王玥琳 徐大平 楊曾獎(jiǎng) 劉小金 洪 舟 張寧南

(中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)研究所，廣州 510520)

植物激素對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育與建成具有重要的調(diào)控作用，與植物的環(huán)境適應(yīng)性、抗逆性、脅迫信號(hào)傳導(dǎo)等密切相關(guān)關(guān)聯(lián)[1]。生長(zhǎng)素(Indole acetic acid,IAA)影響細(xì)胞的分化、伸長(zhǎng)和分裂，以及生殖器官和營(yíng)養(yǎng)器官的生長(zhǎng)、成熟和衰老，是調(diào)控植物頂端優(yōu)勢(shì)的主導(dǎo)因素，影響植物腋芽的生長(zhǎng)[2～4]。赤霉素(Gibberellic acid,GA3)廣泛分布于植物各組織器官中，促進(jìn)植物生長(zhǎng)，打破種子休眠，在植物生長(zhǎng)旺盛時(shí)期GA3量高于生長(zhǎng)緩慢期[5]。脫落酸(Abscisic,ABA)屬植物生長(zhǎng)抑制劑，存在于全部維管植物中，起到促進(jìn)誘導(dǎo)和維持植物休眠，在逆境條件下含量顯著增加。玉米素核苷(Trans-Zeatin-riboside,ZR)是高等植物主要的細(xì)胞分裂素之一，能促進(jìn)植物細(xì)胞分裂和細(xì)胞體積擴(kuò)大，具有打破種子休眠的生理效應(yīng)[6～7]。

降香黃檀(Dalbergiaodorifera)為蝶形花科(Papilionaceae)黃檀屬(Dalbergia)耐低溫、干旱瘠薄的陽(yáng)性植物，適應(yīng)性廣，其心材具有極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，從中提取的降香油既是重要的定香劑又有重要的藥用價(jià)值。降香黃檀不僅為我國(guó)優(yōu)良的珍貴樹(shù)種之一，更是具廣泛發(fā)展前景的山地造林和城市園林綠化珍稀樹(shù)種[8～9]。目前，關(guān)于降香黃檀心材形成、品種選育及苗期營(yíng)養(yǎng)等[10～13]的研究較多，而對(duì)不同栽培措施下樹(shù)木營(yíng)養(yǎng)狀況研究較少。本研究以降香黃檀為研究對(duì)象，探討不同栽培措施對(duì)降香黃檀內(nèi)源激素的影響，分析在不同栽培措施處理下的激素含量變化，為林木培育提供一定的理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于金龍珍貴樹(shù)研究基地及肇慶市林科所，均屬肇慶市高要區(qū)，地處廣東省中部，西江中下游，112°11′～112°50′E、22°47′～23°26′N(xiāo)。高要區(qū)地處于肇慶市南部，北與鼎湖區(qū)、四會(huì)市、廣寧縣、端州區(qū)相連，東與佛山市三水區(qū)相臨，南與云浮市新興縣、佛山市高明區(qū)相接，西連接肇慶市德慶縣、云浮市云城區(qū)。高要地勢(shì)以丘陵和山地為主，自西向東南方向傾斜。屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均降雨量1 647.8 mm，年平均氣溫22℃，年平均日照時(shí)數(shù)1 801.6 h。

2 研究方法

2.1 試驗(yàn)方法

2.1.1 移植試驗(yàn)

試驗(yàn)于2017年5月，在肇慶高要金龍珍貴樹(shù)研究基地以胸徑為6～8 cm的降香黃檀為材料，選擇向南坡、地形平整、長(zhǎng)勢(shì)健康一致的林分。試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理，每處理15棵，共75棵樹(shù)。5個(gè)處理分別為：①去冠移(修掉樹(shù)冠的1/2枝葉+移植)；②全冠移(不修枝+移植)；③斷根；④去冠(修掉樹(shù)冠的1/2枝葉)；⑤對(duì)照(CK)。

2.1.2 修枝試驗(yàn)

試驗(yàn)于2017年4月底，在肇慶市林科所選取胸徑6～8 cm，樹(shù)勢(shì)均勻一致的降香黃檀，按修枝強(qiáng)度設(shè)3個(gè)處理，每處理9棵，共27棵樹(shù)。修枝強(qiáng)度設(shè)置：①重度修枝(修去樹(shù)冠的1/2)；②輕度修枝(修去樹(shù)冠的1/4)；③對(duì)照(CK)。以斜切方式(切口上部貼近樹(shù)干，切口與分枝垂直)修枝，切口盡量平滑、不偏不裂，不削樹(shù)皮，不帶皮，不留樁。

