自然低溫下白菜型冬油菜內(nèi)源激素和總多酚含量的變化

許耀照 孫萬倉 方 彥 孫柏林

(1甘肅農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院,甘肅 蘭州 730070；2甘肅省干旱生境作物學重點實驗室,甘肅 蘭州 730070；3甘肅省作物遺傳改良與種質(zhì)創(chuàng)新重點實驗室,甘肅 蘭州 730070；4甘肅省油菜工程技術(shù)研究中心,甘肅 蘭州 730070)

植物內(nèi)源激素是植物體內(nèi)合成調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育和應(yīng)答環(huán)境的痕量信號分子,是一類有機活性化合物[1]。逆境會改變植物內(nèi)源激素含量和活性,明顯增加抑制類內(nèi)源激素含量,如脫落酸(abscisic acid,ABA)等降低促進類內(nèi)源激素含量,如赤霉素(gibberellin,GA3)和生長素(indole-3-acetic acid,IAA)等,進而影響植物生理代謝過程,增強其抗逆性。低溫是影響植物生長發(fā)育的主要環(huán)境因子,植物通過調(diào)節(jié)內(nèi)源激素含量的變化以適應(yīng)低溫環(huán)境[2]。目前關(guān)于植物內(nèi)源激素對低溫的響應(yīng)已在冬小麥(Triticum aestivum)[3-4]、狗牙根(Cynodon dactylon)[5]、水稻(Oryza sativaL.)[6]和薰衣草(Lavandula angustifoliaMill.)[7]等作物中有報道,認為低溫能降低植物體內(nèi)IAA 氧化酶含量,抑制植物生長,增強植物的抗寒性[8]；GA 可通過影響植物體內(nèi)自由水和束縛水的含量來改變其抗寒性[5]；ABA 可啟動抗寒基因的表達,影響植物體內(nèi)源激素間的平衡狀況來增強植物抗寒力[9]。另外,植物激素也可能通過激素間某種平衡狀態(tài)(如ABA/GA)在調(diào)控植物抗寒力中發(fā)揮重要作用[10]。

植物多酚是一類廣泛存在于植物體內(nèi)的次生代謝物,被認為是植物抵抗不良環(huán)境因素的物質(zhì)之一[11]。逆境脅迫下,植物多酚具有清除自由基,緩解膜脂過氧化,以達到保護細胞壁和細胞膜免受或減少損傷的作用[12]。Saviranta 等[13]研究紅三葉草(Trifolium pratenseL.)發(fā)現(xiàn),植物根內(nèi)酚含量與非生物因子脅迫有關(guān)。前人在葡萄(Vitis riparia)和橄欖(Olea europaeaL.)的研究中發(fā)現(xiàn),低溫脅迫下,酚類物質(zhì)對植物具有保護作用[14-15]。

白菜型冬油菜(Brassia rapaL.)是我國西北寒旱區(qū)唯一的冬季油料作物,在整個生育期需經(jīng)歷一個長期的低溫環(huán)境。因此,研究白菜型冬油菜對低溫的響應(yīng)十分必要。目前關(guān)于冬油菜抗寒性與內(nèi)源激素的關(guān)系僅限于對內(nèi)源ABA[16]和外源ABA[17]單一激素的研究,關(guān)于白菜型冬油菜中其他內(nèi)源激素和總多酚對低溫響應(yīng)的研究較少。本研究以2 個抗寒性不同的白菜型冬油菜品種為材料,在田間自然低溫條件下對其葉片和根中內(nèi)源激素和總多酚含量的變化進行分析,以期揭示冬油菜抗寒相關(guān)激素和體內(nèi)多酚調(diào)控生理的機制,為施用外源生長調(diào)節(jié)劑調(diào)控寒旱區(qū)白菜型冬油菜的抗寒性、提高植株越冬成活率提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料為白菜型冬油菜品種隴油7 號(Longyou 7,強抗寒品種)和天油4 號(Tianyou 4,CK,弱抗寒品種),由甘肅省油菜工程技術(shù)研究中心提供。

