不同栽培措施对降香黄檀内源激素含量的影响

王玥琳 徐大平 杨曾奖 刘小金 洪 舟 张宁南

(中国林业科学研究院热带林业研究所，广州 510520)

植物激素对植物生长发育与建成具有重要的调控作用，与植物的环境适应性、抗逆性、胁迫信号传导等密切相关关联[1]。生长素(Indole acetic acid,IAA)影响细胞的分化、伸长和分裂，以及生殖器官和营养器官的生长、成熟和衰老，是调控植物顶端优势的主导因素，影响植物腋芽的生长[2～4]。赤霉素(Gibberellic acid,GA3)广泛分布于植物各组织器官中，促进植物生长，打破种子休眠，在植物生长旺盛时期GA3量高于生长缓慢期[5]。脱落酸(Abscisic,ABA)属植物生长抑制剂，存在于全部维管植物中，起到促进诱导和维持植物休眠，在逆境条件下含量显著增加。玉米素核苷(Trans-Zeatin-riboside,ZR)是高等植物主要的细胞分裂素之一，能促进植物细胞分裂和细胞体积扩大，具有打破种子休眠的生理效应[6～7]。

降香黄檀(Dalbergiaodorifera)为蝶形花科(Papilionaceae)黄檀属(Dalbergia)耐低温、干旱瘠薄的阳性植物，适应性广，其心材具有极高的经济价值，从中提取的降香油既是重要的定香剂又有重要的药用价值。降香黄檀不仅为我国优良的珍贵树种之一，更是具广泛发展前景的山地造林和城市园林绿化珍稀树种[8～9]。目前，关于降香黄檀心材形成、品种选育及苗期营养等[10～13]的研究较多，而对不同栽培措施下树木营养状况研究较少。本研究以降香黄檀为研究对象，探讨不同栽培措施对降香黄檀内源激素的影响，分析在不同栽培措施处理下的激素含量变化，为林木培育提供一定的理论依据。

1 研究区概况

研究区位于金龙珍贵树研究基地及肇庆市林科所，均属肇庆市高要区，地处广东省中部，西江中下游，112°11′～112°50′E、22°47′～23°26′N。高要区地处于肇庆市南部，北与鼎湖区、四会市、广宁县、端州区相连，东与佛山市三水区相临，南与云浮市新兴县、佛山市高明区相接，西连接肇庆市德庆县、云浮市云城区。高要地势以丘陵和山地为主，自西向东南方向倾斜。属亚热带季风气候，年平均降雨量1 647.8 mm，年平均气温22℃，年平均日照时数1 801.6 h。

2 研究方法

2.1 试验方法

2.1.1 移植试验

试验于2017年5月，在肇庆高要金龙珍贵树研究基地以胸径为6～8 cm的降香黄檀为材料，选择向南坡、地形平整、长势健康一致的林分。试验设5个处理，每处理15棵，共75棵树。5个处理分别为：①去冠移(修掉树冠的1/2枝叶+移植)；②全冠移(不修枝+移植)；③断根；④去冠(修掉树冠的1/2枝叶)；⑤对照(CK)。

2.1.2 修枝试验

试验于2017年4月底，在肇庆市林科所选取胸径6～8 cm，树势均匀一致的降香黄檀，按修枝强度设3个处理，每处理9棵，共27棵树。修枝强度设置：①重度修枝(修去树冠的1/2)；②轻度修枝(修去树冠的1/4)；③对照(CK)。以斜切方式(切口上部贴近树干，切口与分枝垂直)修枝，切口尽量平滑、不偏不裂，不削树皮，不带皮，不留桩。

2.1.3 钾肥试验

试验于2017年5月，在肇庆高要金龙珍贵树研究基地选取胸径6～8 cm，树势均匀一致的降香黄檀，设3个处理，每处理15棵，共45棵树，经每木检尺。各重复间设隔离树，随机区组排列，各处理的养分施入量见表1。施肥方式为环状施肥法。

表1 施肥方案

2.1.4 乙烯试验

试验于2017年6月，在肇庆市林科所选取胸径6～8 cm，树势均匀一致的降香黄檀，设4个处理，每处理6棵，共24棵树，经每木检尺。用6.5 mm电钻于树干距地面0.3与1.3 m处钻孔后，分别将质量分数为0.1%、0.5%、2.5%的乙烯利(ETH)溶液用2 mL注射器注入树体内上、下各50 mL，对照(CK)注射蒸馏水，注射完后用胶带密封伤口。

2.2 样品采集与处理

2017年8月进行叶片样品采集。各处理随机选3株优势木作为样株，用高枝剪取树冠阳面中上部枝叶，手工摘取饱满无病害叶片20～30片混合均匀，分别编号，装入密封袋，干冰保温带回。用干净纱布擦净，储藏在-40℃冰箱中。

