張建生

（潮州市生物多樣性保護(hù)研究中心，廣東 潮州 521000）

南酸棗（Choerospondias axillaris）屬漆樹科落葉闊葉喬木樹種，在長江流域以南各省區(qū)廣泛分布。南酸棗生長迅速，木材紋理美觀，可制作家具和工藝品外；樹皮、葉可提栲膠；果可生食、釀酒；果核可作為活性炭原料；莖皮纖維可作繩索；樹皮、果入藥還有消炎解毒、止血止痛之效，利用價值高，開發(fā)應(yīng)用前景廣闊[1-2]。在適宜生長環(huán)境下，南酸棗生長成林較快，但南酸棗對生境中水分條件要求較高，易受到干旱脅迫的影響，從而導(dǎo)致育林效果下降[3-4]。

干旱脅迫作為外界環(huán)境對植物生長發(fā)育不利的一種多維脅迫，能夠引起植物表型、生理與分子水平等系列變化，從而導(dǎo)致光合作用的終止和新陳代謝的紊亂，最終造成植株死亡[5]。脫落酸（abscisic acid，簡稱ABA）是植物主要內(nèi)源激素之一，研究發(fā)現(xiàn)ABA 對植物生長發(fā)育過程和逆境脅迫應(yīng)答起重要作用，是植物關(guān)鍵的抗逆誘導(dǎo)因子[6]。有報道指出，施用外源ABA 可促進(jìn)內(nèi)源ABA 合成[7-8]，而內(nèi)源ABA 可有效緩解干旱[9]。目前，有關(guān)南酸棗抗旱性方面研究較為少見。鑒于此，本研究以南酸棗幼苗為試驗對象，通過施用外源ABA 方式，分析干旱脅迫下南酸棗幼苗有關(guān)生長生理指標(biāo)的變化，旨在探討外源ABA 在提升南酸棗抗旱性方面的作用，以期為干旱生境下南酸棗高效培育提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

于10 月中旬種實成熟期，采集形質(zhì)優(yōu)良成年母樹上果實，用清水浸泡3 d，去除果肉，自然晾干后將種子貯存于4 ℃冰箱中。翌年2 月底，將種子先用0.5%的高錳酸鉀浸泡30 min，流水沖洗干凈后用40 ℃溫水處理24 h，自然冷卻后水選出飽滿種子。采用行狀點播方式進(jìn)行苗床播種育苗，播種時把種子的小孔朝上，覆土厚度2～3 cm。待種子發(fā)芽出土?xí)r，每天澆水1 次，并適當(dāng)遮陰。待種子長出幼苗時進(jìn)行移植，以0.1%磷酸二氫鉀和0.3%復(fù)合肥（N∶P∶K=15∶15∶15）為葉面肥，每株噴施50 mL、每周噴施1次、連續(xù)噴施6～8 次進(jìn)行施肥管理，促進(jìn)苗木生長發(fā)育。苗木移栽3 個月后，選擇生長健壯、無病蟲害、平均苗高15 cm 的苗木為試驗苗，將植株上泥土沖洗干凈后移至Hoagland 完全營養(yǎng)液中進(jìn)行適應(yīng)性培養(yǎng)待用。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設(shè)計

本試驗采用水培法，以1/2 Hoagland 營養(yǎng)液作為培養(yǎng)液，添加不同濃度的PEG 與外源ABA。為篩選適宜PEG 處理濃度，以0%（W0）、5%（W1）、10%（W2）、15%（W3）PEG 8 000 處理南酸棗幼苗4 周，每處理設(shè)置4 次重復(fù)，每重復(fù)40 株苗。觀測不同濃度PEG 處理下苗木生長情況，并調(diào)查統(tǒng)計存活率。根據(jù)存活率變化趨勢，選擇10% PEG 8000（W2）作為本試驗中與外源ABA 交互處理的PEG 濃度，即10%PEG+0～60 mg/L 外源ABA，其中ABA 設(shè)置0（A0）、15（A1）、30（A2）、60（A3）mg/L 4 個梯度（處理）。在外源ABA 與PEG 交互處理試驗中，每處理3 次重復(fù)，每重復(fù)40 株苗，處理周期4 周。試驗在控制環(huán)境條件下進(jìn)行，溫度（25±0.5）℃，相對濕度75%，光照強度400～450 μmol·m-2·s-1，光照時間12 h；每周更換1 次培養(yǎng)液，每日充氣1 次，每次40 min。

