鐘銘隆，付曉鳳，朱 原，王藝錦，胡 倩，王凌暉，滕維超

（1.廣西國有博白林場，廣西 博白 537600；2.廣西大學林學院，廣西 南寧 530004；3.四川農業(yè)大學風景園林學院，四川 成都 611130）

我國鋁土量居世界第4位，主要分布在廣西、云南、四川、山東等地，其中廣西是我國鋁土礦生產的重要基地，廣西酸雨下降量較多，土壤酸化與Al毒伴生，在酸性條件下，特別是土壤 pH＜5時，難溶性Al轉變成交換性Al，并呈指數增加。研究表明，植物在土壤交換性Al含量大于2 cmol/kg時會出現Al毒害癥狀，通過影響植物根生長發(fā)育來影響植物生長和作物產量［1］。祖超等［2］發(fā)現低濃度 Al可誘導胡椒啟動體外排斥機制，高濃度Al脅迫則抑制有機酸的分泌，通過分析得出胡椒可以通過分泌有機酸來抵御低濃度Al脅迫。NO廣泛分布于生物有機體內，調節(jié)植物生長發(fā)育，是植物逆境脅迫防御響應的信號分子［3］。近年來，有許多關于外源NO在植物抗逆性方面的研究，如在NO抗鹽分、抗干旱、抗水分、抗高溫、抗低溫等方面都有所研究［4］。促有絲分裂原激活蛋白激酶級聯信號通路作為真核生物中一類保守的信號轉導途徑，參與細胞分裂、氣孔運動以及植物抗逆應答反應，NO作為其下游信號分子也參與其中［5］。SNP作為外源NO釋放物質，在緩解脅迫對植物的危害等方面的研究較多，主要集中在鹽脅迫［6］、水分脅迫［7］、溫度脅迫［8］、干旱脅迫［9］以及重金屬脅迫［10-11］等方面，洪克前等［12］研究認為SNP處理可提高芒果組織SOD、CAT和POD活性，降低H2O2含量，進而減少MDA對細胞膜的傷害，同時SNP 處理還很好地抑制PPO活性上升，延緩果實硬度下降，從而延長貯藏時間。而施加SNP作為外緣NO供體，對于緩解林木遭受Al脅迫的相關方面研究較缺乏［13］。

土沉香（Aquilaria sinensis）是我國獨有的珍貴樹木，可用于香料、藥材、雕刻等，具有非常良好的經濟效益和發(fā)展前景［14-15］。近幾年對土沉香研究較多，但主要集中在繁殖［16］、理化性質［17］、施肥［18］、光照方向［19］等方面，對土沉香抗逆性研究較少。萬文生等［20-21］對鹽分脅迫、Cd脅迫下土沉香苗木生長生理方面的影響進行研究，多集中在某些脅迫的影響上，并未表明其緩解方法。國外學者對土沉香的研究主要集中在結香機理方面［22-23］，土沉香在Al脅迫及緩解方面的研究尚未見報道。為此，本試驗采用不同濃度的Al和SNP營養(yǎng)液對土沉香幼苗進行Al脅迫及硝普鈉-鋁（SNP-Al）互作處理，通過測定土沉香幼苗的生長指標，探討土沉香幼苗對Al脅迫的反應及適應機制，以及NO對Al脅迫的緩解作用，為今后土沉香的大量引種栽培、推廣及土沉香經濟價值的恢復等提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗地點位于廣西國有六萬林場科研所苗圃塑料大棚內。供試材料為苗齡兩個月的土沉香幼苗，平均株高為32.55（±3.94） cm，地徑為6.17（±0.52） mm，于2015年5月15日移栽于多孔塑料花盆中（花盆規(guī)格為直徑200 mm，高250 mm），每盆栽1株，盆土用經過滅菌靈消毒的土壤，每周每盆澆1 L改良Hoagland營養(yǎng)液1次。