1.2 試驗設(shè)計

試驗材料于2016年8月下旬播種于甘肅張掖河西學院農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學院教學科研示范基地。試驗地肥力中等,前茬春小麥,小區(qū)面積20 m2(4 m×5 m),行距20 cm,株距10 cm,完全區(qū)組設(shè)計,3 次重復,常規(guī)管理。

2016年10月7日—2016年12月2日進行冬油菜葉片取樣,2016年10月21日—2017年1月19日進行冬油菜根系取樣。依據(jù)氣溫的變化(圖1),并根據(jù)朱惠霞等[18]的方法確定取樣時間：10月7日(最低氣溫,3.75℃,下同)、10月21日(3.70℃)、11月3日(-3.50℃)、11月17日(- 4.75℃)、11月24日(-13.00℃),12月2日(-11.50℃)和2017年1月19日(-18.25℃)。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 內(nèi)源激素含量的測定 冬油菜內(nèi)源激素IAA、GA3、玉米素核苷(zeatin riboside,ZR)和ABA 的測定采用高效液相色譜法(high performance liquid chromatography,HPLC),參照步佳佳等[19]的方法,略有改進。

圖1 2016年9月—2017年1月取樣日氣溫變化Fig.1 Temperature records at each sampling date from September 2016 to January 2017 in Zhangye Gansu

標準樣品：GA3、IAA、ABA 和ZR,純度≥99.0%,均購自美國Sigma 公司。

內(nèi)源激素提?。簻蚀_稱取白菜型冬油菜葉片或根系10.00 g,分3 次加入30 mL(20、5 和5 mL)預冷的100%甲醇弱光下冰浴研磨成勻漿,裝入50 mL 離心管,4℃冷藏箱中浸提24 h 后12 000 r·min-1離心30 min,取上清液轉(zhuǎn)移至新的離心管中。殘渣中加入20 mL 80%甲醇過夜(避光,20 h 以上),再次12 000 r·min-1離心20 min,取其上清液與第一次上清液合并,然后將其真空冷凍、離心、濃縮除去甲醇,加入0.2 g 聚乙烯聚吡咯烷酮(polyvinglpyrrolidone,PVPP)搖勻,12 000 r·min-1離心20 min,取上清液用鹽酸調(diào)節(jié)pH 值至2.8,用等體積乙酸乙酯萃取3 次得乙酸乙酯相和水相。乙酸乙酯相用于GA3、IAA 和ABA 的測定,水相用于ZR 的測定。

測定條件：流動相：色譜甲醇(100%)：冰乙酸(1%)＝40∶60；檢測波長：ABA、IAA 和GA3為210 nm,ZR 為265 nm；溫度：35℃；流速：0.8 mL·min-1；進樣量：20 μL；高效液相色譜柱：填料(色譜柱為Hypersil BDS C18 柱,粒徑為5 μm),尺寸(4.6 mm×250 mm),柱號：E2421549。

根據(jù)公式計算鮮樣中各激素的含量：

式中,X 為從標準曲線查得的對應(yīng)激素含量,mg；VT為待測樣總體積,mL；VS為進樣量,μL；m 為樣品鮮質(zhì)量,g。

1.3.2 總多酚含量的測定 總多酚含量測定采用福林酚比色法,參照Li 等[20]的方法,以沒食子酸為標準品,建立回歸方程：

式中,Y為吸光度值,X為沒食子酸含量,μg。以沒食子酸當量(gallic acid equivalent,GAE)計算,單位為μg GAE·g-1(以干質(zhì)量計)。

1.3.3 越冬率的計算

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010 進行數(shù)據(jù)整理和制表,采用Origin 8.0 制圖,采用DPS 9.50 軟件對數(shù)據(jù)進行Duncan′s 新復極差顯著性和相關(guān)性分析。試驗數(shù)據(jù)均以平均值±標準誤表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 HPLC 標準品色譜圖與線性關(guān)系

由圖2可知,4 種激素標準品混合溶液(ZR、GA3、IAA 和ABA)均達到較好的分離效果,ZR、GA3、IAA 和ABA 分別在2.278、5.373、10.495 和20.517 min 出峰。以峰面積(y)對標樣濃度(x)繪制回歸曲線,得到方程和相關(guān)系數(shù)如表1所示。4 種激素的線性相關(guān)系數(shù)均大于0.99,達到極強相關(guān)。

