李 旭,徐 麗, ,周志凱,安玉艷, 汪良駒*
(1. 泗洪縣園林綠化管理所, 江蘇 宿遷 223900;2.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院,南京 210095,3.淮陰工學(xué)院,江蘇 淮安 223003)
園林植物生長離不開肥料施用,科學(xué)施肥是園林植物健康生長的基礎(chǔ)。在常規(guī)生產(chǎn)管理過程中,園林植物施肥均以有機肥為主,同時配合一定量的化學(xué)肥料作為追肥,以便在改良土壤的同時,能夠促進植物生長[1]。在現(xiàn)代園林生產(chǎn)過程中,由于可以促進植物對肥料的吸收,提高肥料利用效率,還可以肥水一體,節(jié)省人工成本,便于生產(chǎn)管理,液體肥料的施用越來越受重視。
5-氨基乙酰丙酸(ALA)是一種存在于動植物和微生物體內(nèi)的天然氨基酸,但它不參與蛋白質(zhì)合成,而是作為葉綠素、血紅素等卟啉化合物生物合成的關(guān)鍵前體,參與植物的光合作用、呼吸作用、蒸騰作用、營養(yǎng)代謝和次生物質(zhì)合成等,特別是能夠提高植物的抗逆性[2-4]?,F(xiàn)已證明,ALA可以提高植物抵抗高溫、低溫、干旱、水澇、鹽漬、強光或弱光等脅迫能力,在農(nóng)林生產(chǎn)上具有廣闊用途。在觀賞植物上,ALA可以提高紅掌葉片光化學(xué)效率,增強抗逆性[5]。ALA或者含有ALA的肥料可以促進月季葉片的葉綠素含量提高,促進植株生長,增加開花數(shù)量,并且改善花的顏色[6]。用2~20 mg·L-1ALA處理可以顯著改善紅香芋試管苗耐冷性[7]。葉面噴施300 mg·L-1ALA溶液可以顯著提高紅掌葉片的葉綠素含量,促進干物質(zhì)的積累,加快新葉抽生速度,有利于莖的橫向加粗生長和伸長生長[8]。在牡丹現(xiàn)蕾期每10 d噴施一次ALA溶液,可以促進花芽形成和花朵開放[9]。用ALA處理菊花植株,可以延長鮮切花采后壽命,提高其觀賞價值[10]。葉面噴施50 mg·L-1ALA能夠提高切花菊抗寒性,促進光合作用和植株生長,促進低溫下切花菊開放,縮短成花時間[11]。在溫室百合上,噴施ALA溶液,可以促進植株生長,提高葉片葉綠素含量,有效延長瓶插切花壽命。此外,ALA處理還促進地下莖籽球的形成[12]。ALA處理可以提高鹽脅迫下梔子植株抗氧化酶活性,促進脯氨酸積累,減少丙二醛含量和相對電導(dǎo)率,提高植物耐鹽性[13]。最近,陳慧等[14]、王冬云等[15]報道了ALA提高人為高溫或低溫條件下幾種園林植物的耐受性,證明這種新型植物生長調(diào)節(jié)劑可以增強園林植物抗逆性。但是,我國園林植物種類繁多,即使在某一特定地區(qū),園林植物也有數(shù)十上百種。迄今尚未見到ALA在多種園林植物生產(chǎn)中應(yīng)用報道。本試驗以泗洪縣世紀公園內(nèi)主栽的18種園林植物為材料,通過根系澆灌或者葉面噴施的方式,將ALA液體供給植物,25 d后,觀察植株葉片形態(tài)、測定葉片的葉綠素含量以及葉綠素快速熒光和820 nm反射熒光特性,旨在探討絕大多數(shù)園林植物對ALA溶液的反應(yīng),從而為其在園林植物生產(chǎn)中應(yīng)用提供支撐。
