干旱脅迫對福建山櫻花和日本櫻花幼苗內(nèi)源激素的影響

李書平等

摘 要 以1年生福建山櫻花和日本櫻花實(shí)生苗為試材，設(shè)置對照（CK）、輕度干旱脅迫（LS）、中度干旱脅迫（MS）、重度干旱脅迫（HS）4種處理，探究干旱脅迫對福建山櫻花和日本櫻花幼苗內(nèi)源激素的影響。結(jié)果表明：2個樹種在LS處理下，GA3（赤霉素）和IAA（生長素）的含量均高于對照，ABA（脫落酸）的含量和對照無顯著差異。在MS和HS處理下，GA3和IAA含量呈現(xiàn)明顯降低趨勢，ABA、ABA/GA3和ABA/IAA的含量呈現(xiàn)明顯的增加趨勢。隨著干旱脅迫處理時間的延長，在LS處理下，GA3、IAA和ABA的含量無顯著變化，而MS和HS處理中，GA3和IAA含量呈現(xiàn)出下降趨勢，ABA含量、 ABA/GA3和ABA/IAA呈增加的趨勢。隨著干旱脅迫程度的加深，福建山櫻花ABA、GA3、IAA、ABA/GA3和ABA/IAA的含量均要低于日本櫻花，這表明日本櫻花比福建山櫻花可能存在著更強(qiáng)的通過調(diào)節(jié)自身的激素水平來應(yīng)對外界干旱脅迫的能力，這可能正是日本櫻花比福建山櫻花更加抗旱的生理機(jī)制之一。

關(guān)鍵詞 日本櫻花；福建山櫻花；內(nèi)源激素；干旱脅迫；動態(tài)變化

中圖分類號 S662.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A

The Effects of Drought Stress On Endogenous Hormone

in Prunus campanulata Maxim. and Prunus

yedoensis Matsum. Seedlings

LI Shuping1， WEI Jiankang2， ZHANG Yinghui2， RONG Jundong1

XU Yaming1， ZHENG Yushan1，2， CHEN Liguang1 *

1 College of Forestry， Fujian Agriculture and Forestry University， Fuzhou， Fujian 350002， China

2 College of Art and Landscape Architecture， Fujian Agriculture and Forestry University， Fuzhou， Fujian 350002， China

Abstract The effects of drought stress on the endogenous hormone of 1-year-old pot-cultured Prunus campanulata Maxim and Prunus yedoensis Matsum seedings were studied under water treatment gradient（CK， LS， MS andHS）.The results showed that under LS， the content of IAA and GA3 were higher than that of the CK， while the content of ABA had no significance with CK； Under MS and HS， the content of GA3 and IAA decreased significantly， and the content of ABA， ABA/GA3 and ABA/IAA increased obviously. Wiht the time of drought stress prolonged， the content of GA3， IAA and ABA had no significant changes under LS， compared wiht LS， the content of GA3 and IAA showed a downward trend and the content of ABA， ABA/GA3 and ABA/IAA showed a trendency of increase under MS and HS. With the drought stress strengthening， the content of ABA， GA3， IAA and ABA/GA3 and ABA/IAA of P. campanulata Maxim was higher than that of P. yedoensis Matsum， which showed that P. yedoensis Matsum had higher ability of adjusting the hormone level to deal with the drought stress outside than P. campanulata Maxim which may be one of the physiological mechanism that P. yedoensis Matsum had a higher drought resistance ability than P. campanulata Maxim.

Key words Prunus yedoensi Matsum； Prunus campanulata Maxim； Endogenous hormones； Drought stress； Dynamic change.

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2014.06.017

日本櫻花（Prunus yedoensis Matsum.）是薔薇科櫻屬落葉喬木，耐寒，喜空氣濕度大的環(huán)境，忌土壤積水?；ㄆ?～4個月，開花時間約15 d[1-2]。主要分布在華北和長江流域，具極高觀賞價值。福建山櫻花（Prunus campanulata Maxim.）是薔薇科櫻屬落葉小喬木，是冬季和早春的優(yōu)良花木。花期2～3個月，先花后葉，花期可長達(dá)50 d[3]，比日本櫻花要長。在冬季溫暖的地方往往冬天開放，花色緋紅，所以又名緋寒櫻。福建山櫻花植株優(yōu)美漂亮，葉片光亮，花朵鮮艷，觀賞價值極高，對環(huán)境有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，還有很強(qiáng)的抗逆性，是園林綠化建設(shè)中優(yōu)良的觀花和鄉(xiāng)土觀賞樹種[4]。中國的福建、廣東、廣西、臺灣等省（區(qū)）以及日本、越南等國家是福建山櫻花的主要分布區(qū)[5]，在土質(zhì)疏松的土壤中生長良好，因此在中國南方干旱、半干旱地區(qū)種植和生長受到一定的限制[6]。

