縮節(jié)胺劑量對(duì)花鈴期棉花生理特性的研究

鄧小霞，江海瀾，彭俊，周婷婷，孟新剛，汪靜，王俊剛

（石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院，石河子 832003）

新疆屬典型的干旱、蒸發(fā)量大、無(wú)霜期短的大陸性氣候。20世紀(jì)90年代初，隨著新疆膜下滴灌技術(shù)的發(fā)展，播種面積、單產(chǎn)水平、總產(chǎn)量均躍居全國(guó)第一，成為我國(guó)主要的商品棉生產(chǎn)基地［1－3］。只要環(huán)境條件適宜，棉花就可長(zhǎng)時(shí)間現(xiàn)蕾、開(kāi)花、吐絮，但新疆無(wú)霜期比較短，作物需要在一定時(shí)間內(nèi)完成生長(zhǎng)發(fā)育的全過(guò)程，并且在產(chǎn)量上不能減少。為此，只有矮化棉株高度，增加單位面積的棉株數(shù)量，才能保障產(chǎn)量。同時(shí)為了更好的實(shí)現(xiàn)矮、密、早、膜的栽培模式［4］，外源激素在棉花生產(chǎn)上得以大面積使用［5］。其中縮節(jié)胺（1，1－二甲基哌啶嗡氯化物）屬于植物生長(zhǎng)延緩劑，能控制棉花營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，降低植株高度，使節(jié)間縮短，株型緊湊，利于通風(fēng)透光，減少棉花蕾鈴脫落［6］，同時(shí)還有增加葉綠素含量，促進(jìn)棉鈴發(fā)育［7］，增強(qiáng)光合效率和根系活力，塑造理想株型、改善通風(fēng)透光條件，創(chuàng)造高光效群體等作用［8］；縮節(jié)胺還能增加葉片中鈣與磷的水平，提高細(xì)胞膜的穩(wěn)定性，增加植株抗逆性［9］。

盡管縮節(jié)胺在棉花上應(yīng)用技術(shù)趨于成熟，給棉花生產(chǎn)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益，但實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中常出現(xiàn)縮節(jié)胺劑量用量過(guò)大［10］、噴施時(shí)間不合理等現(xiàn)象，使棉花受到生長(zhǎng)過(guò)慢等不利影響，進(jìn)而導(dǎo)致棉花減產(chǎn)，棉農(nóng)收入減少［11］。棉花花鈴期是營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)并進(jìn)時(shí)期，是棉花產(chǎn)量形成的關(guān)鍵時(shí)期［12］，然而在此期間，因蟲(chóng)害及季節(jié)性干旱等逆境脅迫導(dǎo)致蕾鈴脫落增加，鈴重減輕，產(chǎn)量與品質(zhì)嚴(yán)重下降［13－14］。所以，該時(shí)期縮節(jié)胺的合理使用對(duì)棉花產(chǎn)量形成和品質(zhì)提高的意義重大。鑒于此，本文研究了花鈴期棉花對(duì)不同濃度縮節(jié)胺的生理響應(yīng)，旨在從葉綠素、植物滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和丙二醛含量變化方面為干旱區(qū)花鈴期棉花合理化控、提高產(chǎn)量和品質(zhì)及縮節(jié)胺誘導(dǎo)棉花抗蟲(chóng)性研究提供一定的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為花鈴期棉花（新陸早44號(hào)）；供試藥劑為安陽(yáng)市小康農(nóng)藥有限責(zé)任公司生產(chǎn)。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選擇石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院試驗(yàn)站（E 86°、N 44°）試驗(yàn)田，試驗(yàn)地南北走向，寬膜覆蓋。膜寬1.4m，行距為（30cm＋50cm＋30cm）、株距10cm，于2011年4月23日播種，棉種不作任何藥劑處理，水肥化控等栽培管理措施與一般大田相同。采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，供試藥劑劑量共設(shè)置5個(gè)，分別為0、0.25、0.5、1.0和1.5g／L（每666.67m2用水30 kg）。選取生長(zhǎng)勢(shì)一致的花鈴期棉花（全部開(kāi)花），于2011年6月30日按照不同的縮節(jié)胺劑量進(jìn)行均勻噴霧，噴藥后1、4、7、10d時(shí)測(cè)定棉花體內(nèi)葉綠素、可溶性蛋白、丙二醛（MDA）、脯氨酸（Pro）含量的變化。每個(gè)處理3次重復(fù)。

1.2.2 棉花葉片生理指標(biāo)的測(cè)定

于噴藥后第1、4、7、10d早晨，采取各棉株上部倒三葉，將其放入冰盒冷藏等待分析測(cè)定。葉綠素含量測(cè)定用丙酮、乙醇等體積混合液浸提，在645、663nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光值，方法參照唐前瑞［15］；丙二醛含量測(cè)定采用硫代巴比妥酸法［15］；可溶性蛋白質(zhì)含量測(cè)定采用考瑪斯亮藍(lán)（G－250比色法）［16］；游離脯氨酸含量測(cè)定采用酸性茚三酮法［16］。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

