多效唑对桑树抗旱能力的调控效应研究

李健 李琲 黄团 农艳丰

(百色学院，广西 百色 533000)

桑树(Morus albaL.)是养蚕的直接原料来源，其果实桑椹是一种美味的水果，广西的桑蚕产业排名全国首位，也是广西桑农的重要收入来源，为广西乡村振兴的发展提供了重要保障。但广西因地处山区，且人多地少，桑树种植区域缺乏良好的灌溉条件，干旱时常发生，威胁了桑蚕业的稳定发展。

在受到干旱胁迫时，植物通过调节自身生理代谢，增加抗氧化酶活性，以增强其抗氧化防御能力，从而达到适应干旱环境的目的。植物的抗氧化系统的一部分由过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)、超氧化物歧化酶(SOD)等抗氧化酶类构成，这些酶在植物体内主要是抵抗活性氧(ROS)对植物造成的伤害方面的协同作用[1]。在干旱胁迫下，可溶性蛋白、可溶性糖等渗透调节物质的积累水平通常与植物的抗逆性成正比或是产生不同程度效应。渗透调节物质的积累可减少植物体内水分的流失，同时这些渗透调节物质还能调节植物叶片气孔的开放程度、不同程度的影响到植物自身水分吸收功能，调节光合作用的进行，从而减缓干旱造成的伤害[2]。

多效唑是一种通过抑制植物体内赤霉素的合成从而达到矮化植物目的的生长延缓剂，主要起到延缓纵向生长，促进横向生长，提高植物对干旱的抗逆能力，延缓衰老程度的作用[3]。多效唑能减弱植被蒸腾损失，降低植物耗水，可有效解决供水不足地区植物的正常生长[4]。干旱胁迫下，多效唑处理的高羊茅叶绿素含量、超氧化物歧化酶和过氧化物酶活性下降幅度减少，叶片保水能力提高[5]；玉米叶片干旱胁迫前喷施多效唑，可以降低甾醇类物质的合成，保护细胞膜透性[6]。多效唑的抗旱功效已经在不少植物上得到验证，但在桑树上的应用还未见报道。因此，本研究旨在通过对桑树进行干旱胁迫，并施用不同浓度的多效唑，研究其对桑树抗旱生理生化及生长特性的影响效应，为桑树抗旱栽培技术的提高提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于百色学院校内试验地进行，选取芽点饱满长势一致的“桂桑12号”桑树苗进行盆栽栽种，每盆栽种3棵大小一致的桑树苗，并进行日常管理。

1.2 试验方法

1.2.1 处理方法

待桑树苗株高至60cm左右开始对盆栽进行分组干旱培养，设置4组试验，分别为对照(CK)，不进行干旱胁迫处理并且不喷施多效唑，叶片同期喷施清水；处理1，干旱处理不喷施多效唑，喷施清水；处理2，干旱处理加200mg·L-1多效唑处理；处理3，干旱处理加400mg·L-1多效唑处理。每个处理均在干旱胁迫前(0d)及干旱后2d、4d、6d时分别对桑树叶片进行取样。

1.2.2 株高茎径的测量

在对桑树苗进行干旱胁迫前及恢复供水7d时分别测量其株高和茎径的变化，每个处理测5株，取平均值，计算株高、茎径增长率。

1.2.3 生理指标的测定

桑树叶片叶绿素含量的测定参考明华等[7]改良的浸提法，叶片相对含水量的测定参考杜成忠[8]的方法，POD活性的测定参考李小芳等[9]方法，可溶性糖和MDA含量的测定参考林艳等[10]方法。每个处理3次重复。

2 结果与分析

2.1 干旱胁迫喷施多效唑对桑树株高和茎径的影响

由表1可知，干旱胁迫下，桑树的株高增长率显著受影响，但喷施多效唑后，其株高增长较慢，且多效唑的浓度越高，越能限制桑树的株高增长。正常生长情况下，桑树的株高增长率为27.41%，而经干旱胁迫后，同期其株高的增长受到较大影响，特别是施用较高浓度(400mg·L-1)的多效唑后，其株高仅仅增长了7.64%，极大限制了桑树长高。

