水楊酸和吲哚丁酸對冬季山椒子幼苗生長及抗逆生理的影響

宋子琪，鄧榮艷，楊 梅，王 磊，劉世男

（廣西大學(xué) 林學(xué)院，廣西 南寧 530000）

關(guān)鍵字：山椒子；水楊酸；吲哚丁酸；生理；生長

山椒子Uνaria grandiflora是番荔枝科Annonaceae紫玉盤屬Uνaria的一種攀援狀灌木植物，主要分布于中國廣東南部及其附近島嶼，生長于山地丘陵密林或者低海拔灌木林中。山椒子為中國民間的一種傳統(tǒng)藥物，多用于治療風(fēng)濕病、腰腿痛等疾病[1]，具有重要的栽培及開發(fā)利用前景。目前，國內(nèi)山椒子基本上處于野生狀態(tài)，自然狀態(tài)下山椒子種子發(fā)芽率相對較低，幼苗生長緩慢。國內(nèi)關(guān)于山椒子的研究多從其化學(xué)成分入手，部分學(xué)者對山椒子種子發(fā)芽進(jìn)行了研究[2]，而關(guān)于山椒子幼苗生長及培育的研究報(bào)道較為鮮見。為了提高山椒子的開發(fā)利用率，為其大規(guī)模的人工種植提供參考，研究如何促進(jìn)山椒子幼苗生長及其處于不同生長環(huán)境下的抗逆生理響應(yīng)具有一定的必要性。

植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)作為一類能夠顯著高效調(diào)節(jié)植物細(xì)胞分化[3]、生長發(fā)育、抗逆性以及衰老過程的化學(xué)物質(zhì)，可以作用于植物從種子發(fā)芽到幼苗生長、開花[4]、結(jié)實(shí)和成熟等整個(gè)生命周期[5]。水楊酸（SA）是一種植物體內(nèi)產(chǎn)生的簡單酚類物質(zhì)，廣泛存在于高等植物體內(nèi)，已被認(rèn)為是一種生長調(diào)節(jié)劑。多數(shù)研究結(jié)果表明，SA 在植物生長、發(fā)育、成熟、衰老及抗逆誘導(dǎo)等方面，具有廣泛的生理作用。葉面噴施適當(dāng)濃度的外源SA 有利于提高植株幼苗葉片抗氧化酶活性，促進(jìn)游離脯氨酸、可溶性蛋白含量增加，減緩低溫脅迫對植株幼苗造成的傷害[6]。同時(shí)，施以一定濃度的外源SA 可以顯著降低植物葉片內(nèi)丙二醛（MDA）含量，從而增加其葉片膜系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高植物幼苗生長過程中的抗逆能力，達(dá)到促進(jìn)植物生長發(fā)育的效果[7]。吲哚丁酸（IBA）是一種人工合成的植物生長調(diào)節(jié)劑，可促進(jìn)植物細(xì)胞生長分裂，并提高植物的光合效率，增強(qiáng)抗氧化酶活性。IBA 處理對植株幼苗生長產(chǎn)生的影響，主要體現(xiàn)在其對幼苗高和地徑生長的促進(jìn)作用上[8]。在對一串紅[9]、關(guān)蒼術(shù)[10]、木薯[11]、牛膝[12]等的研究中還發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)濃度的IBA 能夠有效提高植物體內(nèi)葉綠素含量，從而促進(jìn)植物的生長發(fā)育。除此之外，IBA也具有潛在的抗氧化能力，適當(dāng)濃度的IBA 可以提高植株幼苗體內(nèi)的超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）和抗壞血酸過氧化物酶（APX）活性，降低植株體內(nèi)MDA 含量，從而達(dá)到提高植物抗逆能力的效果[13]。

