外源激素對干旱脅迫下黑麥草生理特性的影響及抗旱性評價(jià)

劉亞西，毛 芮，楊夢含，劉金平，苗增建，王 丹

（1.西華師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 西南野生動植物資源保護(hù)省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 四川 南充 637009；2.珙縣林業(yè)和竹業(yè)局,四川 珙縣 644500；3.簡陽市市政園林管理中心, 四川 簡陽 641400；4.西寧奧來利農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司, 青海 西寧 812100）

植物生長過程受多種環(huán)境脅迫因子的影響，干旱脅迫導(dǎo)致植物細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與功能損傷，生理代謝紊亂，影響植物正常生長發(fā)育，直至死亡，對農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，因此，如何應(yīng)用農(nóng)業(yè)措施緩解干旱脅迫傷害，成為農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)中所關(guān)注的重要問題。目前國內(nèi)外學(xué)者針對提高植物抗旱性開展了多方面研究，如選育抗旱性品種[1]、干旱鍛煉[2]、施加外源激素[3-4]等。其中施加外源激素是增強(qiáng)植物抗旱性的重要途徑之一，在多種植物如玉米(Zea mays)[5]、小麥(Triticum aestivum)[6]、高羊茅(Festuca elata)[7]等開展了相關(guān)研究。因此，探索通過施加外源激素提高植物的耐旱性，對干旱地區(qū)農(nóng)牧業(yè)的生產(chǎn)具有重要的意義。

植物外源激素可通過影響植物的生理特性、光合特性以及內(nèi)源激素的合成來改變植物的生長過程[8]。研究表明，在逆境脅迫下施加適當(dāng)濃度的外源植物激素可以緩解脅迫對植物的傷害作用。赤霉素(gibberellin，GA3)作為重要的植物生長調(diào)節(jié)激素能促進(jìn)植物種子萌發(fā)與幼苗生長[9]，使用200 和300 mg·L–1GA3浸種處理能夠明顯提高15% PEG 脅迫下多年生黑麥草種子的發(fā)芽率[10]。脫落酸(abscisic acid，ABA)因其能夠積極響應(yīng)干旱、高溫等逆境脅迫而被稱為植物的“應(yīng)激激素”[11]。郭貴華等[12]的研究表明，外源ABA 在孕穗期能夠有效緩解干旱脅迫對水稻(Oryza sativa)生理代謝功能的損傷。此外，有研究表明，外源施加60 μmol·L-1ABA 可通過降低獼猴桃(Actinidia deliciosa)幼苗的細(xì)胞膜透性，增加抗氧化酶活性來提高其抗旱性[13]。褪黑素(melatonin，MT)作為一種新型植物激素在提高植物在非生物脅迫下的抗逆性具有積極的作用[14]。在干旱脅迫下，外源褪黑素能通過增加黑麥草抗氧化酶活性和脯氨酸的積累來增強(qiáng)黑麥草的抗旱性[15]。油菜素內(nèi)酯(2,4-epibrassinolide，EBR)作為一種在植物抗逆性方面發(fā)揮重要作用的新型植物激素[16]，在提高植物抗旱性方面也有很多研究。王雨婷等[17]的研究表明，外源0.1 mg·L-1EBR 可有效提高葡萄(Vitis vinifera)幼苗的抗旱能力。綜上，外源施用GA3、ABA、MT 和EBR 4 種激素都具有緩解植物干旱脅迫的作用，針對不同種類的植物具有深入研究的意義和實(shí)踐應(yīng)用前景。

多年生黑麥草(Lolium perenne)為禾本科黑麥草屬草本植物，是世界上廣泛栽培的冷季型草坪草和畜牧業(yè)養(yǎng)殖用草，因其生長速度快，根系分布較淺，在建植過程中需要灌溉用水較多，容易因缺水受到干旱脅迫的影響[18]。通過外源激素來提高多年生黑麥草的抗旱性研究具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。為此，在自然干旱脅迫下施加外源激素GA3、ABA、MT 和EBR 通過隸屬函數(shù)分析法研究不同外源植物激素對干旱脅迫下多年生黑麥草的緩解效應(yīng)，以期為外源植物激素在黑麥草生產(chǎn)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

