生长素和激动素对大叶黄杨抗寒性的影响

李雪苗,南莉,张钢,钱稷,邸葆，李天冶

(1 河北农业大学 园艺学院，河北 保定 071000;2 石家庄市动物园管理处，河北 石家庄 050200)

植物的生长过程十分复杂，不仅受到环境和营养调控，还受到激素调控。同时，植物生长发育并不只是受单一激素调节，而是多种激素间共同作用，而激素的效果不仅仅表现在当前，其也有一定的滞后性[1-2]。有研究表明，在低温胁迫下，植物细胞的渗透调节物质发生改变，同时植物体内的内源激素水平也发生改变，进而调节生理代谢活动，增强植物抗寒性[3]。可见，植物抗寒锻炼的发生是因为内源激素平衡的变化，目前认为生长素和细胞分裂素与植物抗寒性有一定的关系[4-5]。于运华等人提出，在低温胁迫下，冬小麦根系中吲哚乙酸(IAA)，激动素(KT)含量会有所提高[6]。但目前与脱落酸、赤霉素相比，外源生长素、激动素在植物抗寒性中研究甚少。

大叶黄杨(EuonymusjaponicusThunb.)，卫矛科卫矛属，是我国园林绿化的重要树种。由于中国北方的自然条件，冬季缺乏常绿阔叶树，大叶黄杨日渐受到人们的青睐和研究，但其小苗抗寒性弱，冬季需扣棚保温，而外施激素对大叶黄杨抗寒性的影响尚未见报道，为此，研究不同浓度生长素和激动素及其组合对大叶黄杨抗寒性的影响，以期为大叶黄杨在寒冷低温条件下的栽培提供理论依据和实践参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选用大叶黄杨2 a生扦插苗，于2016年3月31日盆栽种植在河北农业大学标本园(河北省保定市，38°50′N，115°26′E)，培养基质采用有机营养土。试验采用随机区组试验设计，共分为3个区组，每个区组设11个小区，栽培条件一致，进行常规管理。

1.2 激素处理

试验采用2因素、3水平、10处理、3重复的方法。2因素选用吲哚乙酸和激动素，其配置按张跃敏等[7]的方法，分为低、中、高3个浓度，吲哚乙酸浓度分别为200、400、800 mg/L，激动素浓度分别为150、300、600 mg/L。设置10个处理，以清水为对照(CK)、处理1(150 mg/L KT)、处理2(300 mg/L KT)、处理3(200 mg/L IAA)、处理4(200 mg/L IAA+150 mg/L KT)、处理5(200 mg/L IAA+300 mg/L KT)、处理6(400 mg/L IAA)、处理7(400 mg/L IAA+150 mg/L KT)、处理8(400 mg/L IAA+300 mg/L KT)、处理9(600 mg/L KT)、处理10(800 mg/L IAA)。用溶液喷洒法将比例配置好的溶液对大叶黄杨整株进行喷洒。每隔5 d喷撒1次，每次每株喷洒50 mL，分别于6月14日，6月19日，6月24日共喷施3次。2016年9月到12月选择生长状况良好的植株，取其当年生枝条测定抗寒性及生理指标，每月取1次样，取样均在上午8至10点，共取样4次。

1.3 指标测定

1.3.1 抗寒性的测定 参照王爱芳等方法对枝条及叶片进行冷冻处理，共设置7个温度梯度，其中保证2个较高的温度可以使枝条存活，两个较低的温度可以杀死枝条，其他3个温度对枝条造成伤害，以确保“S”曲线的出现，利用Logistic方程进行半致死温度的计算[8]。相对电导率的测定参照张钢等的电导法，计算相对电导率(REL)[9]。

1.3.2 生理指标的测定 过氧化物酶(POD)活性测定选用愈创木酚法[10]，超氧化物歧化酶(SOD)活性测定选用李和生氮蓝四唑光化还原法[10]，丙二醛(MDA)含量测定应用硫代巴比妥酸(TBA)法比色法[11]。

1.4 统计分析

测定的数据用Microsoft excel计算，作图，用SPSS 13.0计算重复的平均值及平均值的标准误。参照Logistic方程[12]，采用SPSS 13.0估算其半致死温度(LT50)，即抗寒性。用One-way ANOVA(SPSS 13.0)分析各处理的差异性。

2 结果与分析

2.1 抗寒性变化

抗寒锻炼期间茎和叶的半致死温度见图1。

图1 抗寒锻炼期间茎(A)和叶(B)的半致死温度(LT50)Figure 1 The LT50 of stems (A) and leaves (B) during cold hardening

在抗寒锻炼期间，随着气温降低，茎和叶的抗寒性均呈现逐渐增强趋势，在12月份抗寒性达到最强，且茎的抗寒性要强于叶片(图1)。在10月、11月、12月，处理9(600 mg/L KT)的茎的抗寒性均显著高于对照(P<0.05)，且在12月份此处理的茎的抗寒性最强，半致死温度最低，达到-30.10 ℃(图1A)；在11月、12月，处理5(200 mg/L IAA+300 mg/L KT)和处理8(400 mg/L IAA+300 mg/L KT)的叶的抗寒性均显著强于对照(P<0.05)，抗寒性效果较好(图1B)。

2.2 POD活性变化

抗寒锻炼期间不同处理茎和叶POD活性变化见图2。

图2 抗寒锻炼期间不同处理茎(A)和叶(B)POD活性变化Figure 2 The changes of POD activity in stems (A) and leaves (B) in different treatments during cold hardening

