木醋液对元宝枫幼苗生长发育的影响

王雅倩，张尚昆，李冬兵

（西北农林科技大学林学院/陕西省林业综合实验室，陕西咸阳712100）

0 引言

元宝枫(Acer truncatum)不但是国内特有的荒山荒地造林和绿化环境的优良树种，而且是集生态、观赏和经济价值于一身的木本油料树种[1]。它的种仁出油率高于菜籽出油率，籽油中含有神经酸、维生素E等成分[2]。神经酸能促进大脑神经组织修复，对治疗老年痴呆等神经性疾病具有特殊的价值[3-5]；维生素E对心、脑血管疾病、骨关节炎等有辅助作用[6-8]。研究元宝枫高效培育技术是元宝枫产业提质增效的重要一环。元宝枫培育相关研究包括组织培养[9]、壮苗[10]、规范化栽培[11]、施用5-氨基酮戊酸(ALA)[12]、生物炭与菌肥配施[13]等。木醋液被广泛用于改良土壤[14-16]、促进种子萌发和幼苗生长[17-22]、促进果实发育[17,23-25]、防病虫害并提高抗逆性等[25-28]。木醋液作为一种土壤改良剂、植物生长调节剂在草本植物的应用研究较多，而木本植物生长发育方面的研究则很少，尚未有施用木醋液对元宝枫生长发育影响的研究报道。笔者以元宝枫幼苗的生长发育为研究对象，通过施用不同稀释倍数的木醋液来培育元宝枫，分析其发芽率、株高、幼苗鲜重和干重、叶绿素、丙二醛含量、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶等各项指标，探究木醋液对元宝枫生长发育的影响，确定适宜元宝枫生长发育的木醋液浓度，以期为元宝枫高效培育提供一定的技术指导和理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验时间、地点

试验于2020年5—10月在西北农林科技大学林业综合实验室进行。

1.2 试验材料

元宝枫翅果采收于内蒙古通辽地区；营养土购买于江苏省逸源农林有限公司，主要成分为珍珠岩、蛭石、泥炭等，pH 6.5～7.5。木醋液是以山核桃壳为原料，经100～500℃炭化得到的烟气冷凝液，pH 2.69。超纯水，电导率≤0.1 μS/cm，电阻率≥10 MΩ·cm。ELISA试剂盒，卡迈舒（上海）生物科技有限公司生产。

1.3 主要仪器

DWPX-250G光照培养箱，谚禾机电科技有限公司生产；YL-200B超纯水机，深圳市亿利源水处理设备有限公司生产；FA2204C电子天平，上海佑科仪器仪表有限公司生产；GZX-9140MBE电热鼓风干燥箱，上海博讯实业有限公司生产；UV-1601紫外分光光度计，北京瑞利分析仪器有限公司生产；5427R台式高速冷冻离心机，德国Eppendorf公司生产；JY92-IIN超声仪，宁波新芝生物科技股份有限公司生产；P2、P10、P20、P100、P200、P1000移液器，美国Gilson公司生产；RT-3000洗板机，雷杜生命科学股份有限公司生产；F50全自动酶标仪，瑞士Sunrise公司生产。

1.4 试验设计

将元宝枫翅果脱去外种皮，用30%高锰酸钾溶液浸泡30 min，用清水洗净，阴干备用。采用50穴育苗盘进行育苗，盘体长54 cm、宽28 cm、穴深40 mm，口径50 mm×50 mm，底部22 mm×22 mm，盘内填装好营养土，将处理好的元宝枫种子种入盘内。共设定5个处理条件（将木醋液分别稀释200、400、600、800倍，超纯水作为对照，以10 mL为标准分别施入育苗盘中），每个处理种植50株苗子。将育苗盘放入光照度5000 lx、温度25℃的培养箱中培养，等待发芽并记录。播种的第1天向营养土施用10 mL，停施2天，第4天起每天土施10 mL，连续施用30天。发芽率测定从第1株发芽起，直到再无新的元宝枫萌芽为止。株高、幼苗鲜重、幼苗干重、叶绿素含量、丙二醛(MDA)含量、过氧化物酶(POD)活力、超氧化物歧化酶(SOD)活力、过氧化氢酶(CAT)活力测定从元宝枫幼苗长出2片真叶时开始；选择长势一致的元宝枫幼苗，测定相关指标。以上试验在6个月内共重复3次。