供試多年生黑麥草品種為‘雅晴’(Yatsyn)，種子購自百綠國際草業(yè)有限公司(種子于2019 年生產(chǎn)，發(fā)芽率為90%，千粒重為1.752 5 g)。外源植物激素MT (純度≥ 99.0%)和GA3(純度≥ 90.0%)購自北京索萊寶科技有限公司，ABA 購自北京蘭博利德商貿(mào)有限公司，EBR 購自上海源葉生物技術(shù)有限公司。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用盆栽試驗(yàn)，于2022 年4 月1 日將黑麥草種子均勻播種在育苗盆(高11 cm，上口徑14.8 cm)中，待幼苗生長60 d 后，進(jìn)行干旱脅迫與葉面噴施植物激素處理。共設(shè)6 個(gè)處理，對照組(CK1)、干旱組(CK2)、50 μmol·L-1MT + 干旱(T1)、0.1 μmol·L-1EBR + 干旱(T2)、10 μmol·L-1ABA + 干旱(T3)、200 mg·L–1GA3+ 干旱(T4)，每個(gè)處理3 個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)4盆，共72 盆。CK1正常澆水(每隔2 d 澆一次水，每次以澆透為準(zhǔn))，不噴激素；CK2不澆水不噴激素；T1、T2、T3、T4噴施激素后不澆水。每天下午18:00 對植株正面葉面進(jìn)行噴施，程度為葉面濕透無滴水，連續(xù)噴施3 d 后，在激素噴施結(jié)束的第2 天(定義為干旱脅迫0 d)開始對黑麥草進(jìn)行干旱斷水處理。自然干旱處理9 d，分別在處理的0、3、6、9 d取樣。于同一時(shí)間段取植株相同位置葉片(從基部向上數(shù)第3 片葉)用液氮速凍后保存在-80 ℃冰箱中用于之后生理指標(biāo)的測定。取樣和測定生理指標(biāo)時(shí)各處理均進(jìn)行3 次重復(fù)。

1.3 測定指標(biāo)與方法

1.3.1 葉片相對含水量

采用飽和稱重法[19]測定葉片相對含水量，分別稱取鮮重(Wf)，將葉片在清水中浸泡24 h 之后吸干葉片表面水分稱取飽和重(Wt)，之后在烘箱中烘干至恒重稱取干重(Wd)。葉片相對含水量 (leaf relative water content, LWC) = (Wf-Wd)/(Wt-Wd) × 100%。

1.3.2 葉片相對電導(dǎo)率

葉片相對電導(dǎo)率的測定參照方紫雯[20]的方法，稍有改進(jìn)。在干凈的試管中加入 10 mL 去離子水，測定去離子水空白電導(dǎo)率(E0)，取待測的新鮮葉片(0.1 g)，剪成相同長短的碎段放在 10 mL 去離子水中，遮光放置 12 h，測量浸泡液的電導(dǎo)率(E1)，沸水浴30 min，冷卻后，進(jìn)行電導(dǎo)率測定(E2)。葉片相對電導(dǎo)率 = (E1–E0)/(E2–E0) × 100%。

1.3.3 生理生化指標(biāo)

丙二醛(malondialdehyde，MDA)、脯氨酸(proline，Pro)、可溶性糖(soluble sugar，SS)、可溶性蛋白( soluble protein，SP)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)、過氧化物酶(peroxidase，POD) 、過氧化氫酶(catalase，CAT)均采用蘇州格銳思生物科技有限公司試劑盒進(jìn)行測定。

