王 穎，孔德浩，陳佰鴻*，趙 鑫，馬宗桓

(1 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，園藝學(xué)院，蘭州 730070；2 酒泉市林果服務(wù)中心，甘肅酒泉735000)

水分是影響植物生長(zhǎng)發(fā)育的重要環(huán)境因素之一[1]。植物在干旱脅迫下會(huì)出現(xiàn)葉片萎蔫、發(fā)黃甚至脫落。隨著植株含水量降低，植物生長(zhǎng)受阻，主要表現(xiàn)為細(xì)胞膨壓消失，植株萎蔫，細(xì)胞質(zhì)壁分離，氣孔關(guān)閉，光合作用減弱，植物體內(nèi)生化代謝紊亂，激素含量變化，蛋白質(zhì)合成受阻、降解加劇，植物細(xì)胞呼吸失調(diào)等[2]。此時(shí)植株會(huì)對(duì)各器官水分重新分配，以便最大限度地適應(yīng)環(huán)境脅迫。如果植物長(zhǎng)時(shí)間處于水分虧缺狀態(tài)，持續(xù)脫水會(huì)造成植物細(xì)胞原生質(zhì)的解體，致使植物失水甚至死亡。中國(guó)各個(gè)地區(qū)降水分布嚴(yán)重不均，加上水質(zhì)污染和水土流失，水資源短缺的現(xiàn)象普遍存在[3]。水分脅迫對(duì)農(nóng)作物生產(chǎn)的影響嚴(yán)重程度居于非生物脅迫之首[4]。為了有效緩解干旱脅迫對(duì)果樹(shù)的不利影響，目前主要通過(guò)選用抗旱砧木或噴施外源物質(zhì)來(lái)提高植物的抗旱性。

山定子是中國(guó)蘋(píng)果栽培中常用砧木之一，中國(guó)山定子資源豐富，且其抗寒、抗旱效果良好。前人研究表明，相比于小金變?nèi)~、平邑甜茶及隴東海棠等10種常見(jiàn)蘋(píng)果砧木，山定子的抗旱效果最佳[5]。5-氨基乙酰丙酸(ALA)作為一種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，分布廣泛，在自然界中天然存在，是所有生物體內(nèi)卟啉類化合物生物合成的第一個(gè)關(guān)鍵前體[6]，也是合成葉綠素的必需前體物質(zhì)[7]。研究發(fā)現(xiàn)適宜濃度ALA噴施棗樹(shù)果實(shí)可使其產(chǎn)量增加20%以上，而高濃度的外源ALA會(huì)造成果樹(shù)減產(chǎn)[8]。高晶晶等[9]研究表明外噴ALA可以增加‘紅星’和‘富士’葉片葉綠素含量，促進(jìn)PSⅡ反應(yīng)中心對(duì)光能的捕獲、吸收和轉(zhuǎn)化，增加光合產(chǎn)物的積累。另外，ALA作為外源生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑可以有效提高植物抗旱性。研究發(fā)現(xiàn)，根系施用外源ALA可促進(jìn)干旱脅迫下降香黃檀幼苗的生長(zhǎng)，增加其抗旱性[10]。外施ALA可以有效減緩干旱脅迫對(duì)甘草幼苗的傷害, 提高甘草種子及幼苗的抗旱能力[11]。因此了解外源生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)ALA對(duì)干旱脅迫下蘋(píng)果砧木的緩解效應(yīng)及其生理響應(yīng)的影響，對(duì)指導(dǎo)干旱區(qū)蘋(píng)果生產(chǎn)有重要的意義。本研究以兩年生山定子幼苗為試驗(yàn)材料，通過(guò)設(shè)置干旱脅迫和ALA葉面噴施預(yù)處理，研究ALA對(duì)干旱脅迫下山定子葉綠素?zé)晒夂涂鼓嫔砩匦杂绊懠罢{(diào)節(jié)機(jī)制，以期為蘋(píng)果砧木山定子抗旱栽培提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2016年在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院塑料大棚中進(jìn)行，采用四周開(kāi)放的遮雨大棚避雨。以長(zhǎng)勢(shì)一致的兩年生山定子砧木幼苗為試材。于2016年4月初，將供試的山定子幼苗移栽于裝滿基質(zhì)(蛭石∶營(yíng)養(yǎng)土=1∶1)的花盆(下口徑×上口徑×高= 28 cm×22 cm×34 cm)中，常規(guī)管理。2016年7月中旬開(kāi)始進(jìn)行試驗(yàn)處理。

