李蘇濤，陳思齊，李 妍，史文嬌，蘇德偉，林 輝，羅海凌，周 晶

（1.福建農(nóng)林大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院（蜂學(xué)學(xué)院), 福建 福州 350002；2.福建農(nóng)林大學(xué)國家菌草工程技術(shù)研究中心, 福建 福州 350002）

水分是植物生長的必要條件，與植物生產(chǎn)力相關(guān)，對植物光合作用具有重要影響[1]。干旱對植物的影響大都表現(xiàn)在植物形態(tài)[2]、光合特性[3]、葉綠素?zé)晒馓匦訹4]、滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)[5]、抗氧化系統(tǒng)[6]、內(nèi)源激素[7]、誘導(dǎo)基因表達(dá)[8]等方面。

干旱脅迫能夠誘導(dǎo)氣孔關(guān)閉，阻礙氣體交換，減弱植物光合作用，從而抑制植物的生長發(fā)育。在干旱環(huán)境中植物的光合作用會減弱，凈光合速率（net photosynthesis, Pn)降低。同時，植物會進(jìn)行氣孔調(diào)節(jié)，引起氣孔導(dǎo)度（stomatal conductance, Gs)、蒸騰速率（transpiration, Tr)的下降。水分利用效率（wateruse efficiency, WUE)作為Pn與Tr的比值，其變化與Pn和Tr相關(guān)。不同植物的WUE 在干旱脅迫下呈現(xiàn)不同趨勢，一般來說植物在干旱下WUE 會降低，而抗旱性強(qiáng)的植物的WUE 可能會隨著干旱程度的增加先上升再下降。這在高粱（Sorghum bicolor)[9]、楊樹（Populus)[10]、草地早熟禾（Poa pratensis)[11]、小麥（Triticum aestivum)[12-13]、綠洲（Arundosp.)[14]等植物中已有報道。

為了增強(qiáng)植物在干旱環(huán)境下的適應(yīng)力，可采用外源噴施植物生長調(diào)節(jié)劑的方法。植物生長調(diào)節(jié)劑能調(diào)節(jié)氣孔的關(guān)閉，降低蒸騰速率，減少水分的流失[9,11]。葉綠素是植物光合作用的基礎(chǔ)，其含量的多少與光合反應(yīng)強(qiáng)度緊密相關(guān)。干旱脅迫下，植物葉片中葉綠素含量下降，葉綠體結(jié)構(gòu)被破壞。而植物生長調(diào)節(jié)劑能夠延緩葉片中葉綠素降解速度，減輕干旱對葉綠體的破壞程度。玉米素（zeatin，ZT)作為常見的細(xì)胞分裂素，能促進(jìn)細(xì)胞的分裂，延緩植物葉片中葉綠素的降解，從而緩解干旱對植物的損傷。此外，植物處于干旱環(huán)境下會產(chǎn)生大量活性氧，細(xì)胞膜發(fā)生脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，膜系統(tǒng)受到氧化傷害，導(dǎo)致植物組織受傷。超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD)、過氧化物酶（peroxidase, POD)、過氧化氫酶（catalase, CAT)是參與植物抗旱的抗氧化酶。植物生長調(diào)節(jié)劑能夠通過增強(qiáng)抗氧化酶的活性、增加脯氨酸含量來減少脂質(zhì)過氧化作用，降低過氧化產(chǎn)物丙二醛（malondialdehyde, MDA)的含量以增強(qiáng)植物抗旱性[15-17]。外源噴施茉莉酸甲酯（methyl jasmonate，MeJA)可以增強(qiáng)植物的抗氧化性和滲透調(diào)節(jié)能力，并通過關(guān)閉氣孔減少水分的損失，從而緩解干旱脅迫對植物的傷害，提高其抗旱性。MeJA 在黑麥草（Lolium perenne)[18]、擬南芥（Arabidopsis thaliana)[19]、煙 草（Nicotiana tabacum)[20]、狹 葉 黃 芩（Scutellaria regeliana)[15]等植物中取得了較好的成果。3-吲哚乙酸（3-Indoleacetic acid, IAA)作為促進(jìn)植物生長發(fā)育的重要內(nèi)源植物生長調(diào)節(jié)劑，干旱脅迫會通過影響IAA 的合成和運(yùn)輸過程從而改變IAA 在植物體內(nèi)的分布。有研究表明，外源噴施IAA 可以使植物提前發(fā)育成熟，進(jìn)而減少因干旱脅迫而產(chǎn)生的傷害[21]。

