油菜素内酯对花椒幼苗生长和抗旱性影响

2014-12-16习世宏

陕西林业科技 2014年5期

习世宏，褚祥

（1．韩城市水土保持工作站，陕西韩城715400；2．西北农林科技大学资源与环境学院，陕西杨凌712100）

大红袍花椒是韩城的名优特产，距今已有上千年的栽植历史，以优良品质闻名遐迩，成为陕西省韩城市农村经济支柱产业和农民收入的重要来源［1－2］。近年来，随着花椒产业由规模化逐步迈入市场化、品牌化、标准化、产业化的经营轨道，栽培面积迅速增加，椒农对优质壮苗的需求日益旺盛［2－3］。目前，花椒育苗仍然采用常规的播种育苗方法［1－4］，没有针对栽培区气候干旱的特点采用特别的育苗技术。

油菜素内酯是由美国美国农业部（USDA）农业研究中心的科学家Mitchellc从油菜和赤扬的花粉中提取出的一种具有强生理活性的物质，它的主要成分是油菜素内脂（brassinolide简称BR）［5］。从生理效应来看，BR可以提高促进植物生长，增加光合作用，提高植物在不良环境条件下的抗逆性［6－10］。幼苗喷施油菜素内酯是一种有效的提高苗木的抗逆性的方法。已经证明，油菜素内酯能促进柠条［11］、紫穗槐［11］、侧柏［12］种子发芽和下胚轴伸长，可以提高沙棘［5，14］、紫穗槐［14］、文冠果［15］和侧柏［16］苗木的抗旱性，广泛地应用于苹果［17－18］和核桃等经济林中［19－20］。从现有的研究来看，有关油菜素内酯对花椒生理作用的研究未见报到。为此，本研究采用盆栽干旱模拟试验，探讨BR对花椒壮苗的形成和抗旱能力的影响，为BR在花椒育苗种的推广和应用提供理论依据

1 材料与方法

1．1 材料

花椒品种：韩城大红袍，试验材料为大小基本一致的1年生花椒实生幼苗，平均株高50．0cm，地径为0．40cm。药剂：油菜素内酯（云南云大科技股份有限公司）。花椒实生幼苗来源于韩城市花椒研究所育苗基地，年平均气温13．7℃，年平均水面蒸发量为1 790mm，年日照时数233．9 h，年太阳总幅射量121．2K·cal·cm－2，干旱指数2．25，土壤为褐土，pH 值7．4～8．2。

1．2 方法

试验设计：采用单因素随机区组法，用浓度为0．1、0．2、0．4mg·L－1的BR溶液中浸泡花椒苗根部10min，以清水为对照，方法：2013年3月1日将花椒苗栽植于花盆（30cm×30cm）中，每个花盆中装过筛的园土10．0kg，土壤为普通园土，平均含水量13．20%，每个处理重复5次。将盆栽桶放于防雨棚下，保证晴天正常照光，雨天防雨。苗木栽植后充足浇水，使之正常萌芽成活。展叶期后每隔30d喷施4种浓度0．1、0．2、0．4 mg·L－1的BR溶液及清水。溶液喷施时将其喷于树冠，直到叶片滴水为止。

至5月底开始用称重法控制土壤含水量对照在适宜水分（17%～18%），其他控制在重度干旱（7%～8%）。每次控水达到含水量标准10d后在短时间内完成各项指标测定，以便尽快进入下一个含水量标准。

1．3 指标测定

1．3．1 幼苗生长指标取各处理的完整植株分别用自来水、蒸馏水冲洗干净，滤纸吸干，分成地上部和地下部两部分，称重，即地上部鲜重和地下部鲜重。随后将其放置105℃鼓风干燥箱中杀青15min后，80℃ 烘24h至恒重后称重（即干重）。株高和植株茎粗分别用直尺和游标卡尺测定。

1．3．2 光合特性参数和叶绿素含量用便携式光合测定仪（LI－6400，LI－CORInc．，Lincoln，NE）测定叶片净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率；用叶绿素测定仪（SPDA－502型，日本美能达公司）测定上部叶片叶绿素含量（单位为SPDA）。

1．3．3 生理指标超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）活性分别用氮蓝四唑（NBT）光还原法、紫外吸收法和愈创木酚法测定［21］；细胞质膜相对透性、游离脯氨酸含量和丙二醛含量分别用电解质外渗量法、磺基水杨酸法和TBA（硫代巴比妥酸）法测定［21］。

1．4 数据处理

每个指标测定重复3次，取算术平均数，利用SPSS软件进行数据处理与统计分析。

2 结果与分析

2．1 BR对花椒幼苗生长的影响

2．1．1 对花椒幼苗质量的影响从表1可以看出，经过BR处理的植株苗高、地径、侧根长度、根长、高径比和茎根比等形态指标均高于未经BR处理的对照幼苗，处理过的苗高为87．35～112．61cm，地径0．74～1．16cm，主根长16．08～22．32cm，侧根长14．14～21．32cm，高径比101．71～136．65，径根比1．85～2．21，都分别显著高于对照（P＜0．05），说明苗木质量指标有了大幅度的提高，喷施BR可以明显地促进花椒幼苗的生长，可以提高苗木质量。

另外，试验发现，喷施不同浓度的BR其苗木生长存在一定的差异。方差分析结果表明，不同浓度处理幼苗的地径、主根长度和高径比等形态指标差异显著，而苗高、侧根长度、高径比和茎根比等指标差异不显著。与对照比较，0．2、0．4mg·L－1BR处理的幼苗其苗高、地径、、主根长度和茎根比等形态指标并没有明显差异，也就是说，喷施0．2、0．4mg·L－1二种浓度的效果基本一致。0．1mg·L－1BR处理苗木的各项质量指标都有明显的增加，这可以说明，喷施0．1mg·L－1BR的效果最佳。