如图2所示，随着气温降低，大叶黄杨茎和叶的POD活性均表现为逐渐增强的趋势，抗寒锻炼前期增长较为缓慢，在11月、12月份POD活性急速上升。总体来看，处理4(200 mg/L IAA+150 mg/L KT)和处理9(600 mg/L KT)的茎的POD活性在9月、10月、11月均高于对照，较好的提高了大叶黄杨茎内POD活性(图2A)；处理5(200 mg/L IAA+300 mg/L KT)和处理8(400 mg/L IAA+300 mg/L KT)的叶的POD活性在整个抗寒锻炼期间与对照及其他处理相比均处于较高水平，且在12月份POD活性达到最强(图2B)。

2.3 SOD活性变化

抗寒锻炼期间不同处理茎和叶SOD活性变化见图3。

图3 抗寒锻炼期间不同处理茎(A)和叶(B)SOD活性变化Figure 3 The changes of SOD activity in stems (A) and leaves (B) in different treatments during cold

如图3可知，在抗寒锻炼过程中，大叶黄杨茎和叶的SOD活性整体表现为逐渐增强的趋势，最终茎和叶的SOD活性均在12月份达到最高。综合分析，处理9(600 mg/L KT)的茎的SOD活性在9月、10月、12月与对照及其他处理相比均处于最高水平；处理9(600 mg/L KT)和处理5(200 mg/L IAA+300 mg/L KT)的叶的SOD活性在9月、11月、12月与对照及其他处理相比均处于最高和次高水平。

2.4 MDA含量变化

抗寒锻炼期间不同处理茎和叶MDA含量变化见图4。

图4 抗寒锻炼期间不同处理茎(A)和叶(B)MDA含量变化Figure 4 The changes of MDA content in stems (A) and leaves (B) in different treatments during cold hardening

如图4所示，在9月到12月抗寒锻炼期间，大叶黄杨茎和叶的MDA含量大体呈现逐渐降低的趋势。处理8(400 mg/L IAA+300 mg/L KT)的茎的MDA含量在10月、12月与对照及其他处理相比均处于最低水平，且在10月份显著低于对照，在12月份MDA含量达到最低，降至3.97 μmol/g(图4A)；处理7(400 mg/L IAA+150 mg/L KT)的叶的MDA含量在9月、10月与对照及其他处理相比处于最低水平，处理1(150 mg/L KT)和处理8(400 mg/L IAA+300 mg/L KT)的叶的MDA含量在12月显著低于对照，较好的维持了细胞膜的稳定性(图4B)。

3 讨论与结论

3.1 激素与抗寒性的关系

在本试验中，600 mg/L KT处理的大叶黄杨的抗寒性最好，表明细胞分裂素能够提高植物抗性。这是由于细胞分裂素能够改变过氧化物酶活性，减少膜脂过氧化产物、对细胞膜起到保护作用。在冬小麦和水稻的研究中也证实，低温胁迫后期，冬小麦抗寒性最强器官分蘖节中玉米素的含量非常高，说明细胞分裂素与抗寒的关系十分密切[13]；细胞分裂素可清除植物体内的自由基，减少脂质过氧化，提高膜保护酶的活性，促进受到冷害的水稻幼苗的生长[14]。

有研究发现，施用IAA可提高SOD酶活性，同时降低活性氧含量，使草莓抗寒性变强[15]。在本试验中，IAA能够抵御一定程度的寒冷，但随着温度的降低IAA增强抗寒性的效果减弱。虽然IAA在抗寒锻炼后期有减弱的现象，但发现IAA与KT混合喷施的400 mg/L IAA+300 mg/L KT效果较好，可能IAA与KT混合喷施有增效的作用。

3.2 保护酶系统与抗寒性的关系

SOD是植物氧化代谢过程的核心酶，当植物处在逆境中，保持较高SOD活性可以减少氧自由基对植物细胞膜和细胞结构的损坏[16-17]。POD作为植物在逆境胁迫环境下的重要保护酶系统，是植物内和抗寒性相关生理生化指标之一，随着POD活性变高，对低温抵御的能力也随之变强。MDA是植物体内细胞膜脂过氧化的产物，其对质膜有毒害的影响，其含量的多少有助于判断细胞膜受伤害的程度的大小[18]。

在本试验中，抗寒锻炼期间，大叶黄杨茎和叶的POD、SOD活性均表现为逐渐增强的趋势，结果与李楠对月季抗寒锻炼时期POD、SOD活性趋势相一致[19]。植物遭到逆境低温时，植物体内的保护膜系统受到一定伤害，POD、SOD活性提高可减缓低温伤害，提高植物抗寒性。大叶黄杨茎和叶MDA 含量整体表现为先升高后降低的趋势，试验结果与前人的研究一致，这是因为初期外界环境温度的变化使茎和叶受到一定伤害，体内MDA含量迅速上涨，在抗寒锻炼后期，由于SOD等酶活性逐渐增强，能够及时清除植物内过量的活性氧，降低脂膜过氧化程度，使MDA含量逐渐降低[20-23]。

本研究发现，单喷600 mg/L的KT提高POD、SOD活性、降低MDA含量效果最好，该处理浓度提高了植物的抗寒性。混施400 mg/L IAA+300 mg/L KT也可有效提高大叶黄杨抗寒性。