外源噴施的植物生長調(diào)節(jié)劑通過氣孔進(jìn)入植物體內(nèi)，作為信號分子進(jìn)行長距離的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)以及植物之間的信息交流，從而誘導(dǎo)植物產(chǎn)生防御響應(yīng)，減輕植物光合器官受到的傷害，促進(jìn)植物光合作用，Pn、Tr、Gs和WUE 也會產(chǎn)生相應(yīng)的變化。董桃杏等[22]發(fā)現(xiàn)干旱脅迫下外源MeJA 處理可顯著提高水稻（Oryza sativa)幼苗的Tr、Gs、胞間CO2濃度、葉綠素含量等，提高水稻幼苗的抗旱性。馬超等[23]對干旱脅迫下小麥噴施MeJA，發(fā)現(xiàn)MeJA 能誘導(dǎo)葉片氣孔適當(dāng)關(guān)閉，減少了水分的散失，因而顯著提高了葉片Pn、Tr和WUE。但不同濃度的植物生長調(diào)節(jié)劑對Pn、Tr、Gs和WUE 的影響不相同。金微微等[20]對干旱脅迫初期煙草幼苗噴施0.2 和0.5 mmol·L-1的外源MeJA 后，煙草幼苗Pn、Tr、Gs均顯著高于對照組，而1 mmol·L-1MeJA 處理Pn、Tr、Gs無明顯變化甚至有所降低。許喆等[24]研究表明，黑麥草在輕度和中度干旱脅迫下噴施0、200 和500 μmol·L-1脫落酸（abscisic acid，ABA)，其中200 μmol·L-1ABA 的WUE 相比對照提高，而500 μmol·L-1降低。以上結(jié)果表明植物生長調(diào)節(jié)劑在適宜濃度下能促進(jìn)Pn、Tr、Gs和WUE，超過一定濃度時則抑制。

巨菌草（Pennisetum giganteum)是禾本科、狼尾草屬植物，屬于典型的C4植物，其光合利用率高，生長速度快，適合在我國多個地區(qū)生長和人工栽植，產(chǎn)量可達(dá)254.24 t·hm-2[25]。巨菌草根系發(fā)達(dá)，分蘗能力強(qiáng)，是一種理想的生態(tài)治理修復(fù)草種[26]。目前有研究對巨菌草幼苗的葉和根進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組功能測序，揭示葉和根的主要轉(zhuǎn)錄因子家族[27]。對不同土培干旱和復(fù)水條件下巨菌草進(jìn)行光合指標(biāo)的測定和高通量測序，測定光合指標(biāo)發(fā)現(xiàn)，與對照相比，干旱脅迫7 和14 d 巨菌草的 Pn、Tr和Gs均顯著降低，而WUE 在干旱脅迫7 d 時上升，在干旱脅迫14 d 時下降且顯著低于對照，高通量測序則報道了巨菌草干旱、復(fù)水相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)[28]。艾育芳等[16]通過研究干旱下巨菌草幼苗水分和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的變化，發(fā)現(xiàn)巨菌草幼苗含水量呈下降趨勢，而游離氨基酸和脯氨酸則表現(xiàn)出顯著上升趨勢。但目前暫未發(fā)現(xiàn)植物生長調(diào)節(jié)劑對巨菌草響應(yīng)干旱脅迫的研究。因此，本研究以巨菌草幼苗為研究對象，探討施加外源MeJA、IAA、ZT 對干旱脅迫下巨菌草光合指標(biāo)的影響，以期找到MeJA、IAA、ZT 的最佳影響濃度和最佳影響時段，為后續(xù)巨菌草響應(yīng)干旱脅迫的機(jī)理提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料選用福建農(nóng)林大學(xué)菌草技術(shù)研究中心帶有飽滿側(cè)芽的巨菌草。2020 年11 月將巨菌草種在水培盤中，每個水培盤中裝蒸餾水至水位浸沒芽的根部，在溫度為（25 ± 5) ℃的溫室大棚進(jìn)行培養(yǎng)。每個處理選取3 株長勢一致的巨菌草進(jìn)行PEG 脅迫試驗。