圖2 ZR、GA3、IAA 和ABA 標準品色譜圖Fig.2 The chromatograms of ZR， GA3， IAA and ABA

表1 回歸方程和相關(guān)系數(shù)Table 1 Regression equation and correlation coefficient

2.2 自然低溫對白菜型冬油菜內(nèi)源激素含量的影響

2.2.1 自然低溫對白菜型冬油菜葉片內(nèi)源激素含量的影響 隨著生育進程中氣溫的降低,2 個白菜型冬油菜品種葉片IAA 含量均呈先升高后降低的趨勢(圖3-A)。品種間比較發(fā)現(xiàn),2 個品種葉片IAA 含量到達峰值的時間有差異,強抗寒品種隴油7 號于10月21日(3.70℃)達到峰值,隨后下降并保持平穩(wěn)變化,而弱抗寒品種天油4 號達到峰值的時間晚于隴油7 號,為11月24日(-13.00℃)。在11月3日(-3.50℃)至12月2日(-11.50℃),天油4 號葉片IAA 含量先急速上升后下降,且其葉片IAA 含量明顯高于隴油7號。

強抗寒品種隴油7 號葉片GA3含量于10月7日(3.75℃)較高,之后隨著生育進程中氣溫的降低呈逐漸下降的趨勢；而弱抗寒品種天油4 號葉片GA3含量呈先升高后降低的趨勢,并于10月21日(3.70℃)達到峰值(圖3-B)。在整個降溫過程中,隴油7 號葉片GA3降幅大于天油4 號。

由圖3-C可知,隨著生育進程中氣溫的降低,2 個白菜型冬油菜品種葉片ZR 含量均呈先升高后降低的趨勢,但二者達到峰值的時間不同,強抗寒品種隴油7號達到峰值的時間為10月21日(3.70℃),早于弱抗寒品種天油4 號達到峰值的時間(11月17日,-4.75℃)。品種間比較發(fā)現(xiàn),在生育進程氣溫降低的過程中,隴油7 號ZR 含量總體小于天油4 號。

由圖3-D可知,隨著生育進程中氣溫的降低,白菜型冬油菜隴油7 號葉片ABA 含量先大幅升高,于10月21日(3.70℃)達到峰值,隨后急劇下降并保持相對穩(wěn)定,而天油4 號葉片ABA 含量呈先升高后降低的趨勢,并于11月17日(-4.75℃)達到峰值,時間晚于隴油7 號。品種間比較發(fā)現(xiàn),11月3日(-3.50℃)之后,弱抗寒品種天油4 號葉片ABA 含量均大于強抗寒品種隴油7 號。

圖3 白菜型冬油菜葉片內(nèi)源激素IAA(A)、GA3(B)、ZR(C)和ABA(D)含量對低溫的響應(yīng)Fig.3 Response of endogenous hormones IAA(A)，GA3(B)，ZR(C)and ABA(D)contents of winter turnip rape(B.rapa L.)leaves under low temperature

2.2.2 自然低溫對白菜型冬油菜根中內(nèi)源激素含量的影響 由圖4-A可知,隨著氣溫降低,2 個白菜型冬油菜品種根中IAA 含量均呈先升高后降低的趨勢,但達到峰值的時間不同,強抗寒品種隴油7 號于降溫初期(11月3日,-3.50℃)達到峰值,而弱抗寒品種天油4 號達到峰值的時間為11月24日(-13.00℃),晚于隴油7 號。此外,在10月21日(3.70℃)至11月17日(-4.75℃)期間,根中IAA 含量表現(xiàn)為隴油7 號＞天油4 號,而11月17日之后表現(xiàn)為天油4 號＞隴油7號。

由圖4-B可知,隨著氣溫降低,2 個白菜型冬油菜根中GA3含量均呈先升高后降低的趨勢。強抗寒品種隴油7 號達到峰值的時間為11月3日(-3.50℃),隨后下降,而弱抗寒品種天油4 號根中GA3含量在10月21日(3.70℃)至12月2日(-11.50℃)期間變化相對較平穩(wěn),隨后下降。品種間比較發(fā)現(xiàn),在降溫過程中隴油7 號根中GA3含量降幅大于天油4 號。