1.2 試驗方法

試驗采用完全隨機設計［24］，2015年5～7月為緩苗期，7月開始處理，每周澆1次改良Hoagland營養(yǎng)液（pH調節(jié)為4.1～4.2）開始對幼苗進行處理，并進行酸Al脅迫和SNP施加試驗，用AlCl3配成溶液作為Al3+的供應源，將SNP配成溶液作為NO的供應源，各處理濃度水平見表1，濃度梯度設置參照楊林通［25］的試驗，SNP中所含的CN-濃度用亞鐵氰化鈉調節(jié)。每個處理10次重復，每隔5 d澆1次含不同濃度Al和SNP水溶液，每盆每次澆250 mL，連續(xù)處理20周。

表1 各處理施加的Al和SNP濃度

1.3 指標測定

2016年1月試驗結束時，對各處理土沉香幼苗生長指標進行測定。用直尺和游標卡尺測量幼苗的株高與地徑；用去離子水將苗木沖洗干凈，直尺測量其主根長度。同時將植株分成根、莖、葉3部分，稱量各部分和全株鮮重。將植株各器官經105℃殺青30 min后，60℃烘干至恒重，測量生物量干重。葉面積、根總體積、總根平均直徑、根總表面積、根總長度、總根尖數均用Epson根系掃描儀及配套WinRHIZO分析軟件測定。

試驗數據利用Excel、DPS7.05和SPSS18.0等軟件進行統計、整理、繪制圖表和分析。

2 結果與分析

2.1 SNP-Al互作對土沉香幼苗株高、地徑、生物量的影響

如圖1所示，相同Al濃度下，添加SNP對土沉香幼苗株高、地徑生長有顯著促進作用，株高增加10.64%～57.14%，地莖增加3.03%～38.89%，對生物量影響作用不顯著；在添加或未添加SNP情況下，不同Al濃度下株高、地徑、生物量生長差異顯著，總體上隨Al濃度增加呈先升高后下降趨勢，以0.2 mmol/L Al處理下株高、地徑、生物量最大，0.8 mmol/L Al處理下最小。其中處理7（0.2 mmol/L Al+0.1 mmol/L SNP）獲得最大值，株高、地徑、生物量分別為0.69 m、0.48 cm、39.00 g；處理5（0.8 mmol/L Al+0 mmol/L SNP）取得最小值，株高、地徑、生物量依次為0.28 m、0.18 cm、26.30 g。表明低濃度Al對株高、地徑、生物量生長具有一定促進作用，但是Al過量則產生抑制作用。

圖1 SNP-Al互作下土沉香幼苗株高、地徑、生物量生長變化多重比較分析

2.2 SNP-Al互作對土沉香幼苗根系指標的影響

從圖2可以看出，相同Al濃度下，添加SNP對土沉香幼苗的根冠比、根平均直徑影響不顯著，對總根長影響顯著，對根總體積、根尖數影響極顯著；在添加或未添加SNP情況下，不同Al濃度下幼苗的根冠比、總根長以及根平均直徑差異顯著，根總體積、根尖數差異極顯著，根表面積差異較大；除根冠比總體上隨Al濃度增加呈先下降后升高趨勢外，其余總體上都隨Al濃度增加而呈先升高后下降趨勢。在0.2 mmol/L Al處理下根冠比最小，0.8 mmol/L Al處理下最大，其中處理5（0.8 mmol/L Al+0 mmol/L SNP）、處理 7（0.2 mmol/L Al+0.1 mmol/L SNP）分別獲得最大與最小值，即0.48和0.26?？偢L、根平均直徑、根表面積、根總體積、根尖數均在0.2 mmol/L Al處理下最大，0.8 mmol/L Al處理下最小，其中處理7（0.2 mmol/L Al+0.1 mmol/L SNP）獲得最大值，總根長、根平均直徑、根表面積、根總體積、根尖數依次為3 750 mm、0.805 cm、800 mm2、12.8 cm3、6 000個；處理5（0.8 mmol/L Al+0 mmol/L SNP）獲得最小值，總根長、根平均直徑、根表面積、根總體積、根尖數依次為1 380 mm、0.57 cm、320 mm2、6.00 cm3、2 550個。表明低濃度 Al對根生長具有一定促進作用，但Al過量則對根生長有抑制作用。相同Al濃度下，施加SNP處理的根系指標除根冠比外，普遍高于未施加SNP處理，說明SNP對土沉香根系生長所受的Al脅迫有一定緩解作用。