植物內(nèi)源激素是植物自身代謝產(chǎn)生的一類有機(jī)物質(zhì)，在調(diào)節(jié)和控制植物的生長發(fā)育中發(fā)揮十分重要作用，與植株的抗逆性關(guān)系十分密切。干旱是植物在自然環(huán)境中最常見的逆境因素之一[7]，當(dāng)植株受到逆境脅迫時，植株會調(diào)節(jié)自身的內(nèi)源激素以調(diào)節(jié)自身的生長發(fā)育來適應(yīng)，增強(qiáng)對環(huán)境的適應(yīng)力和抵抗力[8-9]。植株正常生長發(fā)育過程中，植株體內(nèi)的內(nèi)源激素相互間是平衡的，當(dāng)受到干旱脅迫時，植株體內(nèi)內(nèi)源激素的含量和比例打破這種平衡以調(diào)節(jié)植物體的生理生化反應(yīng)、形態(tài)適應(yīng)和生長發(fā)育，適應(yīng)外界的干旱逆境條件[10]。目前干旱脅迫對植株內(nèi)源激素的影響已有相關(guān)報道[8-12]，研究表明植物的抗旱性是植物體內(nèi)多種內(nèi)源激素相互協(xié)同作用的結(jié)果，植物的抗旱性在不同的樹種之間也存在著顯著性的差異[11-13]。關(guān)于干旱脅迫對福建山櫻花和日本櫻花內(nèi)源激素的影響尚未見報道。本研究采用高效液相色譜法（HPLC）測定干旱脅迫下福建山櫻花和日本櫻花葉片內(nèi)源激素的含量，旨在探索干旱脅迫下2樹種內(nèi)源激素含量的變化與抗旱性的關(guān)系，為福建山櫻花和日本櫻花的人工栽植、園林應(yīng)用和抗旱性育種的研究提供科學(xué)的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料及培養(yǎng)的條件

試驗(yàn)于2013年3～6月在福建農(nóng)林大學(xué)工業(yè)原料林研究所進(jìn)行，溫室頂部及三面均是玻璃制成，透氣透光性良好。供試材料為福建山櫻花和日本櫻花1年生實(shí)生苗，在3月份選取生長良好，樹高60～70 cm，冠幅15 cm左右的實(shí)生苗，統(tǒng)一栽植于規(guī)格為13 cm×8 cm×9 cm（上口徑×下口徑×高度）的塑料盆中培養(yǎng)，每盆1株。以泥炭土和沙土1 ∶ 1混合基質(zhì)作為培養(yǎng)基質(zhì)。移植后在自然光照下的溫室內(nèi)進(jìn)行正常管理，在培養(yǎng)期間補(bǔ)充營養(yǎng)液保證實(shí)生苗養(yǎng)分的需求。在緩苗1個月以后，植株長到80～90 cm左右時，選取長勢一致、健康狀況良好的植株進(jìn)行干旱脅迫處理。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 選取長勢整齊的植株，分4組，每組15盆，重復(fù)3次。在5月5日先對植物進(jìn)行充分灌溉，使土壤含水量保持在相同水平，停止灌溉后使土壤自然落干后測定土壤飽和含水量。試驗(yàn)把土壤飽和含水量的75%～80%作對照（CK），把飽和含水量的55%～60%作輕度干旱脅迫處理（LS），把飽和含水量的35%～40%作中度干旱處理（MS），把飽和含水量的15%～20%作重度干旱處理（HS）。每天18 ： 00采用稱量法控制自然流失的水分，使土壤含水量保持在脅迫的范圍內(nèi)。在脅迫開始后的5、10、15、20、25 d選取新捎3～5節(jié)的成熟葉片，采樣后放入冰袋中，迅速帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行內(nèi)源激素含量測定。