2.3 激素含量测定

内源激素(IAA、ABA、GA3、ZR)含量测定采用酶联免疫吸附法(ELISA)[14]，试剂盒由中国农业大学提供，每个样品重复测定3次。

2.4 数据处理

所有试验数据采用Microsoft Excel 2007和SPSS16.0进行处理。

3 结果与分析

3.1 不同栽培措施对降香黄檀内源激素的影响

3.1.1 修枝对降香黄檀内源激素含量的影响

如图1所示，本研究中修枝各处理间w(IAA)、w(GA3)和w(ZR)(均以鲜叶质量计算)均随着修枝强度的增加而增加。重度修枝处理的w(IAA)最大，为69.849 ng·g-1，比最小值CK处理58.434 ng·g-1增加了19.54%，w(GA3)最大值重度修枝处理为6.619 ng·g-1，比最小值CK处理4.635 ng·g-1增加了42.79%，w(ZR)重度修枝处理为8.805 ng·g-1，比最小值CK处理增加了15.63%。w(ABA)(以鲜叶质量计算)随着修枝强度增加呈现先减少后增加的趋势，最大值重度修枝处理77.998 ng·g-1比最小值低度修枝处理61.255 ng·g-1增加了27.33%。

图1 降香黄檀内源激素对修枝的响应 图中误差线使用标准差绘制，不同小写字母表示差异显著(P<0.01)，下同。Fig.1 The effects of pruning on endogenous hormones of D.odorifera Error bars are standard deviation,and different lowercase letters indicate significant difference at 0.01 level,the same as below.

图2 降香黄檀内源激素对移植的响应Fig.2 The effects of transplant on endogenous hormones of D.odorifera

图3 降香黄檀内源激素对钾肥的响应Fig.3 The effects of potash fertilizer on endogenous hormones of D.odorifera

3.1.2 移植对降香黄檀内源激素含量的影响

不同移植处理对降香黄檀各内源激素的影响不同，呈现不同的变化规律。如图2所示，w(IAA)与w(ZR)(均以鲜叶质量计算)均以CK、断根、去冠、全冠移、去冠移各处理为顺序呈现递增的趋势，w(IAA)与w(ZR)最大值去冠移处理分别比最小值CK处理增加了58.37%和19%。w(GA3)(以鲜叶质量计算)以CK、去冠、全冠移、去冠移、断根各处理为顺序呈现递增的趋势，最大值断根处理8.418 ng·g-1比最小值CK处理4.955 ng·g-1增加了69.90%，其中去冠和CK无明显差异。w(ABA)(以鲜叶质量计算)对不同移植处理的递增规律为：去冠移、去冠、断根、CK、全冠移，最大值全冠移处理80.169 ng·g-1比最小值去冠移处理52.001 ng·g-1增加了54.2%。

3.1.3 钾肥对降香黄檀内源激素含量的影响

如图3所示，w(IAA)、w(ZR)、w(GA3)(均以鲜叶质量计算)随着钾肥用量的增加有明显差别，均表现出先增加后减少的趋势。其中w(IAA)和w(GA3)以CK处理为最小值，分别为48.240和4.831 ng·g-1，最大值K1处理比CK处理分别增加55.86%和26.82%，w(ZR)最小值为K2处理，最大值K1处理8.383 ng·g-1比最小值K2处理7.049 ng·g-1增加了18.93%。而w(ABA)(以鲜叶质量计算)，K1、K2间无明显差异，但均小于CK，最大值CK处理71.082 ng·g-1比最小值K2处理54.356 ng·g-1增加了30.77%。

3.1.4 乙烯对降香黄檀内源激素的影响

乙烯对降香黄檀内源激素的影响有较大差异，如图4所示，w(IAA)、w(GA3)(均以鲜叶质量计算)均随乙烯百分比的增加而降低。w(IAA)最大值CK处理47.762 ng·g-1比最小值E2.5%处理增加了52.78%，w(GA3)最大值CK处理4.967 ng·g-1比最小值E2.5%处理增加了34.2%。w(ABA)(以鲜叶质量计算)随乙烯百分比的增加而增加，最大值E2.5%处理96.94 ng·g-1比最小值CK处理66.107 ng·g-1增加了46.6%。w(ZR)(以鲜叶质量计算)则随乙烯百分比的增加先增加后降低，E0.1%处理最大，E2.5%处理最小，E0.1%处理9.378 ng·g-1比E2.5%处理7.005 ng·g-1增加了33.9%。

