陳中惠 ， 李景蕻

湖北第二師范學院化學與生命科學學院，植物抗癌活性物質提純與應用湖北省重點實驗室，武漢 430205

植物在生長過程中會遭受各種逆境脅迫，植物對逆境脅迫的應答一直是國內外研究的熱點［1］。綠蘿（Epipremnum aureum）屬于天南星科麒麟葉屬常綠藤本，喜溫暖潮濕，較耐蔭，不能受陽光長期直射，葉片碧綠圓潤，觀賞價值高，且具有凈化空氣的作用［2］。水培綠蘿簡便易行，植株清新雅致，受到很多人的喜愛［3］。水培也是研究植物生理過程的有效手段。然而，隨著溫室效應的不斷增強，不利于綠蘿在夏季溫度較高（35～38 ℃）的地區(qū)生長。綠蘿受高溫脅迫后葉片會焦枯壞死［4-5］，植物根系受損，吸水能力下降［6］，且組織相對含水量（relative water content，RWC）降低［7］。同時，植物細胞內會產生一些滲透調節(jié)物質（如脯氨酸等）以提高細胞質濃度增強其保水能力［8］，或通過提高抗氧化酶活性減緩高溫對植物氮代謝的影響，從而提高植物耐熱性［9］。組織相對含水量、根系活力和脯氨酸含量常作為反映植物耐熱性強弱的重要指標［10］。已有研究表明，水楊酸（salicylic acid，SA）、表油菜素內酯（epibrassinolide，epi-BR）、脫落酸（abscisic acid，ABA）等外源激素都可在不同程度上提高植物的耐熱性［11-15］。多效唑（PP333）可以使植物矮化，促進生根，保護植物免受環(huán)境脅迫，例如，鄧斌等［16］發(fā)現(xiàn)PP333浸種可提高高溫下黑麥草脯氨酸的含量，從而減輕傷害。此外，外源激素在提高盾葉薯蕷和水稻等植物抗逆性方面也有研究報道［17-18］。總體而言，對于外源激素對植物耐熱性的研究多集中在蔬菜、農作物等方面［19］，而在觀賞植物耐熱性方面的研究較少，本文以水培綠蘿為研究對象，探索不同濃度脫落酸、多效唑和烯效唑對其耐熱性的影響，以期得到較合適的處理方法，以提高綠蘿在高溫地區(qū)或高溫季節(jié)的觀賞價值。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

從武漢市南湖花木城購買生長健壯的綠蘿，經過移栽馴化后用清水誘導出水生根，從中選取長勢相當（新葉2葉、新生水生根2個，新生根平均長近1 cm）且生長良好的綠蘿備用。

1.2 實驗設計及處理

在綠蘿的新生水生根平均根長近1 cm時，將其放入改良的霍格蘭營養(yǎng)液（配方見表1，pH6.0）中培養(yǎng)，以適應營養(yǎng)液環(huán)境［20］。在上述綠蘿的營養(yǎng)液中分別加入3個不同濃度的脫落酸、多效唑和烯效唑，然后放入35 ℃的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，同時在相同溫度下設置對照組（CK1）和正常溫度（25 ℃）的空白對照組（CK2）。共11種處理方式（表2），每處理10株綠蘿，重復3次。在培養(yǎng)5 d后測量其形態(tài)指標及生理指標的變化，包括組織相對含水量、脯氨酸含量和根系活力。常溫對照組放入25 ℃、3600 lx、光暗比12 h∶12 h的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，其余10種處理均放入35 ℃、3600 lx、光暗比12 h∶12 h的培養(yǎng)箱中脅迫培養(yǎng)，定期記錄各植物的形態(tài)指標及生理指標，營養(yǎng)液均3 d換1次。

表2 實驗處理方式Table 2 Experimental processing method

1.3 測量指標與方法

生理指標測量采用混合取樣法［21］，在高溫處理脅迫第6天時測量各組綠蘿的新增葉數(shù)、新增根數(shù)及新根增長值等形態(tài)指標，每個指標設3個重復，取平均值。采用烘干法［22-23］分別在熱處理前和熱脅迫第1、4、7天后測量各組綠蘿的相對含水量；采用氯化三苯基四氮唑（triphenyl tetrazolium chloride，TTC）法［24-25］和磺基水楊酸法［26］在熱脅迫前和熱脅迫第3、6、9天分別測量各組綠蘿的根系活力和脯氨酸含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

應用SASS統(tǒng)計分析軟件進行方差分析，并采用鄧肯氏（Duncan）多重差異范圍測驗法進行顯著性差異分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理對高溫脅迫下綠蘿形態(tài)指標的影響