1.2.2 指標(biāo)測定

幼苗存活率：于0%～15% PEG 脅迫處理1 d、3 d、7 d、14 d、21 d、28 d，分別統(tǒng)計各處理幼苗存活數(shù)量，根據(jù)存活株數(shù)占初始總株數(shù)百分比計算存活率。

為檢測外源ABA 對干旱脅迫下南酸棗幼苗生長生理方面的影響，于0～60 mg/L ABA+10% PEG處理28 d 時，分別取樣觀測有關(guān)生長生理指標(biāo)變化。具體指標(biāo)包括：

內(nèi)源ABA 與GAs 測定。采取植株中上部功能葉部位葉片進(jìn)行內(nèi)源ABA 與赤霉素（GAs）水平測定，各處理每重復(fù)采取葉樣約1.0 g。使用儀器為Agilent 1290 液相色譜儀、Agilent 6460C 三重四極桿質(zhì)譜儀和配電噴霧離子源，激素標(biāo)準(zhǔn)品為Sigma公司生產(chǎn)，色譜純級。色譜條件和質(zhì)譜條件參照王榮[10]的方法。

光合作用參數(shù)采用英國公司生產(chǎn)的一型光合作用儀于脅迫處理28 d 時采樣測定。

葉綠素含量測定采用美國公司生產(chǎn)的便攜式葉綠素速測儀于脅迫處理28 d 時，各處理每重復(fù)選取植株中上部5 片功能葉進(jìn)行活體測定。

葉綠體顯微構(gòu)造觀察：將葉片橫切成3 mm×4 mm 大小后用2% OsO4固定，進(jìn)行酒精梯度脫水后包埋于環(huán)氧樹脂（Epon 812）中，最后采用超薄切片機Leica-ULTRACUT 型切片。切片用乙酸雙氧鈾和檸檬酸鉛染色后，于JEM-1230 型電子透射顯微鏡下觀察并照相。

相對水分虧缺（RWD）：各處理每重復(fù)選取3 株代表性植株，分別稱取其葉鮮重（B0）后用水浸泡8 h，再稱其飽和鮮重（B1），然后在105 ℃下烘8 h 稱重（B2）。計算：RWD（%）=（B1-B0）/（B1-B2）×100。

生物量增量：在PEG 處理前和處理結(jié)束時，各處理每重復(fù)分別選出5 株完整性植株，將其冼凈后，在80 ℃烘箱內(nèi)烘干至衡重，以處理結(jié)束時與處理前植物干物重表示處理期間植株生物量增量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS19.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。不同處理間差異顯著性檢驗采用Duncan 新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較（p<0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 PEG 處理下幼苗存活率變化

為篩選本試驗中供試南酸棗幼苗的PEG 處理閾值，以0%~15%PEG 進(jìn)行4 周的干旱脅迫處理。從圖1 可知，不同濃度PEG 對南酸棗幼苗存活率影響差異顯著。在正常無PEG 的對照處理（W0）下，苗木生長健壯，處理期內(nèi)未出現(xiàn)任何苗木死亡，存活率為100%；在5%~15%PEG 處理下，苗木出現(xiàn)了不同程度死亡。其中，在15%PEG 處理（W3）下，苗木死亡進(jìn)程較快，在處理21 d 時存活率已達(dá)0%，而5%（W1）和10%PEG（W2）處理14 d 時，苗木存活率較為接近，為90%～93%。但隨著脅迫時間延長至28 d 時，10% PEG 處理下存活率僅為9%，較脅迫21 d 時下降了74%；5% PEG 處理下存活率為48%，僅較脅迫21 d 時下降了17%。這說明，15%PEG 處理下南酸棗幼苗遭受的干旱脅迫非常嚴(yán)重，死亡進(jìn)程太快，超過了其所能承受的PEG 處理閾值。在10% PEG 處理下，苗木早期（0～14 d）表現(xiàn)出了較強的耐受性，在21～28 d 的后期處理中則表現(xiàn)出了耐受性線性大幅下降的趨勢。故此，為探討外源ABA 對南酸棗幼苗的干旱緩解作用，本試驗選擇以10% PEG 作為外源ABA 與PEG 交互處理中干旱脅迫處理條件。