本試驗(yàn)共設(shè)6個(gè)處理：(1)CK：正常澆水處理(土壤相對(duì)含水量控制在75% ～ 85%)；(2)T0：?jiǎn)渭兛厮幚?，斷水后自然干旱，土壤含水量逐漸降低；(3)T1：25 mg/L 的ALA+控水處理；(4)T2：50 mg/L 的ALA+控水處理；(5)T3：75 mg/L 的ALA+控水處理；(6)T4：100 mg/L 的ALA+控水處理。每個(gè)處理設(shè)置3次重復(fù)，并對(duì)各處理的幼苗進(jìn)行標(biāo)記。試驗(yàn)處理方法為斷水當(dāng)天清晨根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)采用手動(dòng)噴霧器對(duì)全株葉面噴施不同濃度的ALA，盡可能均勻噴霧，噴液量以葉片正反面均勻著藥剛滴下藥液為止，記為第0天。在控水第4、8、12天時(shí)土壤相對(duì)含水量分別保持在65%、40%、25%左右。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.2.1葉片生理指標(biāo)在ALA處理后的第0、4、8、12天上午9：00～11：00選取各處理樹(shù)冠外圍中上部功能葉片，剪碎混勻后稱取1 g，每組3次重復(fù)，然后按不同指標(biāo)分別稱重后包于錫紙中并迅速置于液氮中冷凍，后于-80 ℃超低溫冰箱保存，用于測(cè)定生理指標(biāo)。山定子幼苗葉片MDA含量、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量、抗氧化酶活性的測(cè)定參照李合生[12]的方法。其中，滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)包括可溶性糖(SS)、可溶性蛋白(SP)和脯氨酸(Pro)，抗氧化酶包括超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化物酶(POD)、抗壞血酸過(guò)氧化物酶(APX)。葉綠素含量測(cè)定參照Porra等[13]的方法。

1.2.2葉片熒光參數(shù)葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測(cè)定參照王春萍等[14]的方法且略有改動(dòng)，分別于處理期間的第0、4、8、12天進(jìn)行。先對(duì)山定子幼苗經(jīng)過(guò)30 min暗適應(yīng)，待植株反應(yīng)中心處于完全開(kāi)放狀態(tài)，剪下不同處理植株頂端以下第4～6片的功能葉，然后放在調(diào)制葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)(MAXI Imaging-PAM，Walz，Effeltrich，Germany)的x-y測(cè)定平臺(tái)上，將葉片展平，在25 ℃下開(kāi)始測(cè)定葉綠素?zé)晒鈪?shù)。其中，熒光參數(shù)包括最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)、實(shí)際光化學(xué)效率(YⅡ)、PSⅡ調(diào)節(jié)性能量耗散的量子產(chǎn)額(YNPQ)、非調(diào)節(jié)性能量耗散的量子產(chǎn)額(YNO)、光化學(xué)淬滅系數(shù)(qP)、非光化學(xué)淬滅系數(shù)(NPQ/4)及光合電子傳遞速率(ETR)。

1.2.3氣孔開(kāi)度氣孔開(kāi)度用指甲油層的方法測(cè)量[15]。分別在處理后的第0、4、8、12天晴天11:00左右，將無(wú)色透明指甲油刷在砧木的葉片背部，晾10 min左右，剝下后，置于顯微鏡下觀看，用ToupView軟件測(cè)定氣孔開(kāi)度。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)整理及作圖用Origin9.0，用SPSS 21.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)及方差分析，最后進(jìn)行主成分分析[16]。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫下外源ALA對(duì)山定子幼苗生長(zhǎng)表型的影響

如圖1所示，干旱脅迫第12天時(shí)，CK、T2和T3處理的山定子幼苗長(zhǎng)勢(shì)較T0、T1和T4處理良好；其中，CK處理的山定子植株葉片嫩綠， T0處理幼苗葉緣干枯最為嚴(yán)重，而T3處理的植株底端有較少發(fā)黃葉片出現(xiàn)，但并不明顯。說(shuō)明ALA處理可以有效提高山定子幼苗的抗旱性，并以T2和T3處理的效果較為理想。

2.2 干旱脅迫下外源ALA對(duì)山定子幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的影響

各處理山定子幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量測(cè)定結(jié)果(圖2)顯示，T0處理的可溶性糖(SS)、可溶性蛋白(SP)和脯氨酸(Pro)含量均比同期CK處理不同程度增加，且其SS和SP含量在處理第4～12天、Pro含量在處理第8～12天的增幅均達(dá)到顯著水平(P<0.05)。隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)，各處理幼苗的SS和Pro含量呈現(xiàn)逐漸遞增趨勢(shì)并于第12天達(dá)到峰值，而SP含量呈現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)且在處理第8天達(dá)到最大值。外噴ALA幼苗的SS、SP和Pro含量大多比同期T0不同程度增加，且處理時(shí)間越長(zhǎng)增加越明顯；同期處理間相比較，SS和SP含量大多以T3處理增幅最大，而Pro含量則均以T4處理增幅最大并均達(dá)到顯著水平。其中， T3處理SP含量在第8天時(shí)比T0顯著增加了20.00%，T3處理SS含量在第12天時(shí)比T0顯著增加2.26%，T4處理Pro含量在第12天時(shí)比T0顯著增加23.20%，增高幅度最大?？梢?jiàn)，干旱脅迫可以誘導(dǎo)山定子幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)積累，外源噴施適宜濃度ALA可以顯著促進(jìn)這些物質(zhì)的積累量。

