蒲玉瑾　張一璇　苗靈鳳　楊帆

摘要：? 為探究外源褪黑素對(duì)不同溫度下降香黃檀幼苗的生理生態(tài)影響，該研究開展了不同濃度外源褪黑素（300、500、600、700、900、1 200 μmol·L）對(duì)常溫（白天28? ℃/夜晚25? ℃）和低溫（白天8? ℃/夜晚5? ℃）下降香黃檀（Dalbergia odorifera）幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育、光合作用、葉片色素含量、葉片水分狀況、膜系統(tǒng)等方面影響研究，并通過(guò)隸屬函數(shù)分析綜合評(píng)價(jià)篩選出具有促進(jìn)降香黃檀幼苗生長(zhǎng)發(fā)育和提高低溫耐受性的最適外源褪黑素濃度。結(jié)果表明：（1）在常溫下噴施各個(gè)濃度的褪黑素溶液，在生長(zhǎng)發(fā)育（形態(tài)、莖高增長(zhǎng)和株高增長(zhǎng)），光合作用參數(shù)[凈光合速率（P）、氣孔導(dǎo)度（G）、胞間二氧化碳濃度（C）和蒸騰速率（T）]，光合色素[總?cè)~綠素（Total Chl）、葉綠素 a（Chl a）、葉綠素 b（Chl b）和類胡蘿卜素（Caro）]和可溶性蛋白含量上均有一定的提高。（2）低溫脅迫處理下，噴施各個(gè)濃度的褪黑素溶液可在不同程度上緩解低溫脅迫對(duì)植株形態(tài)、莖高增長(zhǎng)、株高增長(zhǎng)、P、C、T、Total Chl、Chl a、Caro、露點(diǎn)水勢(shì)（DWP）、相對(duì)電導(dǎo)率（RC）、丙二醛（MDA）和可溶性蛋白含量等方面的負(fù)面影響。（3）隸屬函數(shù)分析表明， 600～700 μmol·L外源褪黑素處理促進(jìn)降香黃檀幼苗生長(zhǎng)和緩解低溫冷害效果最佳。該研究結(jié)果為提高降香黃檀幼苗的低溫耐受能力提供了科學(xué)依據(jù)，有利于降香黃檀在亞熱帶低溫地區(qū)的栽培管理。

關(guān)鍵詞： 低溫脅迫， 光合特性， 降香黃檀， 生理生態(tài)， 褪黑素

中圖分類號(hào)：? Q945.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：? A文章編號(hào)：? 1000-3142（2022）04-0648-11

Effects of different exogenous melatonin concentrations on?eco-physiological characteristics of Dalbergia odorifera?seedlings under ambient and low temperatures

PU Yujin ZHANG Yixuan MIAO Lingfeng YANG Fan

（ 1. College of Ecology and Environment， Hainan University， Haikou 570228， China;

2. Center for Eco-Environmental Restoration

Engineering of Hainan Province， Haikou 570228， China; 3. Key Laboratory of Agro-Forestry Environmental

Processes and Ecological Regulation of Hainan Province， Haikou 570228， China ）

Abstract：? The purpose of this study was to explore the eco-physiological effects of different exogenous melatonin concentrations on the Dalbergia odorifera seedlings under different temperatures. The effects of different exogenous melatonin concentrations （300， 500， 600， 700， 900， 1 200 μmol·L） on the eco-physiological? traits in term of plant growth， photosynthesis， leaf pigment content， leaf water status， membrane system in D. odorifera seedlings under ambient temperature （28 ℃ day / 25 ℃ night） and low temperature （8 ℃ day /5 ℃ night） were studied. The optimum concentration of melatonin， which could promote the growth and development and enhance the low temperature tolerance， was screened out through the comprehensive evaluation of subordinate function analysis. The results were as follows： （1） Application of all exogenous melatonin concentrations could increase the growth and development of D. odorifera （morphology， stem height and plant height）， the photosynthetic parameters （Pn， Gs， Ci， and Tr）， the pigment contents （Total Chl， Chl a， Chl b， and Caro）， and soluble protein content under ambient temperature. （2） Under low temperature stress， spraying different concentrations of melatonin solution could alleviate the negative impacts caused by low temperature on morphology， stem height increment and plant height increment， Pn， Ci， Tr， Chl， Chl a， Caro， dew point water potential （DWP） and relative conductivity， malonaldehyde and soluble protein contents. （3） The results of subordinate function analysis showed that 600-700 μmol·L melatonin had the best effects on promoting growth and development and alleviating chilling damages. This study provides scientific guidance for coping with chilling stress on D. odorifera seedlings and popularizing its cultivation in low temperature regions of subtropical areas.

