植物生長調(diào)節(jié)劑苯肽胺酸對辣椒生長及逆境生理指標(biāo)的影響

張 歐，馬 強(qiáng)，劉 娜，馬志卿,2，張 興,2

(1 西北農(nóng)林科技大學(xué) 無公害農(nóng)藥研究服務(wù)中心，陜西 楊凌 712100;2 陜西省生物農(nóng)藥工程技術(shù)研究中心，陜西 楊凌 712100；3 陜西上格之路生物科學(xué)有限公司，陜西 周至710400)

苯肽胺酸(N-phenyl-phthalamic acid, PPA)，其化學(xué)名稱為N-苯基鄰苯二甲酸單酰胺(CAS登錄號為4727-29-1)，由匈牙利Neviki化學(xué)工業(yè)研究所于1982年開發(fā)，1993年商業(yè)化生產(chǎn)并投入使用[1]。研究報(bào)道，苯肽胺酸可提高柱頭活力，有利于作物授粉[2]；它雖不是生長素，但在生物學(xué)上與生長素具有協(xié)同效應(yīng)，且該藥劑沒有植物毒性[3]。此外，苯肽胺酸在一定程度上可降低客觀條件(天氣、品種等)及生產(chǎn)主觀條件對作物的不利影響，從而提高作物的安全性[4]，在溫室和大田條件下苯肽胺酸對部分作物，如蘋果[5-6]、酸櫻桃[7]、甜櫻桃[8]和茄子[9]等均有良好效果；該藥劑還可與非堿性殺蟲劑、殺菌劑和葉面肥料混合使用[2]。Racskó[8]報(bào)道，對苯肽胺酸敏感的蘋果品種，在花期使用苯肽胺酸可延長其花期，尤其在早春凍害時(shí)期使用該藥劑，效果更為明顯；一些坐果較差的品種，施用該藥劑后可增加掛果數(shù)，緩解果實(shí)生長養(yǎng)分不足、單果質(zhì)量下降和冬季對霜凍敏感性增強(qiáng)等問題，提高蘋果產(chǎn)量及品質(zhì)。

從國內(nèi)外研究現(xiàn)狀來看，與其他農(nóng)藥相比，植物生長調(diào)節(jié)劑的機(jī)理非常復(fù)雜。如用三十烷醇浸種，能明顯提高種子發(fā)芽勢，同時(shí)促進(jìn)棉籽胚根的生長[10]。在大豆旺長期，使用烯效唑等控旺劑，能夠延緩植株縱向生長及地上部生長[11]。在低溫脅迫下葉面噴施2,4-表油菜素內(nèi)酯可在一定程度上提高根系活力，增強(qiáng)辣椒幼苗抗逆性[12]。在低溫弱光脅迫下，于辣椒幼苗6～7片真葉時(shí)噴施6-BA可調(diào)控辣椒植株體內(nèi)內(nèi)源激素(脫落酸及玉米核苷素)含量[13]。在氟磺胺草醚對大豆產(chǎn)生藥害前期噴施萘乙酸和赤霉酸，大豆產(chǎn)量明顯高于空白對照，且可在一定程度上緩解藥害對大豆生長發(fā)育的影響[14]。然而，有關(guān)苯肽胺酸在農(nóng)作物上的應(yīng)用鮮有報(bào)道，其作用機(jī)理也不清楚。鑒于此，本研究以辣椒為供試對象，在溫室條件下，以不同質(zhì)量濃度苯肽胺酸處理長至7～8片真葉的辣椒苗，于處理后不同時(shí)期分別調(diào)查辣椒植株的形態(tài)指標(biāo)和生理生化指標(biāo)，明確苯肽胺酸對辣椒生長及逆境生理的影響，進(jìn)一步探求該藥劑的作用機(jī)理，為其推廣應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

辣椒(CapsicumannuumL.)品種為世紀(jì)紅，由西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院提供；20%苯肽胺酸水劑，由陜西上格之路生物科學(xué)有限公司提供；0.007 5%蕓苔素內(nèi)酯水劑，由成都新朝陽作物科學(xué)有限公司提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