本試驗所用材料全部定植于宿遷市泗洪縣世紀公園,植物種類有杜鵑(Rhododendronsimsii)、桂花(Osmanthusfragrans)、海桐(Pittosporumtobira)、櫻花(Prunusserrulata)、銀杏(Ginkgobiloba)、烏桕(Sapiumsebiferum)、欒樹(Koelrenteriapaniculata)、香樟(Cinnamomumcamphora)、金森女貞(Ligustrumjaponicum)、杮樹(Diosporuskaki)、南天竹(Nandinadomestica)、金邊闊葉麥冬(Liriopemuscaricv.Variegata)、薔薇(Rosamultiflora)、金山繡線菊(Spiraeajaponica)、繡線菊(Spiraeasalicifolia)、紅葉石楠(Photiniafraseri)、大花金雞菊(Coreopsisgrandiflora)等。其中,香樟樹分為兩類,一類是早春遇到倒春寒凍害嚴重受傷而重截枝重新萌發(fā)的樹,一類是凍害不重基本正常生長的樹。所用5-氨基乙酰丙酸(ALA)藥劑由南京禾稼春生物科技有限公司提供,稀釋倍數(shù)2000(折合ALA濃度50 mg·L-1)。
試驗于2017年4月21日進行。對于紅葉石楠、大花金雞菊、薔薇、繡線菊、南天竹、金邊闊葉麥冬、金森女貞、海桐、杜鵑等草本或灌木來說,葉面噴施ALA溶液,直至葉面液滴滴下為止;對于杮樹、香樟、銀杏、烏桕、欒樹、櫻花等大型喬木來說,每株澆灌5 kg ALA溶液。每處理喬木5~10株樹,灌木或草本20 m2以上,設(shè)清水為對照,其它正常管理。25 d后,隨機選取處理與對照新梢中部葉片,測量大小、厚度和葉綠素相對含量(SPAD),測定葉綠素快速熒光曲線和820 nm光反射熒光曲線,分析對照與處理之間光合系統(tǒng)I和光合系統(tǒng)II活性。通過外觀形態(tài)和光合光化學(xué)效應(yīng),判定ALA在園林植物上應(yīng)用效應(yīng)。
葉片長度、寬度用卷尺測定,厚度用游標卡尺測定,葉綠素相對含量用SPAD502 Plus葉綠素含量測定儀測定。每個數(shù)值至少重復(fù)10次以上,取平均值,然后用處理比對照,得到相對數(shù)值,并以此做分析。當(dāng)比值大于1,說明ALA有促進效應(yīng);反之,則有抑制效應(yīng)。
葉綠素快速熒光和820 nm光反射熒光用M-PEA多功能葉綠素?zé)晒鈨x測定[15]。所有葉片在黑暗下暗適應(yīng)30 min以上,用M-PEA測定瞬時熒光值和820 nm反射熒光值,繪制OJIP曲線和MRo/MR曲線。根據(jù)表1提供的方法計算熒光參數(shù)值。每個處理至少測定10次,取平均值,然后用處理比對照,得到相對數(shù)值,做方差分析、Duncan氏測驗和聚類分析(IBM SPSS20)。當(dāng)P< 0.05時,認為差異達到顯著水平;當(dāng)P< 0.01時,認為差異達到極顯著水平。
表1 OJIP熒光參數(shù)的含義及其計算方法
從表2可知,ALA處理后25 d,絕大多數(shù)植物葉片變大、變厚,而且葉色變濃,葉綠素含量增加。從18種園林植物的總平均值來看,葉長和葉寬增加幅度為13%~16%,葉厚增加約5%,葉綠素相對含量增加20%。方差分析結(jié)果顯示,ALA處理效應(yīng)達到極顯著水平。
從單一物種來說,葉長增幅達到P= 0.01顯著水平的有杜鵑、桂花、海桐、欒樹、受凍害香樟、金森女貞、薔薇、金山繡線菊、繡線菊和大花金雞菊,其增幅均大于13%;差異達P= 0.05水平的有烏桕、南天竹和紅葉石楠,增幅為9%以上;其它植物如櫻花、柿、未受凍害的香樟和金邊闊葉麥冬葉長與對照間沒有明顯變化(P> 0.05)。從葉寬來看,杜鵑、桂花、海桐、銀杏(以半徑計算)、烏桕、香樟(受凍害后)、金森女貞、金邊闊葉麥冬、金山繡線菊、繡線菊、紅葉石楠和大花金雞菊等增加量達12%以上,差異達到P= 0.05水平。薔薇、櫻花和南天竹的葉寬增量為8%,差異達到P= 0.05水平。香樟(未受凍的)、欒樹和杮樹葉片寬度與對照間沒有明顯差異。其中,柿葉片還有一定下降,只是沒有達到顯著水平(P> 0.05)。從葉片厚度上看,杜鵑、桂花、櫻花、金森女貞、金邊闊葉麥冬和薔薇的增量均達到P= 0.01顯著水平,幅度超過13%,而受凍害的香樟增幅為11%,達到P= 0.05水平。