1.2 試驗方法

1.2.1 光合作用參數(shù)測定

本試驗采用CIRAS-3 便攜式光合儀（PP-Systems Company，Amesbury，MA01913，USA)在 溫 室 溫 度（25 ± 1) ℃的環(huán)境下進(jìn)行測量。設(shè)置CO2濃度為390 μmol·mol-1，光合有效輻射為1 200 μmol·（m2·s)-1，空氣相對濕度為75%。在此設(shè)定條件下測定不同處理 下 巨 菌 草 葉 片 的 凈 光 合 速 率[Pn, μmol·（m2·s)-1]、蒸騰速率[Tr, mol·（m2·s)-1]、氣孔導(dǎo)度[Gs, μmol·（m2·s)-1]和水分利用效率（WUE, mmol·mol-1)。不同處理每個指標(biāo)測定3 次。

1.2.2 試驗材料處理

為探究不同濃度植物生長調(diào)節(jié)劑對干旱脅迫下巨菌草光合特性的影響，以期得到最佳MeJA、IAA、ZT 濃度。以15%的PEG-6000 溶液模擬干旱脅迫試驗，脅迫時長為0、12、24、36 和48 h，共5 個處理組，其中0 h 記為對照組。參考忽雪琦等[29]、周宇飛等[30]和戴曉琴[31]的方法研究外源噴施MeJA、IAA 和ZT的濃度。用蒸餾水將MeJA 配制成濃度梯度為15、20、25、30 和35 μmol·L-1的溶液，IAA 配制成濃度梯度為510、540、570、600 和630 μmol·L-1的溶液，ZT配制成濃度梯度為2、4、6、8 和10 μmol·L-1的溶液，以加蒸餾水為對照。于09:00 - 11:00 測量Pn、Tr、Gs和WUE。后續(xù)以得到的最佳MeJA、IAA、ZT 濃度進(jìn)行不同干旱脅迫程度不同時段下對巨菌草光合特性影響的研究，以期找到MeJA、IAA、ZT 的最佳影響時段。仍以15%的PEG-6000 溶液模擬干旱脅迫試驗，脅迫時長為0、12、24、36 和48 h，共5 個處 理 組。分 別 噴 施25、510 和6 μmol·L-1的MeJA、IAA 和ZT，在 噴 施 后0、1、4、8 和24 h 時 測 量Pn、Tr、Gs和WUE。上述試驗均采用葉面噴施法對巨菌草葉片進(jìn)行正反兩面均勻噴施，噴施劑量均為3 mL，每個處理3 個重復(fù)，植物生長調(diào)節(jié)劑自然風(fēng)干后將不同處理的巨菌草分開放置。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與處理方法

采用SPSS 22.0 軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，采用平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤表示測定結(jié)果，分別對干旱脅迫下不同濃度植物生長調(diào)節(jié)劑處理和同一脅迫程度不同時段的結(jié)果進(jìn)行單因素方差分析（One-way ANOVA)檢驗差異的顯著性（P＜ 0.05)；采用Excel 2019 制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫對巨菌草光合特性的影響

干旱脅迫48 h，巨菌草葉片與對照相比出現(xiàn)萎蔫變黃，嚴(yán)重抑制其光合作用的進(jìn)行（圖1)。干旱脅迫對未噴施植物生長調(diào)節(jié)劑的巨菌草的Pn、Tr、Gs和WUE 影響較大（圖2)。Pn、Tr、Gs呈現(xiàn)出相似的趨勢，隨著干旱程度的加深先短暫上升再下降。在重度干旱脅迫下，即干旱脅迫48 h 時，Pn、Tr、Gs均顯著低于對照（P＜ 0.05)，與對照相比分別下降了77.11%、47.87%和57.76%。而WUE 隨著干旱程度的加深，總體呈下降趨勢，后期有小幅度的上升。但在干旱脅迫48 h 時WUE 仍顯著低于對照，與對照相比下降了56.02%。