2.2 外源ABA 與PEG 處理下葉片內(nèi)源ABA 與GAs 水平變化

外源ABA 干旱緩解作用機制在于誘導(dǎo)了內(nèi)源ABA 水平的變化[11]，而內(nèi)源ABA 與GAs 具有拮抗性。GAs 具有類似于生長素生理功能，能促進(jìn)細(xì)胞伸長，調(diào)控植物生長發(fā)育。為檢測施用外源ABA 對南酸棗幼苗內(nèi)源ABA 及拮抗激素GAs 的影響，本試驗檢測了10%PEG+0～60 mg/L ABA 4 個處理下南酸棗幼苗葉片內(nèi)源ABA 與GAs 水平的變化。從圖2 可以看出，不同處理間內(nèi)源ABA 和GAs 濃度差異顯著。其中，內(nèi)源ABA 濃度具有隨著外源ABA 施用量增加而增大的趨勢；而GAs 濃度在10% PEG+0 mg/L ABA（W2A0）和10% PEG+15 mg/L ABA（W2A1）處理間無差異，且顯著高于10% PEG+30～60 mg/L ABA處理（W2A2和W2A3）。這說明，高濃度外源ABA 顯著增加了ABA 水平，降低了GAs 水平。

圖2 外源ABA 與PEG 處理下南酸棗幼苗葉片內(nèi)源ABA 與GAs 水平變化

2.3 外源ABA 與PEG 處理下葉片光合特性變化

光合作用是一切植物能量和物質(zhì)的來源，在植物生長發(fā)育中發(fā)揮至關(guān)重要作用[12]。從10%PEG+0～60 mg/L ABA 處理下南酸棗幼苗葉片光合特性變化來看（表1），凈光合速率（Pn）大小表現(xiàn)為：W2A2>W2A3>W2A1>W2A0，蒸騰速率（Tr）大小表現(xiàn)為：W2A2W2A1>W2A0，氣孔導(dǎo)度（Gs）大小表現(xiàn)為：W2A2≈W2A3W2A3>W2A1>W2A0，葉綠素含量大小表現(xiàn)為：W2A2≈W2A3>W2A1>W2A0。整體上，與未添加外源ABA 的PEG 處理（W2A0）相比，施用外源ABA 后，Pn、WUE、Ci 和葉綠素含量增大，而Tr和Gs 減?。痪C合各指標(biāo)大小變化來看，在30 mg/L外源ABA（W2A2）施用量下Pn、WUE、Ci 和葉綠素含量最大，Tr 和Gs 最小。試驗觀察結(jié)果表明，外源ABA 導(dǎo)致南酸棗幼苗葉片Pn、WUE、Ci 和葉綠素含量提升，Tr 和Gs 下降，但其使用量需控制適量范圍內(nèi)。

2.4 外源ABA 與PEG 處理下葉綠體構(gòu)造變化

表1 外源ABA 與PEG 處理下南酸棗葉片光合特性變化

葉綠體是植物外源進(jìn)行光合作用的重要場所。從外源ABA 與PEG 交互處理下葉綠體超微結(jié)構(gòu)變化來看，未施加外源ABA 時，葉綠體類囊體片層結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯的降解（圖3 A）；在15 mg/L 外源ABA 處理下，類囊體片層降解程度稍有減弱，但片層間有明顯空隙、排列疏松（圖3 B）；在30 mg/L 外源ABA 作用下，葉綠體結(jié)構(gòu)完整且緊靠細(xì)胞壁、胞間質(zhì)濃厚（圖3 C）；在60 mg/L 外源ABA 作用下，葉綠體結(jié)構(gòu)完整但類囊體片層間有一定的空隙（圖3 D）。這說明，在PEG 脅迫下，使用外源ABA 能促進(jìn)類囊體片層降解，保護(hù)葉綠體結(jié)構(gòu)完整性，整體上在30 mg/L外源ABA 作用下效果最佳。