2.3 干旱脅迫下外源ALA對(duì)山定子幼苗抗氧化酶活性和丙二醛(MDA)含量的影響

如圖3所示，干旱脅迫處理(T0)山定子幼苗SOD、POD、APX活性和MDA含量在各處理時(shí)期均比相應(yīng)CK顯著升高(P<0.05)；噴施不同濃度ALA幼苗SOD、POD和APX活性均不同程度地高于同期T0處理，而其MDA含量卻顯著低于同期T0處理。隨著干旱脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，各處理幼苗POD、APX活性和MDA含量均表現(xiàn)出逐漸增加的趨勢(shì)，并在第12天達(dá)到最大值，而其SOD活性呈現(xiàn)先升后降的變化趨勢(shì)并在第8天達(dá)到峰值；隨著ALA處理濃度的增加，SOD活性基本呈逐漸增加趨勢(shì)，而POD和APX活性均呈先升后降的變化趨勢(shì)，其MDA含量均呈逐漸降低的趨勢(shì)。其中，在脅迫第12天時(shí)，T4處理葉片SOD活性比同期T0增加5.81%， T3處理葉片POD和APX活性比T0分別增高3.76%和54.13%，此時(shí)T3和T4處理葉片MDA含量分別較T0顯著下降了25.75%和18.95%。因此，干旱脅迫誘導(dǎo)山定子幼苗SOD、POD、APX活性和MDA含量顯著提高，而外源噴施ALA能進(jìn)一步增強(qiáng)各抗氧化酶活性，顯著降低其MDA含量，有效緩解干旱脅迫誘發(fā)的過(guò)氧化傷害。

2.4 干旱脅迫下外源ALA對(duì)山定子幼苗葉綠素含量和氣孔開(kāi)度的影響

各脅迫處理山定子幼苗葉綠素含量和氣孔開(kāi)度測(cè)定結(jié)果(圖4)顯示，各時(shí)期T0處理葉綠素含量和氣孔開(kāi)度均比同期CK顯著降低。各時(shí)期噴施ALA幼苗的葉綠素含量均比同期T0處理顯著上升，并均以T3處理顯著較高；噴施ALA幼苗氣孔開(kāi)度在處理第4、8天也多比T0處理顯著上升，而在處理第12天均比T0處理顯著下降。隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，各脅迫處理幼苗葉綠素含量和氣孔開(kāi)度均呈逐漸降低的趨勢(shì)。其中， T3處理幼苗葉綠素含量在第12天時(shí)比同期T0顯著增加16.36%， T3處理氣孔開(kāi)度在第4天比T0顯著增大28.26%，其在第12天時(shí)比T0顯著降低5.39%。可見(jiàn)，外源噴施ALA能進(jìn)一步促進(jìn)葉綠素積累并在干旱脅迫初期促進(jìn)氣孔開(kāi)放，進(jìn)而使得干旱脅迫下山定子光合作用增強(qiáng)。

2.5 干旱脅迫下外源ALA對(duì)山定子幼苗熒光參數(shù)的影響

2.5.1最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)和實(shí)際光化學(xué)效率(YⅡ) 與CK相比，干旱脅迫(T0)下山定子砧木幼苗葉片熒光成像圖色彩明顯較淺，葉面噴施ALA后(T0～T4)色彩比T0不同程度加深，并以T4效果最明顯，說(shuō)明干旱脅迫使植株的Fv/Fm明顯下降，而外源ALA能明顯緩解這種下降(圖6)。同時(shí)，熒光定量分析結(jié)果(圖5)也顯示，CK處理幼苗葉片F(xiàn)v/Fm和YⅡ在3個(gè)時(shí)間點(diǎn)均處于同期各處理(T0～T4)的較高水平；隨著干旱脅迫時(shí)間的增加，T0處理的Fv/Fm和YⅡ值始終與CK相比顯著下降，而不同濃度的ALA均可顯著減緩干旱脅迫下山定子葉片F(xiàn)v/Fm和YⅡ參數(shù)的下降，且各時(shí)期均以T2處理的Fv/Fm和T3處理的YⅡ最高。其中，在脅迫第12天時(shí)， T2處理的Fv/Fm比T0顯著增大6.05%，T3處理的YⅡ比T0顯著升高69.32%。

圖3 干旱脅迫下ALA處理山定子幼苗抗氧化酶活性和MDA含量的變化Fig.3 The antioxidase activities and MDA content in leaves of M. baccata seedling externally applied with ALA during drought stress

圖4 干旱脅迫下ALA處理山定子幼苗葉綠素含量和葉片氣孔開(kāi)度的變化Fig.4 The chlorophyll content and stomatal aperture in leaves of M. baccata seedling externally applied with ALA during drought stress

2.5.2PSⅡ調(diào)節(jié)性能量耗散的量子產(chǎn)額(YNPQ)和非調(diào)節(jié)性能量耗散的量子產(chǎn)額(YNO) 圖6還顯示，在干旱脅迫第4、8、12天時(shí)，各處理山定子幼苗葉片的YNPQ和YNO值與CK相比均不同程度增大，并以T0處理增幅最大(P<0.05)；與T0相比，外噴不同濃度ALA處理YNPQ和YNO值均呈顯著減小趨勢(shì)，其中以T3處理的效果最明顯，降幅最大，其YNPQ和YNO值在脅迫第12天時(shí)比T0分別顯著降低了24.49%和23.53%。