圖2 SNP-Al互作下土沉香幼苗根冠比、總根長、根直徑、根表面積、根總體積、根尖數變化多重比較分析

2.3 SNP-AI互作下土沉香幼苗生長指標相關分析

由表2可知，土沉香幼苗株高、地徑、生物量、比葉重、總根長、根表面積、根平均直徑、根體積、根尖數等指標之間均呈極顯著正相關，而根冠比與其他生長指標均呈極顯著負相關。這是由于當植株受到脅迫時，植物提高根系生長量來增強對鋁毒的抗性，導致根冠比下降。

表2 SNP-Al互作下土沉香幼苗生長指標相關分析

2.4 SNP-Al互作下土沉香幼苗生長特性的綜合評價

苗木質量指數（QI-quality index）由Dickson等［26］提出，其計算公式為：

從表3可以看出，在QI體系評價下，土沉香幼苗質量指標最佳為處理7（0.2 mmol/L Al+0.1 mmol/L SNP）、QI為2.14，其次是處理2（0.2 mmol/L Al+0 mmol/L SNP）、為2.06。由此可見，無論施加SNP與否，Al濃度為0.2 mmol/L時對土沉香幼苗生長的促進作用最大，苗木質量最佳，而施加SNP可起到緩解Al脅迫的作用，能提升土沉香幼苗的抗性。

表3 SNP-Al對土沉香幼苗質量指數的影響

由以上相關性分析（表2）可以看出，土沉香各生長指標之間存在一定的相關性，運用隸屬函數模糊綜合分析法，將測定值進行數量轉化，來判斷土沉香Al脅迫下的適應能力以及SNP的緩解狀況，隸屬度平均值越大，表明植物生長越好。由表4可知，各處理平均隸屬值依次為處理7＞處理2＞處理8＞處理6＞處理3＞處理9＞處理1＞處理10＞處理4＞處理5。各處理間處理7生長最好（0.2 mmol/L Al，0.1 mmol/L SNP），施加較低濃度的Al對植株起到一定的促進作用；而當Al濃度增加時，植株生長受到脅迫，此時并沒有施加SNP，Al脅迫沒有得到緩解，所以處理5（0.8 mmol/L Al，0 mmol/L SNP）較其他處理生長最差。

3 結論與討論

本試驗中，隨Al濃度的升高，土沉香幼苗的株高、地徑、生物量、根系形態(tài)指標等生長指標均出現先升后降的趨勢。Al濃度在0.2 mmol/L時各生長指標均取得最大值，但是隨著Al濃度進一步增加，幼苗開始表現出受脅迫的癥狀，各生長指標均受到抑制而有所下降，在Al濃度為0.8 mmol/L時抑制程度最大，生長受到明顯的抑制。施加SNP后，土沉香幼苗的生長指標有了顯著提升，各Al濃度下，土沉香幼苗的株高、地徑、生物量、比葉重、總根長、根表面積、根平均直徑、根總體積、根尖數等生長指標相對未施加SNP的處理均顯著提高。

表4 SNP-Al互作下土沉香幼苗生長特性的綜合評價

目前，Al毒害方面的研究已有了很大的突破和進展，由原來僅限于對禾本科植物Al毒害的研究，已慢慢發(fā)展到了Al毒害對木本植物的研究，如對桉樹、龍眼、杉木等在鋁毒害方面都有研究。黃春瓊等［27］發(fā)現，在Al脅迫下，狗牙根耐Al性種質體內的某些基因的表達，促使其抗氧化物酶活性升高，清除較多的活性氧，使其免受氧化脅迫或降低受害程度。研究表明，芒萁的耐酸性和耐Al性均高于玉米，Al對植物的影響遠大于pH值，但低pH值會加劇Al毒害效應［28］。在緩解Al毒害方面，也有P緩解Al、鈣緩解Al、NO對Al緩解的研究，但研究對象大多為禾本科植物。目前來看，對土沉香的研究還尚少，主要研究方向有不同施肥方法對土沉香的影響、沉香的結香機制、水分、遮陰程度、鹽分脅迫對土沉香的影響、分布、土壤肥力評價以及土沉香分級等，而在Al毒害以及緩解脅迫方面未見報道。

