水杨酸、三唑酮对水淹胁迫下杜仲生理特性的影响

何 斐，哀建国*，朱向涛

(1.浙江农林大学林业与生物技术学院，浙江临安 311300；2.暨阳学院，浙江绍兴 311800 )



水杨酸、三唑酮对水淹胁迫下杜仲生理特性的影响

何 斐1，哀建国1*，朱向涛2

(1.浙江农林大学林业与生物技术学院，浙江临安 311300；2.暨阳学院，浙江绍兴 311800 )

摘要[目的]为深入研究杜仲的抗涝性提供基本的理论依据。[方法]以浙江农林大学天目学院苗圃的2a生杜仲苗为材料，设A(水淹+喷清水)、B(水淹+喷水杨酸)、C(水淹+喷三唑酮)3个处理。[结果]就涝害动态指数而言，水淹喷水杨酸和三唑酮的植株耐水淹能力较水淹喷清水的植株强。就综合相关生理指标而言，适宜浓度的水杨酸和三唑酮处理可以在不同程度抑制丙二醛含量的升高，在一段时间内提高杜仲体内的叶绿素含量、过氧化物酶活性和过氧化氢酶活性，促进有机渗透调节物质的积累，抑制膜脂氧化，降低细胞的膜透性，保护膜结构及其功能。[结论]水杨酸和三唑酮可以缓解水淹胁迫对2a年生杜仲苗的损害。

关键词杜仲；水杨酸；三唑酮；生理特性；水淹胁迫

自20世纪90年代以来，由于受全球气候变暖和人类活动的双重影响，洪涝灾害出现范围逐年扩大、频率不断提高的趋势[1]，严重影响动植物的生存和发展，成为人类必须面临且亟待解决的严重自然灾害之一。

水杨酸广泛存在于各种植物体内，并且对植物具有多种生理调节作用。它能诱导植物开花，增强植物的抗性等[2]。三唑酮是一种三唑类杀菌剂，通过抑制异戊二烯途径，抑制赤霉素(GA)生物合成，提高脱落酸(ABA)水平，从而提高植物的抗逆性[3]，但在一定范围内能够抑制植物地上部分的生长，提高根冠比，并且增加植株幼苗的叶绿素含量，提高植株的抗逆性[4]。水杨酸和三唑酮可在一定程度提高植物体内叶绿素含量、可溶性糖含量、抗氧化酶活性，降低细胞膜脂质化，提高植物的抗逆性，从而缓解逆境胁迫产生的危害[5-9]。

杜仲对水淹的生理反应与适应是一个极为复杂的过程。大量研究表明，淹水能够改变土壤的理化性质和质地，影响植物的养分吸收，进而影响植物的生长发育。就生理上而言，一方面，植物淹水胁迫的主要表现为活性氧代谢失调，导致活性氧的产生和清除的动态平衡遭到破坏，植物细胞内活性氧大量积累，使得许多体内细胞受到氧胁迫；另一方面，水淹胁迫引起植株叶绿素含量降低、细胞膜脂过氧化加剧、渗透调节物质含量增加等不可控的变化。而植物致命的根本原因在于水淹引起植物细胞质膜的变化，导致细胞与环境间发生不可逆转的变化。

鉴于杜仲各个方面的重要价值，且其生长发育对水分的要求较高，笔者尽可能地采用多种生理指标来检测2a生杜仲苗的耐涝能力。因此，在水淹胁迫下，综合分析不同处理叶片的叶绿素含量、丙二醛(MDA)含量、抗氧化酶活性等生理指标，比较不同处理的耐水淹能力，揭示水杨酸和三唑酮能缓解水淹胁迫的部分原因，同时分析水杨酸、三唑酮对水淹杜仲苗的缓解作用，揭示出杜仲淹水适应性存在差异的部分原因，对杜仲的栽培、繁育、推广种植具有现实意义。

1材料与方法

1.1试验材料供试植物为在浙江农林大学天目学院苗圃培育的2a生杜仲实生苗。2012年4月将2a生杜仲实生苗栽植于盆中，盆(高20 cm×直径18 cm) ，装土3 kg(由黄红壤和肥料土按7∶1的比例混合而成)。移栽后每天浇水1次，浇水量每盆一致，保持土壤的最大田间持水量(土壤含水量为42.4%)。待植株生长稳定后，选取生长健壮、长势一致的2a杜仲苗进行淹水试验。