2.5.3光化學(xué)淬滅系數(shù)(qP)及非光化學(xué)淬滅系數(shù)(NPQ/4) 各干旱脅迫處理幼苗葉片qP和NPQ/4測(cè)定結(jié)果(圖7)顯示，與CK相比， T0處理qP值隨干旱脅迫時(shí)間延長(zhǎng)而持續(xù)降低，但其NPQ/4值卻呈升高趨勢(shì)；與T0相比，外噴ALA處理的qP值明顯增大，而其NPQ/4值明顯降低，并以T3處理表現(xiàn)較突出。其中，在干旱脅迫第12天時(shí)，T3處理幼苗葉片的qP比同期T0顯著增高8.15%，升高幅度最大，而其NPQ/4比同期T0顯著減小17.82%，降低幅度最大。

圖5 干旱脅迫第12天時(shí)山定子幼苗葉片F(xiàn)v/Fm的熒光圖像The color scale below the image reflects the value of Fv/Fm (0-1).Fig.5 The Fv/Fm fluorescence images during drought stress at 12th day

圖6 干旱脅迫下ALA處理山定子幼苗葉片F(xiàn)v/Fm、YⅡ、YNPQ和YNO的變化Fig.6 The Fv/Fm，YⅡ，YNPQ and YNO in leaves of M. baccata seedling externally applied with ALA during drought stress

2.5.4光合電子傳遞速率(ETR) 圖7結(jié)果顯示，幼苗CK處理的ETR值在干旱脅迫期間維持在12.5 μmol·m-2·s-1左右；而隨著干旱脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，T0處理的ETR參數(shù)較CK顯著降低9.59%～33.67%；外噴不同濃度的ALA均可顯著減緩干旱脅迫下ETR參數(shù)的下降幅度，并均以T2和T3處理表現(xiàn)更為突出，他們?cè)诟珊得{迫處理第12天分別較同期T0顯著上升15.94%和21.38%。

綜合以上分析可知干旱脅迫下山定子幼苗的光能利用率降低，而外源噴施ALA使得植物光能利用率增高，光合作用增強(qiáng)，光合產(chǎn)物積累增加。

2.6 山定子幼苗抗旱指標(biāo)主成分分析

為了克服用單個(gè)指標(biāo)評(píng)價(jià)植物抗旱性的局限性，全面反映外源ALA對(duì)山定子幼苗抗旱性的影響，對(duì)干旱脅迫第12天時(shí)的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析(表1)。結(jié)果表明，根據(jù)特征值>1作為主成分個(gè)數(shù)原則，本試驗(yàn)可提取2個(gè)主成分，其特征值分別為12.441和2.027，方差貢獻(xiàn)率分別為77.755%和12.671%，累積貢獻(xiàn)率達(dá)90.425%，符合分析要求。

表1 主成分分析旋轉(zhuǎn)后的成分載荷矩陣Tables 1 Rotated component matrix of principal component analysis

圖7 干旱脅迫下ALA處理山定子幼苗葉片NPQ/4、qP和ETR的變化Fig.7 The NPQ/4，qP and ETR in leaves of M. baccata seedling externally applied with ALA during drought stress

表2 各外源ALA濃度處理的綜合得分Table 2 Comprehensive score and ranking of exogenous ALA concentrations

進(jìn)一步通過(guò)各ALA處理的主成分綜合得分(表2)來(lái)看，不同ALA濃度的外源ALA處理后山定子幼苗抗旱能力從強(qiáng)到弱依次是T3>T2>T4>T1>T0。

3 討 論

干旱影響植物的生理代謝，甚至導(dǎo)致植物體內(nèi)活性氧累積、細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)過(guò)氧化物增加乃至細(xì)胞膜的破壞[17]，MDA是細(xì)胞膜脂發(fā)生過(guò)氧化的最終產(chǎn)物。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，植物在干旱脅迫下會(huì)通過(guò)增加滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)積累來(lái)調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透勢(shì)[18]，以及增強(qiáng)抗氧化酶大量合成[19]提高干旱脅迫條件下植株體內(nèi)ROS的清除能力，避免細(xì)胞膜質(zhì)過(guò)氧化；而長(zhǎng)時(shí)間逆境脅迫將造成體內(nèi)ROS大量積累，植物細(xì)胞膜受損，MDA積累。研究表明干旱脅迫下，ALA能參與植物生長(zhǎng)發(fā)育，誘導(dǎo)植物產(chǎn)生抗逆性[20]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，噴施外源ALA后的山定子幼苗MDA含量比單獨(dú)干旱脅迫處理顯著降低，且100 mg/L的ALA處理MDA含量在脅迫第8天時(shí)比對(duì)照降低程度最大。同時(shí)，ALA處理幼苗的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)積累量增加，抗氧化酶活性顯著升高。其中，75 mg/L ALA處理在持續(xù)干旱脅迫第8天時(shí)的SP含量和SOD活性相比對(duì)照上升幅度最大，在干旱脅迫第12天時(shí)的APX和POD活性顯著升高，SS積累明顯增加，100 mg/L ALA處理Pro含量在干旱脅迫第12天時(shí)也明顯增加。這說(shuō)明外噴ALA可促進(jìn)干旱脅迫后山定子幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的合成積累及抗氧化酶活性的增強(qiáng)，一定程度上加速植株體內(nèi)ROS的清除，維持活性氧代謝平衡以及膜系統(tǒng)的完整性，短時(shí)間內(nèi)緩解干旱脅迫造成的損傷，提高了植物的抗旱能力。這與劉旦[21]在油菜上的研究結(jié)果一致。