研究表明，NO廣泛存在于植物組織中，植物抗逆性、種子萌發(fā)、側根生長、細胞程序性死亡等多個生理過程都有其參與［29］。本試驗結果表明，NO對Al脅迫下土沉香幼苗生長有顯著的緩解作用，這與于淼等［30］NO對緩解大豆Al毒害有重要作用的研究結果一致。本研究中，施加SNP可提高土沉香幼苗高、地徑、比葉重、生物量、根系等指標，在一定程度上緩解Al對幼苗生長的危害，這與劉強等［31］研究發(fā)現外源NO 可顯著提高Al脅迫下煙草葉片非光化學猝滅系數、光呼吸速率、SOD和POD活性，防止或清除葉綠體內產生的活性氧，以緩解Al對煙草的毒害的結果類似。施加較低濃度（0.4 mmol/L以下）的Al溶液對土沉香幼苗生長起到一定的促進作用，以0.2 mmol/L濃度的促進作用最為明顯，繼續(xù)增加Al濃度則會對土沉香幼苗生長產生明顯的抑制作用，這與楊丹娜等［32］研究酸Al脅迫對苜蓿種子發(fā)芽和幼苗生長的影響試驗結果相同，與胡錦勤等［33］低濃度Al脅迫對狼尾草發(fā)芽率沒有影響，但高濃度的Al會降低發(fā)芽勢，且顯著抑制根系生長的研究結果類似。由于試驗還有很多不足之處，希望能為今后對土沉香的培育方面提供一定參考。

［1］Kochian L V，Hoekenga O A，Pi?eros M A. How do crop plants tolerate acid soils? Mechanisms of aluminum tolerance and phosphorous efficiency［J］. Plant Biology，2004，55：459-493.

［2］祖超，楊建峰，李志剛，等. 低pH和鋁脅迫對胡椒根細胞存活和有機酸分泌的影響［J］. 熱帶作物學報，2016，37（12）：2288-2293.

［3］He J M，Ma X G，Zhang Y，et al. Role and interrelationship of Gα protein，hydrogen peroxide，and nitric oxide in ultraviolet B-induced stomatal closure in Arabidopsis leaves［J］. Plant Physiology，2013，161（3）：1570-1583.

［4］Fernández-Marcos M，Sanz L，Lewis D R，et al. Nitric oxide causes root apical meristem defects and growth inhibition while reducing PIN-FORMED 1（PIN1）-dependent acropetal auxin transport.［J］. Proceedings of the National Academy of Sciences，2011，108（45）：18506-18511.

［5］張玲玲，吳丹，趙子捷，等. 植物一氧化氮信號分子的研究進展［J］. 植物學報，2017，52（3）：337-345.

［6］Bai X，Yang L，Yang Y，et al. Deciphering the protective role of nitric oxide against salt stress at the physiological and proteomic levels in maize［J］. Journal of Proteome Research，2011，10：4349-4364.

［7］Desikan R，Neill S J. ABA，hydrogen peroxide and nitric oxide signalling in stomatal guard cells.［J］. Journal of Experimental Botany，2004，55（395）：205-212.

［8］Puyaubert J，Baudouin E. New clues for a cold case：nitric oxide response to low temperature［J］. Plant Cell & Environment，2014，37（12）：2623-2630.

［9］李春蘭，牛麗涓，胡琳莉，等. 干旱條件下鈣離子對一氧化氮誘導黃瓜不定根發(fā)生的影響［J］. 應用生態(tài)學報，2017（11）：3619-3626.

［10］巴青松，張根生，馬暢，等. NO對鎘脅迫下小麥根系生長發(fā)育的生理影響［J］. 植物科學學報，2017，35（3）：398-405.

［11］邱宗波，張曼曼，郭君麗，等. 一氧化氮在微波預處理提高小麥幼苗抗鎘脅迫中的作用［J］.生態(tài)學雜志，2013，32（7）：1794-1799.

［12］洪克前，徐函兵，張魯斌，等. 一氧化氮對采后芒果果實抗氧化酶活性的影響［J］. 熱帶作物學報，2017（8）：1529-1533.

