salt and drought stress signal transduction in plants[J]. Annual Review of Plant Biology,2002,53(53):247-73.

[2] 周宇飛,王德權(quán),陸樟鑣,等.干旱脅迫對(duì)持綠性高粱光合特性和內(nèi)源激素ABA、CTK含量的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2014,47(4):655-663.

[3] Shinozaki K, Yamaguchi-Shinozaki K. Gene networks involved in drought stress response and tolerance[J]. Journal of Experimental Botany,2007,58(2):221-227.

[4] Munns R, Sharp R E. Involvement of abscisic acid in controlling plant growth in soil of low water potential[J]. Functional Plant Biology,1993,20(20):425-437.

[5] 李巖,潘海春,李德全.土壤干旱條件下玉米葉片內(nèi)源激素含量及光合作用的變化[J].植物生理學(xué)報(bào),2000,26(4):301-305.

[6] 袁朝興,丁靜.水分脅迫對(duì)棉花葉片中IAA含量, IAA氧化酶和過氧物酶活性的影響[J].植物生理學(xué)報(bào),1990(2):179-184.

[7] Sakurai N, Akiyama M, Kuraishi S． Roles of abscisic acid and indoleacetic acid in the stunted growth of water-stressed，etiolated squash hypocotyls[J]. Plant and Cell Physiology,1985,26:15-24.

[8] 李靜,崔繼哲,弭曉菊.生長素與植物逆境脅迫關(guān)系的研究進(jìn)展[J].生物技術(shù)通報(bào),2012(6):13-17.

[9] 林樹燕,丁雨龍.平安竹抗旱生理指標(biāo)的測定[J].林業(yè)科技開發(fā),2006,20(1):40-41.

[10] 林樹燕,丁雨龍.三種觀賞竹抗旱生理指標(biāo)的研究及其綜合評(píng)價(jià)[J].竹子研究匯刊,2006,25(2):7-9.

[11] 林樹燕,丁雨龍.電導(dǎo)法對(duì)7種觀賞竹的抗寒性測定[J].西北林學(xué)院學(xué)報(bào),2008,23(1):34-38.

[12] 趙蘭,邢新婷,聶慶娟,等.4種地被觀賞竹抗旱性綜合評(píng)價(jià)研究[J].西北林學(xué)院學(xué)報(bào),2011,26(1):18-21.

[13] 高貴賓,吳志莊,潘雁紅,等.異質(zhì)環(huán)境條件下美麗箬竹的形態(tài)可塑性[J].安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2016,43(2):220-226.

[14] Zhen Y, Mi T, Yu Z. Quantification methods for alexandrium catenella, a toxic dinoflagellate: Comparison of competitive enzyme-linked immunosorbent assay and sandwich hybridization integrated with a nuclease protection assay[J]. Harmful Algae,2011,10(10):589-597.

[15] 方楷,楊光耀,楊清培,等.毛竹成竹過程中內(nèi)源激素動(dòng)態(tài)變化[J].江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2011,33(6):1107-1111.

[16] Sakurai N, Akiyama M, Kuraishi S． Roles of abscisic acid and indoleacetic acid in the stunted growth of water-stressed，etiolated squash hypocotyls[J]. Plant and Cell Physiology,1985,26:15-24.

[17] 李東曉,李存東,孫傳范,等.干旱對(duì)棉花主莖葉片內(nèi)源激素含量與平衡的影響[J].棉花學(xué)報(bào),2010,22(3):231-235.

[18] Pestenácz A, Erdei L. Calcium-dependent protein kinase in maize and sorghum induced by polyethylene glycol[J]. Physiologia Plantarum,1996,97(2):360-364.

[19] Ober E S, Sharp R E. Proline Accumulation in Maize (Zea mays L) Primary Roots at Low Water Potentials (I. Requirement for Increased Levels of Abscisic Acid)[J]. Plant Physiology,1994,105(3):981-987.

[20] 李智念,王光明,曾之文.植物干旱脅迫中的ABA研究[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2003,21(2):99-104.

[21] 胡秀麗,楊海榮,李潮海.ABA對(duì)玉米響應(yīng)干旱脅迫的調(diào)控機(jī)制[J].西北植物學(xué)報(bào),2009,29(11):2345-2351.