由圖4-C可知,在10月21日(3.70℃)強抗寒品種隴油7 號根中ZR 含量較高,隨后急速下降并于11月17日(-4.75℃)之后趨于平穩(wěn)。而弱抗寒品種天油4 號根中ZR 含量則隨著氣溫降低呈先升高后降低的趨勢,于11月3日(-3.50℃)達到峰值,隨后急速下降,也于11月17日(-4.75℃)之后趨于平穩(wěn)。

由圖4-D可知,隨著氣溫降低,強抗寒品種隴油7號根中ABA 含量呈升高的趨勢,而弱抗寒品種天油4號根中ABA 含量呈先升高后降低的趨勢。品種間比較發(fā)現(xiàn),在降溫初期(11月17日之前,-4.75℃)天油4 號根中ABA 含量高于隴油7 號,隨后表現(xiàn)為隴油7號根中ABA 含量明顯高于天油4 號。

圖4 白菜型冬油菜根中IAA(A)、GA3(B)、ZR(C)和ABA(D)內(nèi)源激素含量對低溫的響應(yīng)Fig.4 Response of endogenous hormones IAA(A)、GA3(B)、ZR(C)and ABA(D)contents of winter turnip rape(B.rapa L.)root under low temperature

2.3 自然低溫對白菜型冬油菜內(nèi)源激素間比值的影響

由圖5-A可知,隨著氣溫降低,2 個白菜型冬油菜品種葉片中(IAA＋ZR＋GA3)/ABA 值均呈先升高后降低的趨勢,但二者到達峰值的時間有差異,表現(xiàn)為強抗寒品種隴油7 號(11月3日,-3.50℃)早于弱抗寒品種天油4 號(11月17日,-4.75℃)。品種間比較發(fā)現(xiàn),在整個生育進程氣溫降低的過程中,白菜型冬油菜葉片(IAA＋ZR＋GA3)/ABA 值表現(xiàn)為天油4 號＞隴油7號。

由圖5-B可知,在氣溫降低過程中,2 個白菜型冬油菜品種葉片中IAA/ZR 值變化存在差異。10月初氣溫降低,強抗寒品種隴油7 號葉片中IAA/ZR 值下降,于11月3日(-3.50℃)至谷值,隨后保持平穩(wěn)。而弱抗寒品種天油4 號葉片中IAA/ZR 值在10月7日至11月17日期間變化不大,11月17日之后急劇升高,并于11月24日達到峰值,隨后又下降。品種間比較發(fā)現(xiàn),在整個生育進程氣溫降低的過程中,葉片中IAA/ZR 值整體表現(xiàn)為天油4 號＞隴油7 號。

由圖5-C可知,隨著氣溫降低,2 個白菜型冬油菜品種根中(IAA＋ZR＋GA3)/ABA 值均呈先升高后降低的趨勢,但強抗寒品種隴油7 號在降溫初期(11月3日,-3.50℃)達到峰值,隨后急劇下降,而弱抗寒品種天油4 號于12月2日(-11.50℃)達到峰值,晚于隴油7 號。品種間比較發(fā)現(xiàn),在整個降溫過程中,天油4號根中(IAA＋ZR＋GA3)/ABA 值的變化較隴油7 號平緩,另外,在11月24日(-13.00℃)之前,隴油7 號根中(IAA＋ZR＋GA3)/ABA 值大于天油4 號,之后隴油7號(IAA＋ZR＋GA3)/ABA 值急劇下降,并小于天油4號。

由圖5-D可知,隨著氣溫降低,2 個白菜型冬油菜品種根中IAA/ZR 值呈先升高后降低的趨勢,但二者到達峰值的時間有差異,強抗寒品種隴油7 號于11月3日(-3.50℃)達到峰值,而弱抗寒品種天油4 號于11月24日(-13.00℃)達到峰值,晚于隴油7 號。品種間比較發(fā)現(xiàn),降溫初期(11月17日之前),根中的IAA/ZR 值表現(xiàn)為隴油7 號＞天油4 號,之后表現(xiàn)為隴油7 號＜天油4 號。

