干旱胁迫对油茶组培苗与实生苗内源激素含量的影响

陈博雯 ，刘海龙 ，蔡 玲 ，覃子海 ，陈晓明 ，黄金使 ，蒋 钢 ，蒋 华

（1. 广西林业科学研究院，广西 南宁 530002；2. 北京林业大学 生物科学与技术学院，北京 10083；3.中南林业科技大学 林学院，湖南 长沙 410004；4.广西全州县咸水林场，广西 全州 541511）

植物处于逆境中时，会通过调解内源激素间的平衡，在多种内源激素的协同作用下，调解新陈代谢，以适应逆境。干旱胁迫是植物生长过程中最经常遇到的逆境情况，目前已在多种植物中研究激素在水分胁迫下的变化规律，如胡朝晖等对水分胁迫下花生幼苗叶片内源激素含量的变化情况的研究[1]，敖红等对干旱胁迫下云杉内源激素的响应展开的研究[2]，潘向燕等研究了干旱胁迫对杂交鹅掌楸无性系叶片内源激素的影响[3]，赵文魁等研究了干旱胁迫下几种柑桔植物内源激素的变化规律[4]，谷战英等对NAA 处理对圣诞红幼苗抗旱性的影响的分析[5]，等，这些研究对植物逆境下的激素响应研究提供了参考。

油茶Camellia oleiferaL.是我国特有的食用油料树种，与油棕、油橄榄、椰子并称为世界四大木本食用油料植物，是常绿阔叶、长寿树种，可美化环境、保持水土、涵养水源、调节气候，是兼具生态效益与经济效益的优良树种。油茶耐干旱、耐瘠薄的特性，使得其在我国南方的干旱、半干旱低山丘陵地带也可以种植，是退耕还林的适宜树种[6]，也是目前广西大力推广的经济林树种。在培育油茶扦插苗和实生苗的同时，组培方法繁育油茶无性系组培苗方面的研究也取得的显著的成果[7]，但无论是实生苗还是组培苗，对于油茶耐干旱的生理生化机理，目前未见报道，本研究探讨了油茶实生苗与组培苗在干旱胁迫下内源脱落酸（ABA）、玉米核苷（ZR）、赤霉素（GA3）和吲哚乙酸（IAA）的变化情况，从激素的角度分析油茶在干旱胁迫下的生理转化过程，可有助于更深层次地研究油茶的耐旱机理，为油茶的生理生化研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试植物材料为广西林业科学研究院选育的岑软3号软枝油茶实生苗及无性繁殖培育的组培苗，组培苗在培养基中培养至根系发育完整后移栽，实生苗播种在沙床培养至根茎叶发育完整后移栽，移栽到7 cm×9 cm的育苗杯中，杯中基质为经粉碎后淋透水的红心土，移栽时间为4月初，移栽培养3个月后用于干旱胁迫试验。

1.2 试验方法

1.2.1 胁迫方法

试验设2个处理，每个处理100株。干旱胁迫处理采用不浇水的自然干旱方式处理，处理15 d，每隔3 d采样1次；对照处理正常浇水培养，每隔3 d采样1次。在试验处理期间，苗木置于悬空的高架床培养以避免地面积水影响处理效果，利用防雨棚遮挡自然降水，晴天打开防雨棚，确保光照充足一致，但用遮阴网调节光照避免晒伤。采样时间为每天早上7：30～8：00，各处理随机采集叶片组织称重后迅速用液氮冷冻，存放于－80 ℃冰箱中用于激素测定。

1.2.2 内源激素的提取与测定

按照陈博雯[8]等的方法配置系列标准溶液绘制标准曲线，提取并测定各样品种的内源激素含量，用Duncan新复极差法分别做多重比较，分析不同处理的叶片内源激素及激素之间比值的差异。

2 结果与分析

2.1 干旱胁迫对叶片内源激素的影响

观察苗木生长和土壤情况发现，干旱处理3 d时，土壤表面明显干旱，苗木新萌发的顶芽和嫩叶萎蔫低垂，而老叶无变化，处理6 d时，土壤表面干旱加重，表层土壤呈干粉末状，苗木的嫩茎变软弯垂，顶芽和幼嫩叶片蜷缩，老叶也有萎蔫表现，处理9 d时，土壤表面严重干旱，苗木的嫩茎弯垂，顶芽和幼嫩叶片蜷缩卷起，部分老叶片凋落。处理12 ～15 d，观察土壤和苗木生长情况与9 d时相类似。以上结果表明，干旱处理开始起至干旱处理9 d，土壤逐渐失水，至第9天基本已达到失水极限，苗木对于干旱的各种生理生化反应，也在处理的前9 d中表现得最明显。处理12～15 d，苗木已经由于干旱处于生长的停滞期。