表1 干旱胁迫喷施多效唑对桑树株高的影响

由表2可知，干旱胁迫下桑树茎径增长率最高为喷施400mg·L-1多效唑的处理组，未喷施多效唑但进行干旱胁迫的处理组茎径增长率最低，喷施200mg·L-1多效唑的处理组茎径增长率也显著高于CK，干旱胁迫限制了桑树植株茎的增粗，施用多效唑则使其茎显著增粗。

表2 干旱胁迫喷施多效唑对桑树茎径的影响

2.2 干旱胁迫喷施多效唑对桑树叶片含水量的影响

如图1可知，桑树叶片的相对含水量随着干旱时间的延长而逐渐降低，但多效唑的施用使桑树叶片维持了显著高于同期干旱对照处理的含水量，且2个浓度的多效唑对于桑树叶片保水能力的功效相当。正常情况下，桑树叶片的相对含水量维持在90%左右，干旱使其叶片逐渐失水，到干旱胁迫第6天时，处理1的叶片含水量已经降到40%左右，而喷施多效唑的处理则仍高于50%，多效唑的施用可有效减缓桑树叶片的失水速度。

图1 干旱胁迫喷施多效唑对桑树叶片含水量的影响

2.3 干旱胁迫喷施多效唑对桑树叶片叶绿素含量的影响

由图2可知，桑树叶片的叶绿素含量通常在4mg·g-1左右，随着干旱程度的加剧，叶绿素不断分解破坏，逐渐降低。其中，喷施清水的处理1叶片叶绿素含量下降十分迅速，到第2天时已经降到3mg·g-1以下，后迅速降低，到第6天时已降至1mg·g-1左右，喷施多效唑则使桑树叶片的叶绿素含量维持在一个较高水平，到胁迫的第4天、第6天，其叶绿素含量显著高于处理1，到第6天时其含量仍大于2mg·g-1。

图2 干旱胁迫喷施多效唑对桑树叶片叶绿素的影响

2.4 干旱胁迫喷施多效唑对桑树叶片可溶性糖含量的影响

由图3可知，干旱胁迫对处理1桑树可溶性糖含量影响显著，其含量一直上升，到第6天已经是正常条件下的2倍以上。2个浓度的多效唑处理之间则无显著差异，但其叶片可溶性糖的积累量显著低于处理1。

图3 干旱胁迫喷施多效唑对桑树叶片可溶性糖含量的影响

2.5 干旱胁迫喷施多效唑对桑树叶片可溶性蛋白含量的影响

干旱前期，处理1的桑树叶片可溶性蛋白迅速积累，在第4天时累积量达到最大，第6天又显著减少，而对于施用多效唑的处理，则是呈缓慢上升的趋势，从第4天的显著低于处理1到第6天的显著高于处理1，且2个浓度的多效唑处理之间并无显著差异，两者相当，见图4。

图4 干旱胁迫喷施多效唑对桑树叶片可溶性蛋白含量的影响

2.6 干旱胁迫喷施多效唑对桑树叶片丙二醛含量的影响

各处理桑树叶片丙二醛含量在干旱胁迫下均逐渐升高，见图5，其中，以处理1的上升幅度最大，干旱第2天时其含量已接近对照的2倍，后续也一直大幅升高，到第4天、第6天时其含量分别达到对照的2.74倍和3.64倍，而喷施了多效唑的2个处理，其叶片丙二醛含量的增加显得相对缓慢，第6天时约为对照的2倍。

图5 干旱胁迫喷施多效唑对桑树丙二醛含量的影响

2.7 干旱胁迫喷施多效唑对桑树叶片POD活性的影响

由图6可知，干旱胁迫对POD活性的影响较为显著，3组处理桑树叶片的POD活性均随干旱胁迫时间的延长呈先上升后下降的趋势，其中以喷施200mg·L-1多效唑的处理2上升幅度最大，到干旱胁迫第4天时达到对照的1.72倍，第6天时又降至1.48倍，其他2组处理的上升速度则相对平缓，但干旱第6天时处理3和处理2的POD酶活性相当。