Key words： low temperature stress， photosynthetic characters， Dalbergia odorifera， eco-physiology， melatonin

目前，我國(guó)紅木資源短缺，98%以上的紅木木材依賴進(jìn)口。因此，廣泛培育紅木森林資源、擴(kuò)大栽培范圍成了國(guó)家林業(yè)重大發(fā)展戰(zhàn)略之一。降香黃檀（Dalbergia odorifera）是豆科蝶形花亞科黃檀屬常綠半落葉喬木，別名黃花梨、降香、花梨、香紅木、香枝木、花梨木、海南檀、花梨母等，是海南省特有的珍貴紅木樹種，被列為國(guó)家二級(jí)保護(hù)植物，為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)5屬8類34種紅木之一（賈瑞豐等， 2013; 楊冬華等， 2013）。降香黃檀原產(chǎn)于中國(guó)海南省，由于引種栽培，因此廣西（梁建平等， 2015）、廣東（連輝明等， 2014）、福建（葉水西， 2008;王志良等， 2015）等地現(xiàn)也有分布。但是，在這些地區(qū)引種栽培的降香黃檀經(jīng)常受到不同程度的低溫傷害。例如，在廣東、福建引種栽培的降香黃檀均受到不同程度的寒害和凍害（葉水西， 2008;連輝明等， 2014）。在自然生長(zhǎng)條件無(wú)法改變的情況下，通過(guò)外源物質(zhì)來(lái)增強(qiáng)植物自身對(duì)逆境的抗性，可以提高植物適應(yīng)不利生長(zhǎng)環(huán)境的能力，平穩(wěn)渡過(guò)極端環(huán)境條件。目前，由于利用外源物質(zhì)來(lái)改善降香黃檀對(duì)環(huán)境脅迫耐受性的研究報(bào)道較少。因此，急需開展相關(guān)研究來(lái)合理科學(xué)地指導(dǎo)降香黃檀在亞熱帶地區(qū)的引種栽培和人工林培育。

相關(guān)研究表明，外源褪黑素可以通過(guò)提高抗氧化機(jī)制的效率來(lái)增加植物對(duì)環(huán)境脅迫的抗逆性，其機(jī)制主要通過(guò)直接對(duì)活性氧進(jìn)行清除;刺激抗氧化酶活性進(jìn)行抗氧化調(diào)節(jié);增強(qiáng)其他抗氧化劑的抗氧化能力;降低電子滲透率，提高線粒體內(nèi)部氧化磷酸化進(jìn)度進(jìn)行抗氧化調(diào)節(jié)等4種方式來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，外源褪黑素可以緩解葉綠素降解、降低膜脂過(guò)氧化程度、調(diào)節(jié)內(nèi)源激素及多胺含量來(lái)提高植株抗環(huán)境脅迫的能力（Zhang et al.， 2012;Shi et al.， 2014;Turk et al.， 2014）。低溫下，外源褪黑素可通過(guò)提高黃瓜（Cucumis sativus）幼苗、番茄（Solanum lycopersicum）幼苗、小麥（Triticum aestivum）幼苗、狗牙根（Cynodon dactylon）幼苗、菘藍(lán)（Isatis indigotica）種子中抗氧化酶活性;增加滲透保護(hù)物質(zhì)如碳水化合物、脯氨酸含量;大幅降低MDA 和 H2O2含量來(lái)保持細(xì)胞膜的完整性和功能;減小了低溫對(duì)植物細(xì)胞的損傷，有效地提高了植物抗低溫能力（Posmyk et al.， 2009; 包宇等， 2013; 潘紅艷等， 2013; Turk et al.， 2014; 高青海等， 2014; Fan et al.， 2015; Liu et al.， 2015; Hu et al.， 2016）。這些研究表明外源褪黑素對(duì)草本植物確實(shí)起到提高脅迫適應(yīng)能力的作用，但對(duì)木本植物的研究未見(jiàn)報(bào)道。另外，針對(duì)不同的草本植物，應(yīng)用外源褪黑素的濃度也不盡相同，有的甚至差別較大。因此，篩選具有促進(jìn)降香黃檀幼苗生長(zhǎng)發(fā)育和緩解低溫脅迫作用的最適褪黑素施用濃度，并揭示其對(duì)降香黃檀幼苗的生理生態(tài)影響機(jī)制，對(duì)降香黃檀幼苗在亞熱帶地區(qū)的引種栽培具有重要意義。