辣椒種子恒溫(52±2) ℃浸泡 15～20 min，之后加入冷水降溫至 20～30 ℃，再以清水反復(fù)淘洗。用紗布包裹住放置在120 mm玻璃培養(yǎng)皿中，覆蓋濕毛巾，在防蟲溫室 (溫度(28±1) ℃，相對濕度70%～80%，光周期L∶D=16 h∶8 h) 培養(yǎng)，每天用 30 ℃左右清水淘洗 2 遍。待辣椒幼苗長至 4 片真葉時(shí)，移栽至花盆(盆口直徑19 cm,高13 cm)，于防蟲溫室內(nèi)雙株定植，試驗(yàn)過程中進(jìn)行正常的盆栽管理。試驗(yàn)設(shè)133.3，200.0和266.7 mg/L苯肽胺酸3個(gè)處理，以0.007 5%蕓苔素內(nèi)酯水劑1 000倍稀釋液(0.075 mg/L)為對照藥劑，清水處理為空白對照，共5個(gè)處理，每處理3個(gè)重復(fù)，每重復(fù)10 盆。待辣椒長至7～8片真葉時(shí)采用背負(fù)杠桿式手動噴霧器于苗期(2015-11-26)進(jìn)行常量噴霧，施藥選在下午16:00進(jìn)行，于不同調(diào)査期隨機(jī)取樣，分別測定辣椒植株形態(tài)指標(biāo)及相關(guān)生理生化指標(biāo)。

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1 植株形態(tài)指標(biāo) 參照羅杰等[15]的方法并加以改進(jìn)，于施藥前以及第一次施藥后的第 7，14，21天在每個(gè)小區(qū)隨機(jī)取樣，測定辣椒植株的株高、莖粗和葉片總數(shù)，每重復(fù)分別取 5 株進(jìn)行測定。

V=(lnL2-lnL1)/(T2-T1)。

(1)

式中：V為株高相對生長速率，L1、L2為前后2次測定的株高，T1、T2分別為取樣時(shí)間。

H=H2-H1。

(2)

式中：H為莖粗凈增長量(cm)，H1、H2為前后2次測定的主莖直徑。

S=S2-S1。

(3)

式中：S為7 d辣椒植株葉片數(shù)增加量，S1、S2為前后2次測定的葉片總數(shù)。

1.3.2 植株葉片相關(guān)生理指標(biāo) 分別于施藥后第7，14和21天在每小區(qū)隨機(jī)取樣10株，進(jìn)行相關(guān)生理指標(biāo)的測定。葉綠素含量測定參照熊鑫等[16]的方法,抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性測定參照Zhang等[17]的方法，丙二醛含量的測定參照Zhao等[18]的方法，游離脯氨酸含量的測定參照Bates等[19]的方法，類黃酮、總酚含量的測定參照Mirecki等[20]的方法。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行處理，試驗(yàn)結(jié)果以“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”表示。采用Duncan’s新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性檢測。

2 結(jié)果與分析

2.1 苯肽胺酸對辣椒生長的影響

通過對辣椒的整體長勢進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn)，與空白對照相比，不同質(zhì)量濃度苯肽胺酸處理后辣椒植株長勢略有提高，葉色相對較綠。苯肽胺酸對辣椒幼苗株高相對生長速率、莖粗凈增長量、葉片數(shù)增加量的影響見表1～表 3。

表1 苯肽胺酸對辣椒株高相對生長速率的影響Table 1 Effect of phthalanilic acid on relative growth rate of pepper plant height

注：表中數(shù)據(jù)為3次重復(fù)的平均值，同列數(shù)據(jù)后標(biāo)不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。下表同

Note：Values are averages of three replicates. Different small letters indicate significant difference (P<0.05).The same below.

表2 苯肽胺酸對辣椒莖粗凈增長量的影響Table 2 Effect of phthalanilic acid on net increase of stem diameter of pepper plant cm/株

表3 苯肽胺酸對辣椒葉片數(shù)增加量的影響Table 3 Effect of phthalanilic acid on average increment of leave numbers per plant 株-1

由表1可知，不同質(zhì)量濃度的苯肽胺酸處理后對辣椒株高相對生長速率有一定的影響。在3個(gè)苯肽胺酸處理中，以200.0 mg/L苯肽胺酸處理株高相對生長速率總體最高，施藥后7,14,21 d辣椒株高相對生長速率較空白對照分別提高了40.00%，75.00%和135.00%；133.3和266.7 mg/L苯肽胺酸處理對辣椒株高也有影響，其中133.3 mg/L苯肽胺酸處理后7和21 d與空白對照無顯著差異，在施藥后14 d較空白對照顯著提高了60.00%；266.7 mg/L苯肽胺酸處理在施藥后7和14 d與空白對照無顯著差異，在藥后21 d較空白對照顯著提高了135.00%。0.075 mg/L蕓苔素內(nèi)酯處理后，各調(diào)查期辣椒株高相對生長速率均顯著高于空白對照，在施藥后7，14和21 d較空白對照分別提高了50.00%，80.00%和145.00%，且與200.0 mg/L苯肽胺酸處理無顯著差異。