2.1.3 鉀肥試驗(yàn)

試驗(yàn)于2017年5月，在肇慶高要金龍珍貴樹(shù)研究基地選取胸徑6～8 cm，樹(shù)勢(shì)均勻一致的降香黃檀，設(shè)3個(gè)處理，每處理15棵，共45棵樹(shù)，經(jīng)每木檢尺。各重復(fù)間設(shè)隔離樹(shù)，隨機(jī)區(qū)組排列，各處理的養(yǎng)分施入量見(jiàn)表1。施肥方式為環(huán)狀施肥法。

表1 施肥方案

2.1.4 乙烯試驗(yàn)

試驗(yàn)于2017年6月，在肇慶市林科所選取胸徑6～8 cm，樹(shù)勢(shì)均勻一致的降香黃檀，設(shè)4個(gè)處理，每處理6棵，共24棵樹(shù)，經(jīng)每木檢尺。用6.5 mm電鉆于樹(shù)干距地面0.3與1.3 m處鉆孔后，分別將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%、0.5%、2.5%的乙烯利(ETH)溶液用2 mL注射器注入樹(shù)體內(nèi)上、下各50 mL，對(duì)照(CK)注射蒸餾水，注射完后用膠帶密封傷口。

2.2 樣品采集與處理

2017年8月進(jìn)行葉片樣品采集。各處理隨機(jī)選3株優(yōu)勢(shì)木作為樣株，用高枝剪取樹(shù)冠陽(yáng)面中上部枝葉，手工摘取飽滿無(wú)病害葉片20～30片混合均勻，分別編號(hào)，裝入密封袋，干冰保溫帶回。用干凈紗布擦凈，儲(chǔ)藏在-40℃冰箱中。

2.3 激素含量測(cè)定

內(nèi)源激素(IAA、ABA、GA3、ZR)含量測(cè)定采用酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA)[14]，試劑盒由中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)提供，每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3次。

2.4 數(shù)據(jù)處理

所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2007和SPSS16.0進(jìn)行處理。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同栽培措施對(duì)降香黃檀內(nèi)源激素的影響

3.1.1 修枝對(duì)降香黃檀內(nèi)源激素含量的影響

如圖1所示，本研究中修枝各處理間w(IAA)、w(GA3)和w(ZR)(均以鮮葉質(zhì)量計(jì)算)均隨著修枝強(qiáng)度的增加而增加。重度修枝處理的w(IAA)最大，為69.849 ng·g-1，比最小值CK處理58.434 ng·g-1增加了19.54%，w(GA3)最大值重度修枝處理為6.619 ng·g-1，比最小值CK處理4.635 ng·g-1增加了42.79%，w(ZR)重度修枝處理為8.805 ng·g-1，比最小值CK處理增加了15.63%。w(ABA)(以鮮葉質(zhì)量計(jì)算)隨著修枝強(qiáng)度增加呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢(shì)，最大值重度修枝處理77.998 ng·g-1比最小值低度修枝處理61.255 ng·g-1增加了27.33%。

圖1 降香黃檀內(nèi)源激素對(duì)修枝的響應(yīng) 圖中誤差線使用標(biāo)準(zhǔn)差繪制，不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.01)，下同。Fig.1 The effects of pruning on endogenous hormones of D.odorifera Error bars are standard deviation,and different lowercase letters indicate significant difference at 0.01 level,the same as below.

圖2 降香黃檀內(nèi)源激素對(duì)移植的響應(yīng)Fig.2 The effects of transplant on endogenous hormones of D.odorifera

圖3 降香黃檀內(nèi)源激素對(duì)鉀肥的響應(yīng)Fig.3 The effects of potash fertilizer on endogenous hormones of D.odorifera

3.1.2 移植對(duì)降香黃檀內(nèi)源激素含量的影響

不同移植處理對(duì)降香黃檀各內(nèi)源激素的影響不同，呈現(xiàn)不同的變化規(guī)律。如圖2所示，w(IAA)與w(ZR)(均以鮮葉質(zhì)量計(jì)算)均以CK、斷根、去冠、全冠移、去冠移各處理為順序呈現(xiàn)遞增的趨勢(shì)，w(IAA)與w(ZR)最大值去冠移處理分別比最小值CK處理增加了58.37%和19%。w(GA3)(以鮮葉質(zhì)量計(jì)算)以CK、去冠、全冠移、去冠移、斷根各處理為順序呈現(xiàn)遞增的趨勢(shì)，最大值斷根處理8.418 ng·g-1比最小值CK處理4.955 ng·g-1增加了69.90%，其中去冠和CK無(wú)明顯差異。w(ABA)(以鮮葉質(zhì)量計(jì)算)對(duì)不同移植處理的遞增規(guī)律為：去冠移、去冠、斷根、CK、全冠移，最大值全冠移處理80.169 ng·g-1比最小值去冠移處理52.001 ng·g-1增加了54.2%。

