脫落酸對煙草腋芽生長及葉片碳氮代謝的影響

趙 益， 范吳蔚， 潘志演， 劉國琴

(貴州大學 煙草學院/貴州省煙草品質(zhì)研究重點實驗室， 貴州 貴陽 550025)

植物腋芽生長發(fā)育形成側枝是地上部分重要的植物學性狀之一，如煙草[1]、番茄[2]和菊花[3]等的分枝是與其產(chǎn)質(zhì)量直接相關的重要農(nóng)藝性狀之一，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上具有重要的經(jīng)濟意義。

腋芽的生長發(fā)育受許多內(nèi)外源因素的調(diào)控，其中植物激素對植物腋芽生長的調(diào)控是非常重要的因素之一?，F(xiàn)有研究表明，生長素、細胞分裂素、脫落酸和獨腳金內(nèi)酯等激素參與擬南芥[4]、豌豆[5]、水稻[6]、矮牽牛[7]、白菜[8]、一串紅[9]、卷丹[10]、番茄[11]和菊花[12]等植物腋芽生長的調(diào)控。ABA是腋芽萌發(fā)的負調(diào)控因子，其參與擬南芥對紅光(R)與遠紅光(FR)比值下的分枝調(diào)節(jié)，比值較低時，ABA延緩芽的生長，降低芽的伸長率[13-14]，并且外源ABA處理會部分抑制腋芽的伸長[14]。擬南芥腋芽中ABA的積累也會抑制腋芽的萌發(fā)[15]。

煙草作為一種廣泛種植且具有較高經(jīng)濟效益的經(jīng)濟作物，在煙草栽培過程中，打頂后控制腋芽生長是大幅度提高煙草產(chǎn)質(zhì)量的關鍵。楊潔等[16]研究表明，打頂后煙株腋芽IAA、ABA和GA3含量顯著降低，說明植物激素與煙草腋芽的生長有關，但植物激素對煙草腋芽的生長有何調(diào)控作用及其調(diào)控機制仍不清楚。ABA與植物的碳氮代謝有著密切聯(lián)系，有研究表明，辣椒用一定濃度ABA處理后，葉片中可溶性糖、脯氨酸和可溶性蛋白質(zhì)含量均有較大程度的增加，從而影響植物的碳氮代謝和氮素的吸收利用[17]。碳氮代謝影響煙葉的有機化合物含量，進而影響煙葉品質(zhì)[18]。目前，關于ABA調(diào)節(jié)煙草腋芽生長及其對應葉片碳氮代謝的研究報道甚少。因此，以K326為試材，探究植物脫落酸對煙草打頂后腋芽生長的調(diào)控作用及葉片中碳氮代謝的影響，以期為煙草腋芽發(fā)育研究提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料

1.1.1烤煙品種K326，貴州省煙草公司遵義市公司湄潭縣分公司提供。

1.1.2試劑脫落酸，購于阿拉丁生物科技有限公司；可溶性蛋白、α-淀粉酶(AMS)活力、氨基酸含量試劑盒，由南京建成生物工程研究所提供。

1.1.3其他塑料花盆，外口徑235 mm，高140 mm，市購。

1.2試驗方法

1.2.1材料預處理試驗于2018年3—10月在貴州大學進行。當煙草幼苗長至5葉一心時，選取健康無病害的煙苗移栽至塑料花盆中，進行常規(guī)管理。移栽60 d后，選取長勢一致的煙株備用。

1.2.2試驗設計以ABA濃度為處理對象，設3個處理：T1，ABA濃度為228 μmol/L；T2，ABA濃度為90 μmol/L；以蒸餾水為對照(CK)。將備用煙株統(tǒng)一打頂后，在煙草從頂端向下第1節(jié)位至第3節(jié)位的葉腋處用毛筆涂抹配好的ABA溶液，以不滴落為標準。每隔2 d處理1次，共處理5次；3次重復，每次重復處理75株。停止處理后第4天、第8天和第12天取第1節(jié)位至第3節(jié)位的葉片作為試驗材料備用。