圖1 干旱脅迫對巨菌草生長的影響Figure 1 Effects of drought stress on the growth of giant juncao

圖2 干旱脅迫對巨菌草凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、水分利用效率(WUE)的影響Figure 2 Effects of drought stress on the Pn, Tr, Gs, an WUE of giant juncao不同小寫字母表示不同干旱脅迫時間之間差異顯著（P ＜ 0.05)；下圖同。

2.2 不同濃度植物生長調(diào)節(jié)劑對干旱脅迫下巨菌草光合特性的影響

2.2.1 MeJA 對干旱脅迫下巨菌草光合特性的影響

未 進(jìn) 行 脅 迫 時（0 h)，15、20、25 μmol·L-1MeJA濃 度 下 的Pn顯 著 高 于 對 照（P＜ 0.05) （圖3)。脅 迫48 h 時，所有濃度下的Pn顯著高于對照（P＜ 0.05)，且Pn隨MeJA 濃 度 增 加 呈 峰 狀，25 μmol·L-1時Pn達(dá)到最大。WUE 在未進(jìn)行脅迫時隨MeJA 濃度增加呈峰狀，25 μmol·L-1時WUE 達(dá)到最大且 顯著高于對照（P＜ 0.05)；脅迫36、48 h 時，所有濃度下的WUE 顯 著 高 于 對 照（P＜ 0.05)。Tr與Gs在 整 個 干旱過程的變化趨勢相似，未進(jìn)行脅迫時，15、20 μmol·L-1MeJA 濃 度 下 的Tr、Gs顯 著 高 于 對 照（P＜0.05)；脅迫48 h 時，Tr、Gs隨MeJA 濃度增加呈峰狀，25 μmol·L-1時Tr、Gs達(dá) 到 最 大 且 顯 著 高 于 對照（P＜ 0.05)。

圖3 不同濃度MeJA 對干旱脅迫下巨菌草凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、水分利用效率(WUE)的影響Figure 3 Effects of different concentrations of methyl jasmonate on the Pn , Tr , Gs ,and WUE of giant juncao under drought stress

因WUE 為Pn與Tr的比值，其變化易受兩者變化所影響。因此確定MeJA 的最佳濃度時主要考慮其對Pn、Tr和Gs的影響。在脅迫48 h，多數(shù)MeJA濃度下的Pn、Tr和Gs顯著高于對照（P＜ 0.05)，因此MeJA 對Pn、Tr和Gs的正向調(diào)節(jié)主要是在脅迫48 h。其中25 μmol·L-1時Pn、Tr和Gs達(dá)到最大，因此本試驗條件下MeJA 的最佳濃度為25 μmol·L-1。

2.2.2 IAA 對干旱脅迫下巨菌草光合特性的影響

在未進(jìn)行脅迫和脅迫48 h 時，所有IAA 濃度下的Pn顯著高于對照（P＜ 0.05)；未進(jìn)行脅迫時Pn隨IAA 濃度增加呈谷狀，而在脅迫48 h 隨IAA 濃度增加而下降，但均在510 μmol·L-1時達(dá)到最大（圖4)。在整個干旱脅迫過程中，適宜濃度的IAA 對WUE 有不同程度的改善作用，尤其是脅迫24 h、48 h的600 和630 μmol·L-1的WUE 顯 著 高 于 對 照（P＜0.05) （圖4)。Tr與Gs在整個干旱過程的變化趨勢整體上一致，在脅迫12、24、36 h時，IAA 對Tr、Gs表現(xiàn)出抑制作用；脅迫48 h，Tr、Gs隨IAA 濃度增加而降低，510 μmol·L-1時Tr、Gs最大且顯著高于對照（P＜0.05)，可見濃度超過一定值會抑制Tr、Gs。本研究中，AA 濃度為630 μmol·L-1時的Tr、Gs顯著低于對照（圖4)。

圖4 不同濃度IAA 對干旱脅迫下巨菌草凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、水分利用效率(WUE)的影響Figure 4 Effects of different concentrations of 3-indoleacetic acid on the Pn , Tr , Gs , and WUE of giant juncao under drought stress