3.1.3 鉀肥對(duì)降香黃檀內(nèi)源激素含量的影響

如圖3所示，w(IAA)、w(ZR)、w(GA3)(均以鮮葉質(zhì)量計(jì)算)隨著鉀肥用量的增加有明顯差別，均表現(xiàn)出先增加后減少的趨勢(shì)。其中w(IAA)和w(GA3)以CK處理為最小值，分別為48.240和4.831 ng·g-1，最大值K1處理比CK處理分別增加55.86%和26.82%，w(ZR)最小值為K2處理，最大值K1處理8.383 ng·g-1比最小值K2處理7.049 ng·g-1增加了18.93%。而w(ABA)(以鮮葉質(zhì)量計(jì)算)，K1、K2間無(wú)明顯差異，但均小于CK，最大值CK處理71.082 ng·g-1比最小值K2處理54.356 ng·g-1增加了30.77%。

3.1.4 乙烯對(duì)降香黃檀內(nèi)源激素的影響

乙烯對(duì)降香黃檀內(nèi)源激素的影響有較大差異，如圖4所示，w(IAA)、w(GA3)(均以鮮葉質(zhì)量計(jì)算)均隨乙烯百分比的增加而降低。w(IAA)最大值CK處理47.762 ng·g-1比最小值E2.5%處理增加了52.78%，w(GA3)最大值CK處理4.967 ng·g-1比最小值E2.5%處理增加了34.2%。w(ABA)(以鮮葉質(zhì)量計(jì)算)隨乙烯百分比的增加而增加，最大值E2.5%處理96.94 ng·g-1比最小值CK處理66.107 ng·g-1增加了46.6%。w(ZR)(以鮮葉質(zhì)量計(jì)算)則隨乙烯百分比的增加先增加后降低，E0.1%處理最大，E2.5%處理最小，E0.1%處理9.378 ng·g-1比E2.5%處理7.005 ng·g-1增加了33.9%。

圖4 降香黃檀內(nèi)源激素對(duì)乙烯的響應(yīng)Fig.4 The effects of ethylene on endogenous hormones of D.odorifera

3.2 不同栽培措施對(duì)降香黃檀各內(nèi)源激素比例的影響

3.2.1 修枝對(duì)降香黃檀各內(nèi)源激素比例的影響

降香黃檀內(nèi)源激素比例對(duì)修枝的響應(yīng)如表2所示，IAA/ABA、GA3/ABA、ZR/ABA、GA3/IAA隨修枝強(qiáng)度增大呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，最小值分別比最大值降低了17.4%、29.7%、17.3%；GA3/IAA隨修枝強(qiáng)度增大而增大，最大值重度修枝比最小值CK處理增加了16.3%；ZR/IAA、ZR/GA3隨修枝強(qiáng)度增大而減少，最小值重度修枝處理分別比最大值CK處理分別降低了3.3%和19.0%。

3.2.2 移植對(duì)降香黃檀各內(nèi)源激素比例的影響

表3為移植對(duì)降香黃檀各內(nèi)源激素比例的影響，不同移植處理的IAA/ABA大小排列順序?yàn)椋喝ス谝?去冠>斷根>全冠移>CK，最小值CK處理0.669比最大值去冠移1.408降低了52.47%；GA3/ABA排列次序?yàn)椋喝ス谝?斷根>去冠=全冠移>CK，最小值CK處理0.072比最大值去冠移處理0.148降低了51.47%；ZR/ABA大小順序?qū)?yīng)處理為去冠移>去冠>斷根>CK>全冠移，最小值全冠移處理0.114比最大值0.182降低了37.66%；GA3/IAA大小順序?qū)?yīng)處理為斷根>全冠移>CK>去冠移>去冠，最小值去冠處理0.084比最大值斷根0.154降低了45.80%；ZR/IAA大小順序?qū)?yīng)處理為CK>斷根>去冠>全冠移>去冠移，最小值去冠移處理0.129比最大值CK處理0.172降低了24.83%；ZR/GA3大小順序?qū)?yīng)處理為去冠>CK>全冠移>去冠移>斷根，最小值斷根處理0.995比最大值去冠處理1.683減少了40.85%。

表2降香黃檀內(nèi)源激素比例對(duì)修枝的響應(yīng)

