干旱脅迫及復(fù)水條件下烯效唑?qū)Υ篼惢ㄉL(zhǎng)與滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

袁先峰，李曉婉，陳仁彪，王 文，談建中*

（蘇州大學(xué)建筑學(xué)院風(fēng)景園林系，江蘇蘇州 215123；2蘇州園科生態(tài)建設(shè)集團(tuán)有限公司）

大麗花（Dahlia pinnata）具有較高的觀賞價(jià)值，且全株可入藥，有清熱解毒、消腫、活血散瘀等功效，其原產(chǎn)于墨西哥高原地帶，性喜半陰、涼爽的環(huán)境，對(duì)水分十分敏感，不耐旱澇[1]。大麗花在我國(guó)一些栽培地區(qū)常受到干旱脅迫，缺水會(huì)導(dǎo)致葉片萎蔫、邊緣枯焦，嚴(yán)重影響其生長(zhǎng)和開花，降低其觀賞價(jià)值，造成經(jīng)濟(jì)損失。

烯效唑（S3307）不僅在調(diào)控植物株形方面效果顯著，并且還具有促進(jìn)根系生長(zhǎng)、提高植株抗性的作用。對(duì)模式植物擬南芥的研究結(jié)果顯示，S3307能有效抑制擬南芥脫落酸的分解代謝，使其抗旱性顯著增強(qiáng)[2]。S3307能顯著降低薏仁幼苗的株高與根長(zhǎng)，增加莖粗與根冠比；同時(shí)緩解幼苗的膜脂過(guò)氧化損傷及DNA甲基化水平的上升，具有良好的壯苗作用[3]。S3307浸鱗莖處理可顯著降低百合株高、冠幅，推遲現(xiàn)蕾、花蕾透色及初花期時(shí)間；降低生長(zhǎng)素、赤霉素含量，但增加了玉米素、脫落酸含量[4]。此外，S3307還可以提高干旱脅迫下矮牽牛葉片水分含量和葉綠素含量，改善葉片結(jié)構(gòu)，緩解干旱脅迫對(duì)光合作用的抑制，并且有利于復(fù)水后葉片水分含量和光合作用的恢復(fù)[5]。

在大麗花露地栽培或盆栽過(guò)程中，一些高生和中生型優(yōu)良品種易出現(xiàn)倒伏及折莖現(xiàn)象，需要進(jìn)行矮化處理。前人研究表明，S3307和矮化劑B9對(duì)大麗花植株都有極顯著的矮化作用，但是S3307的矮化效果要優(yōu)于B9[6]。葉面噴施S3307可以顯著降低株高、縮短節(jié)間、株形緊湊，葉色變深，花色鮮艷，塊根重量增加[7]。但是，有關(guān)S3307對(duì)大麗花株形與抗性雙重調(diào)控作用的研究迄今尚缺乏相關(guān)報(bào)道。為此，本研究以大麗花‘單瓣黃’品種的盆栽幼苗為試驗(yàn)材料，研究了S3307對(duì)干旱脅迫下大麗花生長(zhǎng)及滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響，以探討其調(diào)節(jié)大麗花抗旱性的生理機(jī)制，為S3307在大麗花栽培中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試大麗花品種為‘單瓣黃’。2018年10月中旬將種子置于光照培養(yǎng)箱中催芽，后移至穴盤中，待6葉1心時(shí)移栽到直徑為15cm、高為20cm的塑料盆中，每盆1株，常規(guī)栽培管理。供試S3307為分析純，購(gòu)自上海源葉生物科技有限公司。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，選取生長(zhǎng)健康且長(zhǎng)勢(shì)較為一致的植株進(jìn)行試驗(yàn)，干旱脅迫處理組土壤容積含水量調(diào)節(jié)為18%，正常水分管理組的土壤容積含水量為35%；S3307濃度分別設(shè)置為0、10、20、30和50mg/L。每天9：00前后噴施1次，每次噴至葉面滴水為止，連續(xù)2d，以正常水分管理處理組的葉施清水作為對(duì)照（CK），每個(gè)處理組12盆。S3307葉施處理結(jié)束后，進(jìn)行干旱脅迫處理，脅迫期間每天18：00用TSZ-1型土壤水分速測(cè)儀測(cè)定土壤絕對(duì)含水量，并適時(shí)補(bǔ)充水分，使各處理組的土壤容積含水量維持在設(shè)定的范圍內(nèi)。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