與MeJA 一樣，在優(yōu)先考慮IAA 對Pn、Tr和Gs的影響時發(fā)現(xiàn)，在脅迫48 h，多數(shù)IAA 濃度下的Pn、Tr和Gs顯著高于對照（P＜ 0.05)，因此IAA 對Pn、Tr和Gs正向調(diào)節(jié)主要是在脅迫48 h。但Pn、Tr和Gs隨IAA 濃度的增加而降低，510 μmol·L-1時值最大且顯著高于對照，因此本研究中最佳IAA 的濃度為510 μmol·L-1。

2.2.3 ZT 對干旱脅迫下巨菌草光合特性的影響

未進(jìn)行脅迫時，所有濃度下的Pn顯著高于對照（P＜ 0.05)，且Pn整體上隨ZT 濃度增加呈峰狀，8 μmol·L-1時最大（圖5)。脅迫48 h，Pn隨ZT 濃度增加而增加，除2 μmol·L-1外，其余濃度下的Pn顯著高于對照（P＜ 0.05)。在整個干旱脅迫過程中，適宜濃度的ZT 對WUE 有不同程度的改善作用。脅迫0、12、24、36、48 h，濃度依次為8、6、8、8、10 μmol·L-1時WUE 達(dá)到最大且顯著高于對照（P＜ 0.05)。在未進(jìn)行脅迫和脅迫48 h 時Tr、Gs的變化趨勢相似，其余時段存在一定的差異；未進(jìn)行脅迫時，Tr、Gs隨ZT 濃度增加呈谷狀，除8 μmol·L-1外，其余濃度下的Tr、Gs顯著高于對照；脅迫48 h 時，ZT 對Tr、Gs影響則為峰狀，6 μmol·L-1時Tr、Gs達(dá)到最大且顯著高于對照（P＜ 0.05)。

與MeJA 和IAA 相同，在確定ZT 的最佳濃度時更看重其對Pn、Tr和Gs的影響。本研究中ZT 的主要調(diào)節(jié)作用在未進(jìn)行脅迫和脅迫48 h。未進(jìn)行脅迫時，Pn隨ZT 濃度增加呈峰狀，8 μmol·L-1時Pn達(dá)到最大；而Tr、Gs隨ZT 濃度增加呈谷狀，在8 μmol·L-1時最小。脅迫48 h 時，Pn隨ZT 濃度增加而增加；Tr、Gs則 隨 濃 度 增 加 呈 峰 狀，在6 μmol·L-1時Tr、Gs達(dá) 到 最 大（圖5)。因 脅 迫48 h 下6 μmol·L-1和8 μmol·L-1的Pn值無顯著差異（P＞ 0.05)，且6 μmol·L-1時Pn、Tr、Gs均顯著高于對照，因此本研究中ZT 的最佳濃度為6 μmol·L-1。

圖5 不同濃度ZT 對干旱脅迫下巨菌草凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、水分利用效率(WUE)的影響Figure 5 Effects of different concentrations of zeatin on the Pn , Tr , Gs ,and WUE of giant juncao under drought stress

2.3 植物生長調(diào)節(jié)劑對不同干旱條件不同時段巨菌草光合特性的影響

2.3.1 MeJA 對不同干旱條件不同時段巨菌草光合特性的影響

干旱脅迫36、48 h 在噴施后8 h 時Pn達(dá)到最大且顯著高于對照（P＜ 0.05) （表1)。WUE 在脅迫12、36、48 h 分別在噴施后1、4、8 h 時達(dá)到最大且顯著高于對照（P＜ 0.05)。Tr、Gs整體變化趨勢相似，脅迫24 h在噴施后24 h 時Tr達(dá)到最大且顯著高于對照（P＜0.05)，而Gs在噴施后8 h 時達(dá)到最大且顯著高于對照（P＜ 0.05)；脅迫36 h 在噴施后8 h時Tr、Gs達(dá)到最大且顯著高于對照（P＜ 0.05)；脅迫48 h 在噴施后24 h時Tr、Gs達(dá)到最大且顯著高于對照（P＜ 0.05) 。因WUE 易受Pn和Tr變化而變化，優(yōu)先考慮MeJA 對Pn、Tr和Gs影響變化趨勢，可知MeJA 對干旱下巨菌草光合指標(biāo)的最佳影響時段為噴施后的后半段時間，即8～24 h。

表1 噴施MeJA 對巨菌草在不同干旱條件不同時段凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、水分利用效率(WUE)的影響Table 1 Effects of Pn、Tr、Gs and WUE of giant juncao sprayed with methyl jasmonate at different periods of different drought conditions

