木醋液對元寶楓幼苗生長發(fā)育的影響

王雅倩，張尚昆，李冬兵

（西北農(nóng)林科技大學(xué)林學(xué)院/陜西省林業(yè)綜合實驗室，陜西咸陽712100）

0 引言

元寶楓(Acer truncatum)不但是國內(nèi)特有的荒山荒地造林和綠化環(huán)境的優(yōu)良樹種，而且是集生態(tài)、觀賞和經(jīng)濟價值于一身的木本油料樹種[1]。它的種仁出油率高于菜籽出油率，籽油中含有神經(jīng)酸、維生素E等成分[2]。神經(jīng)酸能促進(jìn)大腦神經(jīng)組織修復(fù)，對治療老年癡呆等神經(jīng)性疾病具有特殊的價值[3-5]；維生素E對心、腦血管疾病、骨關(guān)節(jié)炎等有輔助作用[6-8]。研究元寶楓高效培育技術(shù)是元寶楓產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效的重要一環(huán)。元寶楓培育相關(guān)研究包括組織培養(yǎng)[9]、壯苗[10]、規(guī)范化栽培[11]、施用5-氨基酮戊酸(ALA)[12]、生物炭與菌肥配施[13]等。木醋液被廣泛用于改良土壤[14-16]、促進(jìn)種子萌發(fā)和幼苗生長[17-22]、促進(jìn)果實發(fā)育[17,23-25]、防病蟲害并提高抗逆性等[25-28]。木醋液作為一種土壤改良劑、植物生長調(diào)節(jié)劑在草本植物的應(yīng)用研究較多，而木本植物生長發(fā)育方面的研究則很少，尚未有施用木醋液對元寶楓生長發(fā)育影響的研究報道。筆者以元寶楓幼苗的生長發(fā)育為研究對象，通過施用不同稀釋倍數(shù)的木醋液來培育元寶楓，分析其發(fā)芽率、株高、幼苗鮮重和干重、葉綠素、丙二醛含量、超氧化物歧化酶、過氧化氫酶、過氧化物酶等各項指標(biāo)，探究木醋液對元寶楓生長發(fā)育的影響，確定適宜元寶楓生長發(fā)育的木醋液濃度，以期為元寶楓高效培育提供一定的技術(shù)指導(dǎo)和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗時間、地點

試驗于2020年5—10月在西北農(nóng)林科技大學(xué)林業(yè)綜合實驗室進(jìn)行。

1.2 試驗材料

元寶楓翅果采收于內(nèi)蒙古通遼地區(qū)；營養(yǎng)土購買于江蘇省逸源農(nóng)林有限公司，主要成分為珍珠巖、蛭石、泥炭等，pH 6.5～7.5。木醋液是以山核桃殼為原料，經(jīng)100～500℃炭化得到的煙氣冷凝液，pH 2.69。超純水，電導(dǎo)率≤0.1 μS/cm，電阻率≥10 MΩ·cm。ELISA試劑盒，卡邁舒（上海）生物科技有限公司生產(chǎn)。

1.3 主要儀器

DWPX-250G光照培養(yǎng)箱，諺禾機電科技有限公司生產(chǎn)；YL-200B超純水機，深圳市億利源水處理設(shè)備有限公司生產(chǎn)；FA2204C電子天平，上海佑科儀器儀表有限公司生產(chǎn)；GZX-9140MBE電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海博訊實業(yè)有限公司生產(chǎn)；UV-1601紫外分光光度計，北京瑞利分析儀器有限公司生產(chǎn)；5427R臺式高速冷凍離心機，德國Eppendorf公司生產(chǎn)；JY92-IIN超聲儀，寧波新芝生物科技股份有限公司生產(chǎn)；P2、P10、P20、P100、P200、P1000移液器，美國Gilson公司生產(chǎn)；RT-3000洗板機，雷杜生命科學(xué)股份有限公司生產(chǎn)；F50全自動酶標(biāo)儀，瑞士Sunrise公司生產(chǎn)。

1.4 試驗設(shè)計

將元寶楓翅果脫去外種皮，用30%高錳酸鉀溶液浸泡30 min，用清水洗凈，陰干備用。采用50穴育苗盤進(jìn)行育苗，盤體長54 cm、寬28 cm、穴深40 mm，口徑50 mm×50 mm，底部22 mm×22 mm，盤內(nèi)填裝好營養(yǎng)土，將處理好的元寶楓種子種入盤內(nèi)。共設(shè)定5個處理條件（將木醋液分別稀釋200、400、600、800倍，超純水作為對照，以10 mL為標(biāo)準(zhǔn)分別施入育苗盤中），每個處理種植50株苗子。將育苗盤放入光照度5000 lx、溫度25℃的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，等待發(fā)芽并記錄。播種的第1天向營養(yǎng)土施用10 mL，停施2天，第4天起每天土施10 mL，連續(xù)施用30天。發(fā)芽率測定從第1株發(fā)芽起，直到再無新的元寶楓萌芽為止。株高、幼苗鮮重、幼苗干重、葉綠素含量、丙二醛(MDA)含量、過氧化物酶(POD)活力、超氧化物歧化酶(SOD)活力、過氧化氫酶(CAT)活力測定從元寶楓幼苗長出2片真葉時開始；選擇長勢一致的元寶楓幼苗，測定相關(guān)指標(biāo)。以上試驗在6個月內(nèi)共重復(fù)3次。