隨著干旱脅迫的加劇，植物通常表現(xiàn)出光合效率降低、氣孔阻力升高等現(xiàn)象[22]。因此，人們認(rèn)為氣孔限制是干旱脅迫下植物光合效率下降的主要原因[23]。本研究表明，干旱脅迫下山定子幼苗葉片氣孔開(kāi)度變小、葉綠素含量明顯降低，與前人在甜瓜[24]、草莓[25]和蘿卜[26]等作物上的研究結(jié)果一致；同時(shí)，ALA處理葉片氣孔開(kāi)度在第4天時(shí)比單純控水處理明顯增大，而在處理第12天時(shí)明顯低于對(duì)照和單純控水處理，表明ALA可以在干旱脅迫下誘導(dǎo)葉片氣孔開(kāi)度的變小，降低葉片蒸騰作用，減少水分散失；另外，在持續(xù)干旱脅迫后，山定子植株葉片葉綠素含量降低，噴施ALA處理的葉綠素含量又顯著高于對(duì)照，并以75 mg/L ALA處理第12天時(shí)葉綠素含量上升幅度最大，又說(shuō)明外源ALA作為葉綠素合成前體，直接參與或調(diào)節(jié)葉綠素的合成，從而增加葉綠素含量來(lái)提高光合效率，促進(jìn)光合作用的正常進(jìn)行。

葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)可以測(cè)定葉片在光合作用過(guò)程中光系統(tǒng)對(duì)光能的吸收、傳遞、耗散、分配等參數(shù)，通過(guò)葉綠素?zé)晒馓匦缘奶綔y(cè)可以了解植物的生長(zhǎng)、病害及受脅迫等生理狀態(tài)[27]。首先，光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)是衡量植物光合性能的重要指標(biāo)[28]，本試驗(yàn)結(jié)果表明，持續(xù)干旱脅迫致使山定子葉片F(xiàn)v/Fm顯著降低，其PSⅡ反應(yīng)中心活性已經(jīng)受到了明顯的破壞或抑制，而噴施ALA處理能不同程度地緩解干旱脅迫下山定子Fv/Fm值的下降，前人在紅掌[29]上也有類似試驗(yàn)結(jié)果。這表明ALA能有效緩解干旱脅迫對(duì)葉片PSⅡ反應(yīng)中心活性的抑制，維持PSⅡ的基本生理功能，提高山定子葉片在干旱脅迫下的光能轉(zhuǎn)換效率。其次，PSⅡ吸收的能量主要通過(guò)YⅡ、YNPQ和YNO進(jìn)行轉(zhuǎn)化和耗散[30]。植物遭受逆境脅迫會(huì)損壞PSⅡ的電子傳遞鏈，降低植物進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)的能量[31]；YⅡ代表用于光化學(xué)反應(yīng)的那部分能量，剩余的未做功的能量分成YNPQ和YNO兩個(gè)部分。YNPQ代表通過(guò)調(diào)節(jié)性的光保護(hù)機(jī)制耗散為熱的能量[32]。在干旱脅迫條件下，山定子葉片的YNPQ較高，表明此時(shí)山定子葉片PSⅡ已經(jīng)出現(xiàn)損傷，不能將所有光能進(jìn)行轉(zhuǎn)化，出現(xiàn)了光能過(guò)剩；而噴施ALA處理葉片的YNPQ相比對(duì)照處于較低水平，說(shuō)明外源ALA能夠促進(jìn)山定子葉片通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)制來(lái)耗散調(diào)過(guò)剩光能而進(jìn)行自我保護(hù)。YNO為非調(diào)節(jié)性能耗散的光量子產(chǎn)量，參數(shù)值過(guò)大，一方面反映光化學(xué)能量轉(zhuǎn)換和自我保護(hù)調(diào)節(jié)機(jī)制比較脆弱，另一方面反映植物已經(jīng)無(wú)法耗散過(guò)多光能，可以由此參數(shù)判斷植物受傷害的程度[33]。本實(shí)驗(yàn)中，干旱脅迫下山定子葉片YNO處于較高水平，且隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)而上升，葉片光化學(xué)能量轉(zhuǎn)換慢、自我保護(hù)機(jī)制弱，從而說(shuō)明在干旱脅迫下葉片已經(jīng)無(wú)法耗散過(guò)多的光能，葉片光合系統(tǒng)已經(jīng)受到傷害。而噴施了ALA的各處理葉片YNO比對(duì)照低，說(shuō)明外源ALA有效地緩解了葉片光能轉(zhuǎn)化途徑受到的干旱脅迫損傷，維持了葉片正常的光能傳遞。一定的環(huán)境條件下，最理想的調(diào)節(jié)機(jī)制是通過(guò)保持盡量大的YNPQ/YNO比值來(lái)獲得盡量大的YⅡ[33]；如果植物沒(méi)有這種自身的耗散機(jī)制，過(guò)剩的光能會(huì)誘導(dǎo)產(chǎn)生單線態(tài)氧或者自由基，這對(duì)植物非常有害[33]。在本試驗(yàn)中，持續(xù)干旱脅迫第12天時(shí)75 mg/L和100 mg/LALA處理幼苗葉片的YNPQ/YNO比值比別的處理低，且75 mg/L的ALA處理下YⅡ值升高最明顯。由此可見(jiàn)，ALA處理的葉片自身調(diào)節(jié)機(jī)制較強(qiáng)，從而能維持較好的光合能力。與這劉衛(wèi)琴等[25]在草莓和康瑯等[6]在大棚西瓜上的研究結(jié)果相一致。另外，qP通常反映PSⅡ反應(yīng)中心開(kāi)放程度[27]；由熱耗散引起的熒光淬滅稱為NPQ，它是植物在光照過(guò)強(qiáng)時(shí)的一種自我保護(hù)機(jī)制[34]。在本試驗(yàn)中，干旱脅迫下山定子葉片qP和ETR參數(shù)值減小而NPQ/4參數(shù)值增大，外噴75 mg/L ALA幼苗葉片qP值上升和NPQ/4值降低均在干旱脅迫第12天時(shí)最明顯，說(shuō)明噴施ALA不僅可以減少天線色素的熱耗散而且可以有效緩解干旱脅迫下光合電子傳遞的抑制，這是由于ALA能夠通過(guò)促進(jìn)植株P(guān)SⅡ反應(yīng)中心附近的保護(hù)酶活性，減緩ROS對(duì)光合膜的損壞作用，與此同時(shí)促進(jìn)了光合電子傳遞，這與周晨楠報(bào)道的逆境下番茄[35]熒光參數(shù)變化規(guī)律一致。