本文以降香黃檀幼苗為研究對(duì)象，從植株生長(zhǎng)發(fā)育、葉片水分狀況、葉片色素含量、光合作用及膜系統(tǒng)參數(shù)等角度，探討不同濃度的外源褪黑素對(duì)不同溫度下降香黃檀幼苗的生理生態(tài)的影響，通過(guò)隸屬函數(shù)分析綜合評(píng)價(jià)，篩選出具有促進(jìn)降香黃檀幼苗生長(zhǎng)發(fā)育和緩解低溫脅迫作用的最適褪黑素濃度，并探討其影響機(jī)制。

1材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

以從海南尖峰嶺購(gòu)買的2017年的降香黃檀一年實(shí)生苗為研究材料，當(dāng)年12月底將幼苗植于塑料花盆中（口徑 21 cm × 19 cm 高）進(jìn)行培養(yǎng)，每盆1株。培養(yǎng)基質(zhì)為紅壤土和椰糠（V/V， 3∶2），每盆5.0 kg。實(shí)驗(yàn)前測(cè)得土樣基本理化值：最大田間持水量52.99%、全氮1.77 g·kg、全磷0.64? g·kg、有機(jī)質(zhì)58.01 g·kg、有機(jī)碳33.65 g·kg、pH 值6.23。實(shí)驗(yàn)材料置于海南大學(xué)海甸校區(qū)大棚溫室，生長(zhǎng)期間溫室平均溫度和濕度分別為19.8? ℃和73%。為了獲得長(zhǎng)勢(shì)一致的植株，統(tǒng)一在距土壤5 cm處剪去地上部分，等待重新萌發(fā)新芽。在2018年3月初，待植株平均株高達(dá)到20 cm后，選取長(zhǎng)勢(shì)基本一致的健康幼苗進(jìn)行褪黑素處理和低溫實(shí)驗(yàn)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

采用褪黑素和溫度兩因素進(jìn)行完全隨機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。褪黑素濃度設(shè)7個(gè)水平（0、300、500、600、700、900、1 200 μmol·L），褪黑素處理為每3 d噴施一次褪黑素溶液，噴施于葉片正反面至滴水為準(zhǔn)。溫度設(shè)2個(gè)水平，正常溫度設(shè)置為白天28 ℃（8：00—20：00），晚上25 ℃（20：00—8：00）;低溫設(shè)置為白天 8 ℃（8：00—20：00），晚上5 ℃（20：00—8：00）。采用人工氣候箱（QHX-III， 上海新苗醫(yī)療器械醫(yī)療器械制造有限公司， 中國(guó)）來(lái)控制溫度。實(shí)驗(yàn)處理期間每天采用自來(lái)水澆透至飽和，托盤滲液重新澆回盆中的方式來(lái)保持土壤水分含量一致。植株從大棚轉(zhuǎn)入培養(yǎng)箱中開始進(jìn)行褪黑素處理，在常溫下適應(yīng)2 d后，低溫處理組的植株在10? ℃適應(yīng)7 d后，再轉(zhuǎn)入5? ℃的低溫處理30 d。因此，褪黑素處理時(shí)間為39 d，低溫處理持續(xù)時(shí)間為30 d。該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)包括了常溫、常溫+褪黑素（6個(gè)梯度）、低溫、低溫+褪黑素（6個(gè)梯度）共14個(gè)處理，每個(gè)處理4個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)5株幼苗。