激素含量测定结果见图1，组培苗叶片中的内源激素含量整体水平都要高于实生苗，同时，在试验的15 d内，组培苗叶片对照和实生苗叶片对照中4种内源激素的含量变化幅度不大，其中ZR、IAA小幅平稳提高，而GA3和ABA小幅缓慢降低。

ABA是一种有重要调节功能的植物激素，在植物遭受干旱胁迫时，通过诱导气孔关闭，增强植物的抗旱能力[9]。干旱胁迫下组培苗与实生苗叶片ABA含量都呈现先升后降的趋势，处理前6 d，ABA呈小幅升高，胁迫处理下的组培苗与实生苗分别比对照升高11.20%和21.52%，处理第9天ABA大幅升高，含量升至最高点，分别比对照升高70.65%和67.48%，之后呈现小幅下降的趋势。处理15 d后，胁迫处理的叶片ABA水平仍高于对照。

IAA在植物体内生理作用相当广泛，影响着细胞分裂、分化，有文献报道[10]可以调节根系代谢，促进根系伸长，增大根/冠比,从这一角度来看，伸长的根系有助于植株吸取更多水分，有利于植株对于干旱胁迫的响应，但是另一方面，植株中IAA主要由由植物顶端组织和生长的叶片合成，促进植株地上部分的生长作用更为明显，而在干旱胁迫的条件下，IAA合成部位生长受到抑制，同时植株地上部分的生长，又会带来更多的水分消耗的压力，从这一角度分析，干旱胁迫中植物IAA的含量又应该是下降的[9]，实际上，在干旱胁迫下，IAA与生长组织之间是存在着一个互动的平衡反馈关系的，IAA含量的变化较为复杂，与植株种类也有很大关系[9]，在不同植物中有所不同，有些植物中呈升高趋势，有些植物中则降低[11-12]。本研究中，油茶组培苗与实生苗干旱胁迫下叶片中IAA含量呈现先升后降的趋势，但升高幅度很小，降低幅度较大。处理前6 d IAA含量小幅升高，分别比对照升高了8.91%和6.44%，处理第9天表现出大幅下降，比对照降低了17.18%和17.92%。处理的最后6 d中，IAA含量降幅已不明显，处理15 d后胁迫处理的叶片IAA水平仍低于对照，处理过程中，组培苗与实生苗IAA的变化幅度则没有显著差异（见图1）。

图1 干旱胁迫对叶片内源激素的影响Fig.1 Influence of drought stress on contents of endogenous hormones in leaves

ZR是植物中普遍存在的天然细胞分裂素，它主要促进细胞分裂、扩大，也有促进营养物质移动的作用。GA3是与节间伸长有关的一种激素，主要作用是促进植物生长和促进开花。干旱胁迫的条件下，植物主要是通过激素调节降低水分消耗，对促进生长类的激素来说，更好的办法就是降低此类激素水平，抑制生长，减少水分消耗。本研究中，胁迫处理后，组培苗和实生苗叶片中ZR和GA3的含量都呈现下降趋势，处理前9 d，降幅较明显，组培苗中和实生苗中的ZR分别比对照下降27.63%和29.54%，GA3则分别下降40.31%和37.82%，此后的6 d中，ZR和GA3含量降幅很小，处理15 d后，组培苗中和实生苗中的ZR分别比对照下降33.47%和37.12，GA3则分别下降39.56%和32.67%。

2.2 干旱胁迫对激素平衡的影响

植物在干旱胁迫下的激素响应过程是一个由多种激素共同作用的综合的响应过程，激素之间存在着拮抗作用和增效作用，各种激素之间也呈现一种动态的平衡，干旱胁迫下各内源激素的比值变化，也是反映植物对干旱响应的一个参数，ZR/ABA、ZR/IAA和ABA/(IAA+GA3+ZR)是比较有参考意义的几组比值，试验结果（见图2）。

ZR与ABA在控制叶片气孔开合方面的作用相反，ABA促进叶片气孔的关闭，而ZR的促进生长的作用却使气孔在失水时不能迅速关闭，所以ABA能缓解植物体内水分亏缺，ZR却加剧植物体内的水分流失[13]，ZR/ABA比值越小，说明植株遭受的干旱情况越严重，激素响应也剧烈。本研究中干旱胁迫下组培苗和实生苗中ZR/ABA比值都呈降低趋势，在处理前9 d降幅明显，第9天比值分别降低57.59%和57.93%，随后的几天中，比值降幅很小，基本维持不变。