綜上所述，山定子幼苗葉片外噴ALA協(xié)調(diào)了植株體內(nèi)滲透調(diào)節(jié)以及光合系統(tǒng)之間功能的緊密合作，優(yōu)化了干旱脅迫下光電子的傳遞，減輕了干旱對(duì)砧木幼苗的損傷，增強(qiáng)了砧木幼苗的抗旱能力。但山定子幼苗對(duì)不同濃度的外源ALA的響應(yīng)也存在一定的差異性。通過(guò)主成分分析可知幼苗葉面噴施75 mg/L的ALA在控水處理第12天可以最大程度地提高蘋(píng)果砧木山定子的抗旱性。

參考文獻(xiàn):

[1] CHAVES M M, MAROCO J P, PEREIRA J S. Understanding plant responses to drought-from genes to the whole plant[J].FunctionalPlantBiology, 2003, (3): 239-264.

[2] DOROTHEA BARTELS, RAMANJULU SUNKAR. Drought and salt tolerance in plants[J].CriticalReviewsinPlantSciences, 2005,24(1): 23-58.

[3] 呂殿青, 邵明安, 王全九. 壟溝耕作條件下的土壤水分分布試驗(yàn)研究[J]. 土壤學(xué)報(bào), 2003,40(1): 147-150.

Lü D Q, SHAO M A, WANG J Q. Experimental study on soil water distribution under ridge and furrow cultivation[J].ActaPedologicaSinica, 2003,40(1): 147-150.

[4] BRAY E A. Plant responses to water deficit[J].TrendsinPlantScience, 1997,2(97): 48-54.

[5] 徐啟賀. 蘋(píng)果砧木對(duì)干旱脅迫的生理響應(yīng)及抗旱性評(píng)價(jià)[D]. 北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院, 2010.

[6] 康 瑯, 汪良駒. ALA對(duì)西瓜葉片葉綠素?zé)晒夤忭憫?yīng)曲線的影響[J]. 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2008,31(1): 31-36.

KANG L, WANG L J. Effects of ALA treatments on light response curves of chlorophyll fluorescence of watermelon leaves[J].JournalofNanjingAgriculturalUniversity, 2008,31(1): 31-36.

[7] NISHIHARA E, KONDO K,PARVEZ M M,etal. Role of 5-aminolevulinic acid (ALA) on active oxygen-scavenging system in NaCl-treated spinach.(Spinaeia oleraeea)[J].JournalofPlantPhysiology, 2003,160(9): 1 085-1 091.

[8] 郭 珍, 徐福利, 汪有科. 5-氨基乙酰丙酸對(duì)棗樹(shù)生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J]. 西北林學(xué)院學(xué)報(bào), 2010,25(3): 93-96.

GUO Z, XU F L, WANG Y K. Effects of 5-aminolevulinic acid on the growth , the yield and quality of compact jujube in mountainous region[J].JournalofNorthwestForestryUniversity, 2010,25(3): 93-96.

[9] 高晶晶, 馮新新, 段春慧,等. ALA提高蘋(píng)果葉片光合性能與果實(shí)品質(zhì)的效應(yīng)[J]. 果樹(shù)學(xué)報(bào), 2013,30(6): 944-951.

GAO J J, FENG X X, DUAN C H,etal. Effects of 5-aminolevulinic acid (ALA) on leaf photosynthesis and fruit quality of apples[J].JournalofFruitScience, 2013,30(6): 944-951.