1.3 測(cè)量指標(biāo)

1.3.1 生長(zhǎng)指標(biāo)降香黃檀的葉子屬于羽狀復(fù)葉，羽狀復(fù)葉的生長(zhǎng)速度和莖的生長(zhǎng)速度有時(shí)會(huì)出現(xiàn)較大的差異，如圖1所示。因此，在統(tǒng)計(jì)降香黃檀幼苗生長(zhǎng)發(fā)育情況時(shí)，需要同時(shí)測(cè)量莖高與株高（直尺測(cè)量，精確至0.1 cm），方能較為全面地表示降香黃檀幼苗的生長(zhǎng)情況。處理前和結(jié)束后各測(cè)量一次，計(jì)算凈增長(zhǎng)值。

1.3.2 生理指標(biāo)參考Yang & Miao（2010）的方法，采用LI-6400光合儀（LI-6400XT， Gene Company Limited， USA）測(cè)量植株光合指標(biāo)，使用2 cm × 3 cm紅藍(lán)光源葉室，光源強(qiáng)度為1 200 μmol·m·s-1，測(cè)量參數(shù)包括凈光合速率（Pn， μmol·m·s）、氣孔導(dǎo)度（Gs， mol·m·s）、胞間二氧化碳濃度（Ci， μmol·mol）、蒸騰速率（Tr， mmol·m·s）。

光合色素含量的測(cè)定參考Yang & Miao（2010）的方法，首先用乙醇法提取，然后用分光光度計(jì)（UV-1800PC，上海美譜達(dá)儀器有限公司，中國(guó)）測(cè)量470、649、665 nm 3個(gè)波長(zhǎng)的吸光度值，最后分別計(jì)算出總?cè)~綠素含量（Total Chl， mg·g）、葉綠素a（Chl a， mg·g）、葉綠素b（Chl b， mg·g）及類胡蘿卜素含量（Caro， mg·g）。

葉片相對(duì)含水量的測(cè)量參考Yang? & Miao（2010）的方法。從每株幼苗上剪取成熟的功能葉片2～3片，每個(gè)重復(fù)取1個(gè)樣。相對(duì)含水量（RWC，%）=（F-D）/ F × 100。式中：F為葉片鮮重;D為葉片干重。

葉片水勢(shì)的測(cè)量參考苗靈鳳等（2017）的方法。首先在9：00—10：00采下健康成熟葉片后立即置于冰壺內(nèi)帶回實(shí)驗(yàn)室，然后將葉片剪成直徑3 cm 的整圓形葉片平鋪至WP4C露點(diǎn)水勢(shì)儀樣品杯底部，利用WP4C露點(diǎn)水勢(shì)儀（WP4C， Gene Company Limited， USA）測(cè)定葉片水勢(shì)。

相對(duì)電導(dǎo)率測(cè)量參考Shi等（2014）的方法。使用電導(dǎo)率儀（FE38，METTLER TOLEDO， USA）測(cè)量，相對(duì)電導(dǎo)率（RC，%）=C/C × 100。式中：C為鮮葉浸泡2 h的電導(dǎo)率;C為葉片煮沸30 min后的電導(dǎo)率。

丙二醛（MDA）含量和可溶性蛋白的測(cè)量參考Han等（2015）的方法，利用分光光度計(jì)測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用單因素方差分析（ANOVA）分析同一溫度下不同褪黑素濃度之間的顯著性差異，采用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)分析同一褪黑素濃度下不同溫度之間的顯著性差異（P<0.05）。

使用隸屬函數(shù)對(duì)降香黃檀幼苗各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，綜合評(píng)價(jià)褪黑素濃度對(duì)不同溫度下降香黃檀幼苗的生理生態(tài)影響。參照劉建新等（2018）的方法進(jìn)行分析。