表2表明，133.3和266.7 mg/L苯肽胺酸處理辣椒莖粗凈增長量的變化無規(guī)律可循；但200.0 mg/L苯肽胺酸處理辣椒莖粗凈增長量均顯著高于空白對照，在施藥后7，14和21 d辣椒莖粗凈增長量分別較空白對照提高了33.33%,50.00%和25.93%；0.075 mg/L蕓苔素內(nèi)酯處理后14 d，辣椒莖粗凈增長量與空白對照差異顯著，施藥后7和21 d，與200.0 mg/L苯肽胺酸處理差異顯著。

表3表明，各調(diào)查期，不同質(zhì)量濃度苯肽胺酸及蕓苔素內(nèi)酯處理對辣椒葉片數(shù)增加量總體無顯著影響。

2.2 苯肽胺酸對辣椒葉片葉綠素含量的影響

由表4可知，苯肽胺酸處理后對辣椒植株葉綠素含量有一定的影響。其中以200.0 mg/L苯肽胺酸處理影響最為顯著，在施藥后7，14，21 d，辣椒葉片葉綠素含量較空白對照分別提高了21.35%，16.33%和20.16%；133.3 mg/L苯肽胺酸處理后7 d辣椒葉片葉綠素含量較空白對照顯著提高16.85%；在施藥后7，14，21 d，266.7 mg/L苯肽胺酸處理后辣椒葉片葉綠素含量與空白對照無顯著差異。0.075 mg/L蕓苔素內(nèi)酯處理辣椒葉片葉綠素含量(7 d除外)均顯著高于空白對照，施藥后14，21 d分別提高了23.47%和27.42%;在施藥后7～21 d,其與200.0 mg/L苯肽胺酸處理無顯著差異。

表4 苯肽胺酸對辣椒葉片葉綠素含量的影響Table 4 Effect of phthalanilic acid on chlorophyll content in leaves mg/g

2.3 苯肽胺酸對辣椒葉片抗氧化酶活性的影響

在辣椒各調(diào)查期，測定了不同質(zhì)量濃度苯肽胺酸處理對辣椒抗氧化酶活性的影響，結(jié)果如圖1～3所示。

圖柱上標(biāo)不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)。下圖同Different lowercase letters mean significant difference between different treatments (P<0.05).The same below

2.3.1 SOD活性 圖1顯示，苯肽胺酸對辣椒葉片SOD活性有一定的影響，且與其質(zhì)量濃度有關(guān)。施藥后7 和14 d，133.3 mg/L苯肽胺酸處理辣椒葉片SOD活性顯著高于空白對照；各調(diào)查期，200.0 mg/L苯肽胺酸處理SOD活性均顯著高于空白對照；266.7 mg/L苯肽胺酸處理后7 d SOD活性與空白對照相當(dāng)，差異不顯著，施藥后14和21 d其SOD活性較空白對照顯著提高。各調(diào)查期蕓苔素內(nèi)酯處理辣椒葉片SOD活性最高，且顯著高于空白對照。

2.3.2 POD活性 圖2表明，與空白對照相比，噴施不同質(zhì)量濃度苯肽胺酸可使辣椒葉片POD活性顯著提高。施藥后7和14 d，200.0 mg/L苯肽胺酸處理POD活性最高，且顯著高于空白對照157.34%和84.54%；施藥后21 d，266.7 mg/L苯肽胺酸處理POD活性最高，且顯著高于空白對照54.20%。133.3 mg/L苯肽胺酸處理POD活性在施藥后7，14和21 d較空白對照分別提高148.23%，44.72%和54.20%。另外，0.075 mg/L蕓苔素內(nèi)酯處理POD活性均顯著高于空白對照，在施藥后7和14 d其POD活性與200.0 mg/L苯肽胺酸處理相當(dāng)，二者差異不顯著；施藥后21 d其POD活性較266.7 mg/L苯肽胺酸處理顯著提高了11.83%。

圖2 苯肽胺酸對辣椒葉片過氧化物酶(POD)活性的影響Fig.2 Effect of phthalanilic acid on peroxidase activity in pepper leaves

2.3.3 CAT活性 圖3表明，噴施不同質(zhì)量濃度苯肽胺酸可使辣椒葉片CAT活性提高。3個(gè)苯肽胺酸處理中，各調(diào)查期以200.0 mg/L苯肽胺酸處理辣椒葉片CAT活性最高。施藥后7，14和21 d，噴施0.075 mg/L蕓苔素內(nèi)酯后辣椒葉片CAT活性分別較空白對照提高了140.54%，141.97%和91.11%。在施藥后7，14 d，0.075 mg/L蕓苔素內(nèi)酯處理與200.0 mg/L苯肽胺酸處理差異不顯著，但在施藥后21 d顯著高于200.0 mg/L苯肽胺酸處理；在各調(diào)查期，0.075 mg/L蕓苔素內(nèi)酯處理CAT活性與133.3和266.7 mg/L苯肽胺酸處理差異顯著。