1.2.2 內(nèi)源激素的提取和測定 按照陳凌艷等[14]、陳博雯等[15]的方法加以改進(jìn)后配置內(nèi)源激素標(biāo)準(zhǔn)溶液并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，提取內(nèi)源激素并采用高效液相色譜法（HPLC）測定福建山櫻花和日本櫻花葉片內(nèi)源激素的含量。

色譜條件：柱溫為40 ℃，流速：1.0 mL/min，流動相：甲醇+0.8%乙酸（50/50）。

1.3 數(shù)據(jù)分析

所有的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析采用EXCEL 2003和DPS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析并繪制圖表，采用DPS進(jìn)行方差分析和Duncan新復(fù)極差法對處理平均數(shù)間差異顯著性進(jìn)行檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫對福建山櫻花和日本櫻花GA3含量的影響

干旱脅迫下福建山櫻花和日本櫻花GA3含量的變化見表1。由表1可以看出，在相同的干旱脅迫下，日本櫻花GA3含量均高于福建山櫻花。隨著土壤水分含量的減少，福建山櫻花和日本櫻花葉片內(nèi)GA3含量有先增加后下降的趨勢，在LS處理下，2個樹種GA3含量均比對照有所增加，但增加的幅度較小，而在MS和HS處理下，GA3含量同對照相比，則有較大幅度的下降。方差分析表明，2個樹種干旱脅迫處理與對照相比，均達(dá)到顯著水平（p<0.05）。GA3含量的下降能夠抑制植株的生長，提高植株的抗旱性。說明2個樹種可以通過調(diào)節(jié)植株GA3的含量來適應(yīng)這種干旱的變化。

2.2 干旱脅迫對福建山櫻花和日本櫻花IAA含量的影響

干旱脅迫下福建山櫻花和日本櫻花IAA含量的變化見表2。由表2可以看出，在相同的干旱脅迫處理下，日本櫻花IAA的含量均高于福建山櫻花。隨著土壤含水量的減少，2個樹種的IAA含量都有先增加后降低的趨勢，在MS和HS下，2個樹種的IAA含量和對照相比均有大幅下降的趨勢。方差分析表明，2個樹種在干旱脅迫處理下與對照相比差異達(dá)到顯著水平（p<0.5）。IAA含量呈現(xiàn)下降的趨勢，2個樹種可能是通過調(diào)節(jié)IAA含量的變化來適應(yīng)外界干旱的環(huán)境條件。

2.3 干旱脅迫對福建山櫻花和日本櫻花ABA含量的影響

本試驗(yàn)表明（表3），不用程度的干旱脅迫處理，日本櫻花ABA含量始終高于福建山櫻花。在LS下，2個樹種ABA的含量上升的幅度較小，而在MS和HS之下，2個樹種ABA的含量大幅度的增加，并且隨著干旱脅迫處理時間的延長，2個樹種的ABA含量均呈現(xiàn)增加的趨勢。方差分析表明，LS與對照相比差異不顯著，而MS和HS差異達(dá)到顯著的水平（p<0.5）。

2.4 干旱脅迫對福建山櫻花和日本櫻花ABA/GA3、ABA/IAA比值的影響

干旱脅迫對福建山櫻花和日本櫻花ABA/GA3、ABA/IAA比值的影響見表4、5。由表4和表5可知，在LS、MS和HS之下，隨著脅迫時間的延長，2個種樹ABA/GA3和ABA/IAA的含量均呈現(xiàn)增加的趨勢，干旱脅迫越嚴(yán)重，比值增加的幅度就會越大。在相同的干旱脅迫處理和相同的干旱脅迫時間下，日本櫻花ABA/GA3和ABA/IAA的含量均高于福建山櫻花。方差分析表明，在干旱脅迫處理下ABA/GA3和ABA/IAA含量的變化與對照相比差異達(dá)到顯著的水平（p<0.5）。