2.4 自然低溫對白菜型冬油菜總多酚含量的影響

由圖6-A可知,在氣溫降低過程中,2 個白菜型冬油菜葉片總多酚含量變化呈先上升后下降再上升的趨勢。品種間比較發(fā)現(xiàn),在降溫初期(11月17日之前,-4.75℃),葉片中總多酚含量表現(xiàn)為隴油7 號＞天油4號,隨后表現(xiàn)為隴油7 號＜天油4 號。

圖5 激素(IAA＋ZR＋GA3)/ABA(葉片A， 根中C)和IAA/ZR(葉片B， 根中D)比值變化對低溫的響應(yīng)Fig.5 Responses of(IAA＋ZR＋GA3)/ABA(leaf， A；root， C)and IAA/ZR(leaf， B；root， D)endogenous hormones ratio of winter turnip rape(B.rapa L.)leaves under low temperature

由圖6-B可知,強抗寒品種隴油7 號根中總多酚含量呈先上升后下降再上升的趨勢,而弱抗寒品種天油4 號呈先緩慢降低后平緩上升的趨勢。品種間比較發(fā)現(xiàn),在整個生育進程氣溫降低過的程中,白菜型冬油菜根中總多酚含量整體表現(xiàn)為隴油7 號＞天油4 號。

2.5 白菜型冬油菜越冬率與其內(nèi)源激素和總多酚含量相關(guān)性分析

圖6 白菜型冬油菜葉片(A)和根中(B)總多酚含量對低溫的響應(yīng)Fig.6 Response of total polyphenols content in leaves(A)and roots(B)of winter turnip rape(B.rapa L.)under low temperature

由圖7可知,隴油7 號的越冬率約為90%,明顯高于天油4 號。分析越冬率與葉片內(nèi)源激素的關(guān)系(表2)發(fā) 現(xiàn),11月 17日(- 4.75℃)至 12月 2日(-11.50℃),白菜型冬油菜的越冬率與葉片內(nèi)源激素(除GA3外)含量呈負相關(guān),尤其與IAA 均呈極顯著負相關(guān)；而10月7日至11月17日,白菜型冬油菜的越冬率與葉片的總多酚含量呈正相關(guān),之后呈負相關(guān)。由表3可知,10月21日至11月3日期間,白菜型冬油菜的越冬率與根中內(nèi)源激素IAA 含量、GA3含量、IAA/ZR 值以及(IAA＋ZR＋GA3)/ABA 值均呈顯著或極顯著正相關(guān),而與11月24日之后根部IAA 含量、IAA/ZR 值呈顯著或極顯著負相關(guān)。白菜型冬油菜的越冬率與11月24日之后根部ABA 含量呈顯著或極顯著正相關(guān)。白菜型冬油菜的越冬率與根部總多酚含量基本呈正相關(guān)關(guān)系,尤其與11月24日之后的總多酚含量呈顯著正相關(guān)。

圖7 隴油7 號和天油4 號越冬率比較Fig.7 Overwintering rate between Longyou 7 and Tianyu 4

表2 白菜型冬油菜越冬率與葉片內(nèi)源激素和總多酚含量相關(guān)性系數(shù)Table 2 Correlation coefficient between winter turnip rape(B.rapa L.)over-wintering rate and contents of endogenous hormones and total polyphenols in leaves

表3 白菜型冬油菜越冬率與根中內(nèi)源激素和總多酚含量相關(guān)性系數(shù)Table 3 Correlation coefficient between winter turnip rape(B.rapa L.)over-wintering rate and contents of endogenous hormones and total polyphenols in roots

3 討論

3.1 低溫對白菜型冬油菜內(nèi)源激素含量的影響

植物抗寒性可能存在某種內(nèi)在的發(fā)育節(jié)律,冬作物秋播后抗寒性強的品種生長緩慢,其在低溫下細胞分裂逐漸降低,細胞代謝活動逐漸轉(zhuǎn)向抗寒性鍛煉,激活抗寒基因表達,增強細胞的耐寒性[21]。旺盛生長不利于植物的抗寒,越冬植物通過葉片脫落和休眠等方式適應(yīng)和逃避低溫逆境[22]。植物內(nèi)源激素對啟動植物抗寒基因的表達以及調(diào)節(jié)植物抗寒力具有重要作用[9]。根據(jù)植物激素在植物生長發(fā)育過程中的作用,激素一般可分為生長促進型激素(IAA、ZR 和GA3)和生長抑制型激素(ABA)。通常低溫會增加抑制型內(nèi)源激素的含量,減少促進型內(nèi)源激素的含量[23]。