U（X）=（X-X）/（X-X）。

式中：U（X）代表隸屬函數(shù)值;X代表幼苗的某個(gè)測(cè)定指標(biāo);X代表該指標(biāo)的最大值;X代表該指標(biāo)的最小值。特別需要注意的是，在各個(gè)指標(biāo)中，若該指標(biāo)的值與降香黃檀的生長(zhǎng)以及低溫抗性呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，則公式中X換成X，X換成X，其余的不變。

2結(jié)果與分析

2.1 植株形態(tài)變化

常溫和低溫下不同濃度梯度褪黑素溶液對(duì)降香黃檀幼苗在生長(zhǎng)發(fā)育方面均有不同程度的促進(jìn)效果。在常溫下，各個(gè)濃度褪黑素處理的長(zhǎng)勢(shì)均比不加褪黑素的對(duì)照處理好，其中500、600、700 μmol·L褪黑素處理的植株長(zhǎng)勢(shì)優(yōu)勢(shì)明顯。低溫脅迫阻礙了降香黃檀幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育，使植株生長(zhǎng)緩慢，葉片變黃萎蔫。與不加褪黑素的低溫對(duì)照處理相比，添加外源褪黑素可以緩解低溫脅迫作用，其中經(jīng)過(guò)600、700 μmol·L外源褪黑素處理后的降香黃檀苗長(zhǎng)勢(shì)相對(duì)較好，緩解低溫脅迫作用效果最明顯，而其余處理的低溫脅迫緩解能力有限（圖2）。

2.2 莖高和株高

常溫下外源褪黑素對(duì)降香黃檀幼苗莖高、株高增長(zhǎng)量的影響趨勢(shì)為隨褪黑素濃度升高呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，均顯著高于不加褪黑素的對(duì)照處理（P<0.05）。500、600、700 μmol·L的外源褪黑素處理對(duì)降香黃檀幼苗莖高增長(zhǎng)效果最為顯著，且這3個(gè)濃度間無(wú)顯著差異（圖3： A）;700 μmol·L的外源褪黑素處理對(duì)株高增長(zhǎng)作用最為顯著，500、600、900、1 200 μmol·L 4個(gè)褪黑素濃度處理的增長(zhǎng)作用差異不顯著（圖3： B）。

在低溫脅迫下，降香黃檀幼苗莖高和株高的增長(zhǎng)均受到了顯著的抑制，施加外源褪黑素可在一定程度上緩解低溫對(duì)莖、株增長(zhǎng)的抑制作用。600、700 μmol·L的外源褪黑素處理植株的莖高增長(zhǎng)量顯著高于其他褪黑素濃度效果，其中600 μmol·L處理的效果最佳（圖3： A）;600、700、900 μmol·L的外源褪黑素處理植株的株高增長(zhǎng)量顯著高于其他濃度的效果，這3個(gè)濃度間差異不顯著（圖3： B）。其余濃度的外源褪黑素處理對(duì)緩解低溫脅迫對(duì)降香黃檀幼苗徑高、株高抑制作用的效果并不明顯。

2.3 光合作用參數(shù)

如圖4所示，常溫下對(duì)降香黃檀幼苗施加各個(gè)濃度的外源褪黑素，P、G、C和T隨著褪黑素濃度的升高呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。P、G和T都在600 μmol·L處理促進(jìn)作用達(dá)到最高值，其余濃度處理的促進(jìn)作用向600 μmol·L兩側(cè)依次減弱;C添加外源褪黑素顯著高于不加褪黑素的對(duì)照，500、600 μmol·L處理促進(jìn)作用最為明顯，300、900、1 200 μmol·L處理促進(jìn)作用依次降低。低溫對(duì)降香黃檀幼苗光合作用造成脅迫危害，施加外源褪黑素可緩解低溫對(duì)光合作用的抑制，P、G、C和T隨褪黑素濃度升高呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。除1 200 μmol·L處理外，其他濃度褪黑素處理的P均顯著高于不加褪黑素的低溫對(duì)照， 其中600 μmol·L處理效果最佳;G，T和C在900 μmol·L處理抵御低溫脅迫能力最為明顯，其余處理與不加褪黑素的低溫對(duì)照相比，抵御低溫脅迫的能力差異不顯著。