1.2.3測定指標

1) 腋芽生長。處理第4天、第7天和第10天和停止處理后第1天、第4天、第8天、第12天及第14天用游標卡尺測量第1節(jié)位、第2節(jié)位和第3節(jié)位腋芽的長度。

2) 葉片生理指標。可溶性蛋白、氨基酸含量和α-淀粉酶(AMS)活力用南京建成生物工程研究所提供總蛋白(TP)測定(考馬斯亮藍法)、總氨基酸(T-AA)測定和α-淀粉酶(AMS)測試試劑盒測定?？偺?、還原糖和淀粉含量用水楊酸比色法測定。

1.3數(shù)據(jù)處理方法

采用 Excel 2010和DPS 7.05進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

2結果與分析

2.1不同濃度脫落酸處理煙草腋芽的長度

由圖1可知，不同濃度的ABA對各節(jié)位煙草腋芽伸長的抑制效應不同。第1節(jié)位，T1和T2的腋芽長度(除處理第4天外)均顯著低于CK；T1腋芽長度在處理第7天、第10天和停止處理后第1天時分別為0.47 cm、0.76 cm和1.36 cm，較同期CK和T2低，均與CK差異顯著；T2腋芽長度在停止處理后第12天和第14天時均最低，分別較同期CK低45.61%和41.30%，差異顯著，但與T1差異不顯著。第2節(jié)位，各處理腋芽長度的變化趨勢與第1節(jié)位相似，T1和T2的腋芽長度從處理第4天開始至停止處理第14天(除T1在處理第4天外)均顯著低于CK，T1和T2從處理第4天至停止處理后第8天的抑制效果基本在同一個水平，T2在停止處理后第12天和第14天時長度最低，分別較CK低49.37%和44.07%，較T1分別低29.34%和27.40%，T2與CK、T1差異顯著。第3節(jié)位，處理第4天時，各處理腋芽長度無顯著差異。T2腋芽長度在處理第7天后一直較同期其余處理低，與CK差異顯著，在停止處理后第12天和第14天時T2分別較CK低79.16%和77.62%，差異顯著，而此期間T1與CK無顯著差異，可能是T1對煙草腋芽的抑制作用不持續(xù)所致。

總體看，外源ABA對煙草腋芽的伸長具有抑制作用，第1節(jié)位的腋芽對228 μmol/L的ABA更敏感，第2節(jié)和第3節(jié)位的腋芽對90 μmol/L的ABA更敏感。

2.2不同濃度脫落酸處理煙草葉片的可溶性蛋白含量

由表1可知，各處理煙草葉片可溶性蛋白含量的變化存在差異。停止處理后第4天時，第1節(jié)位各處理葉片的可溶性蛋白含量為T1>T2>CK，各處理間差異不顯著；第2節(jié)位和第3節(jié)位各處理葉片的可溶性蛋白含量均為CK>T1>T2，T1、T2顯著低于CK，二者間差異不顯著。停止處理后第8天時，第1節(jié)位和第2節(jié)位葉片可溶性蛋白含量為CK>T2>T1，T1在第1節(jié)位和第2節(jié)位葉片可溶性蛋白含量較CK降低51.41%和56.42%，較T2降低35.23%和41.60%，T2在第1節(jié)位和第2節(jié)位葉片可溶性蛋白含量較CK降低24.99%和25.39%，各處理間均差異顯著；第3節(jié)位葉片可溶性蛋白含量為T2>T1>CK，T1、CK顯著低于T2，二者間差異不顯著。停止處理后第12天時，第1節(jié)位葉片可溶性蛋白含量為T2>CK>T1，各處理間差異不顯著；第2節(jié)位和第3節(jié)位葉片可溶性蛋白含量為CK>T2>T1，第2節(jié)位各處理間差異不顯著，第3節(jié)位CK與T1差異顯著，CK與T2、T2與T1差異不顯著。