2.3.2 IAA 對不同干旱條件不同時段巨菌草光合特性的影響

脅迫12 h 在噴施后1 h 時Pn達(dá)到最大且顯著高于對照（P＜ 0.05)；脅迫24、36 h 在噴施后4 h 時Pn達(dá)到最大且顯著高于對照（表2)。WUE 在脅迫0、12、24、36、48 h依次在噴施后8、4、8、4、1 h 時達(dá)到最大且顯著高于對照。Tr、Gs的整體變化趨勢相似，脅迫24 h 在噴施后4 h時Tr達(dá)到最大且顯著高于對照，而Gs在噴施后8 h 時達(dá)到最大且顯著高于對照；脅迫36 h 在噴施后1 h 時Tr、Gs達(dá)到最大且顯著高于對照。結(jié)合不同脅迫程度不同時段下Pn、Tr、Gs和WUE 變化趨勢，可知IAA 對干旱脅迫下巨菌草光合指標(biāo)的影響主要是噴施后的前半段時間，即1～8 h。

表2 噴施IAA 對巨菌草在不同干旱條件不同時段凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、水分利用效率(WUE)的影響Table 2 Effects of Pn、Tr、Gs and WUE of giant juncao sprayed with 3-indoleacetic acid at different periods of different drought conditions

2.3.3 ZT 對不同干旱條件不同時段巨菌草光合特性的影響

脅迫12、24、36、48 h 在噴施后1、4、8、8 h 時Pn達(dá) 到 最 大 且 顯 著 高 于 對 照（P＜ 0.05) （表3)。WUE 在不同干旱程度的適宜時段下均有提高作用。脅迫0、12、24、36、48 h 依次在噴施后的1、1、4、8、4 h 時WUE 達(dá)到最大且顯著高于對照。Tr、Gs整體變化趨勢相似，脅迫24 h 在噴施后8 h 時Tr、Gs達(dá)到最大且顯著高于對照；脅迫36 h 在噴施后1 h時Tr、Gs達(dá)到最大且顯著高于對照。結(jié)合不同脅迫程度不同時段下Pn、Tr、Gs和WUE 變化趨勢，表明ZT 對干旱脅迫下巨菌草光合指標(biāo)的影響主要是噴施后的前半段時間，即1～8 h。

表3 噴施ZT 對巨菌草在不同干旱條件的不同時段凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、水分利用效率(WUE)的影響Table 3 Effects of Pn、Tr、Gs and WUE of giant juncao sprayed with zeatin at different periods of different drought conditions

3 討論與結(jié)論

植物處于干旱環(huán)境中，通過調(diào)節(jié)光合速率、光合作用運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制及光合作用途徑等方式，更好地適應(yīng)干旱環(huán)境。但長時間處于干旱環(huán)境下植物會進(jìn)一步關(guān)閉氣孔，嚴(yán)重阻礙氣體交換，抑制光合作用，從而影響植物生長發(fā)育。葉片是植物進(jìn)行光合作用、蒸騰作用的主要器官，也是感應(yīng)外界環(huán)境變化的敏感器官[32-33]。氣孔是植物與外界進(jìn)行水氣交換的通道，其大小、數(shù)量、密度等均會對植物的光合作用與蒸騰作用產(chǎn)生影響[34]。干旱脅迫會導(dǎo)致植物關(guān)閉氣孔，Gs下降，減弱植物的光合作用，導(dǎo)致植物Pn下降，進(jìn)而引起Tr的下降。植物的光合作用對干旱環(huán)境較敏感，主要是通過Pn、Tr和Gs等指標(biāo)來反映[35]。而WUE 為Pn與Tr的比值，也是常用來評價干旱環(huán)境下植物生長的綜合性指標(biāo)之一。在干旱脅迫處理下，如果Pn下降的幅度小于Tr，WUE 則會增加，反之則減少。