1.2试验设计淹水处理于7月15日开始，8月10日结束，共持续25 d。在试验开始前将3个处理的试验材料分别置于3个一定规格的塑料箱中，每个箱子10盆，每盆1株，3次重复。在3个塑料箱中灌水，使其水面高于单盆植株土壤的表层3 cm左右。设3个处理：A.淹水+500 mL自来水(喷洒于叶表面直至叶面出现滴水)；B.淹水+500 mL水杨酸(称取0.138 g水杨酸，溶于1 000 mL水中)；C.淹水+500 mL三唑酮(称取0.02 g三唑酮，溶于1 000 mL水中)。

分别取每个处理不同植株的中上部成熟叶片2~3片，用采样带封装标记，装入冰盒，带回实验室。在试验前，用自来水冲去叶片表面的污物，再用蒸馏水冲洗2~3次后用吸水纸吸干表面水分，混合采集叶片后进行生理指标的测定。每次测定重复3次。

1.3指标测定与方法

1.3.1涝害动态指数的测定。在试验开始时，统计每株的总叶片数。按固定时间间隔统计各个等级的受涝害叶片数，统计不同处理下植株的涝害指数动态变化。水淹后受涝叶片调查标准(清水处理植株死亡结束试验)、具体判别标准为：I.出现受涝症状叶片数小于总叶片数的1/8；II.出现受涝症状叶片数占总叶片数的1/8~1/4；III.出现受涝症状叶片数占总叶片数的1/4~1/2；IV.出现受涝症状叶片数占总叶片数小于1/4。

1.3.2叶绿素含量的测定。采用分光光度法测定叶绿素含量。测定提取液在最大吸收波长下的吸光度，再根据朗伯比尔定律，计算提取液中各类色素的含量[10]。

1.3.3MDA含量的测定。采用2-硫代巴比妥钠(TAB)比色法测定MDA含量[11]。

1.3.4过氧化氢酶(CAT)活性的测定。采用紫外吸收法测定CAT活性[12]。

1.3.5过氧化物酶(POD)活性的测定。采用愈创木酚法测定POD活性[13]。

1.4数据处理用Excel进行后期的数据整理与统计，采用SPSS软件进行图表处理和方差分析。

2结果与分析

2.1涝害动态指数

2.1.1清水处理苗的涝害指数动态变化。由表1可知，喷清水的植株在水淹前10 d没有出现明显受害症状，表明杜仲在水淹前期具有一定的耐水淹能力；在水淹第10天，出现1株有症状的植株，但损伤程度不明显，涝害指数为0.025；从水淹第15天开始，杜仲涝害指数略有升高，且变化较大，表明杜仲开始受到比较严重的水淹胁迫；至水淹第20天，涝害达到最大(0.900)。

表1　清水处理苗的涝害指数动态变化

2.1.2水杨酸处理苗的涝害指数动态变化。由表2可知，水杨酸处理的2a生杜仲在水淹前10 d具有一定的耐水淹能力，与清水处理的植株生长状况相似；从水淹第15天开始，出现1株有症状的植株，涝害指数为0.025；在水淹第20天，涝害指数为0.100，而此时清水处理的植株已基本濒临死亡；随后，植株受涝害程度逐渐加大，至水淹第25天时涝害指数达到0.200。

表2　水杨酸处理苗的涝害指数动态变化

2.1.3三唑酮处理苗的涝害指数动态变化。由表3可知，三唑酮处理的2a生杜仲生长状况基本与水杨酸处理相似，均变化不大。从水淹第15天开始，症状植株逐渐增多，受涝害程度逐渐加大，但相比于清水处理，变化相对较缓；直到水淹第25天，杜仲涝害指数达到0.225，此时有7株植株生长相对较好。

2.2水杨酸、三唑酮对水淹胁迫下杜仲叶绿素含量的影响光合色素是植物进行光合作用的基础。叶绿素主要参与光能的吸收、传递和转换的过程，是植物叶片光合性能和营养状况的直观表现，其含量的高低在很大程度上决定植物的生长状况和光合能力。一般而言，在缺氧或土壤水分过多的条件下，植物叶绿素的合成途径受阻，引起叶绿素含量下降。