研究結果顯示，高溫脅迫第6天綠蘿新增葉數(shù)、新增根數(shù)均有不同程度變化（圖1）：高溫處理使綠蘿生長不良，CK1的2項生長指標都遠低于CK2。通過外源激素處理后，各處理均表現(xiàn)出高溫脅迫對綠蘿的傷害減輕。其中，2.5 mg·L-1脫落酸和2.0 mg·L-1烯效唑處理的綠蘿新增葉數(shù)目、新增根數(shù)目值較大，方差分析表明，2.5 mg·L-1脫落酸處理的生長量分別和0.5 mg·L-1、1.5 mg·L-1脫落酸處理相比差異達極顯著水平（P＜0.01），2.0 mg·L-1烯效唑處理的生長量分別和0.5 mg·L-1、8.0 mg·L-1烯效唑處理相比差異達極顯著水平（P＜0.01）；0.5 mg·L-1多效唑處理綠蘿的新根數(shù)較多，與2.0 mg·L-1、8.0 mg·L-1多效唑處理相比差異達極顯著水平（P＜0.01）。隨著脫落酸濃度的增加，綠蘿2項生長量指標都有上升的趨勢，烯效唑處理表現(xiàn)先升后降，而多效唑隨著濃度增高，對新增葉數(shù)表現(xiàn)為促進，而對新增根數(shù)表現(xiàn)為抑制，兩者效應相反。由此說明，在同一條件下，每種激素對植物的效應不同，濃度適宜才能促進植物生長，在本研究中2.5 mg·L-1脫落酸、2.0 mg·L-1烯效唑處理綠蘿的形態(tài)指標在高溫脅迫下表現(xiàn)較好。

圖1 各處理新增葉數(shù)、新增根數(shù)的變化Fig. 1 Changes of added leaf number, added root number of different treatments

2.2 不同處理對高溫脅迫下綠蘿相對含水量的影響

植物RWC是很好的水分狀況指標，熱脅迫下含水量較高的植物耐熱性更強［27-28］。圖2表示不同濃度脫落酸、烯效唑和多效唑在不同的熱脅迫處理時期的RWC。已知，在誘導綠蘿長出水生根期間，綠蘿的RWC較低，但長出水生根后其含水量明顯上升；在高溫脅迫時，3種外源激素處理后，綠蘿組織RWC的總趨勢較為一致，均呈現(xiàn)先降后升再下降的趨勢。CK1的RWC含量在測量期一直下降，而CK2變化不大，說明用部分激素處理過的綠蘿耐熱性在前期有所提升，但到了后期仍然會降低。其中，2.5 mg·L-1脫落酸在熱脅迫7 d后RWC值比0.5 mg·L-1和1.5 mg·L-1脫落酸高，差異達極顯著水平（P＜0.01），從圖2中可以看出2.0 mg·L-1烯效唑和2.0 mg·L-1多效唑的RWC在脅迫4 d左右明顯升高，這表明2.5 mg·L-1脫落酸、2.0 mg·L-1烯效唑和2.0 mg·L-1多效唑處理在一定范圍內可以明顯提高綠蘿的保水能力。

圖2 各處理在不同熱脅迫時期的相對含水量變化Fig. 2 Changes of relative water content in different heat stress period

2.3 不同處理對高溫脅迫下綠蘿根系活力的影響

根系活力越高表明植物抗熱性更強，參考王學奎等［25，29］方法制作出TTC標準曲線，然后計算出單位質量鮮根的四氮唑還原強度，以此來表示根系活力的大小。圖3分別表示不同濃度脫落酸、烯效唑和多效唑在不同的熱脅迫處理時期下單位質量綠蘿鮮根的四氮唑還原強度折線圖?？梢?，CK1處理的根系活力變化不大，隨著脅迫時間的延長逐漸降低，而CK2以及激素處理綠蘿的根系活力變化比較劇烈，在整個熱脅迫期間均處于相對較高的位置，說明這些激素可以提高高溫下綠蘿的根系活力。其中，0.5 mg·L-1和2.5 mg·L-1脫落酸處理的綠蘿變化比較劇烈，在脅迫6 d后根系活力回升明顯；0.5 mg·L-1和2.0 mg·L-1烯效唑處理的根系在脅迫第9天均有所回升，且2.0 mg·L-1處理活力最高，8.0 mg·L-1烯效唑處理的根活力在脅迫期間一直較高，在脅迫6 d后下降但仍大于CK處理；2.0 mg·L-1多效唑處理的根活力一直相對較高，8.0 mg·L-1多效唑處理根活力變化比較劇烈。說明2.5 mg·L-1脫落酸、2.0 mg·L-1和8.0 mg·L-1烯效唑、2.0 mg·L-1和8.0 mg·L-1多效唑處理的效果較好，都能在脅迫一段時間內提高綠蘿根系活力。但從整個脅迫期間來看，能更持久地維持綠蘿根系活力的是2.5 mg·L-1脫落酸、2.0 mg·L-1烯效唑和2.0 mg·L-1多效唑處理。