[10] 王宏信, 劇春暉, 李向林,等. 外源5-氨基乙酰丙酸對(duì)干旱脅迫下降香黃檀幼苗生長(zhǎng)、根系生理特性的影響[J]. 熱帶作物學(xué)報(bào), 2017,(10): 1 823-1 829.

WANG H X, JU C H, LI X L,etal. Effects of exogenous 5-aminolevulinic acid on growth and root physiological characteristics ofDalbergiaodoriferaT.chenunder drought stress[J].ChineseJournalofTropicalCrops, 2017,(10): 1 823-1 829.

[11] 張春平, 何 平, 袁鳳剛,等. 外源5-氨基乙酰丙酸對(duì)干旱脅迫下甘草種子萌發(fā)及幼苗生理特性的影響[J]. 西北植物學(xué)報(bào), 2011,31(8):1 603-1 610.

ZHANG C P, HE P, YUAN F G,etal. Effect of exogenous ALA on seed germination and physiological characteristics ofGlycyrrhizauralensisseedlings under drought stress[J].ActaBotanicaBoreali-OccidentaliaSinica, 2011,31(8): 1 603-1 610.

[12] 李合生. 植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理與技術(shù)[M]. 北京: 高等教育出版社, 2000.

[13] PORRA R J, THOMPSON W A, KRIEDEMANN P E. Determination of accurate extinction coefficients and simultaneous equations for assaying chlorophylls a, and b, extracted with four different solvents: verification of the concentration of chlorophyll standards by atomic absorption spectroscopy[J].Biochim.Biophys.Acta, 1989,975(3): 384-394.

[14] 王春萍, 黃啟中, 雷開(kāi)榮,等. 低溫弱光下辣椒幼苗葉綠素?zé)晒馓匦约捌渑c品種耐性的關(guān)系[J]. 園藝學(xué)報(bào), 2015,42(9): 1 798-1 806.

WANG C P, HUANG Q Z, LEI K R,etal. Chlorophyll fluorescence characteristics of pepper seedlings under low temperature and weak light and their relationship to varieties tolerance[J].ActaHorticulturaeSinica, 2015,42(9): 1 798-1 806.

[15] 葉春秀, 莊振剛, 李有忠,等. 棉花葉片氣孔制片方法比較及改良[J]. 分子植物育種, 2014,(3): 543-546.

YE C X, ZHUANG Z G, LI Y Z,etal. A comparison of several specimen preparation methods of cotton stomatal slice[J].MolecularPlantBreeding, 2014,(3): 543-546.

[16] 楊 玲, 張彩霞, 等. ‘華紅’蘋(píng)果果肉的流變特性及其主成分分析[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2015,48(12): 2 417-2 427.

YANG L, ZHANG C X,etal. Rheologic properties of ‘Huahong’ apple pulp and their principal component analysis[J].ScientiaAgriculturaSinica, 2015,48(12): 2 417-2 427.

[17] 焦 健, 李朝周, 黃高寶. 鈷對(duì)干旱脅迫下大豆幼苗葉片的保護(hù)作用及其機(jī)理[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2006,17(5): 796-800.

JIAO J, Li C Z, HUANG G B. Protective effects and their mechanisms of cobalt on soybean seedling’ s leaf under drought stress[J].ChineseJournalofAppliedEcology, 2006,17(5): 796-800.

[18] HONGLING H U, ZHANG J, TINGXING H U,etal. Drought tolerance comparison of eucalyptus grandis saplings under different nitrogen application levels[J].ActaBotanicaBoreali-OccidentaliaSinica, 2014,34(1): 118-127.

[19] GILL S S, TUTEJA N. Reactive oxygen species and antioxidant machinery in abiotic stress tolerance in crop plants[J].PlantPhysiologyandBiochemistry, 2010,48(12): 909-930.

[20] 李小玲, 華智銳. 外源 ALA 對(duì)鹽脅迫下商洛黃芩生理特性的影響[J]. 江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2016,28(2): 70-73.

LI X L, HUA Z R. Effects of exogenous ALA on physiological characteristics ofScutellariabaicalensisgeorgi of Shangluo under NaCl stress[J].ActaAgricultureJiangxi, 2016,28(2): 70-73.

[21] 劉 旦. 5-氨基乙酰丙酸調(diào)控干旱脅迫下油菜幼苗生長(zhǎng)的生理機(jī)制研究[D]. 杭州: 浙江大學(xué), 2012.

[22] 殷宏章. 生物生產(chǎn)力和光合作用測(cè)定技術(shù)[M]. 北京:科學(xué)出版社, 1986: 63.

[23] 張錄山, 張國(guó)斌, 胡云飛,等. 水肥耦合對(duì)西蘭花光合及葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2015, (10): 9-12.

ZHANG L S, ZHANG G B, HU Y F,etal. Effects of water and fertilizer coupling on the photosynthesis and chlorophyll fluorescence of broccoli[J].JournalofAnhuiAgriculturalSciences, 2015, (10): 9-12.

[24] 汪良駒, 姜衛(wèi)兵, 黃保健. 5-氨基乙酰丙酸對(duì)弱光下甜瓜幼苗光合作用和抗冷性的促進(jìn)效應(yīng)[J]. 園藝學(xué)報(bào), 2004,31(3):321-326.