图6 干旱胁迫喷施多效唑对桑树叶片POD活性的影响

3 讨论

从本研究的结果来看，干旱胁迫会使桑树正常生长受到不同程度的影响，会对桑树组织器官造成一定程度的损害，虽然在干旱胁迫后恢复供水，桑树的株高和茎径增长率都受限制，但多效唑的施用会明显限制植株的增高且使桑树的茎显著增粗，这主要也是由多效唑本身就是生长延缓剂所决定，具有矮化增粗作用，而这样的功效也增强了植物对于干旱胁迫的抵御能力。

叶片含水量体现植物组织水分状况，一定程度上影响了植物光合作用和蒸腾能力，反映了植物组织供水与蒸腾速率的平衡状况，是干旱胁迫状态下评估植物抗旱性的一个重要指标[11]。叶绿素在光能的利用环节起关键作用，叶绿素含量的减少引起光合作用的降低，导致叶片萎黄，降低生长速度并且影响产量[12]。试验结果表明，干旱胁迫会引起桑树叶片含水量和叶绿素含量的降低，尤其是叶片含水量降低趋势明显，未喷施多效唑的处理组其叶片在同期含水量较低，说明叶片保水能力不强，而喷施多效唑的处理组叶片含水量要明显高于喷施清水的处理，2个浓度的多效唑对于提高桑树叶片保水能力相当；从研究结果来看，喷施多效唑的又一突出作用是显著维持了桑树叶片叶绿素含量的稳定，叶绿素受干旱胁迫的破坏程度较小，这与多效唑对盐胁迫下的玉米叶片的影响研究结果一致[13]。

干旱胁迫与可溶性蛋白和可溶性糖含量的变化密切相关，两者的积累可有效调节植物的生理水平，增强植物细胞的保水能力从而防止细胞脱水，增加细胞自身的保水能力[14]。冀宪领等[15]对桑树的抗旱性研究表明，桑树的抗旱性可能与可溶性蛋白绝对含量和可溶性糖绝对含量的相关性不大，而是和干旱胁迫后桑树的可溶性蛋白含量的变化幅度密切相关。本研究结果表明，喷施多效唑的处理组相较于未喷施多效唑的处理组可溶性蛋白和可溶性糖含量的变化没有处理1明显，可能是后期其叶片含水量显著高于未喷施多效唑的处理1，不需要过多的渗透调节物质来应对干旱胁迫。

逆境经常会导致植物体内自由基代谢失衡，自由基积累会导致脂质氧化产生最终产物丙二醛，丙二醛也作为检测植物抗逆性的一个重要指标。试验结果显示，干旱胁迫情况下会导致桑树叶片大量积累丙二醛，喷施多效唑后会使丙二醛的积累量显著减少，表明其细胞膜的受损程度更少，从而降低丙二醛对桑树的危害，更能有效保护干旱胁迫下的桑树植株。植物体内存在着活性氧伤害的保护酶系统，主要包括SOD、POD、CAT 3种抗氧化酶类，在干旱胁迫时可以通过这个保护酶系统清除活性氧自由基，降低干旱胁迫对植物的伤害。本试验以POD为测定指标，结果表明，干旱胁迫均能促进桑树叶片POD活性的提高，相比喷施清水的处理1，叶面喷施多效唑的处理组其叶片POD酶的活性更高，对于有害活性氧物质的清除效果更好，其中，以喷施200mg·L-1多效唑对于POD酶活性的提高效果较好。

4 小结

干旱对桑树的正常生长和生理生化代谢都产生了不利影响，施用多效唑使桑树植株长得更为矮化、粗壮，提高了桑树叶片的叶绿素含量和叶片相对含水量；渗透调节物质可溶性糖及可溶性蛋白的积累量都显著低于喷洒清水的处理，同时MDA的积累量也更少，POD活性则更高。外源多效唑能有效地启动桑树的防御系统，从而减小干旱对其造成的伤害程度。综合几项指标的结果来看，干旱胁迫下喷施多效唑对桑树抗旱能力的提高具有显著作用，从经济性及施用效果来看，200mg·L-1的施用浓度较为适宜。