圖3 各處理在不同熱脅迫時期根系活力情況變化Fig. 3 Changes of root activity in different heat stress periods

2.4 不同處理對高溫脅迫下綠蘿脯氨酸含量的影響

在逆境中脯氨酸含量高，可以減輕對植物體的傷害。參考鄒琦等［26］方法制作標準曲線，計算不同濃度脫落酸、烯效唑和多效唑在不同熱脅迫時期綠蘿的脯氨酸含量，從圖4可以看出，在高溫脅迫下脯氨酸含量增加，且總趨勢表現(xiàn)為先升后降，隨脅迫時間的延長，脯氨酸含量再次升高。外源激素處理后，大部分激素濃度處理均表現(xiàn)出脯氨酸含量提高，隨著脫落酸濃度的增加，綠蘿脯氨酸含量有上升的趨勢，其中A3處理綠蘿的脯氨酸含量一直較高，分別和0.5 mg·L-1脫落酸、1.5 mg·L-1脫落酸、空白對照、A2、CK1、CK2處理相比差異達顯著（P＜0.05）或極顯著（P＜0.01）水平；0.5 mg·L-1烯效唑處理變化比較劇烈且不穩(wěn)定，2.0 mg·L-1烯效唑處理在脅迫期間脯氨酸含量大于8.0 mg·L-1和2個空白處理；2.0 mg·L-1和8.0 mg·L-1多效唑處理在脅迫期間大部分脯氨酸含量積累較多。綜合以上，說明2.5 mg·L-1脫落酸，2.0 mg·L-1烯效唑和2.0 mg·L-1多效唑處理可以使綠蘿在熱脅迫下積累較多的脯氨酸。

圖4 各處理在不同熱脅迫時期脯氨酸含量變化Fig. 4 Changes of proline content in different heat stress periods

3 討論

植物在漫長的進化過程中，體內發(fā)展出一系列應對溫度脅迫的生理反應機制［30］。本研究結果表明，綠蘿在35 ℃高溫脅迫下，通過3種外源激素的處理均可提高植株的抗逆性，不管是植株形態(tài)指標還是生理效應大都表現(xiàn)良好。然而，對于不同的外源激素及不同的濃度，植物的生理效應不同。本試驗中，高濃度脫落酸（2.5 mg·L-1）、中等濃度烯效唑（2.0 mg·L-1）處理的綠蘿形態(tài)指標在高溫脅迫下表現(xiàn)較好。而各項生理指標顯示，高濃度的脫落酸（2.5 mg·L-1）、中等濃度的烯效唑（2.0 mg·L-1）和中等濃度多效唑（2.0 mg·L-1）處理的綠蘿，在高溫脅迫下RWC、根系活力和Pro含量都相對較高，且高于對照組。這表明35 ℃高溫脅迫下，脫落酸、烯效唑和多效唑3種激素都能在一定程度上提高植物的耐熱性。在3種外源植物激素、多個不同濃度梯度的對比試驗中，發(fā)現(xiàn)高濃度脫落酸（2.5 mg·L-1）、中等濃度烯效唑（2.0 mg·L-1）處理效果最好，而多效唑處理的規(guī)律性并不明顯。在形態(tài)指標中，多效唑濃度的高低對新增葉數(shù)的作用和對新增根數(shù)的作用是相反的，這也是本試驗仍需開展后續(xù)研究工作的原因之一。在夏季氣溫較高地區(qū)，為保證水培綠蘿保持持久的觀賞價值，可以在營養(yǎng)液中加入2.5 mg·L-1脫落酸、2.0 mg·L-1烯效唑或者2.0 mg·L-1多效唑，即可提高耐熱性，提升觀賞價值。此外，研究結果還可以為類似綠蘿等不耐高溫的水培植物如何度過高溫季節(jié)提供一定的理論和實際指導。然而，提高植物耐熱性的內在機理尚不明確，有待今后進一步的研究，同時更多的植物外源激素及其不同的濃度梯度如何作用于植物，又具有何種生理效應也值得進一步深入探究。