1.5 数据计算与指标测定

株高使用标准直尺进行测量。

幼苗鲜重采用电子天平进行称量，之后放入105℃烘箱中杀青30 min，再将烘箱温度调为80℃烘干至恒重，继续用电子天平称量幼苗干重。

叶绿素a和叶绿素b的含量采用紫外分光光度计进行测定[29]。称取0.1 g新鲜的元宝枫叶片放入研钵中，加入少量碳酸钙、石英砂和0.5 mL的丙酮研磨成均浆；加入10 mL 80%丙酮，继续研磨至白色；取1张滤纸，放入漏斗中用80%丙酮浸湿，将提取液倒入漏斗中，滤入25 mL容量瓶中，用少量80%丙酮冲洗3次，然后用滴管吸取80%丙酮，一滴一滴地将滤纸上残留的叶绿素提取液全部洗入量瓶中；之后用80%丙酮定容至25 mL；把提取液倒入光径为1 cm的比色皿中，用分光光度计分别在波长645、663、652 nm下测定吸光度，以80%丙酮为空白对照。通过式(2)～(4)计算得到提取液中叶绿素a含量(Ca)、叶绿素b含量(Cb)及叶绿素总量(CT)。

其中，A645、A663、A652分别为波长645、663、652 nm时测得的吸光度。

丙二醛含量使用紫外分光光度计进行测定[29]。称取元宝枫新鲜叶片0.3 g，放入冰浴研钵中并加入少量石英砂和2 mL 0.05 mol/L磷酸缓冲液，分2次冲洗研钵，合并提取液在试管中；加入5 mL 0.5%硫代巴比妥酸，在沸水浴中煮10 min，待试管冷却，在3000 r/min条件下离心15 min，取上清液并量取体积；以0.5%硫代巴比妥酸作为空白对照，在450、532、600 nm波长条件下测定吸光度。通过式(5)计算得到新鲜叶片中的丙二醛含量(MDA)。

其中，A450、A532、A600分别为波长450、532、600 nm时测得的吸光度，Vt和Vs分别为离心后上清待测液的总体积及放入比色皿中的样品体积，FW为叶片鲜重。

新鲜叶片中的过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)含量采用双抗夹心法酶联免疫吸附试验(ELISA)，严格按照试剂盒说明书中规定的操作步骤进行测定。用酶标仪在450 nm波长下制定标准曲线，测定吸光度，并计算出样品中酶的活性。

1.6 数据分析

采用Microsoft Excel 2013、SPSS 26.0进行数据处理和统计分析，采用Duncan多重比较判断5个处理之间的差异显著性（P＜0.05时表示差异显著）。

2 结果与分析

2.1 木醋液对元宝枫种子萌发及生长的影响

施用不同稀释倍数的木醋液对元宝枫种子发芽率及其生长的影响如图1所示。整体来看，除木醋液稀释400倍以外，其余处理条件下元宝枫种子的发芽率都在30%以上，其中木醋液稀释200倍和800倍时，发芽率分别较对照组(34.7%)增加9.5%、19.0%。不过，显著性分析表明，不同稀释倍数的木醋液对元宝枫种子萌发无显著影响。元宝枫幼苗的株高在木醋液稀释200倍时达到最大，较对照组提高41.5%，显著大于对照组及其他木醋液稀释倍数条件下的幼苗株高。

图1 木醋液对元宝枫发芽率和株高的影响

在各处理条件下得到的元宝枫幼苗鲜重及干重如图2所示。不同稀释倍数的木醋液对元宝枫幼苗鲜重、干重均呈现促进作用，其中200倍稀释后的木醋液对其促进作用最大。200倍及800倍稀释条件下，幼苗鲜重和干重均显著大于对照组。

图2 木醋液对元宝枫幼苗鲜重及干重的影响

以上结果与很多研究报道中观察到的现象相似，即木醋液浓度对植株发芽率和幼苗生长的结果受促进和抑制双重影响[18-19,22,30]，如木醋液处理西葫芦种子时，其发芽率、发芽指数有较大提高，木醋液稀释100倍浸种的幼苗长势达到最高值，活力指数比对照组提高9.0%，鲜重、干重、主根长分别比对照增加13.5%、9.8%、15.8%[18]；灌施稀释100倍的秸秆炭化木醋液使西芹的株高和茎粗比对照组增加3.8%和4.1%，干物质积累提高13.2%，使茄子的株高、茎粗比对照组增加4.3%和0.2%，使辣椒的株高和茎粗比对照组增加15.8%和11.4%[30]。