由图1可知，在淹水前10 d，2a生杜仲苗叶绿素含量变化不明显。其可能原因主要有2个方面：一是在测定植株叶绿素含量取样时，幼苗中上部大小、颜色相近的叶片在淹水初期受害症状不明显；另一原因可能是在杜仲淹水过程中避免阳光直射，减轻了植株的受害程度。然而，在水淹后期，清水处理杜仲苗叶绿体受到严重的损害，叶绿素被大幅度降解，水杨酸和三唑酮处理杜仲苗叶绿素含量与清水处理间差异在0.05水平显著，且三唑酮处理叶绿素含量高于水杨酸处理。这与该次试验中三唑酮处理的杜仲叶片较其他处理更深绿相符，说明水杨酸和三唑酮可以在一定程度上提高叶绿素含量。

表3　三唑酮处理苗的涝害指数动态变化

图1　水淹条件下不同处理对杜仲叶绿素含量的影响Fig.1　Effects of different waterlogging treatments on the chlorophyll content of Eucommia ulmoides

2.3水杨酸、三唑酮对水淹胁迫下杜仲MDA含量的影响在逆境条件下，衡量细胞老化的一个重要指标是膜结构的损伤程度。MDA是细胞膜脂过氧化的最终产物，是膜系统是否受害的重要标志之一。MDA的积累越多，表明植物自身组织的保护能力越弱，因而抗涝性较强品种的膜脂过氧化程度越低，而抗涝性较弱品种则越高。

由图2可知，3个处理的MDA含量均呈略微下降后上升的趋势。清水处理杜仲从水淹10 d开始MDA含量逐渐增大直到淹水结束，淹水第15天MDA含量是处理前的1.0倍，水淹第20天MDA含量是处理前的1.5倍。就植物形态而言，水淹后期的杜仲苗由下至上依次变黄。这是植物中MDA积累表现出的明显形态变化。MDA含量的急增加重了杜仲叶片细胞的膜质过氧化作用，进而影响植物代谢，产生对细胞有毒性的物质，引起细胞膜功能紊乱。而水杨酸、三唑酮处理的植株表现为先降低后升高，水淹第15天时与处理前相比分别下降了27.2%、25.0%，表明水分胁迫后在水淹初期水杨酸和三唑酮可以抑制MDA含量的增加，从而提高对外界的适应能力；之后MDA含量不断增加直到淹水结束，但上升的趋势相对较缓，且表现出较强的抗淹能力，说明水杨酸和三唑酮处理的2a生杜仲苗对淹水后膜质过氧化具有较强的适应性，使得细胞膜有一定的稳定性，从而减轻水分胁迫中质膜受到的伤害。

图2　水淹条件下不同处理对杜仲丙二醛的影响Fig.2　Effects of different waterlogging treatments on the MDA content of Eucommia ulmoides

2.4水杨酸、三唑酮对水淹胁迫下杜仲POD活性的影响在植物对膜脂过氧化的酶促防御系统中，POD、CAT等都是重要的保护酶。由图3可知，在淹水胁迫下2a生杜仲苗的POD活性表现出不同的反应。在水淹第5天，不同处理的2a生杜仲苗的POD活性均大幅度增加。这可能与植物自身的适应性相关。在水淹第5天，清水处理的2a生杜仲苗POD活性达到最大，随后一直呈直线下降；而水杨酸处理的杜仲苗在水淹第15天时POD活性达到最大；三唑酮处理的杜仲苗在水淹第10天时POD活性达到最大，与清水处理呈0.05水平显著差异。

图3　水淹条件下不同处理对杜仲POD活性的影响Fig.3　Effects of different waterlogging treatments on the POD activity of Eucommia ulmoides

2.5水杨酸、三唑酮对水淹胁迫下杜仲CAT活性的影响CAT是植物体内清除H2O2的主要酶之一，它可以解除植物体内高浓度的H2O2，消除活性氧对细胞的毒害作用。由图4可知，CAT活性随水淹加剧呈先上升后下降的趋势。在水淹第5天清水处理CAT活性达到最大，而水杨酸和三唑酮处理在水淹第15天CAT活性达到最大。清水处理植株在水淹第5天后呈直线急剧下降，各处理在水淹第20天分别下降了40.8%、16.0%、24.0%，而水杨酸和三唑酮处理的CAT活性下降较缓，且CAT活性一直高于清水处理。由此可知，水杨酸和三唑酮处理能明显提高CAT活性，并且使其维持在较高水平。