2.4 葉片色素含量

如圖5所示，常溫下對(duì)降香黃檀幼苗施加各個(gè)濃度的外源褪黑素，可促進(jìn)Total Chl、Chl a、Chl b和Caro的合成，光合色素含量都隨著褪黑素濃度升高呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。添加外源褪黑素，除300 μmol·L處理外，其他濃度褪黑素處理的Total Chl、Chl a、Chl b和Caro均高于不加褪黑素的對(duì)照，并在600 μmol·L處理含量達(dá)到最大值，600 μmol·L-1處理促進(jìn)光合色素合成的效果最為顯著（圖5）;Chl a在1 200 μmol·L處理，Chl b在 700 μmol·L處理，Total Chl 在700、1 200 μmol·L處理均顯著高于不添加褪黑素的對(duì)照，其他濃度褪黑素處理與不加褪黑素的對(duì)照無(wú)明顯差異（圖5：A， B， C）。受低溫脅迫的影響，降香黃檀幼苗光合色素含量顯著降低，施加外源褪黑素在一定程度上可以緩解低溫脅迫對(duì)光合色素合成的阻礙。Total Chl、Chl a和Caro隨褪黑素濃度升高呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，低溫脅迫緩解效果較好的為500、600、700 μmol·L處理，其中，Chl a在900、1 200 μmol·L處理與不加褪黑素的對(duì)照差異顯著，Chl b在300、500、900、1 200 μmol·L處理與不加褪黑素的對(duì)照差異顯著，Total Chl和Caro在300、900、1 200 μmol·L處理與不加褪黑素的對(duì)照差異顯著，這些濃度的褪黑素處理對(duì)低溫脅迫抑制光合色素合成的緩解能力有限（圖5）。

2.5 葉片相對(duì)含水量和露點(diǎn)水勢(shì)

如圖6所示，常溫下對(duì)降香黃檀幼苗施加各個(gè)濃度的外源褪黑素，隨著褪黑素濃度增加，葉片相對(duì)含水量表現(xiàn)為先上升后下降的趨勢(shì)，在600 μmol·L處理達(dá)到最高值，但均與不加褪黑素的對(duì)照無(wú)顯著差異（圖6： A）;露點(diǎn)水勢(shì)也隨著褪黑素濃度增加表現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，在600、700 μmol·L達(dá)到較高值，且均顯著低于不加褪黑素的對(duì)照（圖6： B）。低溫脅迫使降香黃檀幼苗葉片的相對(duì)含水量和露點(diǎn)水勢(shì)顯著降低，施加外源褪黑素可緩解低溫脅迫對(duì)相對(duì)含水量和露點(diǎn)水勢(shì)產(chǎn)生的負(fù)面影響。相對(duì)含水量在600、700 μmol·L處理對(duì)低溫脅迫的抵御效果稍優(yōu)于其他處理，但均與不加褪黑素的低溫對(duì)照不存在顯著差異（圖6： A）;露點(diǎn)水勢(shì)在1 200 μmol·L處理的抵御低溫脅迫效果最顯著，600、700、900 μmol·L褪黑素濃度處理抵御能力次之，且均與不加褪黑素的低溫對(duì)照差異顯著（圖6： B）。

2.6 葉片抗性生理生化指標(biāo)