Table2ResponseofproportionofendogenoushormonesofD.odoriferatopruning

處理TreatmentIAA/ABAGA3/ABAZR/ABAGA3/IAAZR/IAAZR/GA3重度修枝High pruning0.896a0.0850.1130.0950.1261.330輕度修枝Low pruning1.085b0.1010.1360.0930.1261.350CK0.896a0.0710.1170.0790.1301.643

表3降香黃檀內(nèi)源激素比例對(duì)移植的響應(yīng)

Table3ResponseofproportionofendogenoushormonesofD.odoriferatotransplant

處理TreatmentIAA/ABAGA3/ABAZR/ABAGA3/IAAZR/IAAZR/GA3CK0.6690.0720.1150.1070.1721.606斷根Root pruning0.8950.1380.1380.1540.154 0.995去冠De-crown1.0860.0910.1530.0840.1411.683全冠移Full crown transplantation0.8460.0910.1140.1080.1341.243去冠移De-crown transplantation1.4080.1480.1820.1050.1291.233

3.2.3 鉀肥對(duì)降香黃檀各內(nèi)源激素比例的影響

IAA/ABA、GA3/ABA、ZR/ABA隨鉀肥用量增加呈先升高后降低的趨勢(shì)(表4)，最小值CK處理分別比最大值K1處理降低了48.8%、37.1%、23.2%。GA3/IAA、ZR/IAA隨鉀肥用量增加呈先降低后升高的趨勢(shì)，GA3/IAA最小值K1處理0.081比最大值CK處理0.1降低了18.6%，ZR/IAA最小值K1處理0.111比最大值CK處理0.167降低了33.4%。ZR/GA3隨鉀肥用量增加逐漸降低，最小值K2處理1.296比最大值CK處理1.671降低了22.4%。

表4降香黃檀內(nèi)源激素比例對(duì)鉀肥的響應(yīng)

Table4ResponseofproportionofendogenoushormonesofD.odoriferatopotashfertilizer

處理TreatmentIAA/ABAGA3/ABAZR/ABAGA3/IAAZR/IAAZR/GA3CK0.6790.0680.1140.1000.1671.671K11.3260.1080.1480.0810.1111.368K21.1050.1000.1300.0910.1171.296

3.2.4 乙烯對(duì)降香黃檀各內(nèi)源激素比例的影響

乙烯對(duì)降香黃檀各內(nèi)源激素比例的影響如表5所示，IAA/ABA、GA3/ABA、ZR/ABA隨乙烯百分比增大逐漸減小，最小值E2.5%處理比最大值CK處理分別降低了55.4%、49.2%、46.1%。GA3/IAA最大值為E2.5%處理0.118，最小值為CK處理0.104，比最大值降低了12.2%。ZR/IAA最大值為E2.5%處理0.224，比最小值CK處理0.186增加了17.2%。ZR/GA3隨乙烯百分比增大表現(xiàn)為先增大后減小，最大值為E0.5%處理1.95，最小值為CK處理1.785，最小值比最大值降低了8.4%。

表5降香黃檀內(nèi)源激素比例對(duì)乙烯的響應(yīng)

Table5ResponseofproportionofendogenoushormonesofD.odoriferatoethylene

處理TreatmentIAA/ABAGA3/ABAZR/ABAGA3/IAAZR/IAAZR/GA3CK0.7220.0750.1340.1040.1861.785E0.1%0.5700.0630.1230.1110.2151.940E0.5%0.4370.0480.0930.1090.2131.950E2.5%0.3220.0380.0720.1180.2241.892