图4　水淹条件下不同处理对杜仲CAT活性的影响Fig.4　Effects of different waterlogging treatments on the CAT activity of Eucommia ulmoides

3结论与讨论

该研究对清水处理、水杨酸处理、三唑酮处理的杜仲涝害进行动态分析和形态观察，发现不同处理水淹杜仲苗间存在显著差异。虽然各个处理杜仲苗的定植时间、长势条件相同，但喷清水的杜仲苗耐水淹性最差，淹水至第20天涝害指数达到最大(0.900)。在水淹第5天，由于植物自身对突变环境的适应性，体内酶活性急剧增加，植株并未出现明显的变化；在水淹第10天，随着叶绿素含量的下降，清水处理的杜仲叶面产生少许淡褐色水渍斑点，叶缘、叶脉间或出现不规则褐色水渍小斑点；在水淹第15天，杜仲的涝害指数略有升高，且变化较大，表明杜仲开始受到比较严重的水淹胁迫，在形态上表现为叶片的水渍数量增多，且从叶缘向中脉延伸变大，同时其顶端幼叶变黄、叶片脱落严重；至水淹第20天，叶片的各项指标都急剧下降，植株全部濒临死亡。而水杨酸和三唑酮处理杜仲生理指标均高于清水处理，且与清水处理呈0.05水平显著性差异。水淹直至第25天，水杨酸处理的杜仲部分叶尖处产生褐色不规则水渍状斑块，出现偶有少许植株的叶片皱缩向内卷曲。三唑酮处理的杜仲叶色深绿，与体内一直维持较高的叶绿素含量密切相关，至水淹第25天受损的植株有微量水渍，并且出现植株下部有少许叶片脱落，但受损速度较缓慢。综上所述，水杨酸和三唑酮处理的杜仲苗在水胁迫下生长状况优于清水处理。其根本原因在于水杨酸和三唑酮产生植株对外界逆境的抗性，且逐步适应过程的作用。

通过测定MDA、叶绿素含量和抗氧化酶等指标，发现水杨酸、三唑酮可以在一定程度上提高且维持抗氧化酶的活性，增强活性氧的清除能力，防止膜脂过氧化，同时提高叶绿素的含量，降低细胞膜脂质化，维持膜持系统的完整性，改善细胞的代谢功能，有利于缓解植物的水淹胁迫。然而，水淹胁迫加剧到一定程度后，抗氧化酶活性、叶绿素含量等指标不再上升甚至降低，说明植株受到水淹胁迫的现象加剧。

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Effects of Salicylic Acid and Triadimefon on Physiological Characteristics ofEucommiaulmoidesunder Water Flooding Stress

HE Fei1, AI Jian-guo1*, ZHU Xiang-tao2(1. School of Forestry and Biotechnology, Zhejiang A & F University，Lin’an, Zhejiang 311300;2. College of Ji-yang, Shaoxing, Zhejiang 311800)

Abstract[Objective] The research aimed to provide basic theoretical foundation for further research ofEucommiaulmoidessubmersion. [Method] We selectedEucommiaulmoidesfrom the nursery in Tian-mu academy of Zhe-jiang A & F University as the tested material, and arranged 4 kinds of processing: A(water flooded + spray water), B(water flooded + spray salicylic acid), C(water flooded + spray triadimefon). [Result] On the dynamic index of waterlogging, compared with flooded plants spraying water, the resistance of flooded plants spraying salicylic acid and triadimefon were stronger. In terms of comprehensive physiological indicators, appropriate concentration of salicylic acid and triadimefon could inhibit the increase of MDA content in different degrees, and increase the chlorophyll content, POD and CAT, which could promote the accumulation of organic osmoregulation substances in a period of time, reduce the cell membrane permeability and protect the membrane structure and its function. [Conclusion] Salicylic acid and triadimefon can reduce the risks of water stress on biennialEucommiaulmoides.

Key wordsEucommiaulmoides; Salicylic acid; Triadimefon; Physiological characteristic; Water stress

收稿日期2015-12-21

作者简介何斐(1990- )，女，浙江东阳人，硕士研究生，研究方向：植物资源的开发与利用。*通讯作者，副教授，硕士，从事植被生态学与植物资源开发利用方面的研究。

基金项目浙江省自然科学基金资助项目(Y3110393)。

中图分类号S 567

文献标识码A

文章编号0517-6611(2016)02-012-04