［13］Wang H H，Huang J J，Bi Y R. Nitrate reductasedependent nitric oxide production is involved in aluminum tolerance in red kidney bean roots［J］.Plant Science，2010，179（3）：281-288.

［14］黃瑋婷，孔凡芹，王海燕，等. 沉香屬植物繁殖研究進展［J］. 世界林業(yè)研究，2017，30（1）：44-48.

［15］黃文政. 土沉香的栽培技術［J］. 綠色科技，2017（7）：156-157.

［16］牛煥瓊，魯學祥，王亞麗，等. 土沉香無性繁殖試驗初報［J］. 林業(yè)調查規(guī)劃，2010，35（6）：119-123.

［17］歐芷陽，楊小波，方其江. 白木香在不同生長條件下的種植比較研究初探［J］. 農學學報，2006（8）：47-50.

［18］王冉，李吉躍，張方秋，等. 不同施肥方法對馬來沉香和土沉香苗期根系生長的影響［J］. 生態(tài)學報，2011，31（1）：98-106.

［19］原慧芳，田耀華，岳海，等. 不同遮蔭度下土沉香幼苗的生理特性響應［J］. 熱帶作物學報，2013，34（2）：314-320.

［20］萬文生，秦武明，陳衛(wèi)國，等. 鹽分脅迫對土沉香苗木生長和生理指標的影響［J］. 福建林業(yè)科技，2012，39（1）：100-103.

［21］萬文生，覃靜，陳衛(wèi)國，等. Cd脅迫對土沉香幼苗生長及生理特性的影響［J］. 林業(yè)科技，2012，37（1）：1-3.

［22］Tamuli P，Boruah P，Samanta R. Biochemical changes in agarwood tree（Aquilaria malaccensis，Lamk.）during pathogenesis［J］. Journal of Spices & Aromatic Crops，2014，13（2）.

［23］Blanchette R A，Heuveling V B H. Cultivated agarwood［P］. EU：W002094002，2001-11-28.

［24］楊梅，吳幼媚，黃壽先，等. 不同桉樹優(yōu)良無性系幼苗對酸鋁的抗性生理響應差異［J］. 林業(yè)科學，2011，47（6）：181-187.

［25］楊林通. 柑橘耐鋁機理及磷和一氧化氮對鋁毒的調控［D］. 福州：福建農林大學，2011.

［26］Ma J F. Role of silicon in enhancing the resistance of plants to biotic and abiotic stresses［J］. Soil Science and Plant Nutrition，2004，50（1）：11-18.

［27］黃春瓊，陳振，劉國道，等. 暖季型草坪草狗牙根對酸鋁脅迫的生理響應［J］. 草地學報，2017，25（4）：796-802.

［28］劉強，龍婉婉，柳正葳，等. 酸鋁脅迫對芒萁生長、光合特性和葉綠素熒光參數的影響［J］.河南農業(yè)科學，2016，45（11）：58-64.

［29］Arora D，Jain P，Singh N，et al. Mechanisms of nitric oxide crosstalk with reactive oxygen species scavenging enzymes during abiotic stress tolerance in plants［J］．Free Radical Res，2016（3）：1-44.

［30］于淼，劉明慧，夏菁，等. 鋁脅迫條件下一氧化氮對大豆根伸長及抗氧化系統的影響［J］. 吉林農業(yè)大學學報，2012，34（6）：597-602.

［31］劉強，賀根和，柳正葳，等. 外源一氧化氮對鋁脅迫下煙草葉片光能利用和光保護系統及活性氧代謝的影響［J］. 湖南農業(yè)大學學報（自然科學版），2016，42（6）：615-621.

［32］楊丹娜，駱夜烽，謝家琪，等. 酸、鋁脅迫對苜蓿種子發(fā)芽和幼苗生長的影響［J］. 草業(yè)學報，2015，24（8）：103-109.

［33］胡錦勤，李靖，尚丹，等. 酸鋁脅迫對狼尾草種子萌發(fā)和幼苗恢復生長的影響［J］. 種子，2015，34（12）：21-25.