图4 降香黄檀内源激素对乙烯的响应Fig.4 The effects of ethylene on endogenous hormones of D.odorifera

3.2 不同栽培措施对降香黄檀各内源激素比例的影响

3.2.1 修枝对降香黄檀各内源激素比例的影响

降香黄檀内源激素比例对修枝的响应如表2所示，IAA/ABA、GA3/ABA、ZR/ABA、GA3/IAA随修枝强度增大呈现先升高后降低的趋势，最小值分别比最大值降低了17.4%、29.7%、17.3%；GA3/IAA随修枝强度增大而增大，最大值重度修枝比最小值CK处理增加了16.3%；ZR/IAA、ZR/GA3随修枝强度增大而减少，最小值重度修枝处理分别比最大值CK处理分别降低了3.3%和19.0%。

3.2.2 移植对降香黄檀各内源激素比例的影响

表3为移植对降香黄檀各内源激素比例的影响，不同移植处理的IAA/ABA大小排列顺序为：去冠移>去冠>断根>全冠移>CK，最小值CK处理0.669比最大值去冠移1.408降低了52.47%；GA3/ABA排列次序为：去冠移>断根>去冠=全冠移>CK，最小值CK处理0.072比最大值去冠移处理0.148降低了51.47%；ZR/ABA大小顺序对应处理为去冠移>去冠>断根>CK>全冠移，最小值全冠移处理0.114比最大值0.182降低了37.66%；GA3/IAA大小顺序对应处理为断根>全冠移>CK>去冠移>去冠，最小值去冠处理0.084比最大值断根0.154降低了45.80%；ZR/IAA大小顺序对应处理为CK>断根>去冠>全冠移>去冠移，最小值去冠移处理0.129比最大值CK处理0.172降低了24.83%；ZR/GA3大小顺序对应处理为去冠>CK>全冠移>去冠移>断根，最小值断根处理0.995比最大值去冠处理1.683减少了40.85%。

表2降香黄檀内源激素比例对修枝的响应

Table2ResponseofproportionofendogenoushormonesofD.odoriferatopruning

处理TreatmentIAA/ABAGA3/ABAZR/ABAGA3/IAAZR/IAAZR/GA3重度修枝High pruning0.896a0.0850.1130.0950.1261.330轻度修枝Low pruning1.085b0.1010.1360.0930.1261.350CK0.896a0.0710.1170.0790.1301.643

表3降香黄檀内源激素比例对移植的响应

Table3ResponseofproportionofendogenoushormonesofD.odoriferatotransplant

处理TreatmentIAA/ABAGA3/ABAZR/ABAGA3/IAAZR/IAAZR/GA3CK0.6690.0720.1150.1070.1721.606断根Root pruning0.8950.1380.1380.1540.154 0.995去冠De-crown1.0860.0910.1530.0840.1411.683全冠移Full crown transplantation0.8460.0910.1140.1080.1341.243去冠移De-crown transplantation1.4080.1480.1820.1050.1291.233

3.2.3 钾肥对降香黄檀各内源激素比例的影响

IAA/ABA、GA3/ABA、ZR/ABA随钾肥用量增加呈先升高后降低的趋势(表4)，最小值CK处理分别比最大值K1处理降低了48.8%、37.1%、23.2%。GA3/IAA、ZR/IAA随钾肥用量增加呈先降低后升高的趋势，GA3/IAA最小值K1处理0.081比最大值CK处理0.1降低了18.6%，ZR/IAA最小值K1处理0.111比最大值CK处理0.167降低了33.4%。ZR/GA3随钾肥用量增加逐渐降低，最小值K2处理1.296比最大值CK处理1.671降低了22.4%。

表4降香黄檀内源激素比例对钾肥的响应

Table4ResponseofproportionofendogenoushormonesofD.odoriferatopotashfertilizer

处理TreatmentIAA/ABAGA3/ABAZR/ABAGA3/IAAZR/IAAZR/GA3CK0.6790.0680.1140.1000.1671.671K11.3260.1080.1480.0810.1111.368K21.1050.1000.1300.0910.1171.296

3.2.4 乙烯对降香黄檀各内源激素比例的影响

乙烯对降香黄檀各内源激素比例的影响如表5所示，IAA/ABA、GA3/ABA、ZR/ABA随乙烯百分比增大逐渐减小，最小值E2.5%处理比最大值CK处理分别降低了55.4%、49.2%、46.1%。GA3/IAA最大值为E2.5%处理0.118，最小值为CK处理0.104，比最大值降低了12.2%。ZR/IAA最大值为E2.5%处理0.224，比最小值CK处理0.186增加了17.2%。ZR/GA3随乙烯百分比增大表现为先增大后减小，最大值为E0.5%处理1.95，最小值为CK处理1.785，最小值比最大值降低了8.4%。