如圖7所示，1 200 μmol·L濃度的外源褪黑素處理，相對(duì)電導(dǎo)率和MDA水平都顯著高于不加褪黑素的對(duì)照處理。只有在600 μmol·L的外源褪黑素處理中的相對(duì)電導(dǎo)率低于對(duì)照處理;其余處理中的相對(duì)電導(dǎo)率和MDA水平都與對(duì)照處理無(wú)顯著差異（圖7： A， B）?？扇苄缘鞍缀侩S著褪黑素濃度的增加呈先上升后下降的趨勢(shì)，600、700 μmol·L處理的含量顯著高于不加褪黑素的對(duì)照，且在600 μmol·L處理達(dá)到最大值（圖7： C）。低溫對(duì)降香黃檀幼苗相對(duì)電導(dǎo)率、MDA和可溶性蛋白含量存在顯著的影響，施加外源褪黑素可降低相對(duì)電導(dǎo)率和MDA的增幅，且隨著褪黑素濃度升高呈現(xiàn)先降低后上升的趨勢(shì)。在600 μmol·L處理中的相對(duì)電導(dǎo)率顯著低于其他處理，600 μmol·L處理效果最佳;添加外源褪黑素處理的MDA水平顯著低于不加褪黑素的低溫對(duì)照，600 μmol·L處理低于其他處理組，但各個(gè)褪黑素濃度處理之間不存在顯著差異;施加外源褪黑素可增加可溶性蛋白的累積，含量上升，隨著褪黑素濃度增加呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢(shì)，在600、700 μmol·L處理累積含量顯著，其中600 μmol·L處理的抗寒性最強(qiáng)，但兩個(gè)濃度間不存在顯著差異。

2.7 隸屬函數(shù)分析

通過(guò)對(duì)各項(xiàng)生長(zhǎng)及生理指標(biāo)的隸屬函數(shù)計(jì)算分析，綜合評(píng)價(jià)褪黑素濃度在常溫和低溫下對(duì)降香黃檀幼苗生長(zhǎng)和低溫耐受性的影響。如表1所示，常溫下褪黑素各個(gè)濃度處理的隸屬函數(shù)值從大到小依次為MT600>MT700>MT500>MT900>MT300>CK>MT1200，常溫下促進(jìn)降香黃檀幼苗生長(zhǎng)效果最好的褪黑素處理濃度為600 μmol·L;低溫下褪黑素各個(gè)濃度處理的隸屬函數(shù)值從大到小依次為MT600>MT700>MT900>MT500>MT1200>MT300>CK，低溫下緩解低溫脅迫作用最好的褪黑素濃度仍然是600 μmol·L。

3討論與結(jié)論

褪黑素廣泛存在于植物體內(nèi)，其含量水平與植物生長(zhǎng)發(fā)育各個(gè)階段具有一定的關(guān)系（Shi et al.， 2014; Zhang et al.， 2015），這說(shuō)明褪黑素濃度水平會(huì)影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育。但是，針對(duì)不同植物，最適的褪黑素濃度差異較大。因此，從生理生態(tài)適應(yīng)的角度篩選促進(jìn)降香黃檀幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的最適濃度，并闡明其生理生態(tài)調(diào)控機(jī)制具有重要意義。比如，有關(guān)對(duì)黃化的羽扇豆（Lupinus micranthus）的研究發(fā)現(xiàn)，胚軸浸入不同濃度梯度的褪黑素溶液中，低濃度的褪黑素均可以對(duì)羽扇豆下胚軸的伸長(zhǎng)起到有利的作用，而高濃度的褪黑素則抑制生長(zhǎng)（Hernandez et al.， 2004）;當(dāng)褪黑素濃度小于等于10 μmol·L時(shí)對(duì)玉米蔗糖合成、水解基因表達(dá)、酶活性和蔗糖代謝具有積極的影響，當(dāng)濃度大于等于100 μmol·L則造成負(fù)面影響（Zhao et al.， 2015）;對(duì)黃大豆（Glycine max）施加0～100 μmol·L的褪黑素的研究發(fā)現(xiàn)，50 μmol·L的濃度下長(zhǎng)勢(shì)最好，葉面積最大（Wei et al.， 2015）。本研究結(jié)果表明，常溫下對(duì)降香黃檀幼苗噴施各個(gè)濃度的褪黑素溶液對(duì)降香黃檀幼苗雖然均有由一定程度的促進(jìn)作用，但濃度過(guò)低或過(guò)高效果都會(huì)受到限制;只有在濃度為600～700 μmol·L時(shí)才能在植株形態(tài)發(fā)育、莖高增長(zhǎng)和株高增長(zhǎng)、光合作用色素和氣體交換等多個(gè)方面起到最大的生理生態(tài)調(diào)節(jié)作用。另外，通過(guò)比較分析發(fā)現(xiàn)，外源褪黑素在木本植物應(yīng)用的最適濃度大大高于在草本植物上應(yīng)用的最適濃度。