1.3.4 內(nèi)源激素

4 種內(nèi)源激素玉米素核苷(zeatin riboside，ZR)、GA3、ABA、 生長素(auxin，IAA)含量采用酶聯(lián)免疫法，利用北京北農(nóng)天一生物技術(shù)有限公司試劑盒進(jìn)行測定。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2010 對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和制圖，應(yīng)用SPSS 22.0 軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，用Duncan多重比較進(jìn)行差異顯著性分析(P< 0.05)。用模糊數(shù)學(xué)中的隸屬函數(shù)法[21-22]對不同外源激素處理下黑麥草抗旱能力進(jìn)行綜合評價(jià)。隸屬函數(shù)法可將每個(gè)指標(biāo)值轉(zhuǎn)換為 (0，1)的純數(shù)，優(yōu)化不同指標(biāo)之間的可比性，對不同處理下的指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，最后根據(jù)各處理平均隸屬度值由大到小進(jìn)行排序，位次越靠前，表明處理的緩解效果越好。隸屬函數(shù)法可彌補(bǔ)單一指標(biāo)帶來的偏差，使評定的結(jié)果與實(shí)際結(jié)果較為接近，是近年來抗旱性評價(jià)方法中常用的方法。

隸屬函數(shù)法的計(jì)算公式為R(Xi) = (Xi-Xmin) /(Xmax-Xmin) 。式中：Xi為指標(biāo)i的測定值，Xmin和Xmax分別為所有處理下某一指標(biāo)的最小值和最大值；R(Xi) 為指標(biāo)Xi的隸屬函數(shù)值。如果所測指標(biāo)與抗旱性呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，則用反隸屬函數(shù)計(jì)算其抗旱隸屬度R(Xi) = 1 - (Xi-Xmin) /(Xmax-Xmin)。將各個(gè)處理下的測定指標(biāo)的隸屬函數(shù)值相加求平均值后進(jìn)行綜合評價(jià)各處理下的抗旱性強(qiáng)弱。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同外源激素對干旱脅迫下黑麥草幼苗葉片相對含水量的影響

隨著干旱天數(shù)的增加，黑麥草葉片相對含水量逐漸減少(圖1)。與CK1相比，CK2處理下葉片相對含水量在第6 天和第9 天分別顯著下降了69.47%和88.60% (P< 0.05)。外源施加植物激素可以增加葉片相對含水量，緩解干旱脅迫對黑麥草的傷害。在第6 天和第9 天，T1、T2、 T3、T4處理下與CK2相比葉片相對含水量表現(xiàn)為增加的趨勢，其中T3和T4處理效果顯著(P< 0.05)。在第6 天，T3、T4處理下相對含水量分別是CK2的1.78和2.53 倍，在第9 天分別是CK2的3.06 和4.17 倍。

圖1 不同外源激素對干旱脅迫下黑麥草幼苗葉片相對含水量的影響Figure 1 Effects of different exogenous hormones on relative water content in ryegrass seedling leaves under drought stress

2.2 不同外源激素對干旱脅迫下黑麥草幼苗葉片相對電導(dǎo)率的影響

在干旱脅迫的第0 天和第3 天，各處理間黑麥草相對電導(dǎo)率無顯著差異(P> 0.05)，T1處理第3 天除外(圖2)。在第6 天和第9 天，CK2處理下相對電導(dǎo)率為CK1的13.53 和16.12 倍；4 種外源植物激素處理下相對電導(dǎo)率相比對照表現(xiàn)為下降的趨勢，其中T4處理下相對電導(dǎo)率最低。在第6 天，與CK2相比，T1、T2、 T3和T4處理下相對電導(dǎo)率分別顯著下降了10.60%、11.07%、70.34% 和85.69% (P< 0.05)。在第9 天， T1、T2處理下相對電導(dǎo)率與CK2相比沒有顯著差異(P> 0.05)。T3、 T4處理下分別顯著下降了5.55%和73.51% (P< 0.05)。

圖2 不同外源激素對干旱脅迫下黑麥草幼苗葉片相對電導(dǎo)率的影響Figure 2 Effects of different exogenous hormones on the relative electrical conductivity of ryegrass seedlings under drought stress

2.3 不同外源激素對干旱脅迫下黑麥草幼苗丙二醛含量的影響

隨著干旱脅迫天數(shù)的增加，相比CK2，外源激素處理下MDA 含量表現(xiàn)出逐漸增加的趨勢(圖3)。與CK1相比，CK2處理下MDA 含量在第3、6 、9 天顯著增加(P< 0.05)，分別為CK1的3.13、2.93、2.43倍。外源激素處理可降低MDA 含量。在第3 天，各激素處理下MDA 含量雖有一定程度的降低，但與CK2相比沒有顯著差異。在第6 天，T4處理下MDA 含量最低，與CK2相比顯著降低了23.09% (P<0.05)。在第9 天，T3和T4處理下MDA 含量與CK2相比顯著降低了26.90%、39.89% (P< 0.05)。與CK2相比T1和T2處理雖有一定程度的降低，但無顯著差異(P> 0.05)。