總體看，ABA處理降低煙草葉片可溶性蛋白的含量。

表1 不同濃度脫落酸處理煙草葉片的可溶性蛋白含量

2.3不同濃度脫落酸處理煙草葉片的氨基酸含量

由表2可知，ABA處理后煙草葉片的氨基酸含量發(fā)生了不同程度的變化。停止處理后第4天時，T1能夠顯著提高煙草葉片的氨基酸含量，第1節(jié)位至第3節(jié)位葉片氨基酸含量較CK分別增加36.99%、37.73%和0.69%，第1節(jié)位各處理葉片的氨基酸含量為T1>T2>CK，T1與CK差異顯著，CK與T2、T2與T1差異不顯著；第2節(jié)位各處理葉片的氨基酸含量為T1>T2>CK，T1顯著高于T2和CK，CK與T2差異不顯著；第3節(jié)位各處理葉片的氨基酸含量為T1>CK>T2，T1顯著高于T2和CK，CK與T2差異不顯著。停止處理后第8天時，第1節(jié)位各處理葉片的氨基酸含量為T2>T1>CK，T2顯著高于T1和CK，T1與CK差異不顯著；第2節(jié)位各處理葉片的氨基酸含量為T1>T2>CK，T1顯著高于CK，T1與T2、CK與T2差異不顯著；第3節(jié)位各處理葉片的氨基酸含量為T1>T2>CK，T1顯著高于T2和CK，CK與T2差異不顯著。停止處理后第12天時，第1節(jié)位各處理葉片的氨基酸含量為T1>CK>T2，T1顯著高于T2，T1與CK、T2與CK差異不顯著；第2節(jié)位各處理葉片的氨基酸含量為CK>T1>T2，各處理間差異不顯著；第3節(jié)位各處理葉片的氨基酸含量為T1>T2>CK，T1顯著高于T2和CK，CK與T2差異不顯著。

表2 不同濃度脫落酸處理煙草葉片的氨基酸含量

總體看，外源ABA處理可提高煙草葉片的氨基酸含量，進而增強葉片中氮代謝能力，且228 μmol/L的脫落酸效果更好。

2.4不同濃度脫落酸處理煙草葉片的淀粉含量和α-淀粉酶活力

由圖2可知，ABA處理后煙草葉片的淀粉含量和α-淀粉酶(AMS)活力均有不同程度的變化。

2.4.1淀粉含量停止處理后第4天時，第1節(jié)位、第2節(jié)位各處理葉片的淀粉含量為T2>T1>CK，第3節(jié)位則是T1>T2>CK，T2較CK和T1分別增加204.14%和17.6%、96.84%和72.09%及14.29%和-0.452 5%。停止處理后第8天時各處理葉片的淀粉含量為T2>CK>T1；停止處理后第12天時各處理葉片的淀粉含量為第1節(jié)位CK>T2>T1，第2和第3節(jié)位均為T2>CK>T1。說明，T2可提高煙草葉片的淀粉含量，T1可能對煙草葉片淀粉的合成產(chǎn)生了脅迫。隨著停止處理時間的延長，ABA處理后第1節(jié)位和第2節(jié)位葉片的淀粉含量呈逐漸上升趨勢，第3節(jié)位葉片的淀粉含量除T1外均呈上升趨勢。

2.4.2α-淀粉酶活力對于α-淀粉酶(AMS)活力而言，停止處理后第4天時，第1節(jié)位各處理煙草葉片的AMS活力為T2>CK>T1，第2節(jié)位和第3節(jié)位均為T2>T1>CK；停止處理后第8天時，第1節(jié)位和第2節(jié)位均為T1>T2>CK，第3節(jié)位為T1>CK>T2；停止處理后第12天時，第1節(jié)位至第3節(jié)位均為T1>CK>T2。整體看，外源ABA可提高煙草葉片AMS活力。AMS活力與淀粉含量的變化趨勢相反，T1呈先升后降趨勢，T2呈逐漸下降趨勢，可能在ABA的影響下，煙草葉片淀粉與α-淀粉酶產(chǎn)生了拮抗作用。

2.5不同濃度脫落酸處理煙草葉片的總糖和還原糖含量

由圖3可知，外源ABA處理后，煙草葉片的總糖和還原糖含量的表現(xiàn)不同。

2.5.1總糖含量停止處理后第4天至第12天，3個節(jié)位T1均呈持續(xù)下降趨勢，T2均呈先升后降趨勢，CK均呈持續(xù)上升趨勢。停止處理后第4天時第1節(jié)位各處理葉片的總糖含量為T1>T2>CK；第2節(jié)位和第3節(jié)位均為T1>CK>T2。停止處理后第8天時第1節(jié)位和第2節(jié)位均為T1>T2>CK；第3節(jié)位為T2>T1>CK。停止處理后第12天時第1節(jié)位和第2節(jié)位均為CK>T1>T2，第3節(jié)位為CK>T2>T1，T1與T2差異不大。