WANG L J, JIANG W B, HUANG B J. Promotion of photosynthesis by 5-aminolevulinic acid (ALA)during and after chilling stress in melon seedlings grown under low light condition[J].ActaHorticulturaeSinica, 2004,31(3): 321-326.

[25] 劉衛(wèi)琴, 康 瑯, 汪良駒. ALA對(duì)草莓光合作用的影響及其與抗氧化酶的關(guān)系[J]. 西北植物學(xué)報(bào), 2006,26(1): 57-62.

LIU W Q, KANG L, WANG L J. Effects on strawberry photosynthesis and relations to anti-oxidant enzymes of ALA[J].ActaBotanicaBoreali-OccidentaliaSinica, 2006,26(1): 57-62.

[26] 汪良駒, 劉衛(wèi)琴, 孫國(guó)榮,等. ALA對(duì)蘿卜不同葉位葉片光合作用與葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊慬J]. 西北植物學(xué)報(bào), 2005,25(3): 488-496.

WANG L J, LIU W Q, SUN G R,etal. Effects of 5-aminolevulinic acid on photosynthesis and chlorophyll fluorescence of radish seedlings [J].ActaBotanicaBoreali-OccidentaliaSinica, 2005,25(3): 488-496.

[27] 馮 偉, 李 曉, 王永華,等. 小麥葉綠素?zé)晒鈪?shù)葉位差異及其與植株氮含量的關(guān)系[J]. 作物學(xué)報(bào), 2012,38(4): 657-664.

FENG W, LI X, WANG Y H,etal. Difference of chlorophyll fluorescence parameters in leaves at different positions and its relationship with nitrogen content in winter wheat plant[J].ActaAgronomicaSinica, 2012,38(4): 657-664.

[28] LIAN-WEI PENG, JIN-KUI GUO,etal. Photosynthetic properties of photosystem II inArabidopsisthalianalpa1 mutant[J].BulletinofBotany, 2006,48(12): 1 421-1 430.

[29] 康博文, 李文華,等. ALA對(duì)紅掌葉片光合作用及葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響[J]. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào), 2009,37(4):97-102.

KANG B W, LI W H,etal. Effects of ALA treatment on photosynthetic and chlorophyII fluorescence dynamics ofAnthuriumandraeanum[J].JournalofNorthwestA&FUniversity, 2009,37(4): 97-102.

[30] KRAMER D M, JOHNSON G,etal. New fluorescence parameters for the determination of QA redox state and excitation energy fluxes[J].PhotosynthesisResearch, 2004,79(2): 209-218.

[31] 李 超, 王育青, 高 麗,等. 九個(gè)苜蓿品種葉綠素?zé)晒鈪?shù)與葉水勢(shì)日變化研究[J]. 中國(guó)草地學(xué)報(bào), 2012,34(2): 23-29.

LI C, WANG Y Q, GAO L,etal. Studies on chlorophyII fluorescence characters and leaf water potential in nine alfalfa varieties[J].ChineseJournalofGrassland, 2012,34(2): 23-29.

[32] 孫 俊, 宋彩惠, 等. 農(nóng)藥脅迫對(duì)生菜葉片葉綠素?zé)晒鈭D像參數(shù)的影響[J]. 湖北農(nóng)業(yè)科學(xué), 2014,53(12): 2 827-2 831.

SUN J, SONG C H,etal. Effects of pesticides on chlorophyll fluorescence image parameters of lettuce leaves[J].HubeiAgriculturalSciences, 2014,53(12): 2 827-2 831.

[33] 趙麗萍, 劉紅梅, 等. 不同栽培模式下晚稻齊穗后的光合性能及其與產(chǎn)量的關(guān)系[J]. 作物研究, 2014,28(2): 126-131.

ZHAO L P, LIU H M,etal.Photosynthetic performance of different cultivation patterns after full heading in late rice and its relationship with yield[J].CropResearch, 2014,28(2): 126-131.

[34] 張春平, 周 慧, 何 平,等. 外源5-氨基乙酰丙酸對(duì)鹽脅迫下黃連幼苗光合參數(shù)及其葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊慬J]. 西北植物學(xué)報(bào), 2014,34(12): 2 515-2 524.

ZHANG C P, ZHOU H, HE P,etal. Effect of exogenous 5-aminolevulinic acid on photosynthesis and chlorophyII fluorescence characteristics ofCoptischinensisFrench seedlings under NaCI stress[J].ActaBotanicaBoreali-OccidentaliaSinica, 2014,34(12): 2 515-2 524.

[35] 周晨楠, 施曉夢(mèng), 袁穎輝,等. 外源亞精胺對(duì)Ca(NO3)2脅迫下番茄幼苗光合特性和抗氧化酶活性的影響[J]. 西北植物學(xué)報(bào), 2012,32(3): 498-504.

ZHOU C N, SHI X M, YUAN Y H,etal. Effect of exogenous spermidine on photosyntyesis and activities of antioxidant enzymes in tomato seedlings under Ca(NO3)2stress[J].ActaBotanicaBoreali-OccidentaliaSinica, 2012,32(3): 498-504.