大花金雞菊葉厚明顯下降(P< 0.05)。海桐、銀杏、烏桕、欒樹、香樟(未受凍害)、柿、金山繡線菊、繡線菊、南天竹和紅葉石楠葉片厚度與對照沒有顯著差異。從葉片SPAD上看,杜鵑、桂花、海桐、銀杏、欒樹、香樟(包括受凍和未受凍的)、金森女貞、金邊闊葉麥冬和南天竹的葉綠素相對含量增加11%以上(P< 0.01);櫻花、繡線菊增加9%以上(P< 0.05);只有烏桕、柿樹、薔薇和金山繡線菊葉片SPAD沒有明顯變化,而紅葉石楠SPAD極顯著降低(P< 0.01),說明葉片葉綠素含量因ALA處理而下降。這可能與其葉片變紅以及花青素含量上升有關(guān)。
表2 ALA處理后園林植物葉片形態(tài)指標和葉綠素相對含量(與對照相對比)
注:a表示銀杏葉片寬度指其半徑;每種植物均為10張葉片平均值,經(jīng)雙向方差分析和顯著性測驗;*和**分別表示
P=0.05和P=0.01水平上差異顯著;總平均值為F測驗結(jié)果,**表示F > F0.01,下同。
2.2.1基本熒光參數(shù)
表3顯示,ALA處理25 d后,盡管18種園林植物經(jīng)ALA處理后葉片葉綠素初始熒光(Fo)總平均值極顯著上升(F > F0.01),但絕大數(shù)物種Fo并沒有明顯變化,只有金邊闊葉麥冬和南天竹Fo極顯著上升,而紅葉石楠極顯著下降。這3種植物葉片都含有較多的花青苷,對ALA處理的響應(yīng)與其它物種有所不同。正常條件下,綠葉植物葉片F(xiàn)o幾乎不受ALA處理影響。
從最大熒光值(Fm)相對值看,18種材料Fm總平均值上升11.8% (F > F0.01)。其中,杜鵑、欒樹、金邊闊葉麥冬和南天竹Fm增加20%以上(P< 0.01),海桐、受凍的香樟、金森女貞、柿和金山繡線菊增加7%以上(P< 0.05),而紅葉石楠則極顯著低于對照(P< 0.01)。這說明,紅葉植物的Fm對ALA處理的響應(yīng)可能具有特異性。
從可變熒光(Fv)相對值看,18種材料Fv總平均值上升13.5% (F > F0.01)。其中,杜鵑、海桐、欒樹、受凍香樟、金森女貞、金邊闊葉麥冬、杮、金山繡線菊和南天竹等經(jīng)ALA處理后Fv顯著或極顯著上升,而紅葉石楠則極顯著下降。紅葉石楠Fv下降與其Fm下降有關(guān)。
2.2.2 PSII反應(yīng)中心最大光化學(xué)效率
表3顯示,18種園林植物經(jīng)ALA處理后葉片PSII最大光化學(xué)效率(ΦPo)整體上變化很小,除南天竹ΦPo小于1外,其它的都≥1,總平均值增加1.5%,說明ΦPo是一個比較穩(wěn)定的葉綠素?zé)晒庵笜?,但ALA處理仍然可以提高葉片PSII最大光化學(xué)效應(yīng)。其中,杜鵑、欒樹和金邊闊葉麥冬ΦPo上升達到P= 0.01差異水平,受凍香樟葉片ΦPo達到P= 0.05差異水平。其它物種ΦPo變化不大(P> 0.05)。
2.2.3 PSII反應(yīng)中心供體側(cè)活性
Wk代表PSII反應(yīng)中心供體側(cè)放氧復(fù)合體受抑程度。Wk升高,說明受抑程度越大。從表3看出,絕大多數(shù)綠色植物葉片經(jīng)ALA處理后Wk< 1,說明PSII反應(yīng)中心供體側(cè)活性受到促進(F > F0.01)。其中,杜鵑、銀杏、欒樹、香樟(無論是否受凍)和金邊闊葉麥冬Wk下降到P= 0.01水平,薔薇下降達到P= 0.05水平。但是,南天竹、紅葉石楠和大花金雞菊三種植物葉片Wk極顯著上升(P< 0.01)。ALA處理為何導(dǎo)致其Wk上升值得深入研究。
表3 ALA處理后不同物種葉片基礎(chǔ)熒光參數(shù)和光合系統(tǒng)反應(yīng)中心活性熒光參數(shù)相對值 (與對照比較)
2.2.4 PSII反應(yīng)中心受體側(cè)活性