圖3 苯肽胺酸對辣椒葉片過氧化氫酶(CAT)活性的影響Fig.3 Effect of phthalanilic acid on catalase activity in pepper leaves

2.4 苯肽胺酸對辣椒葉片游離脯氨酸含量的影響

由表5可知, 隨著處理時(shí)間延長，不同質(zhì)量濃度苯肽胺酸處理辣椒葉片游離脯氨酸含量呈先升高后降低的趨勢，且均顯著高于空白對照，其中以200.0 mg/L苯肽胺酸處理影響最為顯著。在施藥后7,14 和 21 d，200.0，133.3和266.7 mg/L苯肽胺酸處理游離脯氨酸含量較空白對照分別顯著提高了123.39%，152.46%，67.40%； 59.63%，114.02%，43.51%； 43.88%，53.12%，56.77%。在施藥后7，14，21 d，0.075 mg/L蕓苔素內(nèi)酯處理辣椒葉片游離脯氨酸含量較空白對照分別顯著提高了88.99%，166.81%和64.78%；在處理后7 d，0.075 mg/L蕓苔素內(nèi)酯處理較200.0 mg/L苯肽胺酸處理的誘導(dǎo)效應(yīng)減弱，游離脯氨酸的含量降低了18.20%，在第14 天較200.0 mg/L苯肽胺酸處理提高了5.68%，在第21天二者差異不顯著。

表5 苯肽胺酸對辣椒葉片游離脯氨酸含量的影響Table 5 Effect of phthalanilic acid on free proline content in leaves of pepper mg/g

2.5 苯肽胺酸對辣椒葉片丙二醛含量的影響

表6表明，不同質(zhì)量濃度苯肽胺酸處理后，辣椒葉片丙二醛含量較空白對照顯著降低，其中以200.0 mg/L苯肽胺酸處理影響最為顯著，其丙二醛含量在施藥后7，14，21 d較空白對照分別降低了33.44%，21.10%和35.98%；133.3 和266.7 mg/L苯肽胺酸處理辣椒葉片丙二醛含量在施藥后7，14和21 d較空白對照分別降低了18.36%～21.36%和13.65%～24.77%。各調(diào)查期0.075 mg/L蕓苔素內(nèi)酯處理辣椒葉片丙二醛含量均顯著低于空白對照；與200.0 mg/L苯肽胺酸處理相比，在第14 天 0.075 mg/L蕓苔素內(nèi)酯處理辣椒葉片丙二醛含量顯著降低了14.76%，其他調(diào)查時(shí)間二者差異不顯著。

2.6 苯肽胺酸對辣椒葉片類黃酮和總酚含量的影響

苯肽胺酸對辣椒葉片類黃酮和總酚含量的影響如表7和表8所示。

表7 苯肽胺酸對辣椒葉片類黃酮含量的影響Table 7 Effect of phthalanilic acid on flavonoids in leaves of pepper OD 325 nm/g

表7表明，除266.7 mg/L苯肽胺酸處理后7 d辣椒葉片中類黃酮含量略低于空白對照以外，其他苯肽胺酸處理辣椒葉片類黃酮含量較空白對照均有一定程度的提高。其中，以200.0 mg/L苯肽胺酸處理影響最為顯著，施藥后7，14 和21 d，其類黃酮含量較空白對照分別提高了13.46%，7.58%和24.44%；133.3 mg/L苯肽胺酸處理在施藥后7，14和 21 d，類黃酮含量較空白對照分別提高了11.54%，4.55%和11.11%；266.7 mg/L苯肽胺酸處理在施藥后14 和21 d，類黃酮含量較空白對照分別提高了9.09%和15.56%。0.075 mg/L蕓苔素內(nèi)酯處理類黃酮含量較空白對照分別顯著提高了23.08%，18.18%和33.33%；在第14和21 天0.075 mg/L蕓苔素內(nèi)酯處理類黃酮含量顯著高于200.0 mg/L苯肽胺酸處理，在第7天二者差異不顯著。