4 討論

植物體自身經(jīng)代謝活動(dòng)產(chǎn)生植物內(nèi)源激素，屬生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，各激素能由合成器官迅速轉(zhuǎn)運(yùn)到效應(yīng)位置，其生理效應(yīng)的發(fā)揮不受低濃度影響，與植物的抗逆性、生長(zhǎng)發(fā)育有著密切關(guān)系[15～16]。研究發(fā)現(xiàn)植物通過(guò)合成或組織不同激素應(yīng)對(duì)逆境脅迫。IAA維持頂端優(yōu)勢(shì)，抑制根生長(zhǎng)，促進(jìn)莖和胚芽鞘的生長(zhǎng)，延緩葉片衰老，高濃度生長(zhǎng)素可誘導(dǎo)木質(zhì)部分化，低濃度誘導(dǎo)韌皮部分化[17]。本研究中，重度修枝、K1施肥、去冠移及不施用乙烯各處理IAA含量最高，說(shuō)明適當(dāng)?shù)脑耘啻胧?duì)降香黃檀的生長(zhǎng)是非常有利的。GA3主要促進(jìn)莖生長(zhǎng)，抑制植物成熟與器官老化[18]。K1施肥、重度修枝、斷根及不施用乙烯各處理GA3含量最高，表明通過(guò)修枝、施用適量鉀肥及斷根處理明顯促進(jìn)降香黃檀的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)。ZR能降低葉綠素及蛋白質(zhì)的降解速度，使與植物衰老的相關(guān)的水解酶活性降低，IAA和細(xì)胞分裂素(CTK)具有拮抗作用[17]。重度修枝、E0.1%、K1、去冠移各處理ZR含量最高，這一結(jié)果基本符合客觀規(guī)律，同時(shí)說(shuō)明當(dāng)遭遇逆境脅迫時(shí)降香黃檀通過(guò)降低ZR含量維持植物體的平衡，提高自身的抗脅迫能力。ABA被稱為應(yīng)激激素和脅迫激素，可誘導(dǎo)合成與植物抗性相關(guān)的酶，增加植物的抗逆性[19～20]。本文中ZR和IAA的增長(zhǎng)趨勢(shì)基本相同，這與Aloni、盧善發(fā)及宋艷茹等人的結(jié)果相似[21～23]。各處理中IAA和ABA的含量特征也基本和Mwange[24]的研究結(jié)果“ABA和IAA的活性呈負(fù)相關(guān)”一致。本研究中，E2.5%、高度修枝、全冠移、施肥中CK各處理ABA含量最高，表明隨著乙烯含量增加、物理傷害的增強(qiáng)，降香黃檀ABA含量顯著上升，這可能是因?yàn)檫@些處理對(duì)降香黃檀造成了脅迫[25]，說(shuō)明植株對(duì)各類(lèi)脅迫有一定的適應(yīng)能力。對(duì)菠蘿施用乙烯利的研究[26]結(jié)果也顯示乙烯能促進(jìn)生成ABA，降低GA3和IAA；孫聰偉等[27]對(duì)蘋(píng)果樹(shù)進(jìn)行短截處理的結(jié)果表明，ABA隨短截程度的增加而升高；徐冰潔[28]發(fā)現(xiàn)施用鉀肥可以增加菜用大豆的IAA、GA3、ZR含量，減少ABA的含量，這些結(jié)果與本研究中乙烯、處理、鉀肥處理結(jié)果基本契合。IAA是促進(jìn)植物根生長(zhǎng)的重要因素[29～30]，因此修枝、鉀肥、移植對(duì)降香黃檀的生長(zhǎng)也是十分有利的。

植物的整個(gè)生命周期中，每個(gè)生理過(guò)程都是多種激素相互作用的結(jié)果，通過(guò)調(diào)節(jié)多種植物激素的相互影響，使得每種激素保持在各自適宜的含量范圍[31]。某種激素的存在可能削弱也可能增強(qiáng)其他激素的效應(yīng)[32]。研究發(fā)現(xiàn)，ABA/ZR能調(diào)節(jié)氣孔運(yùn)動(dòng)，IAA/ZR決定頂端優(yōu)勢(shì)的強(qiáng)弱，GA3/ABA影響種子萌發(fā)，IAA/GA3調(diào)控木質(zhì)素的合成，ZR/ABA及IAA/ABA影響植物的葉片生長(zhǎng)、器官衰老和光合作用[32～33]。本研究中，各栽培措施均對(duì)降香黃檀內(nèi)源激素比例產(chǎn)生影響，修枝對(duì)GA3/ABA、ZR/GA3影響較大，移植對(duì)GA3/ABA、IAA/ABA影響較大，乙烯、鉀肥對(duì)IAA/ABA、GA3/ABA影響較大，由此可見(jiàn)，在植物適應(yīng)各類(lèi)外界干擾過(guò)程中，植物激素相互間的平衡發(fā)揮著重要作用。

本研究中IAA、GA3、ZR、ABA含量對(duì)各栽培措施的響應(yīng)說(shuō)明降香黃檀通過(guò)調(diào)節(jié)自身激素水平應(yīng)對(duì)外界干擾，佟金權(quán)[34]發(fā)現(xiàn)相對(duì)較高濃度的細(xì)胞分裂素、生長(zhǎng)素和相對(duì)較低濃度的脫落酸含量對(duì)植株生長(zhǎng)有利，因此高濃度鉀肥、高濃度乙烯可能限制降香黃檀的生長(zhǎng)，而修枝及移植處理可能在一定程度上促進(jìn)降香黃檀生長(zhǎng)。不同栽培措施對(duì)各內(nèi)源激素間比例的影響也說(shuō)明降香黃檀通過(guò)自身激素間的平衡適應(yīng)外界脅迫。