1.5 數(shù)據(jù)計算與指標(biāo)測定

株高使用標(biāo)準(zhǔn)直尺進(jìn)行測量。

幼苗鮮重采用電子天平進(jìn)行稱量，之后放入105℃烘箱中殺青30 min，再將烘箱溫度調(diào)為80℃烘干至恒重，繼續(xù)用電子天平稱量幼苗干重。

葉綠素a和葉綠素b的含量采用紫外分光光度計進(jìn)行測定[29]。稱取0.1 g新鮮的元寶楓葉片放入研缽中，加入少量碳酸鈣、石英砂和0.5 mL的丙酮研磨成均漿；加入10 mL 80%丙酮，繼續(xù)研磨至白色；取1張濾紙，放入漏斗中用80%丙酮浸濕，將提取液倒入漏斗中，濾入25 mL容量瓶中，用少量80%丙酮沖洗3次，然后用滴管吸取80%丙酮，一滴一滴地將濾紙上殘留的葉綠素提取液全部洗入量瓶中；之后用80%丙酮定容至25 mL；把提取液倒入光徑為1 cm的比色皿中，用分光光度計分別在波長645、663、652 nm下測定吸光度，以80%丙酮為空白對照。通過式(2)～(4)計算得到提取液中葉綠素a含量(Ca)、葉綠素b含量(Cb)及葉綠素總量(CT)。

其中，A645、A663、A652分別為波長645、663、652 nm時測得的吸光度。

丙二醛含量使用紫外分光光度計進(jìn)行測定[29]。稱取元寶楓新鮮葉片0.3 g，放入冰浴研缽中并加入少量石英砂和2 mL 0.05 mol/L磷酸緩沖液，分2次沖洗研缽，合并提取液在試管中；加入5 mL 0.5%硫代巴比妥酸，在沸水浴中煮10 min，待試管冷卻，在3000 r/min條件下離心15 min，取上清液并量取體積；以0.5%硫代巴比妥酸作為空白對照，在450、532、600 nm波長條件下測定吸光度。通過式(5)計算得到新鮮葉片中的丙二醛含量(MDA)。

其中，A450、A532、A600分別為波長450、532、600 nm時測得的吸光度，Vt和Vs分別為離心后上清待測液的總體積及放入比色皿中的樣品體積，F(xiàn)W為葉片鮮重。

新鮮葉片中的過氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)含量采用雙抗夾心法酶聯(lián)免疫吸附試驗(ELISA)，嚴(yán)格按照試劑盒說明書中規(guī)定的操作步驟進(jìn)行測定。用酶標(biāo)儀在450 nm波長下制定標(biāo)準(zhǔn)曲線，測定吸光度，并計算出樣品中酶的活性。

1.6 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2013、SPSS 26.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析，采用Duncan多重比較判斷5個處理之間的差異顯著性（P＜0.05時表示差異顯著）。

2 結(jié)果與分析

2.1 木醋液對元寶楓種子萌發(fā)及生長的影響

施用不同稀釋倍數(shù)的木醋液對元寶楓種子發(fā)芽率及其生長的影響如圖1所示。整體來看，除木醋液稀釋400倍以外，其余處理條件下元寶楓種子的發(fā)芽率都在30%以上，其中木醋液稀釋200倍和800倍時，發(fā)芽率分別較對照組(34.7%)增加9.5%、19.0%。不過，顯著性分析表明，不同稀釋倍數(shù)的木醋液對元寶楓種子萌發(fā)無顯著影響。元寶楓幼苗的株高在木醋液稀釋200倍時達(dá)到最大，較對照組提高41.5%，顯著大于對照組及其他木醋液稀釋倍數(shù)條件下的幼苗株高。

圖1 木醋液對元寶楓發(fā)芽率和株高的影響

在各處理條件下得到的元寶楓幼苗鮮重及干重如圖2所示。不同稀釋倍數(shù)的木醋液對元寶楓幼苗鮮重、干重均呈現(xiàn)促進(jìn)作用，其中200倍稀釋后的木醋液對其促進(jìn)作用最大。200倍及800倍稀釋條件下，幼苗鮮重和干重均顯著大于對照組。

圖2 木醋液對元寶楓幼苗鮮重及干重的影響

以上結(jié)果與很多研究報道中觀察到的現(xiàn)象相似，即木醋液濃度對植株發(fā)芽率和幼苗生長的結(jié)果受促進(jìn)和抑制雙重影響[18-19,22,30]，如木醋液處理西葫蘆種子時，其發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)有較大提高，木醋液稀釋100倍浸種的幼苗長勢達(dá)到最高值，活力指數(shù)比對照組提高9.0%，鮮重、干重、主根長分別比對照增加13.5%、9.8%、15.8%[18]；灌施稀釋100倍的秸稈炭化木醋液使西芹的株高和莖粗比對照組增加3.8%和4.1%，干物質(zhì)積累提高13.2%，使茄子的株高、莖粗比對照組增加4.3%和0.2%，使辣椒的株高和莖粗比對照組增加15.8%和11.4%[30]。