2.5.2還原糖含量停止處理后第4天時第1節(jié)位各處理葉片的還原糖含量為T2>T1>CK，第2節(jié)位和第3節(jié)位均為T1>CK>T2。停止處理后第8天時第1節(jié)位至第3節(jié)位均為T1>CK>T2。停止處理后第12天時第1節(jié)位為CK>T1>T2，第2節(jié)位和第3節(jié)位3個處理水平基本一致，差異不大。

總體看，脫落酸處理后葉片總糖含量開始維持在較高水平，之后呈下降趨勢，還原糖含量均在停止處理后第8天時達最高峰，之后呈下降趨勢。表明，在一定時間內(nèi)外源ABA可提高煙草葉片總糖和還原糖的含量，但可能隨著時間的推移，脫落酸的效果逐漸減弱。

3討論與結論

脫落酸作為一種重要的植物激素，具有調(diào)節(jié)種子和芽休眠、調(diào)控氣孔開關及控制基因表達，增強植物抗逆性等功能。研究表明，脫落酸可提高水稻苗期抗旱性[19]、緩解高溫對杜鵑幼苗的脅迫[20]、誘導金錢蘭逆境蛋白的生成[21]和調(diào)節(jié)煙草葉片衰老速度，提高其抗逆性和葉綠素含量[22-23]。在煙草栽培過程中，控制腋芽生長是其中一個重要環(huán)節(jié)，目前，關于脫落酸調(diào)控植物腋芽已有不少研究，但在煙草上的研究甚少。研究結果表明，脫落酸能夠顯著抑制煙草腋芽伸長，與楊潔等[16，24]的研究結果一致，進一步證實脫落酸對腋芽的負調(diào)控作用[14，25]。

碳、氮是煙草正常生長發(fā)育所必需的大量營養(yǎng)元素，其代謝過程也是煙草最基本的代謝過程，與煙草品質(zhì)密切相關。植物激素可通過調(diào)控煙葉碳氮代謝達到改善煙葉品質(zhì)的目的。陳富彩[26]研究發(fā)現(xiàn)，施用外源GA3有利于煙草上部葉可溶性總糖和淀粉含量的增加以及轉化酶活性的提高，施用外源IAA可提高還原糖含量、全碳含量及淀粉酶活性。外源ABA可提高煙葉的類胡蘿卜素降解產(chǎn)物和香氣物質(zhì)，降低上部葉煙堿含量，有利于改善煙葉的內(nèi)在品質(zhì)[27-28]。研究結果表明，施用228 μmol/L的ABA提高了煙葉的氨基酸含量和第2節(jié)位、第3節(jié)位葉片的α-淀粉酶活性，但對于提高可溶性蛋白含量和淀粉含量沒有明顯效果。在停止處理后第4天至第8天時，施用90 μmol/L的ABA煙葉淀粉含量提高，說明植物激素可調(diào)控煙草的碳氮代謝，與劉健康[29]的結果一致。

總糖和還原糖作為重要的碳水化合物，也是煙草品質(zhì)的重要指標。打頂后涂抹NAA能夠增加總糖含量，提高烤煙的糖堿比[30]，噴施IAA能夠顯著提高可溶性總糖和還原糖含量[31]。研究結果表明，在停止處理后第4天至第8天時，228 μmol/L ABA處理煙葉的總糖和還原糖含量提高，與宋春艷等[32]的研究結果一致。

綜上所述，打頂后用ABA涂抹煙草腋芽在一定程度上抑制腋芽的生長，也在一定程度上影響對應節(jié)位葉片的淀粉、總糖、還原糖、α-淀粉酶活力、可溶性蛋白和氨基酸等碳氮化合物，ABA濃度不同影響效應也有差異。