2.2 木醋液对元宝枫幼苗叶绿素含量的影响

叶绿素是植物进行光合作用的重要物质基础，叶绿素含量越高，则植物叶片光合能力越强，越有利于植物生长及干物质积累[31]。如表1所示，施加木醋液后，元宝枫叶片中叶绿素a含量、叶绿素b含量、叶绿素总量都有所增加，即光合能力增强。木醋液稀释800倍时，叶绿素a、叶绿素b及叶绿素总量达到最大值，分别较对照组提高50.1%、14.5%、9.7%，与对照组差异性显著(P＜0.05)。类似地，王海英[32]发现经稀释300倍的木醋液处理，大豆叶片中叶绿素a、叶绿素b及总叶绿素含量都较对照组有所提高，而张贺楠[33]发现稀释500、700倍的木醋液与微量元素复合后，能够增加花生叶绿素含量。

表1 木醋液对元宝枫幼苗鲜叶中叶绿素含量的影响mg/g

以上结果有助于解释2.1节中元宝枫叶片鲜重及干重在200倍和800倍稀释条件下显著高于对照组的现象。不过，仍然无法解释为什么元宝枫叶片鲜重及干重在200倍稀释条件下达到最大值，有必要探索其他可能的影响因素。

2.3 木醋液对元宝枫幼苗植物抗逆性指标的影响

丙二醛(MDA)是检测植物抗逆性的重要指标之一，通过测定MDA含量能够了解膜脂过氧化程度，可以间接地了解植物的抗逆性[34]。由图3可知，施加木醋液之后的元宝枫鲜叶中MDA含量都有所增加，但各处理间差异性不显著(P＞0.05)。200倍时MDA平均含量最高，较对照组提高59.5%，此处理条件下元宝枫叶片中膜脂过氧化程度较大，抗逆性较差。

图3 木醋液对元宝枫新鲜叶片中丙二醛(MDA)含量、过氧化物酶(POD)活力、超氧化物歧化酶(SOD)活力和过氧化氢酶(CAT)活力的影响

过氧化物酶(POD)是植物体内的一种保护酶，与植物的光合作用、呼吸作用等都有密切的联系[35]。图3表明，元宝枫叶片中POD活力随着所施用的木醋液稀释倍数的增加而增加，800倍时达到最大值，较对照组提高33.8%，差异性显著。

超氧化物歧化酶(SOD)与植物的衰老和抗逆性有极大的相关性，过氧化氢酶(CAT)也与植物的抗逆性相关[35]。从图3可见，SOD活力呈现逐渐降低的趋势，在木醋液稀释倍数为200、400、600、800倍条件下，元宝枫叶片中SOD活力分别较对照组降低9.3%、20.3%、29.4%及46.8%，各处理间的差异性显著。元宝枫叶片中CAT活力随施用的木醋液稀释倍数的增加而逐渐增加，各处理之间差异性显著。

综上，木醋液的稀释较大时（如800倍），元宝枫叶片中MDA含量较低、POD活性和CAT活性较高（不利因素是SOD活性较低），总体抗逆性较好。

3 结论

笔者研究了土施不同稀释倍数的木醋液条件下元宝枫萌发及幼苗生长情况，表明施用木醋液具有促进作用，且在木醋液稀释倍数为800时种子萌发、幼苗生长及其抗逆性提高更为有利。在该条件下，发芽率，叶片中叶绿素含量、丙二醛含量、过氧化物酶、过氧化氢酶活力最优，株高、幼苗鲜重和干重仅次于木醋液稀释200倍的条件，不过此时叶片中超氧化物歧化酶含量最低。

4 讨论

本研究中元宝枫种子的萌发率不高，一方面是因为木本植物种子的发芽率比草本植物要低一些，且萌发过程较为缓慢，另外也与试验进行的季节条件（5—10月）、温湿度、土壤环境等因素有关，后续进行元宝枫高效培育研究时需考察这些因素的影响。另外，结论部分关于4个抗逆指标对元宝枫幼苗生长及其环境抗逆性的推断是非常粗浅的，需要对它们的协同作用进行更深层次的研究。