2.2 木醋液對元寶楓幼苗葉綠素含量的影響

葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，葉綠素含量越高，則植物葉片光合能力越強，越有利于植物生長及干物質(zhì)積累[31]。如表1所示，施加木醋液后，元寶楓葉片中葉綠素a含量、葉綠素b含量、葉綠素總量都有所增加，即光合能力增強。木醋液稀釋800倍時，葉綠素a、葉綠素b及葉綠素總量達(dá)到最大值，分別較對照組提高50.1%、14.5%、9.7%，與對照組差異性顯著(P＜0.05)。類似地，王海英[32]發(fā)現(xiàn)經(jīng)稀釋300倍的木醋液處理，大豆葉片中葉綠素a、葉綠素b及總?cè)~綠素含量都較對照組有所提高，而張賀楠[33]發(fā)現(xiàn)稀釋500、700倍的木醋液與微量元素復(fù)合后，能夠增加花生葉綠素含量。

表1 木醋液對元寶楓幼苗鮮葉中葉綠素含量的影響mg/g

以上結(jié)果有助于解釋2.1節(jié)中元寶楓葉片鮮重及干重在200倍和800倍稀釋條件下顯著高于對照組的現(xiàn)象。不過，仍然無法解釋為什么元寶楓葉片鮮重及干重在200倍稀釋條件下達(dá)到最大值，有必要探索其他可能的影響因素。

2.3 木醋液對元寶楓幼苗植物抗逆性指標(biāo)的影響

丙二醛(MDA)是檢測植物抗逆性的重要指標(biāo)之一，通過測定MDA含量能夠了解膜脂過氧化程度，可以間接地了解植物的抗逆性[34]。由圖3可知，施加木醋液之后的元寶楓鮮葉中MDA含量都有所增加，但各處理間差異性不顯著(P＞0.05)。200倍時MDA平均含量最高，較對照組提高59.5%，此處理條件下元寶楓葉片中膜脂過氧化程度較大，抗逆性較差。

圖3 木醋液對元寶楓新鮮葉片中丙二醛(MDA)含量、過氧化物酶(POD)活力、超氧化物歧化酶(SOD)活力和過氧化氫酶(CAT)活力的影響

過氧化物酶(POD)是植物體內(nèi)的一種保護(hù)酶，與植物的光合作用、呼吸作用等都有密切的聯(lián)系[35]。圖3表明，元寶楓葉片中POD活力隨著所施用的木醋液稀釋倍數(shù)的增加而增加，800倍時達(dá)到最大值，較對照組提高33.8%，差異性顯著。

超氧化物歧化酶(SOD)與植物的衰老和抗逆性有極大的相關(guān)性，過氧化氫酶(CAT)也與植物的抗逆性相關(guān)[35]。從圖3可見，SOD活力呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢，在木醋液稀釋倍數(shù)為200、400、600、800倍條件下，元寶楓葉片中SOD活力分別較對照組降低9.3%、20.3%、29.4%及46.8%，各處理間的差異性顯著。元寶楓葉片中CAT活力隨施用的木醋液稀釋倍數(shù)的增加而逐漸增加，各處理之間差異性顯著。

綜上，木醋液的稀釋較大時（如800倍），元寶楓葉片中MDA含量較低、POD活性和CAT活性較高（不利因素是SOD活性較低），總體抗逆性較好。

3 結(jié)論

筆者研究了土施不同稀釋倍數(shù)的木醋液條件下元寶楓萌發(fā)及幼苗生長情況，表明施用木醋液具有促進(jìn)作用，且在木醋液稀釋倍數(shù)為800時種子萌發(fā)、幼苗生長及其抗逆性提高更為有利。在該條件下，發(fā)芽率，葉片中葉綠素含量、丙二醛含量、過氧化物酶、過氧化氫酶活力最優(yōu)，株高、幼苗鮮重和干重僅次于木醋液稀釋200倍的條件，不過此時葉片中超氧化物歧化酶含量最低。

4 討論

本研究中元寶楓種子的萌發(fā)率不高，一方面是因為木本植物種子的發(fā)芽率比草本植物要低一些，且萌發(fā)過程較為緩慢，另外也與試驗進(jìn)行的季節(jié)條件（5—10月）、溫濕度、土壤環(huán)境等因素有關(guān)，后續(xù)進(jìn)行元寶楓高效培育研究時需考察這些因素的影響。另外，結(jié)論部分關(guān)于4個抗逆指標(biāo)對元寶楓幼苗生長及其環(huán)境抗逆性的推斷是非常粗淺的，需要對它們的協(xié)同作用進(jìn)行更深層次的研究。