圖3 外源ABA 與PEG 處理下南酸棗幼苗葉片葉綠體構(gòu)造變化

2.5 外源ABA 與PEG 處理下葉片相對水分虧缺及植株生物量變化

水分虧缺程度和生物量變化是反映植物遭受干旱脅迫程度最客觀的表型指標(biāo)[13]。從圖4 中外源ABA 與PEG 處理下南酸棗幼苗葉片水分虧缺和植株生物量增量的變化來看，未施加外源ABA 時，葉片相對水分虧缺率達(dá)77%，單株生物量增量僅為0.1 g；而在施用30～60 mg/L 外源ABA 時，葉片相對水分虧缺率降低了44%～56%，生物量增加了404%～741%。整體上看，在30 mg/L 外源ABA 作用下，葉片相對水分虧缺率最小（34%），生物量最大（0.71 g/株）。這反映了在10% PEG 作用下，南酸棗幼苗遭受了嚴(yán)重的干旱脅迫，但通過施用30 mg/L 外源ABA 能顯著緩解其受到的脅迫傷害。

圖4 外源ABA 與PEG 處理下南酸棗幼苗葉片相對水分虧缺及植株生物量變化

3 結(jié)論與討論

PEG 作為一種高分子化合物，常被應(yīng)用于模擬植物干旱脅迫試驗，但不同分子量PEG、不同植物種類，對PEG 干旱脅迫響應(yīng)也各不相同。在5%～15% PEG 作用下，本試驗供試南酸棗幼苗均遭受了明顯的干旱脅迫傷害。從脅迫進(jìn)程來看，5% PEG 過慢，15% PEG 太快，而10% PEG 處理南酸棗幼苗，其存活率的變化趨勢表現(xiàn)為“先慢后快”，更符合自然界中植物遭受干旱脅迫時產(chǎn)生的脅迫傷害變化。因此，以10% PEG 8 000 通過水培的方式更易獲得可靠的試驗數(shù)據(jù)。

研究證實，外源性ABA 通過誘導(dǎo)內(nèi)源ABA 水平上升從而實現(xiàn)對植物抗旱性有效提升[11]。在10%PEG 處理下，通過施加15～60 mg/L 外源ABA，顯著增加了南酸棗幼苗葉片中內(nèi)源ABA 水平，這與以往研究結(jié)果一致。干旱脅迫對光合作用具有明顯影響，植物在干旱脅迫下保持較高的光合效率尤為重要。ABA 作為植物逆境脅迫的重要調(diào)控因子，其主要是通過調(diào)節(jié)氣孔關(guān)閉，減少蒸騰失水，提高水分利用效率，增加對CO2的響應(yīng)，提升光合能力[14]。筆者發(fā)現(xiàn)，在30 mg/L 外源ABA 作用下，南酸棗幼苗Gs 與Tr最小，Pn、WUE 最大。葉綠體完整性直接影響植物光合能力。通過施用30～60 mg/L 外源ABA，干旱脅迫下南酸棗幼苗葉片的葉綠體結(jié)構(gòu)完整性明顯改善，葉綠素含量顯著增加。這表明，外施適宜濃度ABA 對干旱脅迫下南酸棗幼苗光合作用具有正向促進(jìn)作用，同時在穩(wěn)定光合結(jié)構(gòu)方面發(fā)揮了重要作用。

激素作為植物生長發(fā)育的重要調(diào)節(jié)物質(zhì)，廣泛參與植物生理代謝過程。研究表明，不同種類激素之間存在著相互促進(jìn)和相互拮抗的生理效應(yīng)，激素間的動態(tài)平衡對植物生長發(fā)育的調(diào)節(jié)作用更為關(guān)鍵[15]。GAs 作為外源ABA 拮抗性激素，在植物細(xì)胞伸長、開花等生長發(fā)育中起主導(dǎo)作用[16]。本試驗研究表明，30～60 mg/L 外源ABA 顯著降低了南酸棗幼苗葉片中GAs 含量。從外源ABA 與PEG 交互處理下植株生物量變化來看，隨著外源ABA 施用濃度增加生物量增量并未表現(xiàn)出增加的趨勢，其最大值出現(xiàn)在30 mg/L 外源ABA；在60 mg/L 外源ABA 處理下，生物量較30 mg/L 外源ABA 處理降低了40%，這可能與該處理下內(nèi)源GAs 水平明顯偏低，從而導(dǎo)致植株生長發(fā)育受到抑制有關(guān)。這表明，今后在施用外源ABA 時，應(yīng)考慮內(nèi)源激素間平衡。