Ψo代表著PSII反應(yīng)中心受體側(cè)捕獲的激子將電子傳遞到電子傳遞鏈中QA以遠其它電子受體的概率,而Mo表示PSII反應(yīng)中心關(guān)閉的最大速率。Ψo越高,PSII反應(yīng)中心活性越大;Mo越小,反應(yīng)中心開放時間越久。表3顯示,ALA處理后,杜鵑、烏桕、欒樹、受凍香樟、金邊闊葉麥冬和杮等Ψo極顯著高于對照(P< 0.01),銀杏Ψo顯著高于對照(P< 0.05),而南天竹、紅葉石楠和大花金雞菊Ψo則極顯著低于對照。18種材料Ψo總平均值比對照高7.6%(F > F0.01)。
從Mo看,ALA處理后,南天竹、紅葉石楠和大花金雞菊3種植物Mo極顯著高于對照,其它絕大多數(shù)物種Mo下降或者變化不大。18種材料Mo總平均值比對照低5.0%,說明ALA對園林植物葉片PSII反應(yīng)中心活性開放的促進效應(yīng)具有普遍性。
2.2.5量子產(chǎn)額
ΦEo是用于電子傳遞的量子產(chǎn)額,ΦDo是熱耗散的量子產(chǎn)額。ΦEo越高,光合能量轉(zhuǎn)換效率越高;ΦDo越高,光合能量轉(zhuǎn)換效率越低。從表3可以看出,除了南天竹、紅葉石楠葉片ΦEo顯著或極顯著低于對照外,其它十多種植物葉片ΦEo均因ALA處理而上升,其中杜鵑、海桐、櫻花、銀杏、烏桕、欒樹、受凍香樟、金邊闊葉麥冬ΦEo顯著或極顯著高于對照。18種材料ΦEo比對照高9.1%(F > F0.01)。
另一方面,絕大多數(shù)物種葉片ΦDo因ALA處理而下降。南天竹ΦDo略高于對照,但P>0.05,未達到差異顯著水平。紅葉石楠、大花金雞菊、繡線菊、桂花和正常生長香樟的ΦDo與對照間沒有明顯差異。18種材料ΦDo比對照低6.1%(F > F0.01),說明ALA處理后,植物葉片通過熱耗散方式消耗的能量減少,更多的光能通過光合電子傳遞鏈轉(zhuǎn)換為生物化學(xué)能。
ΦRo是用于還原PSI受體側(cè)末端電子受體的量子產(chǎn)額,代表著PSI光化學(xué)效率。從表3可以看出,ALA處理后不同物種葉片ΦRo出現(xiàn)不同變化,但整體上是下降的。18種材料經(jīng)ALA處理后葉片ΦRo比對照低7.1%(F > F0.01)。櫻花、烏桕、受凍害香樟顯著或極顯著高于對照,而海桐、欒樹、南天竹、紅葉石楠和大花金雞菊顯著或極顯著低于對照。ALA處理后不同物種存在著不同的反應(yīng),值得進一步討論。
表4 ALA處理后有活性反應(yīng)中心密度、光合性能指數(shù)和PSI氧還速率相對值 (與對照比較)
2.2.6單位面積有活性反應(yīng)中心密度(RC/CS)和光合性能指數(shù)(PIabs、PIcs和PItotal)
表4顯示了經(jīng)ALA處理25d后不同園林植物葉片有活性的PSII反應(yīng)中心密度(RC/CS)以及光合性能指數(shù)PI,包括以吸收為基礎(chǔ)的性能指數(shù)PIabs、以面積為基礎(chǔ)的性能指數(shù)PIcs和包括PSI和PSII在內(nèi)的總的性能指數(shù)PItotal。從表4可知,ALA處理后,杜鵑、海桐、銀杏、欒樹、香樟(無論受凍與否)和金邊闊葉麥冬的RC/CS均極顯著上升,金森女貞和南天竹RC/CS顯著上升,但紅葉石楠和大花金雞菊RC/CS卻因ALA處理而顯著或極顯著下降。18種材料RC/CS總平均值比對照高出14.5%
(F > F0.01),說明ALA處理使得植物葉片PSII有活性反應(yīng)中心的密度極顯著上升。
從PIabs上看,ALA處理的18種園林植物葉片總平均值極顯著上升(F > F0.01),其中杜鵑、櫻花、銀杏、烏桕、欒樹、受凍香樟、金森女貞、金邊闊葉麥冬和杮極顯著高于對照(P< 0.01),海桐、未受凍香樟、薔薇和金山繡線菊顯著高于對照(P< 0.05)。但是,南天竹、紅葉石楠和大花金雞菊PIabs極顯著低于對照(P< 0.01),暗示著這些物種光合性能指數(shù)對ALA的響應(yīng)不同于一般的綠葉植物。