3 討論與結(jié)論

植物內(nèi)源激素是植物細(xì)胞在特定環(huán)境信號下誘導(dǎo)產(chǎn)生的，在極低的濃度下就有明顯生理效應(yīng)的微量物質(zhì)，分別或者相互的協(xié)調(diào)調(diào)控植物的生長、發(fā)育與體內(nèi)的代謝。GA3能改變植物對土壤水分的利用，促進(jìn)植物氣孔關(guān)閉、減少植物蒸騰，同時促進(jìn)植物細(xì)胞伸長而生長[16-17]。本研究表明，福建山櫻花和日本櫻花GA3含量在LS時是增加的，而在HS和MS時是降低的，這與賈瑞豐[18]、陳立松[13]研究降香黃檀（Dalbergia odorifera）、荔枝（Litchi chinensis Sonn）GA3含量對干旱脅迫的反應(yīng)相似。這可能說明植物在受到LS時，植株為適應(yīng)這種干旱脅迫，升高GA3的含量以適應(yīng)植株正常的生長。隨著干旱脅迫程度的加深，超出了植株的耐受能力，因此植株會通過降低GA3的含量，減緩植株水分的虧缺，使植株生長緩慢，以增強(qiáng)植物抵御干旱脅迫的能力。

多數(shù)研究認(rèn)為，在干旱脅迫下植物體內(nèi)的IAA的含量呈現(xiàn)下降的趨勢[19-20]，但也有相關(guān)研究表明，在干旱脅迫下植物體內(nèi)IAA的含量呈現(xiàn)上升的趨勢[21]。據(jù)Cox等[22]研究，IAA可減少ABA引起的氣孔關(guān)閉，增加氣孔開度，其含量的下降有利于氣孔關(guān)閉。本研究表明，福建山櫻花和日本櫻花IAA含量在LS時是增加的，而在HS和MS時是降低的。有研究表明，在LS下，ABA含量的增加可以抑制了IAA由地上部向根部的運(yùn)輸，導(dǎo)致地上部IAA含量大量積累，從而造成葉片內(nèi)IAA含量的升高[23]。而隨著干旱脅迫程度的加深，植株會通過降低IAA的含量來促使氣孔的關(guān)閉，減少水分的虧缺，以利于植株適應(yīng)干旱脅迫。

ABA是一種對植物的生長、發(fā)育、氣孔運(yùn)動、基因表達(dá)、抗逆性都有重要調(diào)節(jié)作用的植物激素[24-25]。本研究表明，福建山櫻花和日本櫻花ABA的含量隨著脅迫程度的增加呈現(xiàn)出上升的趨勢，日本櫻花ABA的含量要高于福建山櫻花，這與2個品種對抗旱性的敏感度是一致的。而ABA含量的增加利于植物葉片氣孔關(guān)閉，減少蒸騰，提高植物的抗旱性和保水性[25]。這表明日本櫻花可能受到干旱脅迫時會積累更多的ABA來調(diào)節(jié)植物體適應(yīng)和抵抗干旱的能力要強(qiáng)于福建山櫻花。

植物在生長發(fā)育的過程中都是受到多種內(nèi)源激素相互作用、相互協(xié)調(diào)的結(jié)果，植物體在干旱脅迫下各個內(nèi)源激素之間是相互抑制、相互促進(jìn)的[27]。David[28]研究發(fā)現(xiàn)干旱脅迫下ABA/GA3和ABA/IAA比率的變化對植物的生長發(fā)育，氣孔的運(yùn)動和葉片的光合作用有著很大的影響。本研究表明，隨著干旱脅迫強(qiáng)度的增加，ABA/GA3和ABA/IAA比值呈現(xiàn)增加的趨勢，日本櫻花的ABA/GA3和ABA/IAA比值都要高于福建山櫻花。這說明植物在受到干旱脅迫以后通過調(diào)節(jié)植物體內(nèi)源激素的含量變化以維持內(nèi)源激素之間的一種平衡來適應(yīng)和抵抗逆境脅迫的過程。

2個樹種隨著干旱脅迫強(qiáng)度的增強(qiáng)，提高了生長抑制物質(zhì)ABA的含量，降低了生長促進(jìn)物質(zhì)GA3和IAA的含量，這可能有利于啟動抗旱基因的表達(dá)，從而引起植物體內(nèi)的生長發(fā)育、生理功能、生理生化的反應(yīng)、形態(tài)特征的改變，利于提高植物體適應(yīng)和抵抗干旱脅迫能力。日本櫻花受到干旱脅迫時比福建山櫻花有更高的內(nèi)源激素含量，能積累更多的ABA，這可能是日本山櫻花比福建山櫻花更加耐干旱的內(nèi)因之一。

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責(zé)任編輯：葉慶亮