IAA 可降低植物抗寒性[24]。本研究中,2 個白菜型冬油菜品種葉片和根中IAA 含量均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢,這與薰衣草(Lavandula angustifoliaMill.)中IAA 對低溫的響應(yīng)是一致的[7]。秋冬季氣溫降低后,越冬植物生長強度的減弱可使植物得到良好的抗寒鍛煉[25]。本研究中,11月17日(-4.75℃)之后,弱抗寒品種天油4 號葉片和根中IAA 含量均高于強抗寒品種隴油7 號,且其葉片和根中的IAA 含量持續(xù)增長的時間也長于隴油7 號,說明在較低溫度環(huán)境下,較高的IAA 含量使弱抗寒品種天油4 號仍維持較高的生長率,不利于其對低溫脅迫的適應(yīng)。白菜型冬油菜的越冬率與IAA 含量的相關(guān)性分析也表明,白菜型冬油菜越冬率與較低溫度脅迫下的IAA 含量呈極顯著負相關(guān)。

GA 是最早被認為與抗寒力有關(guān)的植物激素。研究表明,逆境脅迫會導致植物體內(nèi)GA3含量下降,從而抑制植株生長[26]。本研究中,隨著氣溫降低,2 個白菜型冬油菜品種葉片和根中GA3含量均呈下降趨勢,且隴油7 號的降幅大于天油4 號,說明強抗寒品種隴油7 號可通過降低GA3含量,減慢植株生長速度,從而適應(yīng)低溫環(huán)境。

ZR 對促進細胞分裂和延緩植株衰老具有調(diào)控作用[27]。本研究中,強坑寒品種隴油7 號葉片中ZR 含量較天油4 號低,且其持續(xù)增長的時間較天油4 號短,說明低溫脅迫下,低溫含量的ZR 使隴油7 號葉中細胞分裂和生長速率減緩,加速功能葉的衰老以避免低溫傷害。ZR 主要在植物根內(nèi)合成,低溫條件下強抗寒品種隴油7 號根中ZR 含量下降,進一步說明了低含量的ZR 有利于冬油菜抗寒。這與IAA 的研究結(jié)果是一致的。

ABA 具有抑制生長、促進休眠和促進脫落等多種生理功能[28]。本研究中,強抗寒品種隴油7 號葉片ABA 含量達到峰值的時間早于弱抗寒品種天油4 號,推測較早到達峰值,有利于抑制隴油7 號地上部的旺盛生長,使其較早進入枯葉期從而降低隴油7 號根系的營養(yǎng)消耗以及避免植株細胞受到凍害。這與田間觀察到冬油菜強抗寒品種枯葉期早于弱抗寒品種的結(jié)果相一致[29]。另外,ABA 也作為“脅迫激素”,在感受溫度脅迫信號和提高植物的抗寒性中具有重要作用。有研究表明,低溫脅迫下,植物內(nèi)源激素含量升高有利于植物抗寒性的提高,且強抗寒品種的內(nèi)源ABA 含量高于弱抗寒品種[30-31]。根系是白菜型冬油菜越冬的唯一器官,其抗寒性決定了冬油菜能否安全越冬。本研究中,11月3日(-3.50℃)至第二年1月19日(-18.25℃),最低氣溫低于-3℃時,受此低溫信號的影響,強抗寒品種隴油7 號根中ABA 含量快速升高,并高于弱抗寒品種天油4 號,說明隴油7 號具有較強的低溫適應(yīng)能力。