表8表明，與空白對照相比，不同質(zhì)量濃度苯肽胺酸處理對辣椒葉片總酚含量有一定的影響。其中以200.0 mg/L苯肽胺酸處理影響最為顯著，處理后7和21 d總酚含量較空白對照分別顯著提高了17.65%和30.23%，處理后14 d二者差異不顯著；133.3 mg/L苯肽胺酸處理7 和21 d總酚含量較空白對照分別顯著提高了9.80%和11.63%，處理后14 d二者差異不顯著；266.7 mg/L苯肽胺酸處理21 d總酚含量較空白對照顯著提高了9.30%，其余處理時(shí)間二者差異不顯著。0.075 mg/L蕓苔素內(nèi)酯處理后7，14，21 d總酚含量較空白對照分別顯著提高了21.57%，12.28%和34.88%。

表8 苯肽胺酸對辣椒葉片總酚含量的影響Table 8 Effect of phthalanilic acid on total phenols in leaves of pepper OD280 nm/g

3 討 論

3.1 苯肽胺酸對辣椒幼苗有一定的促長作用

本研究表明，苯肽胺酸在一定程度上能夠刺激辣椒幼苗生長，該結(jié)果與Racskó[8]報(bào)道一致，即苯肽胺酸雖不是生長素，但在生物學(xué)上與生長素具有協(xié)同效應(yīng)，表現(xiàn)出一定的促生長效應(yīng)，但苯肽胺酸處理后對辣椒葉片數(shù)的增加量無顯著影響，說明苯肽胺酸可能與生長素在生物學(xué)效應(yīng)上有一定區(qū)別。一般認(rèn)為，吲哚乙酸(IAA)和赤霉素(GA)是促進(jìn)植物莖伸長的主要激素[21]，因此，有必要進(jìn)一步測定苯肽胺酸對辣椒植株內(nèi)源激素代謝的影響，尤其是對生長素含量的影響。

本研究中，苯肽胺酸處理后可提高辣椒葉片的葉綠素含量，這與之前報(bào)道的苯肽胺酸處理后可提高坐果數(shù)和增加產(chǎn)量具有邏輯上的相似性[14]。而衡量植物葉片衰老程度及光合功能期的長短取決于功能葉片中葉綠素含量的多少，苯肽胺酸處理后辣椒葉片中葉綠素含量的提高可能是因?yàn)槠溆欣谡{(diào)節(jié)辣椒葉片內(nèi)源激素的平衡，通過提高辣椒葉片中保護(hù)酶活性，避免或者清除植物體內(nèi)過多的強(qiáng)自由基的積累，抑制葉綠素的降解，延緩葉片衰老，從而使葉綠素含量較空白對照有所提高；此外，也有可能是因?yàn)楸诫陌匪岣纳屏死苯啡~片的光合組織結(jié)構(gòu)，使光合作用物質(zhì)合成的主要場所(海綿組織)以及與光能捕獲密切相關(guān)的場所(柵欄組織)增厚，從而使葉綠素含量提高[22-23]。

3.2 苯肽胺酸能夠誘導(dǎo)辣椒植株抗逆性增強(qiáng)

本研究中，苯肽胺酸對辣椒植株中抗逆相關(guān)指標(biāo)具有誘導(dǎo)作用，具體表現(xiàn)為保護(hù)酶活性增強(qiáng)，類黃酮、總酚、游離脯氨酸含量升高，而丙二醛含量下降。這與Holb等[9]和Racskó[14]研究結(jié)果一致。

活性氧傷害學(xué)說認(rèn)為，當(dāng)植物處于逆境時(shí)，其體內(nèi)活性氧代謝失調(diào)，活性氧的積累可氧化脂類、蛋白質(zhì)、葉綠素、DNA和碳水化合物，造成原生質(zhì)膜脂過氧化和脫脂化以及生物大分子物質(zhì)降解，最終引起細(xì)胞一系列的氧化反應(yīng)，導(dǎo)致細(xì)胞死亡[24-25]。然而，植物可以通過誘導(dǎo)合成相關(guān)物質(zhì)，如抗氧化酶[26](SOD、POD、CAT)，具備防御功能的酚類次生物質(zhì)[27-28](類黃酮和總酚)以及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)[29-30](游離脯氨酸)等來應(yīng)對這些逆境，從而減輕對細(xì)胞的傷害。

本研究中，苯肽胺酸處理可能激活了辣椒植株的酶促和非酶促抗氧化系統(tǒng)，使辣椒葉片抗氧化酶活性提高，在一定程度上增加了游離脯氨酸、類黃酮和總酚的含量，提高了辣椒植株在不良環(huán)境條件下清除活性氧的能力，從而提高了辣椒植株對環(huán)境的適應(yīng)能力，具體作用機(jī)理尚不清楚，還需進(jìn)一步研究。