外源褪黑素對(duì)油松苗木生理特性的影響

張海文

(本溪滿族自治縣林業(yè)發(fā)展服務(wù)中心，遼寧 本溪 117100)

油松是遼寧鄉(xiāng)土樹種和主要造林樹種，總面積已經(jīng)達(dá)到70萬(wàn)hm2，但油松天然林卻不足1%[1]。油松是重要的造林樹種，在遼寧的荒山造林、水土保持及木材供給等林業(yè)生態(tài)環(huán)境建設(shè)和林業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮了巨大的作用[2-3]。由于造林苗木質(zhì)量較差、立地選擇不當(dāng)?shù)仍?，致使遼寧省油松人工林出現(xiàn)大面積的衰退、生長(zhǎng)不良等。因而，研究提高油松造林苗木質(zhì)量進(jìn)而提高造林成活率的關(guān)鍵技術(shù)顯得十分必要[4-5]。

褪黑素(Melatonin)是廣泛存在于植物體內(nèi)的一種保守小分子物質(zhì)。近年來(lái)研究表明，褪黑素能夠顯著提高植物的抗逆性，而這些功能逐漸受到學(xué)術(shù)界的重視[6]。目前已經(jīng)開(kāi)展了許多外源褪黑素調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)發(fā)育和抗逆性及抗氧化方面的研究[7]。外源褪黑素可以有效提高番茄的耐熱性[8]。本研究以遼寧地區(qū)1年生油松幼苗為研究對(duì)象，初步探索噴施外源褪黑素是否能提高油松幼苗的抗逆性。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

將油松種子用1%高錳酸鉀溶液消毒20 min，清水沖洗數(shù)次后，用滅菌濕紗布包裹保濕，在人工氣候箱中25 ℃催芽，每天早晚用無(wú)菌水各沖洗1次，直至出芽。將種子裝入盛有草炭土的花盆中。每盆30粒左右，澆透水后放入謝家崴子苗木大棚中培養(yǎng)，幼苗出土后生長(zhǎng)1周，定苗至每盆1株，進(jìn)行日常管護(hù)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

待緩苗結(jié)束，苗木在正常管理狀態(tài)生長(zhǎng)1個(gè)月，苗木生長(zhǎng)穩(wěn)定、長(zhǎng)勢(shì)一致，對(duì)苗木進(jìn)行處理。通過(guò)前期預(yù)試驗(yàn)，對(duì)苗木針葉噴施100 μmol·L-1褪黑素50 mL，苗木生長(zhǎng)狀態(tài)最好。因此，本研究選用100 μmol·L-1褪黑素，噴灑50 mL。噴施以針葉不滴水為準(zhǔn)，以噴施等量的清水為對(duì)照，早晚各處理1次，連續(xù)處理 3 d 后將植株移至溫室中，每個(gè)處理5盆苗木，每盆1株。苗木生長(zhǎng)30 d 后進(jìn)行收獲。取樣部位為苗木針葉，每株隨機(jī)摘取針葉5 g。取后立即放入冰盒中保存，帶回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定相關(guān)指標(biāo)。

1.3 相關(guān)指標(biāo)測(cè)定

1.3.1 苗木抗氧化酶活性

準(zhǔn)確稱取針葉0.1 g，液氮研磨，按質(zhì)量體積比加入pH值7.0的50 mmol·L-1冷磷酸緩沖液10 mL，4 ℃、10 000 r·min-1低溫離心20 min，上清液即為粗酶液。過(guò)氧化氫酶(CAT)、過(guò)氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和抗壞血酸過(guò)氧化物酶(APX)采用南京建成公司試劑盒按照說(shuō)明書測(cè)定。

1.3.2 苗木可溶性蛋白含量

準(zhǔn)確稱取針葉0.5 g，加入10 mL 蒸餾水，冰浴研磨，吸取上清液，10 000 r·min-1離心5 min，留上清液。每個(gè)處理3次重復(fù)。采用考馬斯亮藍(lán)G250法測(cè)定可溶性蛋白含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010處理數(shù)據(jù)并進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源褪黑素對(duì)苗木抗氧化酶活性的影響

由表1可知，噴施褪黑素能夠顯著提高油松苗木針葉內(nèi)的抗氧化酶活性(P<0.05)。噴施褪黑素的CAT、POD、SOD和APX活性分別達(dá)到12.3、45、657和57 U·mg-1，分別比對(duì)照高61.8%、73%、35.2%和84%。由此可見(jiàn)，噴施褪黑素可以有效提高油松苗木的抗氧化酶活性水平與抗氧化脅迫能力，進(jìn)而提高其苗木質(zhì)量和生長(zhǎng)勢(shì)。

2.2 外源褪黑素對(duì)苗木可溶性蛋白含量的影響

由表1可知，噴施褪黑素能夠顯著提高油松苗木針葉的可溶性蛋白含量，苗木針葉可溶性蛋白含量達(dá)7.6 mg·g-1，顯著高于對(duì)照的3.5 mg ·g-1(P<0.05)。該結(jié)果表明，噴施褪黑素可以在一定程度上提高苗木可溶性蛋白的含量，提高苗木細(xì)胞的滲透勢(shì)，以抵御不良的生活環(huán)境。

表1 噴施褪黑素對(duì)1年生油松針葉生理指標(biāo)的影響

3 結(jié)論與討論

植物在受到病原物脅迫時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的活性氧(ROS)，ROS積累造成細(xì)胞內(nèi)部產(chǎn)生大量的H2O2，進(jìn)而毒害細(xì)胞。CAT、POD和SOD是植物體內(nèi)主要抗氧化環(huán)境脅迫的酶系，它們的變化程度可以反映植物的抗逆性[9]。本研究采用盆栽試驗(yàn)，對(duì)1年生油松苗木葉面噴施100 μmol·L-1褪黑素50 mL，測(cè)定苗木抗氧化酶活性和蛋白質(zhì)含量，初步探索外源褪黑素對(duì)油松苗木生長(zhǎng)的影響。結(jié)果表明，外源褪黑素可以有效提高油松苗木抗氧化酶活性?？扇苄缘鞍资侵参锛?xì)胞內(nèi)主要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，其含量是機(jī)體代謝過(guò)程中蛋白質(zhì)損傷的重要指標(biāo)，其變化可以反映細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的合成、變性及降解等多方面信息。可溶性蛋白具有較強(qiáng)的親水性，它能明顯增強(qiáng)細(xì)胞的持水力，而可溶性蛋白含量的增加可以束縛更多的水分，減少外界條件下脅迫對(duì)細(xì)胞的損害[10-12]。本研究結(jié)果表明，噴施100 μmol·L-1褪黑素50 mL處理油松1年生苗木可以在一定程度上提高苗木可溶性蛋白含量，通過(guò)提高苗木細(xì)胞內(nèi)可溶性蛋白含量，可以有效提高油松苗木細(xì)胞的滲透調(diào)節(jié)能力，抵御高滲透壓環(huán)境給油松帶來(lái)的不利影響，同樣起到提高植物抗逆能力的作用。