本研究中未噴施植物生長調(diào)節(jié)劑的巨菌草在干旱脅迫初期Pn、Tr、Gs均有短暫的上升趨勢，說明輕度的干旱脅迫可能有利于刺激巨菌草的生長。葉片Gs的上升，使Tr上升，同時外界進(jìn)入葉片的CO2量增加，從而Pn上升，干旱脅迫初期Gs的短暫上升是導(dǎo)致光合速率上升的主要原因，此時促進(jìn)巨菌草光合作用的因素主要是氣孔因素。隨著脅迫程度的加深，葉片出于自身的保護(hù)和適應(yīng)外界環(huán)境，會關(guān)閉氣孔，Gs下降，Tr與Pn也隨之下降。當(dāng)巨菌草葉片出現(xiàn)萎蔫、變黃時，巨菌草維持正常生長所需的水分得不到滿足，嚴(yán)重影響其正常生理功能的進(jìn)行，阻礙了巨菌草的生長。此時巨菌草不僅會進(jìn)一步關(guān)閉氣孔減少水分的散失，而且因為嚴(yán)重缺水導(dǎo)致葉片光合器官受到損傷，巨菌草光合作用能力大大降低。此時巨菌草的Pn和Tr會大幅度下降。而本研究中，WUE 總體呈下降趨勢，但在脅迫36 h 到48 h 會小幅度的上升，可能此時巨菌草為了適應(yīng)外部環(huán)境，加強(qiáng)了對水分的利用以維持自身的生理需求，但此時的WUE 仍顯著低于對照。綜上，干旱脅迫會嚴(yán)重降低巨菌草光合作用能力。

通過對干旱脅迫下的巨菌草噴施MeJA、IAA和ZT，巨菌草的生長得到一定的緩解。MeJA 可通過提高干旱脅迫下植物葉片的氣孔導(dǎo)度和減輕植物光合器官受到的傷害等方面，提高光合作用。本研究中MeJA 在脅迫48 h 時對光合指標(biāo)的影響較大。脅迫48 h 時，Pn、Tr、Gs和WUE 隨著MeJA 濃度增 加 整 體 上 呈 峰 狀，濃 度 為25 μmol·L-1時 影 響 最大。說明適宜濃度的外源MeJA 對巨菌草光合作用的緩解效果更好。而MeJA 在不同時段下對光合指標(biāo)的影響也不同，本研究中噴施MeJA 后的8～24 h效果最佳。究其原因可能是MeJA 在剛噴施時可通過調(diào)節(jié)氣孔運(yùn)動、延緩葉綠素降解等方面來提高光合作用能力，噴施一段時間后通過增強(qiáng)抗氧化酶活性、脯氨酸含量等來減輕因細(xì)胞膜發(fā)生脂質(zhì)過氧化而受到的傷害，進(jìn)一步減輕干旱下光合器官所受的傷害來提高巨菌草的光合作用能力。

IAA 作為植物體內(nèi)一種普遍存在的內(nèi)源生長素，干旱脅迫會影響其在植物體內(nèi)的合成和運(yùn)輸過程從而改變IAA 在植物體內(nèi)的分布。Sakata 等[36]對擬 南 芥（Arabidopsis thaliana)噴 施10-7mol·L-1濃 度的IAA 抑制了干旱對雄蕊和花粉的損傷，在大麥（Hordeum vulgare)花 期 外 源 噴 施10-6、 10-5、 10-4mol·L-1濃度的IAA 能夠增加成熟花粉粒，進(jìn)而提高大麥產(chǎn)量。鄭艷冰等[37]對玉米（Zea mays)種子噴施不同濃度的IAA，發(fā)現(xiàn)30 mg·L-1的IAA 對玉米種子萌發(fā)和幼苗生長影響顯著。李欣欣等[38]對大豆幼苗（Glycine max)噴施低濃度IAA，促進(jìn)了大豆主根的伸長生長及側(cè)根的發(fā)育。綜上，外源噴施IAA 可以促進(jìn)植物提前發(fā)育成熟，進(jìn)而減少因干旱脅迫而產(chǎn)生的傷害。本研究中，干旱脅迫48 h，噴施510 μmol·L-1的外源IAA 后，巨菌草幼苗Pn、Tr和Gs均明顯高于對照，而630 μmol·L-1處理下對Gs、Tr表現(xiàn)出抑制作用。說明IAA 的作用具有兩重性，低濃度時促進(jìn)，高濃度時抑制。此外，IAA 并不是通過單一途徑參與植物干旱脅迫，而是通過直接或間接的方式與乙烯（ethylene)、ABA、水楊酸（salicylic acid，SA)等激素通路相互作用，形成復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)[21]；范曉榮和沈其榮等[39]研究發(fā)現(xiàn)ABA 和IAA 可同時參與控制水稻氣孔的開閉。本研究中，IAA 對巨菌草光合指標(biāo)影響的最佳時段為噴施后的1～8 h。究其原因可能是噴施IAA 后，影響了內(nèi)源IAA 的合成和運(yùn)輸，進(jìn)而改變其在巨菌草體內(nèi)的分布，通過IAA 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程影響下游基因做出應(yīng)對干旱的改變。此外，IAA 可以與ABA 等內(nèi)源激素共同參與調(diào)控巨菌草對高溫的響應(yīng)，從而提高巨菌草的光合作用能力。