同时，ZR与IAA的协同作用，调节着植物的芽、叶的分化和根的发育，当ZR/IAA较大时，植株倾向于叶、芽的分化，当ZR/IAA较小时，则有利于根的发生[14]，这在植物组织培养中已经得到了证实和应用。干旱条件下，ZR/IAA的值对于植物的抗旱性在一定程度上有调节作用，ZR/IAA的降低可促进植物形成更发达的根系，更好的吸收水分。干旱处理中组培苗和实生苗中的ZR/IAA比值变化呈先降后升的波动形式，在处理前6 d比值持续下降，分别降低19.35%和19.49%，而在第6天至第9天这3天中，激素比值发生了转变，第9天测得组培苗与实生苗中ZR/IAA比值分别比第6天升高了7.21%和6.52%，随后几天呈小幅波动变化。结果显示，在干旱胁迫初期，ZR/IAA的比值朝着利于根部发育的方向发展，促进植株根系发展以响应干旱胁迫信号，但当处理至第9天时，植株已处于严重缺水的情况下，植株生长已经受到严重抑制，ZR和IAA这两种促进生长的激素都大幅下降，而IAA的降幅高于ZR，这就造成后期ZR/IAA比值出现小幅升高[15]。

图2 干旱胁迫对激素平衡的影响Fig.2 Influence of drought stress on balance of endogenous hormones in leaves

在4种植物激素中，总体来说ABA是抑制生长的激素，ZR、IAA、GA3则都是促进生长类的植物激素，ABA/(IAA+GA3+ZR)的比值反应了植物是向着生长的方向发展还是向着抑制生长的方向发展，对了解植物的生长状况有一定的参考作用。本研究中组培苗和实生苗中的ABA/(IAA+GA3+ZR)总体呈升高趋势，与ZR/IAA比值类似，也是在第6天至第9天这3天中，激素比值发生大幅变化，分别升高93.08%和71.84%，随后几天比值则呈小幅变化，有下降的趋势。试验结果给出两个提示，首先在处理的第6天至第9天中，ABA/(IAA+GA3+ZR)比值急剧升高，表明植株缺水程度从轻度达到重度，植物生长受到严重抑制，其次，在处理的最后6 d中，植株中ABA/(IAA+GA3+ZR)比值缓慢降低，虽然比对照比值高出很多，但仍有朝向生长的方向发展的趋势，提示受试的油茶组培苗和实生苗可能在适应了重度缺水的情况下，内部建立了新的激素平衡，在这种激素平衡的调节下，植株可以在严重缺水的条件下维持较缓慢的生长，这也可能是油茶可以耐干旱的内因之一。

3 结 论

比较分析15 d的处理过程中植株各内源激素含量变化发现，对照组中，15 d的试验期间各激素含量都呈现平缓的升高或降低趋势。干旱处理中各激素含量在前9 d表现出大幅的变化，第9天测得的激素含量变化差异最大，而之后的6 d中则变化幅度很小，而再结合土壤失水和苗木生长的情况分析，在处理的前9 d，激素含量变化的差异是植物对干旱胁迫相应的表现，特别是在第6天至第9天这3天中，各激素含量变化幅度最大，比值变化也最明显，处理的最后6 d中，植株已处于生长停滞状态，各内源激素含量也不再大幅变化，而是维持在一定的水平不变。处理过程中ABA含量升高，ZR、GA3含量下降，IAA含量则是先升后降。

在整个干旱胁迫处理过程中，试验结果显示组培苗与实生苗中虽然各内源激素含量的本底水平有差异，但在干旱胁迫下，两种繁殖方式培育的苗木内源激素含量的变化趋势是一致的，且变化的幅度差异不显著，这说明，从激素生理的角度来分析，两种繁殖方式培育的苗木对干旱胁迫的激素响应是一致的，不同的繁殖方式并不影响植株内部的激素生理和激素平衡。同时，有文献报道，ABA是植物在遭受干旱胁迫时起主要响应作用的植物激素，抗旱性强的植株中ABA积累速度较慢，变化趋势较为缓慢，抗性差的植株中则积累较快，表现出变化趋势较为剧烈[3,16]，分析组培苗与实生苗中ABA含量变化，在干旱胁迫下ABA含量的变化趋势一致，都呈现出明显的升高，且两种苗木中激素升高程度差异不显著，从ABA含量变化的角度推断组培苗的抗旱性与实生苗可能没有差异。另一方面，干旱处理中内源激素比值分析结果给出提示，受试的油茶组培苗和实生苗可以在适应了重度缺水的情况下，通过调节内源激素的动态平衡，仍在较低的水平上维持朝向生长方向发展的趋势，这种内源激素调节能力，在两种繁殖方式培育的油茶苗中都有体现，可能是油茶这一种属的特性，也可能是油茶可以耐干旱的内因之一。

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