表5降香黄檀内源激素比例对乙烯的响应

Table5ResponseofproportionofendogenoushormonesofD.odoriferatoethylene

处理TreatmentIAA/ABAGA3/ABAZR/ABAGA3/IAAZR/IAAZR/GA3CK0.7220.0750.1340.1040.1861.785E0.1%0.5700.0630.1230.1110.2151.940E0.5%0.4370.0480.0930.1090.2131.950E2.5%0.3220.0380.0720.1180.2241.892

4 讨论

植物体自身经代谢活动产生植物内源激素，属生长调节剂，各激素能由合成器官迅速转运到效应位置，其生理效应的发挥不受低浓度影响，与植物的抗逆性、生长发育有着密切关系[15～16]。研究发现植物通过合成或组织不同激素应对逆境胁迫。IAA维持顶端优势，抑制根生长，促进茎和胚芽鞘的生长，延缓叶片衰老，高浓度生长素可诱导木质部分化，低浓度诱导韧皮部分化[17]。本研究中，重度修枝、K1施肥、去冠移及不施用乙烯各处理IAA含量最高，说明适当的栽培措施对降香黄檀的生长是非常有利的。GA3主要促进茎生长，抑制植物成熟与器官老化[18]。K1施肥、重度修枝、断根及不施用乙烯各处理GA3含量最高，表明通过修枝、施用适量钾肥及断根处理明显促进降香黄檀的营养生长。ZR能降低叶绿素及蛋白质的降解速度，使与植物衰老的相关的水解酶活性降低，IAA和细胞分裂素(CTK)具有拮抗作用[17]。重度修枝、E0.1%、K1、去冠移各处理ZR含量最高，这一结果基本符合客观规律，同时说明当遭遇逆境胁迫时降香黄檀通过降低ZR含量维持植物体的平衡，提高自身的抗胁迫能力。ABA被称为应激激素和胁迫激素，可诱导合成与植物抗性相关的酶，增加植物的抗逆性[19～20]。本文中ZR和IAA的增长趋势基本相同，这与Aloni、卢善发及宋艳茹等人的结果相似[21～23]。各处理中IAA和ABA的含量特征也基本和Mwange[24]的研究结果“ABA和IAA的活性呈负相关”一致。本研究中，E2.5%、高度修枝、全冠移、施肥中CK各处理ABA含量最高，表明随着乙烯含量增加、物理伤害的增强，降香黄檀ABA含量显著上升，这可能是因为这些处理对降香黄檀造成了胁迫[25]，说明植株对各类胁迫有一定的适应能力。对菠萝施用乙烯利的研究[26]结果也显示乙烯能促进生成ABA，降低GA3和IAA；孙聪伟等[27]对苹果树进行短截处理的结果表明，ABA随短截程度的增加而升高；徐冰洁[28]发现施用钾肥可以增加菜用大豆的IAA、GA3、ZR含量，减少ABA的含量，这些结果与本研究中乙烯、处理、钾肥处理结果基本契合。IAA是促进植物根生长的重要因素[29～30]，因此修枝、钾肥、移植对降香黄檀的生长也是十分有利的。

植物的整个生命周期中，每个生理过程都是多种激素相互作用的结果，通过调节多种植物激素的相互影响，使得每种激素保持在各自适宜的含量范围[31]。某种激素的存在可能削弱也可能增强其他激素的效应[32]。研究发现，ABA/ZR能调节气孔运动，IAA/ZR决定顶端优势的强弱，GA3/ABA影响种子萌发，IAA/GA3调控木质素的合成，ZR/ABA及IAA/ABA影响植物的叶片生长、器官衰老和光合作用[32～33]。本研究中，各栽培措施均对降香黄檀内源激素比例产生影响，修枝对GA3/ABA、ZR/GA3影响较大，移植对GA3/ABA、IAA/ABA影响较大，乙烯、钾肥对IAA/ABA、GA3/ABA影响较大，由此可见，在植物适应各类外界干扰过程中，植物激素相互间的平衡发挥着重要作用。

本研究中IAA、GA3、ZR、ABA含量对各栽培措施的响应说明降香黄檀通过调节自身激素水平应对外界干扰，佟金权[34]发现相对较高浓度的细胞分裂素、生长素和相对较低浓度的脱落酸含量对植株生长有利，因此高浓度钾肥、高浓度乙烯可能限制降香黄檀的生长，而修枝及移植处理可能在一定程度上促进降香黄檀生长。不同栽培措施对各内源激素间比例的影响也说明降香黄檀通过自身激素间的平衡适应外界胁迫。