何舒懷,馬永征,費(fèi)永俊
(長江大學(xué)楠木種質(zhì)資源評價及創(chuàng)新中心,湖北荊州434025)
廣東潤楠(Machilus kwangtungensis Yang)屬樟科潤楠屬常綠喬木,為我國特有種,產(chǎn)自廣東省、廣西省、湖南省南部及貴州省南部,生長于山地、山谷的闊葉混交疏林中或水邊[1],樹干通直,樹形優(yōu)美,被馮志堅等評價為Ⅰ級具有高觀賞性的樟科樹種[2]。廣東潤楠不僅具有較廣的生態(tài)適應(yīng)性、較高的景觀觀賞性及環(huán)境功能,且具有較高的經(jīng)濟(jì)價值,能夠反映大氣的污染情況,尤其是對酸性硫化物、毒性氟化物具有特殊的靈敏度[3]。隨著“金絲楠木”的興起,有關(guān)潤楠屬植物的研究日益增多,對廣東潤楠的研究主要涉及資源分布、人工培植等[4]。本試驗通過研究低溫脅迫下噴施不同濃度水楊酸(SA)對廣東潤楠生理指標(biāo)及抗寒性的影響,以期為廣東潤楠進(jìn)一步向北地區(qū)推廣提供一定的理論依據(jù)。
廣東潤楠1年生實生苗,2016年1月種植于長江大學(xué)西校區(qū)盆景園內(nèi)。
2016年7月取長勢一致且無病蟲害的廣東潤楠1年生苗,置于溫室內(nèi)常規(guī)管理1個月;將試驗材料分為4組,每隔2 d分別噴施 SA 1、5、10 mmol/L各 1次,以噴清水為對照(CK),處理3次;最后1次試劑處理48 h后,將每組材料分別放入0、5℃人工智能培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng)48 h,常溫恢復(fù)生長24 h后(2016年8月12日)取葉片進(jìn)行相關(guān)測定。
測定廣東潤楠葉片的葉綠素 a、葉綠素b、葉綠素 a+b(葉綠素總含量)、類胡蘿卜素、丙二醛(MDA)含量及相對電導(dǎo)率[5];分別采用考馬斯亮藍(lán)G-250法、氮藍(lán)四唑法測定葉片的可溶性蛋白含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性[6]。
采用Excel 2007軟件對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計處理與制圖;采用SPSS 19.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行差異性與相關(guān)性分析。
由圖1可知,5℃條件下,噴施SA處理的廣東潤楠葉片葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b、類胡蘿卜素含量有明顯增加,其中,濃度為1 mmol/L SA處理時,廣東潤楠葉片葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b、類胡蘿卜素含量增量相對最大,其含量分別較對照增加 84.41%、86.70%、84.91%、81.65%,且與對照相比差異顯著(P<0.05);0℃條件下,濃度為1 mmol/L SA處理的廣東潤楠葉片葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b、類胡蘿卜素含量與CK相比顯著下降(P<0.05),而其他SA濃度處理的則較CK顯著上升(P<0.05),其中,濃度為10 mmol/L SA處理的漲幅相對最大,效果相對最好。
由圖2可知,5℃條件下,經(jīng)不同濃度SA處理的廣東潤楠葉片MDA含量都有不同程度的增加,其中,SA濃度為5 mmol/L時,葉片中的 MDA含量相對最大,較 CK增加32.26%,且與CK差異顯著(P<0.05);0℃條件下,經(jīng)濃度為1、5 mmol/L的SA處理,廣東潤楠葉片中的MDA含量較CK顯著下降(P<0.05),而 SA濃度為10 mmol/L時,葉片中的MDA含量較CK明顯增加。
由圖3可知,5℃條件下,SA處理的廣東潤楠幼苗葉片SOD活性與 CK相比差異不顯著(P>0.05),1、5 mmol/L SA處理的SOD活性低于CK,10 mmol/L SA處理的SOD活性明顯高于CK;0℃條件下,不同濃度SA處理的葉片SOD活性都有一定的降低,且隨SA使用濃度的升高,廣東潤楠葉片SOD活性呈先降后升趨勢,其中1、5 mmol/L SA處理的SOD活性與CK相比差異顯著(P<0.05)。
由圖4可知,5℃條件下,經(jīng)SA處理的廣東潤楠葉片可溶性蛋白含量均低于CK,但與CK相比差異不顯著(P>005),其中,SA處理濃度為1 mmol/L時,廣東潤楠葉片中的可溶性蛋白含量相對最低;0℃條件下,隨SA使用濃度的增加,廣東潤楠葉片中的可溶性蛋白含量呈逐漸升高趨勢,但相互間差異不顯著(P>0.05),其中SA濃度為10 mmol/L時的蛋白質(zhì)含量相對最高。
由圖5可知,5℃條件下,隨SA使用濃度的增加,廣東潤楠幼苗葉片的相對電導(dǎo)率呈先增后減趨勢,且其相對電導(dǎo)率均低于CK,其中SA濃度為1mmol/L處理時的相對電導(dǎo)率最低;0℃條件下,SA處理的葉片相對電導(dǎo)率均高于CK,其中10 mmol/L SA處理的葉片相對電導(dǎo)率相對最大,且顯著高于CK(P<0.05)。