干旱脅迫開始前，測(cè)定各處理大麗花的初始株高。干旱脅迫處理0d、5d、10d、15d時(shí)，各處理隨機(jī)選取5株測(cè)定生理指標(biāo)，其中在干旱脅迫15 d時(shí)進(jìn)行形態(tài)指標(biāo)測(cè)定。脅迫處理15d后復(fù)水至CK水平，并在復(fù)水第5d（R5），再次取樣進(jìn)行生理指標(biāo)測(cè)定。

1.3.1 形態(tài)指標(biāo)測(cè)定。①株高生長(zhǎng)量：從盆內(nèi)土面到植株地上莖最高點(diǎn)為株高，用精確度為1mm的直尺測(cè)量，株高生長(zhǎng)量=干旱脅迫15d后株高-初始株高；②生物量與根冠比：干旱脅迫結(jié)束后，將整株大麗花從盆中挖出，沖洗干凈，將地上部分和地下部分別置于60℃烘箱中干燥至恒重，使用電子天平測(cè)定地上部分與地下部分干重；根冠比=地下生物量/地上生物量。

1.3.2 生理指標(biāo)測(cè)定。丙二醛（MDA）含量測(cè)定采用硫代巴比妥酸（TBA）法，脯氨酸（Pro）含量測(cè)定采用茚三酮比色法，可溶性糖含量測(cè)定采用蒽酮比色法[8]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2013進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與圖表繪制，通過(guò)SPSS 20.0軟件中的LSD法進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源S3307對(duì)干旱脅迫下大麗花生長(zhǎng)的影響

經(jīng)干旱脅迫處理15d后，各處理組（S1、S2、S3和S4）與清水處理組（S0）大麗花的生長(zhǎng)狀況如表1所示。與對(duì)照CK相比，干旱脅迫各處理組株高、地上與地下生物量均顯著降低。在葉施S3307條件下，各處理組的株高生長(zhǎng)量均顯著低于S0，表現(xiàn)為隨S3307施用濃度增加，株高生長(zhǎng)量呈減少的趨勢(shì)。葉施10mg/L（S1）與20mg/L（S2）處理組的地上部生物量顯著高于S0，葉施30mg/L（S3）與50mg/L（S4）處理組的地上生物量與S0差異不顯著。S1、S2、S3和S4各處理組的地下部生物量均顯著高于S0，說(shuō)明在干旱脅迫條件下葉施S3307促進(jìn)了大麗花根的生長(zhǎng)。干旱脅迫下各處理組的根冠比均顯著高于CK，表明大麗花在干旱脅迫下調(diào)整了光合產(chǎn)物的分配方向，減少莖葉的生物量分配，增加了根的生物量分配；而葉施S3307處理更顯著促進(jìn)了這一變化趨勢(shì)。

表1 S3307處理對(duì)干旱脅迫下大麗花生長(zhǎng)的影響

2.2 外源S3307對(duì)干旱脅迫及復(fù)水條件下大麗花MDA含量的影響

圖1 葉施S3307對(duì)干旱脅迫及復(fù)水條件下大麗花丙二醛含量的影響

MDA作為細(xì)胞膜脂過(guò)氧化程度終產(chǎn)物，在一定程度上能夠反映細(xì)胞受逆境破壞的程度以及植株的抗旱性。如圖1所示，在干旱脅迫條件下，各處理組葉片中MDA含量均顯著高于CK，并且隨脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，MDA含量持續(xù)上升，復(fù)水后，各處理組MDA含量均出現(xiàn)回落，但仍高于CK。在干旱脅迫及復(fù)水期間，除脅迫5d時(shí)S1、S2處理組與S0無(wú)顯著差異外，其余處理組均顯著低于S0，其中S2、S3處理組MDA含量相對(duì)較低。