我國較多地區(qū)冬季氣溫低且氣候干旱，植物在自然生長過程中容易受到冬季不良環(huán)境因子的影響，出現(xiàn)生長發(fā)育緩慢等現(xiàn)象[14]。為給山椒子的人工栽培及壯苗培育提供理論參考，文中分析了冬季噴施SA 和IBA 對山椒子幼苗的越冬生長及抗性生理的影響，篩選適宜的SA 和IBA濃度。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于廣西南寧市廣西大學(xué)林學(xué)院苗圃（108°17′28″E，22°51′09″N），年平均氣溫21.6 ℃，年均降雨量達(dá)1 304.2 mm。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料均由良鳳江國家森林公園提供。選取長勢一致、無病蟲害的1年生山椒子幼苗作為研究對象，以10 cm×10 cm×15 cm 塑料育苗杯為栽培容器，以森林土、泥炭土、椰糠的混合物（質(zhì)量比5∶3∶2）為育苗基質(zhì)，森林土取自馬尾松林下。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，進(jìn)行單因素多水平試驗(yàn)。分別于2018年12月23日、2019年1月8日 及2019年1月23日，使用生長調(diào)節(jié)劑SA 和IBA，共設(shè)置5 個(gè)質(zhì)量濃度梯度（0、50、100、150、200 mg/L），對山椒子幼苗進(jìn)行噴施處理，其中0 mg/L 為空白對照（CK）。每個(gè)處理設(shè)置3 個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)5 株苗木。處理時(shí)，將溶液均勻噴施于葉片表面，噴施過程不宜過快，可分次進(jìn)行，至葉面水滴欲滴即可，以便植株能夠充分吸收。2019年3月23日，測定山椒子幼苗的生長和生理指標(biāo)。

1.4 指標(biāo)測定

使用鋼卷尺測定山椒子幼苗高，使用游標(biāo)卡尺測定幼苗地徑。

采集山椒子幼苗第3 輪葉片，測定各生理指標(biāo)。MDA 含量采用硫代巴比妥酸法測定[15]，SOD活性采用氮藍(lán)四唑（NBT）法測定[16]，過氧化物酶（POD）活性采用愈創(chuàng)木酚法測定[17]，CAT 和APX 活性采用紫外分光法測定[18]，可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)染色法測定[19]，葉綠素含量采用丙酮-乙醇提取法測定[20]，游離脯氨酸含量采用茚三酮顯色法測定[21]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

使用Microsoft Excel、SPSS 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，采用Duncan 法對不同質(zhì)量濃度處理下山椒子幼苗的生長和生理指標(biāo)進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 SA 和IBA 對山椒子幼苗生長的影響

不同質(zhì)量濃度SA 和IBA 溶液處理下山椒子幼苗高如圖1所示。從圖1可以看出，不同質(zhì)量濃度SA 和IBA 處理下，山椒子幼苗高有顯著變化。隨著SA 溶液質(zhì)量濃度的增加，山椒子幼苗高呈先升后降的趨勢。150 mg/L 的SA 溶液處理下，山椒子苗高的增幅達(dá)到最大，高出對照組43%。與SA 處理不同的是，隨著IBA 溶液質(zhì)量濃度的增加，山椒子幼苗高呈持續(xù)升高趨勢，在200 mg/L 的IBA 溶液處理下苗高增幅最大，顯著高出對照44%。

圖1 不同質(zhì)量濃度水楊酸（SA）和吲哚丁酸（IBA）溶液處理下山椒子幼苗高Fig.1 Height of U.grandiflora seedlings under different concentrations of SA and IBA treatments

不同質(zhì)量濃度SA 和IBA 溶液處理下山椒子幼苗地徑如圖2所示。從圖2可以看出，不同質(zhì)量濃度SA 和IBA 溶液處理下，山椒子幼苗的地徑有顯著變化。隨著SA 溶液質(zhì)量濃度的增加，山椒子幼苗的地徑呈先升后降的趨勢。150 mg/L 的SA 溶液處理下，山椒子地徑的增幅達(dá)到最大，高出對照組53%。與SA 處理不同的是，隨著IBA溶液質(zhì)量濃度的增加，山椒子幼苗地徑呈先升后降的趨勢，在100 mg/L 的IBA 溶液處理下達(dá)到最大，顯著高出對照38%。