使用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析和多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 縮節(jié)胺對(duì)花鈴期棉花葉綠素含量的時(shí)序變化

結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 縮節(jié)胺對(duì)花鈴期棉花葉綠素含量的影響Fig.1 Effect of DPC on chlorophyll contents in cotton during flowering and boll－setting period

由圖1可知，各濃度處理下的棉花葉綠素含量變化差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。噴施縮節(jié)胺后，棉花葉綠素含量呈現(xiàn)先上升后降低的趨勢(shì)。而0.5g／L縮節(jié)胺處理后棉花葉綠素a、b含量在第1、4天時(shí)高于其他各處理，且在噴藥后4d葉綠素a和葉綠素b含量達(dá)到最高，分別為3.11、0.86mg／g；而1.5g／L處理的棉花葉綠素含量則始終低于其它處理。隨著縮節(jié)胺濃度的增加棉花葉綠素的含量先上升后下降，并在第4天時(shí)1.5g／L處理的棉花葉綠素a顯著低于對(duì)照18.45%，葉綠素b含量顯著低于對(duì)照20.32%，且第4天時(shí)1.5g／L處理的葉綠素a、b均顯著低于其它處理（P＜0.05），而剩余處理之間葉綠素含量變化差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。

2.2 縮節(jié)胺處理對(duì)花鈴期棉花可溶性蛋白含量的時(shí)序變化

由圖2可知，在各濃度縮節(jié)胺處理后，棉花可溶性蛋白含量變化差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。噴施低濃度（0.25、0.5g／L）縮節(jié)胺后，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，棉花可溶性蛋白含量增加，并在第10天后0.25g／L處理的顯著高于對(duì)照77.83%，0.5g／L處理的顯著高于對(duì)照74.59%。而噴施高濃度（1.0、1.5g／L）的棉花蛋白含量在第1、4天時(shí)較低，隨后可溶性蛋白含量增加。噴施縮節(jié)胺10天后，1.0g／L處理的可溶性蛋白含量是各濃度中且是該處理期最大值，為3.84mg／g，顯著高于對(duì)照（P＜0.05）。

圖2 縮節(jié)胺對(duì)花鈴期棉花可溶性蛋白含量的影響Fig.2 Effect of DPC on soluble protein contents in cotton during flowering and boll－setting period

2.3 縮節(jié)胺對(duì)花鈴期棉花游離脯氨酸含量的時(shí)序變化

由圖3可知，噴施縮節(jié)胺后第1和第4天棉花脯氨酸含量隨著縮節(jié)胺濃度增加，脯氨酸含量減少，1.5g／L處理的棉花脯氨酸含量下降最快，分別比對(duì)照下降了54.76%和56.89%，且與其它處理差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。而在噴施縮節(jié)胺7和10d后各濃度處理的棉花脯氨酸含量與對(duì)照之間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但是含量均低于對(duì)照。

圖3 不同縮節(jié)胺濃度對(duì)花鈴期棉花脯氨酸含量的影響Fig.3 Effect of DPC on proline contents in cotton during flowering and boll－setting period

2.4 縮節(jié)胺對(duì)花鈴期棉花丙二醛含量的時(shí)序變化

由圖4可知，噴施縮節(jié)胺后第1天棉花丙二醛含量隨著濃度的升高而降低但是各處理間的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；噴施縮節(jié)胺4天后，各濃度處理的棉花丙二醛含量均高于對(duì)照，其中1.5g／L處理下的丙二醛含量比對(duì)照高21.43%，且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；噴施縮節(jié)胺7和10d后，各濃度處理下的丙二醛含量與對(duì)照差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

圖4 不同縮節(jié)胺濃度對(duì)花鈴期棉花丙二醛含量的影響Fig.4 Effect of DPC on MDA contents in cotton during flowering and boll－setting period