從PIcs上看,杜鵑、海桐、銀杏、欒樹、受凍香樟和金邊闊葉麥冬經(jīng)ALA處理后均極顯著高于對照,未受凍香樟和金森女貞PIcs顯著高于對照。其中,金邊闊葉麥冬比對照高出186%,杜鵑高出99.9%,受凍害的香樟達78%,欒樹達69.5%。但是,紅葉石楠PIcs極顯著低于對照。這也與物種有關(guān)。18種材料PIcs總平均值比對照高28.3%(表4)。
從PItotal上看,除了南天竹、紅葉石楠和大花金雞菊PItotal極顯著低于對照外,其它物種PItotal均因ALA處理而有不同程度提高。18種材料PItotal總平均值比對照高55%(表4)。其中,杜鵑、櫻花、銀杏、烏桕、受凍害香樟和金邊闊葉麥冬的差異達到P= 0.01顯著水平。PItotal值大幅度增加,暗示著ALA處理對大多數(shù)園林植物葉片整個光合能力的促進效應(yīng)。
2.2.7 PSI反應(yīng)中心氧化活性(VPSI)和還原活性(VPSII-PSI)
從表4可以看出,ALA處理后,多數(shù)物種PSI反應(yīng)中心氧化活性(VPSI)和還原活性(VPSII-PSI)都有明顯增加。18種材料VPSI總平均值比對照高出21%,VPSII-PSI比對照高出16.9%(F > F0.01)。就VPSI而言,杜鵑、桂花、銀杏、欒樹、香樟(無論受凍與否)、金森女貞和金邊闊葉麥冬經(jīng)ALA處理后都顯著或極顯著高于對照,而海桐和紅葉石楠VPSI則顯著低于對照。類似地,杜鵑、桂花、海桐、櫻花、銀杏、受凍香樟、金森女貞、金邊闊葉麥冬和繡線菊VPSII-PSI顯著或極顯著高于對照,而紅葉石楠和大花金雞菊VPSII-PSI極顯著低于對照。
由Pearson分析可以看出(見表5),葉長相對變化與這些熒光參數(shù)間的相關(guān)性沒有達到顯著水平(P> 0.05),但葉寬卻與VPSII-PSI呈顯著正相關(guān)關(guān)系,而葉厚與δRo、VPSI和VPSII-PSI等呈顯著正相關(guān)關(guān)系(P< 0.05),與PItotal呈極顯著相關(guān)關(guān)系(P< 0.01),說明整個光合系統(tǒng)(包括PSI和PSII)的光合性能指數(shù)與大多數(shù)園林植物的葉片增厚存在著正相關(guān)關(guān)系,而與葉片增長、增寬關(guān)系不密切。
表5 園林植物葉片外觀形態(tài)與葉綠素?zé)晒鈪?shù)間的相關(guān)分析
注:*和**分別表示在P=0.05和P=0.01水平上相關(guān)性顯著。
與此不同的是,葉片葉綠素相對含量(SPAD)變化與多數(shù)葉綠素?zé)晒鈪?shù)變化關(guān)系密切。其中,呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系的有Fo、Fm、Fv、Ψo、ΦEo、PIabs、PICS、RC/CS、VPSI和VPSII-PSI,呈顯著負相關(guān)關(guān)系的有Wk和Mo等參數(shù)。由于前組參數(shù)與光化學(xué)能量轉(zhuǎn)化有關(guān),后組參數(shù)與光合系統(tǒng)活性受抑有關(guān),說明ALA誘導(dǎo)的葉片葉綠素含量增加一方面有助于提高葉片光合性能,另一方面可以減少光合抑制程度。