總之,白菜型冬油菜幼苗生長發(fā)育早期,較高的生長促進型激素(IAA、ZR 和GA3)含量有利于根部物質(zhì)的積累,為抗寒奠定基礎(chǔ),但隨著生長發(fā)育進程中氣溫的降低,生長促進型激素含量的降低以及生長抑制型激素(ABA)含量的增加,使白菜型冬油菜根部代謝活性的減弱,抑制植株生長,從而有利于白菜型冬油菜越冬。

3.2 低溫對白菜型冬油菜內(nèi)源激素比值的影響

植物的耐低溫性是其自身多種生理過程協(xié)調(diào)作用的結(jié)果[32]。植物體內(nèi)同時存在多種植物激素,在其生長發(fā)育進程中任何一種生理過程都不是某一激素單獨作用,而是多種激素相互作用的結(jié)果[33]。(IAA＋GA3＋ZR)/ABA 值與植物的生長勢呈正相關(guān)[34]。本研究發(fā)現(xiàn),隨著氣溫降低,白菜型冬油菜葉片和根中(IAA＋ZR＋GA3)/ABA 值均呈先升高后降低的趨勢,且在弱抗寒品種天油4 號中該值持續(xù)增長的時間較強抗寒品種隴油7 號長,這與IAA 含量的變化一致,也與田間觀察到在冬前低溫度環(huán)境下天油4 號的生長勢較隴油7 號旺盛一致,說明在前期低溫,(IAA ＋GA3＋ZR)/ABA 值降低對白菜型冬油菜抗寒是有利的。相關(guān)性分析結(jié)果也表明,較低溫度下的葉片(IAA＋GA3＋ZR)/ABA 值與白菜型冬油菜越冬率呈負相關(guān)關(guān)系。

植物體內(nèi)IAA/ZR 值減小有利于增強植物的抗寒性[23]。本研究中,在較低的溫度環(huán)境中(11月17日以后),強抗寒品種隴油7 號葉片和根中IAA/ZR 值較小,且基本保持穩(wěn)定,而弱抗寒品種天油4 號葉片和根中IAA/ZR 值在11月17日大幅升高,隨后下降,但仍高于隴油7 號。相關(guān)性分析結(jié)果也表明,較低溫度環(huán)境下的IAA/ZR 值與冬油菜越冬率呈顯著或極顯著負相關(guān),說明較高的IAA/ZR 值不利于冬油菜越冬。

3.3 低溫對白菜型冬油菜總多酚含量的影響

正常條件下,植物體內(nèi)多酚含量較低,在逆境條件下植物則產(chǎn)生各種次生代謝物質(zhì)(包括植物多酚)來適應(yīng)逆境[35]。低溫脅迫后,冬季植物通過增加多酚含量免受凍害。本研究中,10月7日(3.75℃)至11月17日(-4.75℃)期間,強抗寒品種隴油7 號葉片總多酚含量高于弱抗寒品種天油4 號,該時期較高的總多酚含量對隴油7 號的生長和有機物質(zhì)的積累是有利的,但此后隴油7 號總多酚含量下降并低于天油4 號,可能與隴油7 號地上部開始進入枯葉期以躲避更低溫度的脅迫有關(guān)。強抗寒品種隴油7 號根中總多酚含量于11月3日(-3.50℃)之后高于弱抗寒品種天油4號,說明總多酚對隴油7 號根部低溫脅迫具有保護作用。

4 結(jié)論

白菜型冬油菜內(nèi)源激素和多酚含量隨生育進程中氣溫的降低呈不同的動態(tài)變化,其中在較低氣溫環(huán)境下(11月17日后),強抗寒品種隴油7 號葉片中IAA、ZR、ABA 和總多酚含量低于弱抗寒品種天油4 號,而其根中ABA 和總多酚含量高于天油4 號。相關(guān)性分析結(jié)果表明,白菜型冬油菜的越冬率與較低溫度環(huán)境下的冬油菜葉片IAA、ZR 和GA3含量整體呈負相關(guān),而與冬油菜根中ABA 和總多酚含量整體呈正相關(guān)。白菜型冬油菜根中ABA 和總多酚含量對其抗寒特性的表現(xiàn)具有重要作用。但ABA 和總多酚含量變化的機理以及如何利用外源生長調(diào)節(jié)劑調(diào)控冬油菜抗寒有待進一步研究。