圖2 不同質(zhì)量濃度水楊酸（SA）和吲哚丁酸（IBA）溶液處理下山椒子幼苗地徑Fig.2 Ground diameter of U.grandiflora seedlings under different concentrations of SA and IBA treatments

2.2 SA 和IBA 對山椒子幼苗葉片葉綠素含量的影響

不同質(zhì)量濃度SA 和IBA 溶液處理下山椒子幼苗葉片葉綠素含量如圖3所示。從圖3可以看出，外源SA 和IBA 處理有利于山椒子幼苗葉片葉綠素含量的增加，均顯著高于對照組，但隨著SA 和IBA 溶液質(zhì)量濃度增加，葉綠素含量均呈先升后降的趨勢。葉片葉綠素含量在150 mg/L 的SA 溶液和100 mg/L 的IBA 溶液處理下達(dá)到最大，之后隨生長調(diào)節(jié)劑質(zhì)量濃度的增加呈下降趨勢。由此可以看出，適宜質(zhì)量濃度的SA 和IBA 溶液可以促進(jìn)山椒子幼苗葉片葉綠素含量的升高，但過高質(zhì)量濃度的SA、IBA 溶液處理對葉綠素合成有一定的抑制作用。

圖3 不同質(zhì)量濃度水楊酸（SA）和吲哚丁酸（IBA）溶液處理下山椒子幼苗葉片葉綠素含量Fig.3 Chlorophyll content of U.grandiflora seedlings under different concentrations of SA and IBA treatments

2.3 SA 和IBA 對山椒子幼苗葉片MDA 含量的影響

不同質(zhì)量濃度SA 和IBA 溶液處理下山椒子幼苗葉片MDA 含量如圖4所示。從圖4可以看出，不同質(zhì)量濃度的SA 和IBA 溶液均使山椒子幼苗葉片MDA 含量發(fā)生了顯著變化。隨著SA 和IBA 溶液質(zhì)量濃度的增加，MDA 含量呈先降后升的趨勢。其中，當(dāng)SA 和IBA 溶液質(zhì)量濃度分別為150、100 mg/L 時(shí)，MDA 含量最低，分別為對照組的61%和48%。適宜質(zhì)量濃度的SA、IBA 溶液處理可以顯著降低山椒子葉片的MDA 含量。

圖4 不同質(zhì)量濃度水楊酸（SA）和吲哚丁酸（IBA）溶液處理下山椒子幼苗葉片丙二醛含量Fig.4 MDA content of U.grandiflora seedlings under different concentrations of SA and IBA treatments

2.4 SA 和IBA 對山椒子幼苗葉片抗氧化酶活性的影響

不同質(zhì)量濃度SA 和IBA 溶液處理下山椒子幼苗葉片抗氧化酶活性如圖5所示。從圖5可以看出，不同質(zhì)量濃度SA 和IBA 溶液處理對山椒子幼苗葉片中抗氧化酶活性的變化具有顯著影響，且隨著SA 和IBA 質(zhì)量濃度增加，SOD、CAT、APX、POD 的活性均呈現(xiàn)先升后降的趨勢，但不同生長調(diào)節(jié)劑對不同抗氧化酶活性的影響程度有所不同。

從圖5A 可以看出，SOD 活性在150 mg/L 的SA 溶液和100 mg/L 的IBA 溶液處理下達(dá)到最高，分別為對照組的164%和126%，而在50 mg/L 的SA 溶液和50 mg/L 的IBA 溶液處理下SOD 活性最小，且顯著低于對照處理。

從圖5B 可以看出，在100、150 mg/L 的SA溶液處理下CAT 活性均顯著高于對照組，分別為對照組的129%和128%。在100 mg/L 的IBA溶液處理下，CAT 活性達(dá)到最大值，為對照組的127%。過高質(zhì)量濃度（200 mg/L）和過低質(zhì)量濃度（50 mg/L）的生長調(diào)節(jié)劑處理下，CAT 活性均與對照組無顯著差異。