由表1可見,SA處理的廣東潤楠葉片葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b、類胡蘿卜素含量兩兩之間呈極顯著正相關(guān)(P<0.01);MDA含量與 SOD活性呈極顯著正相關(guān)(P<0.01),MDA含量與電導(dǎo)率呈顯著正相關(guān)(P<0.05);SOD活性與葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b、類胡蘿卜素、可溶性蛋白含量呈負(fù)相關(guān)但不顯著(P>0.05),SOD活性與相對電導(dǎo)率之間呈不顯著正相關(guān)(P>0.05)。
表1 SA處理的廣東潤楠葉片各生理指標(biāo)間的相關(guān)性分析
由表2可見,5℃條件下,SA處理的隸屬函數(shù)加權(quán)值都高于CK,廣東潤楠經(jīng)1 mmol/L SA處理的隸屬函數(shù)加權(quán)值相對最大;0℃條件下,經(jīng)10 mmol/L SA處理的隸屬函數(shù)加權(quán)值相對最大,CK的加權(quán)值相對較小。0℃條件下10 mmol/L SA處理的隸屬函數(shù)加權(quán)值排首位,高于5℃條件下1mmol/L SA處理的隸屬函數(shù)加權(quán)值;0℃條件下CK的隸屬函數(shù)加權(quán)值低于5℃條件下CK的隸屬函數(shù)加權(quán)值。說明噴施SA可在一定程度上提高廣東潤楠的抗寒性,其中以10 mmol/L SA處理效果相對最好。
表2 噴施外源SA的廣東潤楠抗寒指標(biāo)隸屬函數(shù)評價
通過水楊酸(SA)處理的廣東潤楠,其葉片光合色素含量多有不同程度的上升,且不同使用濃度的增幅不同,說明外源SA能夠在一定程度上保護(hù)葉綠素及類胡蘿卜素不受低溫脅迫的影響,通過增加其含量以提高光合作用,從而保障植物安全度過脅迫期;這與Stevens等的研究結(jié)果[7]相同。隨溫度的降低,噴清水(CK)的廣東潤楠葉片葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b、類胡蘿卜素含量均有一定的增加,與劉國華等的研究結(jié)論[8]相反,而何開躍等研究發(fā)現(xiàn),隨低溫脅迫時間的增加,福建柏葉綠素含量呈先上升后下降的趨勢[9],這說明不同植物在低溫脅迫下有相似但不盡相同的適應(yīng)方式[10]。在0℃條件下,低濃度(1 mmol/L)SA處理的廣東潤楠葉片葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b類胡蘿卜素含量均低于CK,可能是低濃度SA具有與高濃度SA相類似的抑制作用[11]。
有研究表明,隨溫度的降低,MDA含量上升[9]。本試驗結(jié)果表明,經(jīng)過不同濃度的SA處理,5、0℃條件下的葉片MDA含量或增或減,表明SA處理的廣東潤楠抗寒性在不同溫度條件下效果有所不同,最佳使用濃度與脅迫溫度有關(guān);0℃條件下,濃度為1、5mmol/LSA處理的廣東潤楠MDA含量有顯著降低(P<0.05),表明外源SA可降低低溫脅迫對植株的傷害;隨溫度的降低,廣東潤楠葉片的相對電導(dǎo)率下降,表明0℃時廣東潤楠的自我調(diào)節(jié)機(jī)制已不能抵抗低溫脅迫的侵害,而通過適宜濃度的SA處理,相對電導(dǎo)率有一定程度的升高,這與方小平等的研究結(jié)論[17]有所不同。SOD是清除超氧陰離子過程中的重要抗氧化物質(zhì),當(dāng)植株受到低溫脅迫時,植物通過提升SOD活性的自我調(diào)節(jié)機(jī)制以達(dá)到保護(hù)植株的目的[12],通過外源SA處理可以減少低溫脅迫產(chǎn)生的不利損傷,以致植株感知較弱的脅迫信息,從而使SOD活性降低。本試驗表明,隨溫度下降,CK的可溶性蛋白含量有所降低,這與李斌等研究結(jié)論[13]不一致,而與劉西平等的試驗結(jié)果[14]吻合,相關(guān)機(jī)理有待進(jìn)一步研究;5℃條件下,SA處理的可溶性蛋白含量均低于CK,表明植物體內(nèi)蛋白代謝對低溫的響應(yīng)速度可能存在差異,或可能是植物體內(nèi)一些蛋白合成酶活性受短暫抑制而使蛋白合成減少;0℃條件下,SA處理的可溶性蛋白含量均高于CK,且隨SA使用濃度的增加,可溶性蛋白含量增大,這與高洪波等的研究結(jié)論[15-16]相一致。
通過對廣東潤楠抗寒指標(biāo)的相關(guān)性分析可知,光合色素(葉綠素、類胡蘿卜素)與抗寒性呈正相關(guān),外源SA處理可使植株的光合色素含量增多,從而導(dǎo)致植株受到低溫脅迫的危害降低;SOD活性的降低導(dǎo)致與SOD活性呈極顯著正相關(guān)的MDA含量下降。比較分析SA處理后廣東潤楠抗寒生理指標(biāo)的隸屬函數(shù)加權(quán)值可知,當(dāng)外源SA濃度為10 mmol/L時,廣東潤楠的抗寒性相對最強(qiáng)。
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