上文顯示,不同園林植物的葉片形態(tài)和葉綠素?zé)晒馓匦詫LA處理有著不同反應(yīng)。據(jù)此,對這些植物做聚類分析(見圖1)。如果從距離25處區(qū)分,18種植物可以分為兩類,即受凍香樟為一類,其它17種物種為另一類。這說明,ALA對凍害后植物恢復(fù)具有特殊效應(yīng)。對于后17種植物來說,如果從距離10處區(qū)分,杜鵑和金邊闊葉麥冬為一類,其余15種植物為另一類。前2種植物對ALA處理非常敏感,后15種相對不敏感。對后15種植物來說,如果從距離7處區(qū)分,紅葉石楠、大花金雞菊和南天竹為一類,其他12種植物為另一類。至此,根據(jù)不同植物對ALA處理的響應(yīng)特性可以將18種園林植物分為4類。第一類為受凍香樟,它的葉片生長和葉綠素?zé)晒馓匦詫LA響應(yīng)非常敏感。第二類有杜鵑和金邊闊葉麥冬。它們對ALA的響應(yīng)也非常敏感。第三類有紅葉石楠、大花金雞菊和南天竹。它們以紅葉為主,對ALA處理的響應(yīng)不同于其它綠葉植物。第四類為大多數(shù)綠葉植物,包括薔薇、金山繡線菊、繡線菊、未受凍的香樟、桂花、櫻花、柿、欒樹、金森女貞、銀杏、烏桕等。
圖1 18種園林植物的模糊聚類分析
5-氨基乙酰丙酸(ALA)是一種廣泛存在于動植物和微生物體內(nèi)的天然氨基酸,具有獨特的植物生長發(fā)育調(diào)節(jié)功能。日本學(xué)者Hotta等[16]首先提出外源ALA的生理調(diào)節(jié)作用。國內(nèi)學(xué)者在甜瓜[17]、小白菜[17]、蘿卜[19]、西瓜[20]、草莓[21-22]、黃瓜[23]、番茄[24]、菠菜[25]、水稻[26]、棗[27]、小麥[28]、蕓豆[29]、大豆[30]、梨[31]、無花果[32]和蘋果[33-34]等多種作物上先后報道了ALA的應(yīng)用效應(yīng)。但是,ALA在園林植物中應(yīng)用研究的報道尚不算多。即使有,也是以某些單一植物為材料開展的專項研究[5-13]。系統(tǒng)研究ALA在園林植物上的應(yīng)用尚鮮見報道。
本文以泗洪縣世紀公園內(nèi)種植的18種園林植物為材料,研究了ALA對其葉片生長和葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊?,發(fā)現(xiàn)處理25 d后,絕大多數(shù)植物葉長、葉寬、葉厚以及葉綠素含量均有顯著提高(表2),表明ALA具有促進植物生長效應(yīng)。無論是葉面噴施還是根系澆灌,ALA對光合性能的促進效應(yīng)是明顯的。主要表現(xiàn)在:①對PSII反應(yīng)中心供體側(cè)放氧復(fù)合體活性的促進效應(yīng),即經(jīng)ALA處理的葉片Wk明顯下降(表3);②對PSII反應(yīng)中心最大光化學(xué)效率的促進效應(yīng),即經(jīng)ALA處理葉片ΦPo明顯增加;③對PSII反應(yīng)中心開放程度的促進效應(yīng),即經(jīng)ALA處理后,Mo明顯下降;④對PSII反應(yīng)中心捕獲的激子將電子傳遞到QA以遠的其它電子受體的概率Ψo明顯增加;⑤提高PSII有活性反應(yīng)中心的密度(RC/CS)(表4);⑥降低葉片捕獲的光能以熱耗散的形式消耗的量子產(chǎn)額ΦDo;⑦提高PSI反應(yīng)中心氧化活性VPSI;⑧提高PSII傳遞電子到PSI反應(yīng)中心的活性VPSII-PSI;⑨提高以吸收為基礎(chǔ)的光合性能指數(shù)PIabs、以面積為基礎(chǔ)的光合性能指數(shù)PIcs和包括PSI和PSII在內(nèi)的整個光合系統(tǒng)的性能指數(shù)PItotal。所有這些結(jié)果,均為ALA在園林植物上的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。但是,ALA處理降低部分植物PSI反應(yīng)中心的光化學(xué)效率ΦRo。這可能與ALA的作用機理有關(guān)?,F(xiàn)有理論認為,ALA之所以可以提高植物葉片光合能力,與其促進PSI附近的抗氧化酶活性有關(guān)[35]。