從圖5C 可以看出，不同質(zhì)量濃度的SA 和IBA 溶液處理下，APX 活性變化顯著，且均在150 mg/L 質(zhì)量濃度處理達(dá)到最大，分別達(dá)到相應(yīng)對照的317%、347%，而在200 mg/L 的生長調(diào)節(jié)劑處理下，APX 活性顯著下降。

從圖5D 可以看出，不同質(zhì)量濃度的SA 溶液處理間POD 活性變化幅度大于IBA 溶液的處理效果，分別在150 mg/L 的SA 溶液和100 mg/L 的IBA 溶液處理下，POD 活性達(dá)到最高。

圖5 不同質(zhì)量濃度水楊酸（SA）和吲哚丁酸（IBA）溶液處理下山椒子幼苗葉片抗氧化酶活性Fig.5 Antioxidant enzyme activities of U.grandiflora seedlings under different concentrations of SA and IBA treatments

2.5 SA 和IBA 對山椒子幼苗葉片游離脯氨酸含量的影響

不同質(zhì)量濃度SA 和IBA 溶液處理下山椒子幼苗葉片游離脯氨酸的含量如圖6所示。從圖6可以看出，不同質(zhì)量濃度的SA 和IBA 處理下，山椒子幼苗葉片游離脯氨酸含量均顯著高于對照處理，且隨著生長調(diào)節(jié)劑質(zhì)量濃度的增加，游離脯氨酸含量呈先升后降的趨勢。在150 mg/L 的SA溶液和100 mg/L 的IBA 溶液處理下，游離脯氨酸含量達(dá)到最大，分別為對照組的137%和142%。

圖6 不同質(zhì)量濃度水楊酸（SA）和吲哚丁酸（IBA）處理下山椒子幼苗葉片游離脯氨酸含量Fig.6 Free proline content of U.grandifolra seedlings under different concentrations of SA and IBA treatments

2.6 SA 和IBA 對山椒子幼苗可溶性蛋白含量的影響

不同質(zhì)量濃度SA 和IBA 溶液處理下山椒子幼苗葉片可溶性蛋白含量如圖7所示。從圖7可以看出，SA 促進(jìn)可溶性蛋白含量提高的作用顯著大于IBA。不同質(zhì)量濃度的SA 溶液處理下，可溶性蛋白含量均顯著高于對照處理。在150 mg/L 的SA 溶液處理下，可溶性蛋白含量達(dá)到最高，為對照組的223%。除100 mg/L 的IBA 溶液處理外，其他質(zhì)量濃度的IBA 溶液處理下可溶性蛋白含量與對照組差異均不顯著。

圖7 不同質(zhì)量濃度水楊酸（SA）和吲哚丁酸（IBA）溶液處理下山椒子幼苗葉片可溶性蛋白含量Fig.7 Soluble protein content of U.grandifolra seedlings under different concentrations of SA and IBA treatments

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，不同質(zhì)量濃度的SA 和IBA溶液均能促進(jìn)山椒子幼苗高和地徑的增長，促進(jìn)葉片葉綠素含量提高，促使葉片MDA 含量下降，促進(jìn)葉片SOD、POD、CAT、APX 活性提高，促進(jìn)葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)游離脯氨酸、可溶性蛋白含量增加，以150 mg/L 的SA 溶液處理和100 mg/L的IBA 溶液處理對山椒子幼苗越冬生長和各生理指標(biāo)的促進(jìn)效果最為顯著，其中150 mg/L 的SA溶液處理效果略優(yōu)于100 mg/L 的IBA 溶液處理。在栽培山椒子時(shí)，可使用150 mg/L 的SA 溶液或100 mg/L 的IBA 溶液來調(diào)控苗木質(zhì)量，從而提高山椒子的品質(zhì)和產(chǎn)量及其抗逆能力。