3 結(jié)論與討論

葉綠素是植物光合作用的主要色素，葉綠素的破壞與降解會(huì)直接導(dǎo)致光合速率的降低，而出現(xiàn)植物葉片衰老死亡。已有研究表明，噴施縮節(jié)胺后棉花葉片增厚，植株體內(nèi)葉綠素含量上升，從而光能利用率增加［17－18］。本試驗(yàn)顯示：噴施縮節(jié)胺后，花鈴期棉花的葉綠素a、b含量隨時(shí)間增加呈先升后降的趨勢(shì)，較低濃度縮節(jié)胺能提高花鈴期棉花的葉綠素含量，而過(guò)高濃度不能提高葉綠素含量，說(shuō)明低濃度縮節(jié)胺處理能促進(jìn)花鈴期棉花合成更多的葉綠素提高光合效率。試驗(yàn)過(guò)程中觀察到，縮節(jié)胺濃度＞1g／L時(shí)，棉花停止生長(zhǎng)，葉片產(chǎn)生紅斑，結(jié)合試驗(yàn)中生理指標(biāo)的比較，高濃度（＞1g／L）縮節(jié)胺處理則有可能對(duì)花鈴期棉花造成不利影響；同時(shí)發(fā)現(xiàn)，在0.25與0.5g／L 2個(gè)低濃度處理之中，0.5g／L縮節(jié)胺處理的葉綠素含量在各次測(cè)定中均為最高，而過(guò)低濃度（＜0.5g／L）并不能提高葉綠素含量。因此，作者認(rèn)為要提高花鈴期棉花的光合利用率，縮節(jié)胺的使用濃度應(yīng)該控制在0.5g／L左右?？扇苄缘鞍资且环N少見(jiàn)的親和溶質(zhì)的有機(jī)化合物，能夠增加植物細(xì)胞耐滲透能力及抗脅迫能力［19－21］，在植物體內(nèi)充當(dāng)?shù)卮x的代謝庫(kù)，同時(shí)在植物進(jìn)行同化物代謝過(guò)程中作用重大［22］。脯氨酸是植物蛋白質(zhì)的組分之一，并可以游離狀態(tài)廣泛存在于植物體中，在干旱、鹽漬等脅迫條件下，許多植物體內(nèi)脯氨酸大量積累，提高自身細(xì)胞液的濃度，降低滲透勢(shì)，維持細(xì)胞正常的膨壓［23］，常作為反映植物受脅迫程度的重要指標(biāo)之一［24］。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在噴施縮節(jié)胺后，花鈴期棉花體內(nèi)的可溶性蛋白含量和脯氨酸含量的變化在時(shí)間上有著較大的差異。用低濃度縮節(jié)胺處理，棉花在前期可溶性蛋白含量持續(xù)上升，而脯氨酸含量先降后升；用高濃度縮節(jié)胺處理，棉花可溶性蛋白含量上升而脯氨酸含量則一直下降；同時(shí)，在施藥10d后，各處理的棉花可溶性蛋白含量均顯著高于對(duì)照，而脯氨酸含量則與對(duì)照差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。由此可見(jiàn)，噴施縮節(jié)胺后花鈴期棉花主要通過(guò)積累可溶性蛋白來(lái)提高自身的抗逆性，縮節(jié)胺的應(yīng)用濃度應(yīng)控制在0.25～0.5g／L，有利于花鈴期棉花提高抗逆性。

植物體內(nèi)活性氧的產(chǎn)生和清除處于相對(duì)動(dòng)態(tài)平衡中，但在逆境條件下體內(nèi)活性氧自由基產(chǎn)生的速度超出了植物自身清除的能力，發(fā)生膜脂過(guò)氧化作用而產(chǎn)生丙二醛。因此，丙二醛含量與植物抗逆性有著密切相關(guān)［25－27］。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：噴施縮節(jié)胺后，花鈴期棉花體內(nèi)丙二醛含量除了施藥4d后1.5g／L處理與對(duì)照差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且高于對(duì)照21.43%；其它各濃度與對(duì)照在第1、4、7和10天均與對(duì)照差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，并且這些處理組棉花丙二醛含量均比對(duì)照低，高濃度（1.5g／L）縮節(jié)胺處理花鈴期棉花在施藥4d后丙二醛含量比對(duì)照高，但是在施藥7和10d這種現(xiàn)象就會(huì)消失，說(shuō)明雖然高濃度處理會(huì)對(duì)花鈴期棉花造成一定的不利影響，但是這種脅迫會(huì)隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸消失，不會(huì)對(duì)棉花后續(xù)生長(zhǎng)造成更大傷害。進(jìn)而提高了花鈴期棉花的膜系統(tǒng)穩(wěn)定性，減少膜損傷程度，提高花鈴期棉花葉片抗逆能力；同時(shí)在縮節(jié)胺的應(yīng)用濃度最好不超過(guò)1.5 g／L，以免縮節(jié)胺帶來(lái)負(fù)面效應(yīng)。

綜上所述，在棉花花鈴期對(duì)縮節(jié)胺劑量的控制顯的尤為重要，噴施高濃度縮節(jié)胺在短期內(nèi)會(huì)對(duì)棉花造成一定的危害脅迫，不利于棉花更好的生長(zhǎng)，而噴施低濃度（0.25～0.5g／L）的縮節(jié)胺進(jìn)行化學(xué)調(diào)控，不僅能達(dá)到控制棉花營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，而且能很好的提高花鈴期棉花的抗逆性。

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