這些抗氧化酶,包括SOD、POD、CAT和APX等,可以接受PSII傳遞過來的電子。雖然這樣會降低PSI光化學(xué)效率ΦRo,但因為減少了PSI的光抑制,有利于提高兩個光合系統(tǒng)之間的電子傳遞(VPSII-PSI),所以整個葉片光合能力(PItotal)因此能顯著提高。因而,PSI光化學(xué)效率ΦRo下降是光抑制下降的反應(yīng),而不是光合速率下降的標志。在本試驗所在的泗洪縣世紀公園內(nèi),噴施過ALA的紅葉石楠新梢迅速生長,形成大量的鮮紅色嫩葉。這大大增加了紅葉觀賞價值,也說明ALA處理引起的ΦRo下降不是一種不良的反應(yīng)。
ALA處理既促進植物葉片生長,也能提高光合性能,但并非所有指標之間都存在顯著相關(guān)關(guān)系。比如,ALA處理促進紅葉石楠、繡線菊和大花金雞菊的葉片長度和寬度,但葉片厚度下降,其中大花金雞菊的差異達到顯著水平(表2)。另外,ALA處理的大花金雞菊株高、花量也高于對照(數(shù)據(jù)未列出),但是光合性能指數(shù)(包括PIabs、PIcs和PItotal)卻顯著低于對照(表4)。這一點與南天竹和紅葉石楠等紅葉樹種相似。在杮樹上,ALA處理后葉長、葉寬、葉厚和葉綠素相對含量均無顯著變化,但PItotal卻增加了41%,說明葉片光合性能極顯著上升。相關(guān)分析表明,ALA處理引起的植物葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)變化與葉片長度變化的相關(guān)性較低,與葉寬有一定關(guān)系,與葉厚關(guān)系更大,與葉片SPAD變化相關(guān)性最高(表5)。實際上,植物葉片相對厚度往往與其適應(yīng)外界環(huán)境能力有關(guān)。葉片越厚,相對光合效率越高,適應(yīng)環(huán)境能力越強。ALA之所以能夠運用于園林植物,與其提高葉片相對厚度,增強光合能力和環(huán)境適應(yīng)性有關(guān)。需要注意的是,ALA處理并沒有提高紅葉石楠葉片葉綠素含量,相反,它顯著降低了葉片SPAD(表2),同時葉片紅色素含量顯著增加(資料未列出)。這與在蘋果上的結(jié)果相似,外源ALA處理可以促進植物組織花青苷的生物合成[33]。事實上,ALA處理的紅葉石楠新梢生長快,紅色鮮艷,觀賞價值高。
本文首次利用聚類分析法并根據(jù)植物對ALA處理的反應(yīng)來區(qū)分植物種類,發(fā)現(xiàn)受凍香樟單獨成一類。前人早已證明,ALA對逆境條件下植物光合速率的促進效應(yīng)明顯大于適境條件,因而ALA處理葉片的光合午休程度明顯低于對照[29]。我們也曾經(jīng)報道ALA處理可以提高香樟離體葉片耐寒性[14]。本文利用受凍害的香樟和未受凍的香樟作對比,觀察到ALA對前者的影響遠遠大于后者,甚至單獨于所有其它試驗物種(圖1),說明在入冬前或者倒春寒低溫凍害來臨前,澆灌一定的ALA,可以降低倒春寒凍害程度,提高香樟這種重要園林綠化樹種的綠化效果。杜鵑和金邊闊葉麥冬對ALA處理的響應(yīng)成為一類。它們對ALA處理敏感。在試驗當(dāng)年,4~6月份處于長期陰雨天氣,7~8月又處于長期高溫干旱天氣。9月份調(diào)查植株生長情況,發(fā)現(xiàn)對照植株傷害嚴重,長勢不良,而ALA處理植株生長良好,證明植物抗逆性的確明顯提高。另外,紅葉石楠、南天竹和大花金雞菊分成一類。這意味著大花金雞菊與其它兩種紅葉植物類似,具有相似的響應(yīng)機制。但具體響應(yīng)機制尚不明確。
總之,ALA可以廣泛應(yīng)用于園林植物生產(chǎn)。盡管不同植物間的反應(yīng)有所差異,但其提高植物抗逆性的效應(yīng)以及增強園林綠化和美化的效果是明顯。一些深層次的機制問題需要進一步研究闡明。