苗高和地徑是判斷植物幼苗質(zhì)量及其生長情況最直觀且簡易的指標(biāo)。孫曉梅等[22]在使用IBA處理雜交落葉松時(shí)發(fā)現(xiàn)，100 mg/L 的IBA 溶液處理對落葉松幼苗高和地徑生長的促進(jìn)效果最佳。黃放等[23]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)質(zhì)量濃度的SA 處理同樣表現(xiàn)出對側(cè)柏幼苗生長的顯著促進(jìn)作用。本研究結(jié)果表明，150 mg/L 的SA 溶液和100 mg/L的IBA 溶液處理對山椒子幼苗生長和葉片葉綠素含量的促進(jìn)效果最明顯。葉綠素是植物正常進(jìn)行光合作用的重要色素，其含量會直接影響植物光合作用的水平，從而影響植物的生長狀況[9,24]。150 mg/L 的SA 溶液和100 mg/L 的IBA 溶液處理可促進(jìn)葉綠素合成，有利于光合產(chǎn)物的積累，從而有效促進(jìn)山椒子的生長發(fā)育。

山椒子幼苗生長緩慢，一般培育2 a 左右才能進(jìn)行栽培，在冬季提高其抵抗不良環(huán)境的能力是培育壯苗的重要措施。MDA 含量作為衡量植物受脅迫程度的重要指標(biāo)，是植物細(xì)胞過氧化的產(chǎn)物，參與細(xì)胞中各種反應(yīng)，降低細(xì)胞內(nèi)各種酶的活性，損壞細(xì)胞膜系統(tǒng)。使用IBA 處理細(xì)葉云南松[25]、使用SA 處理丁香[26]均可使植株體內(nèi)MDA 含量顯著下降，提高其抗逆性，但不同植物種類所需生長調(diào)節(jié)劑的濃度略有不同。本研究結(jié)果表明，經(jīng)150 mg/L 的SA 溶液和100 mg/L 的IBA 溶液處理后，山椒子幼苗葉片的MDA 含量顯著下降，分別為對照組的61%和48%，這有助于減輕冬季較低溫度條件下細(xì)胞膜脂的過氧化水平，降低低溫對細(xì)胞造成的傷害。

當(dāng)植物處于逆境時(shí)，其體內(nèi)的活性氧代謝失調(diào)，活性氧的積累會對植物體內(nèi)細(xì)胞的生命活動造成影響。植物可以通過誘導(dǎo)合成滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)（游離脯氨酸、可溶性蛋白），提高抗氧化酶（SOD、POD、CAT、APX）活性等來應(yīng)對逆境，以此減輕逆境對植物的傷害。已有研究結(jié)果表明，施用SA和IBA 有利于提高植物的抗逆性[27-29]。本研究結(jié)果表明，適宜質(zhì)量濃度的SA、IBA 溶液處理下，山椒子幼苗葉片中游離脯氨酸、可溶性蛋白含量均有顯著提高，抗氧化酶活性顯著增強(qiáng)，從而有利于清除細(xì)胞內(nèi)有毒害作用的過氧化氫，并提高細(xì)胞膜的滲透能力，減輕植株所受的傷害。在150 mg/L 的SA 溶液和100 mg/L 的IBA 溶液處理下，山椒子幼苗葉片中SOD、POD、CAT、APX活性有顯著提高，使山椒子幼苗在越冬環(huán)境下表現(xiàn)出良好的耐低溫能力和生長效果。

本試驗(yàn)中主要對SA 和IBA 2 種生長調(diào)節(jié)劑進(jìn)行了單因素研究，應(yīng)對多種生長調(diào)節(jié)劑組合使用及其與冬季施肥協(xié)同作用下植物幼苗生長生理的響應(yīng)效果進(jìn)行更加深入的研究，也應(yīng)進(jìn)一步對噴施生長調(diào)節(jié)劑的山椒子幼苗在翌年春季復(fù)蘇后的生長效果進(jìn)行后續(xù)研究。