表1 BR对花椒幼苗形态性状的影响

2．1．2 对花椒幼苗光合性状和叶绿素含量的影响从表2可知，BR均能有效地改善花椒幼苗的光合作用，提高叶绿素含量。用BR处理花椒幼苗后，其净光合速率、气孔导度、蒸腾速率分别为20．61 ～21．83、0．42～0．48、8．42～9．54mol·m－2·s－1，胞间CO2浓度和叶绿素含量分别为260．61～267．75μmol·mol－1和57．87～83．75 SPAD，除胞间CO2浓度外，其他指标均显著高于对照（P＜0．05）。另外，不同浓度间的净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度差异不显著，而腾速率和叶绿素含量则有显著差异。说明喷施NR可以明显提高花椒叶片的净光合速率、气孔导度和胞间CO2浓度，增加叶绿素的含量，其中以0．1 mg·L－1BR浓度较合适。

表2 BR对花椒幼苗光合性状和叶绿素含量的影响

2．2 BR抗干旱胁迫的生理效应

2．2．1 对叶片质膜相对透性的影响膜系统通常被认为是水分胁迫伤害的最初和关键部位，在水分胁迫时植物细胞膜会受到不同程度的伤害，从而使细胞膜透性增加，可以根据质膜相对透性来细胞膜受损伤的程度［22］。

从表3可看出，经BR处理后，花椒苗的质膜相对透性分别为15．6%、16．0%和17．4%，均低于与对照。方差分析表明，与对照相比差异极为显著，质膜相对透性比对照降低6．04%～20．74%。

表3 BR对花椒幼苗主要抗旱生理指标的影响

2．2．2 对叶片丙二醛（MDA）含量的影响由表4可以看出，在受到干旱胁迫时，经BR处理后的叶片 MDA含量的变化范围0．015～0．021μmol·g－1，个处理显著低于对照，且各浓度 NBR处理的MDA含量均与对照差异显著，分别较对照降低了25．0%、39．3%和46．4%，其中0．2mg·L－1和0．4mg·L－1NBR 处理降低苗木 MDA含量的作用最为显著。这些结果说明，水分胁迫条件下，NBR处理可显著降低花椒苗木的 MDA含量，减少苗木体内有毒物质的积累，减轻土壤水分胁迫对苗木的伤害作用，从而提高苗木对土壤干旱环境的抵御能力，其中0．2mg·L－1和0．4mg·L－1NBR处理在水分胁迫条件下降低苗木MDA含量的作用最为显著。

2．2．3 对叶片超氧化物岐化酶（SOD）活性的影响花椒幼苗在受到干旱胁迫时，经BR处理的叶片SOD活性比对照显著增加，且各浓度间SOD活性差异显著，说明BR处理均显著提高了花椒苗木的SOD活性。从表3可以看出，经BR处理的苗木SOD 活性在28．5～36．1mg－1·min－1变化，处理后SOD 活性比对照增加了45．5%～83．8%，其中 0．4mg·L－1NBR 处理提高苗木SOD活性的作用最为显著。这说明NR处理可显著提高经干旱胁迫后的花椒幼苗叶片SOD活性。

2．2．4 对叶片过氧化物酶（POD）活性的影响花椒幼苗受到干旱胁迫时，BR处理的叶片POD活性比对照显著升高，POD活性分别为72．3、90．7和142．1U·mg－1·min－1，而对照仅48．6 U·mg－1·min－1，说明BR处理显著提高了苗木的POD活性。方差分析和多重比较结果表明，不同浓度 NBR处理中，均以0．4mg·L－1NBR的作用最为显著，分别较对照增加了48．8%、86．6%和192．4%。这些结果表明，水分胁迫下NBR清除花椒苗木的POD氧自由基的能力较为明显，并且以0．4mg·L－1处理的效果最为显著。

2．2．5 对叶片游离脯氨酸（Pro）含量的影响由表3可以看出，用NBR处理花椒幼苗的脯氨酸含量分别为183．6、195．3和224．0μg·g－1。NBR处理显著提高了苗木中脯氨酸的含量，较对照增加了42．5%～73．9%。方差分析结果表明，0．4mg·L－1NBR处理的脯氨酸含量与对照的差异最为显著，可以说明NBR处理增强了苗木的渗透调节能力，提高了花椒干旱抵抗力，并且0．4mg·L－1NBR处理对花椒苗木脯氨酸含量的作用最为显著。

3 结论

从实验结果可以看出，喷施NBR后花椒苗木的苗高、地径、侧根长度、根长、和茎根比等生长指标显著增加，苗木质量有了大幅度的提高，说明天然油菜素内酯（NBR）可以明显地促进花椒幼苗的生长，可以提高苗木质量，对花椒幼苗生长有一定的促进作用。

同时，天然油菜素内酯对大扁杏的光合作用有明显的影响，可以提高叶绿素含量，增加光合作用强度。喷施BR后花椒叶片的净光合速率、气孔导度和胞间CO2浓度和叶绿素的含量显著增加。

另外，天然油菜素内酯可明显提高花椒苗木的的抗旱性。用0．1～0．4mg·L－1BR处理花椒苗木，在受到干旱胁迫时，花椒叶片的细胞膜透性和丙二醛含量降低，可以缓解苗木受到的伤害；苗木叶片的SOD活性、POD活性和脯氨酸含量与对照显著差异。在干旱度胁迫下，喷施BR可以明显提高花椒超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）的活性和脯氨酸的含量，增加清除自由基的能力，减轻干旱胁迫对植株的危害。本试验条件下，BR最适宜的喷施浓度分别是0．01mg·L－1。

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