2.3 外源S3307對(duì)干旱脅迫及復(fù)水條件下大麗花脯氨酸含量的影響

干旱脅迫處理開始前，S3307預(yù)處理提高了大麗花葉片內(nèi)脯氨酸含量。脅迫開始后，各處理組大麗花葉片內(nèi)脯氨酸含量均呈上升趨勢(shì)，并且脅迫后期脯氨酸增幅大于脅迫前期（圖2）。在干旱脅迫下，各處理組脯氨酸含量均顯著低于S0，其中S2與S3處理組脯氨酸含量相對(duì)較低。復(fù)水后，各處理組的脯氨酸含量速回落，除S4外，其它處理組均顯著低于S0，其中S2處理組恢復(fù)到了CK水平。

圖2 葉施S3307對(duì)干旱脅迫及復(fù)水條件下大麗花脯氨酸含量的影響

2.4 外源S3307對(duì)干旱脅迫及復(fù)水條件下大麗花可溶性糖含量的影響

葉施S3307及干旱脅迫對(duì)大麗花可溶性糖含量的影響如圖3所示。在葉施S3307后、干旱脅迫前，S2、S3、S4處理組大麗花葉片可溶性糖的含量顯著高于CK和S0、S1處理組。脅迫開始后，各處理組可溶性糖含量均呈現(xiàn)先上升后下降的變化趨勢(shì)；在干旱脅迫第10d，可溶性糖含量達(dá)到最大，分別比脅迫前增加了95.58%、133.62%、144.22%、157.47%和99.43%，可見S3307處理有利于干旱脅迫下可溶性糖的積累，其中又以S3處理組效果最顯著。復(fù)水5d后，各處理組的可溶性糖含量呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但仍高于或顯著高于CK，其中S3和S4處理組顯著高于其他處理組。

圖3 外源S3307對(duì)干旱脅迫及復(fù)水條件下下大麗花可溶性糖含量的影響

3 討論與結(jié)論

S3307能夠參與植物的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)，提高植株抵御逆境的能力。相關(guān)研究表明，S3307促進(jìn)了干旱脅迫下植物根系的生長(zhǎng)，并且在復(fù)水后提高了新根的再生速度[9]。王景偉等[10]研究發(fā)現(xiàn)，S3307顯著降低了干旱脅迫下蕓豆的株高，減少了幼苗的水分消耗。劉春娟等[11]研究同樣發(fā)現(xiàn)，S3307可以顯著降低株高，并且增加了干旱脅迫下植株的莖粗、莖干重、根長(zhǎng)與根干重。本研究結(jié)果表明，干旱脅迫抑制了大麗花的正常生長(zhǎng)，株高、生物量顯著降低，S3307處理進(jìn)一步降低了大麗花的株高，但增加了干旱脅迫下大麗花地上部分生物量、根的生物量與根冠比。可見，S3307處理調(diào)整了生物量分配，促進(jìn)大麗花根的發(fā)育，提高了根冠比，增強(qiáng)了根系對(duì)水分的吸收，從而有利于大麗花在干旱條件下的生長(zhǎng)。