ZT 作為植物中常見的細(xì)胞分裂素，通過抑制生物膜電位，使植物表現(xiàn)出對高溫環(huán)境、水分缺失等條件下的適應(yīng)性。ZT 還能延緩葉綠素的降解，減慢植物呼吸作用，從而延緩植株衰老。已有研究表明ZT 能顯著增強(qiáng)高羊茅（Festuca arundinacea)和黑麥草的抗旱性[40]。本研究中，干旱脅迫48 h，噴施6 μmol·L-1的 外 源ZT 后，巨 菌 草 幼 苗Pn、Tr、Gs和WUE 均明顯高于對照，且在噴施ZT 后的1～8 h 影響最佳。究其原因可能是，ZT 作為常見的植物內(nèi)源激素，可以促進(jìn)巨菌草幼苗的滲透調(diào)節(jié)作用，使細(xì)胞的細(xì)胞膜在干旱下維持正常的滲透壓。ZT 還可以對脯氨酸、MDA 的含量產(chǎn)生一定影響。外援噴施ZT 可以提高脯氨酸含量，脯氨酸含量的上升一方面可以降低細(xì)胞水勢從而增強(qiáng)巨菌草的吸水能力，另一方面可以減少細(xì)胞膜發(fā)生脂質(zhì)過氧化，減少過氧化產(chǎn)物MDA 的生成，從而減輕干旱對細(xì)胞膜的氧化損傷。此外ZT 還可以提高光系統(tǒng)Ⅰ、Ⅱ的電子傳遞能力[41]，延緩體內(nèi)葉綠素的降解，減緩植物呼吸作用，從而提高巨菌草在干旱下的光合作用能力。

綜上所述，干旱脅迫會嚴(yán)重影響巨菌草的光合指標(biāo)，阻礙巨菌草的正常生長，外在表現(xiàn)為葉片枯黃、萎蔫；內(nèi)部表現(xiàn)為Pn、Tr、Gs和WUE 均顯著降低。外源噴施MeJA、IAA、ZT 對干旱脅迫下巨菌草的Pn、Tr、Gs和WUE 具有調(diào)節(jié)作用，但不同濃度影響不同，且在不同脅迫程度不同時段影響也不同。本研究中，MeJA、IAA、ZT 對巨菌草光合指標(biāo)影響的最佳濃度依次為25、510、6 μmol·L-1。MeJA 的最佳影響時段為噴施后的8～24 h，IAA 和ZT 為噴施后的1～8 h。本研究揭示了MeJA、IAA、ZT 如何影響干旱脅迫下巨菌草的光合指標(biāo)，但可以發(fā)現(xiàn)MeJA、IAA、ZT 的調(diào)節(jié)作用會因其濃度、干旱脅迫程度和噴施的時段而不同，下一步研究可在本研究的最佳濃度和最佳時段的基礎(chǔ)上設(shè)立濃度和時間梯度。此外可通過測量如葉綠素含量、胞間CO2濃度等指標(biāo)進(jìn)一步闡述MeJA、IAA、ZT 如何影響干旱下巨菌草的光合指標(biāo)。而本研究尚未揭示MeJA、IAA、ZT 如何對巨菌草生理活動進(jìn)行調(diào)控，因此需測定SOD、POD、CAT 等活性指標(biāo)，以更加全面地揭示MeJA、IAA、ZT 對干旱下巨菌草生長的作用機(jī)理。