低溫是影響熱帶多年生植物生長(zhǎng)發(fā)育及其地理分布的主要環(huán)境限制因素。當(dāng)植物遇到低溫脅迫時(shí)，植物體內(nèi)會(huì)發(fā)生一系列的生理生態(tài)變化。低溫條件下，植物在形態(tài)上表現(xiàn)為葉片失水萎蔫、皺褶或出現(xiàn)脫水壞死斑;植株株高、葉片及根系正常生長(zhǎng)發(fā)育受阻、甚至植株死亡（包宇等， 2013; 高青海等， 2014; Hu et al.， 2016）。前人研究表明，施加外源褪黑素可有效緩解低溫對(duì)草本植物的傷害，尤其是緩解低溫對(duì)生長(zhǎng)發(fā)育、光合色素、光合作用及膜穩(wěn)定性等方面的負(fù)面影響（Shi et al.， 2014; Turk et al.， 2014）。比如，與未加褪黑素處理相比，對(duì)低溫下的狗牙根添加外源褪黑素后，存活率顯著提高，植株長(zhǎng)勢(shì)較好，綠葉數(shù)量較多、葉綠素含量較高，且相對(duì)電導(dǎo)率和 MDA 含量顯著降低（Shi et al.， 2014）。本研究結(jié)果表明，低溫下對(duì)降香黃檀施加600～700 μmol·L濃度的外源褪黑素，能夠最大限度地緩解低溫對(duì)降香黃檀幼苗生長(zhǎng)的抑制，并增強(qiáng)葉綠素穩(wěn)定性，提高光合速率。低溫下對(duì)草本植物施加褪黑素能夠改變細(xì)胞膜的流動(dòng)性，同時(shí)提高了抗氧化酶的活性，增強(qiáng)清除活性氧簇物質(zhì)的能力，從而緩解低溫對(duì)植物造成的傷害（Bajwa et al.， 2014; Shi et al.， 2014; Zhang et al.， 2015; Hu et al.， 2016）。本研究中，低溫脅迫下噴施600～700 μmol·L濃度的外源褪黑素可使降香黃檀幼苗的相對(duì)電導(dǎo)率、MDA和可溶性蛋白含量受低溫脅迫危害得到有效緩解，濃度過(guò)低或過(guò)高緩解效果都會(huì)受到影響。另外，通過(guò)比較分析發(fā)現(xiàn)，外源褪黑素調(diào)節(jié)草本植物和木本植物對(duì)低溫脅迫的生理生態(tài)適應(yīng)機(jī)制雖有類似之處，但需注意最適濃度的篩選。

在常溫下噴施各個(gè)濃度的褪黑素溶液，降香黃檀幼苗在生長(zhǎng)發(fā)育，光合作用參數(shù)（Pn、Gs、Ci和Tr），光合色素（Total Chl、Chl a、Chl b和Caro）和可溶性蛋白含量均有一定的提高;低溫脅迫下噴施各個(gè)濃度的褪黑素可在不同程度上緩解抑制作用，在生長(zhǎng)發(fā)育、光合作用、光合色素、DWP、RC、MDA和可溶性蛋白含量等方面降香黃檀受低溫脅迫的負(fù)面影響均能得到有效緩解。但是，褪黑素濃度過(guò)低或過(guò)高對(duì)常溫下的促進(jìn)效果和低溫下的緩解負(fù)面作用都會(huì)受到影響。隸屬函數(shù)分析表明，無(wú)論是在常溫還是低溫下，600～700 μmol·L濃度的外源褪黑素處理對(duì)降香黃檀的生理生態(tài)影響效果最佳。本研究成果為提高降香黃檀的低溫耐受能力提供了科學(xué)依據(jù)，有利于降香黃檀在亞熱帶低溫地區(qū)的栽培管理。

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（責(zé)任編輯蔣巧媛）