在很多植物中均發(fā)現(xiàn)，S3307處理能降低逆境脅迫下的MDA含量，增強(qiáng)細(xì)胞膜的穩(wěn)定性。如S3307處理降低了低溫脅迫下薏仁幼苗MDA含量及相對(duì)電導(dǎo)率，其中以使用濃度5mg/L的效果最好[12]。在玉米中，也發(fā)現(xiàn)S3307浸種顯著降低了干旱脅迫下植株的MDA含量，增強(qiáng)其抗旱性[13]。在本研究中，同樣也發(fā)現(xiàn)S3307可以降低干旱脅迫下大麗花葉片的MDA含量，并且有利于復(fù)水后MDA含量恢復(fù)正常，隨S3307濃度的增加，這種降低效果呈先強(qiáng)后弱的特點(diǎn)。這可能是由于S3307增強(qiáng)了葉片細(xì)胞膜的透性，并通過(guò)改變細(xì)胞膜的理化性質(zhì)來(lái)維持細(xì)胞膜的穩(wěn)定性，提高大麗花的抗旱性。

脯氨酸是重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，在逆境脅迫下脯氨酸含量增加，以維持細(xì)胞基質(zhì)與環(huán)境的滲透平衡，減少水分散失。有研究報(bào)道，S3307能提高干旱脅迫下黑麥草[14]、蕓豆[10]葉片的脯氨酸含量，但也有研究表明干旱脅迫下S3307預(yù)處理的高羊茅葉片脯氨酸含量反而下降[15]。本研究結(jié)果與后者相似，S3307預(yù)處理減緩了干旱脅迫下大麗花葉片脯氨酸含量的上升，這可能是由于S3307增強(qiáng)了大麗花細(xì)胞膜的穩(wěn)定性，在一定程度上降低了干旱對(duì)植株的傷害。而且S3307葉施處理促進(jìn)了脯氨酸含量在脅迫解除后恢復(fù)正常，并且具有一定的濃度效應(yīng)，但過(guò)低或過(guò)高濃度的S3307處理效果不佳，以20～30mg/L處理效果最佳。

可溶性糖也參與滲透調(diào)節(jié)作用，同時(shí)還是能量的主要來(lái)源。錢瑭璜等[16]研究結(jié)果顯示，干旱脅迫可導(dǎo)致多種園林地被植物出現(xiàn)可溶性糖含量增加的現(xiàn)象。弓萌萌等[17]在對(duì)紅樹莓的研究中發(fā)現(xiàn)，輕度脅迫下可溶性糖含量增加，而在重度脅迫時(shí)則會(huì)出現(xiàn)下降。在本研究中，隨著脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，可溶性糖含量呈現(xiàn)先增加后下降的變化趨勢(shì)。這可能是因?yàn)楦珊得{迫使光合初始產(chǎn)物葡萄糖持續(xù)減少，在前期還可由葉片所儲(chǔ)存的淀粉降解形成可溶性糖以維持細(xì)胞滲透勢(shì)，在脅迫后期淀粉儲(chǔ)存量減少，從而導(dǎo)致可降解形成的可溶性糖含量降低。不同濃度的S3307處理均提高了大麗花的可溶性糖含量，其中又以30mg/L處理效果最好。這說(shuō)明S3307加強(qiáng)了大麗花在干旱脅迫下的滲透調(diào)節(jié)作用，維持了細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，減輕了缺水對(duì)植株的傷害，并且在復(fù)水后維持了較高的可溶性糖含量，有利于細(xì)胞修復(fù)。

綜上所述，葉施外源S3307可顯著降低大麗花的株高，這增強(qiáng)了大麗花高生及中生品種的抗倒伏能力，有利于優(yōu)良中高生大麗花品種的露地栽培。與此同時(shí)，葉施外源S3307又提高了干旱脅迫下大麗花地上部分與地下部分生物量、根冠比，促進(jìn)了可溶性糖的合成，抑制了MDA含量以及脯氨酸含量的升高，可以緩解干旱脅迫對(duì)大麗花生長(zhǎng)的不利影響，提高大麗花的抗旱性；同時(shí)有利于復(fù)水后大麗花的生理恢復(fù)，其中又以20～30mg/L處理效果最佳。鑒于S3307同時(shí)具有調(diào)控大麗花株高與提高植株抗旱性的雙重作用，因此，可以認(rèn)為S3307在大麗花的露地栽培中具有很高的應(yīng)用價(jià)值。