圖3 不同外源激素對干旱脅迫下黑麥草幼苗丙二醛含量的影響Figure 3 Effects of different exogenous hormones on malondialdehyde content in ryegrass seedlings under drought stress

2.4 不同外源激素對干旱脅迫下黑麥草幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

Pro 作為滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，在干旱脅迫下含量增加(表1)。在干旱脅迫第6 天和第9 天，與CK2相比，T1、 T2、T3、 T4處理下Pro 含量顯著降低(P<0.05)。在第6 天，與CK2相比T4處理下Pro 含量顯著降低了68.02% (P< 0.05)。T1、T2、T3處理下與CK2相比顯著降低了7.74%、7.64%、7.28% (P< 0.05)，但3 個(gè)處理間沒有顯著差異(P> 0.05)。在干旱脅迫第9 天，T3處理下Pro 含量最低，與CK2相比顯著降低了41.97% (P< 0.05)。

表1 不同外源激素對干旱脅迫下黑麥草幼苗脯氨酸含量的影響Table 1 Effects of different exogenous hormones on proline content in ryegrass seedlings under drought stress mg·g-1

隨著干旱天數(shù)的增加，各處理下SS 含量整體表現(xiàn)為先降低后升高的趨勢(表2)。在第6 天和第9 天 ，CK2處理下黑麥草SS 含量最高，為CK1的5.62、2.57 倍。干旱脅迫下，外源施加植物激素可降低SS 含量。在第6 天，T3和T4處理與CK2相比顯著降低了66.43% 和68.45% (P< 0.05)。在第9 天，T2、T3、T4處理下與CK2相比顯著降低了26.20%、30.33%、63.77% (P< 0.05)。T1與CK2處理間均無顯著差異(P> 0.05)。

表2 不同外源激素對干旱脅迫下黑麥草幼苗可溶性糖含量的影響Table 2 Effects of different exogenous hormones on soluble sugar content in ryegrass seedlings under drought stress mg·g-1

隨著干旱脅迫時(shí)間的增加，在第0、3、6 天CK2處理下SP 含量與CK1相比無顯著差異(P> 0.05)(表3)。在第6 天，T3和T4處理下SP 含量與CK2相比顯著降低了44.34% 和49.25% (P< 0.05)，T1和T2處理與CK2相比雖有一定程度降低但無顯著差異(P> 0.05)。在第9 天，與CK1相比，CK2處理下SP 含量顯著降低了56.99% (P< 0.05)。各外源植物激素處理下SP 含量均明顯增加，T1、T2、T3、T4處理下SP 含量分別為CK2的1.36、2.56、2.67、2.15 倍。

表3 不同外源激素對干旱脅迫下黑麥草幼苗可溶性蛋白含量的影響Table 3 Effects of different exogenous hormones on soluble protein content of ryegrass seedlings under drought stress mg·g-1

2.5 不同外源激素對干旱脅迫下黑麥草幼苗抗氧化酶活性的影響

隨著干旱脅迫天數(shù)的增加，CK2處理下黑麥草葉片的SOD 酶活性逐漸增加(表4)，在干旱脅迫第6 天和第9 天，SOD 酶活性為CK1處理的2.84、4.03倍。4 種外源植物激素處理下，除T4處理SOD 酶活性表現(xiàn)為先增加后減少的趨勢，其余處理表現(xiàn)為先減少后增加的趨勢。在第6 天，與CK2相比T1、T2、T3、T4處理下SOD 酶活性顯著降低了39.55%、39.87%、34.52% 和22.84%(P< 0.05)。在第9 天，與CK2相比T1、T2、T3、T4處理下 SOD 酶活性顯著降低(P< 0.05)，其中，T4處理最低，與CK2相比降低了47.17%，T1和T2處理之間無顯著差異(P> 0.05)。

表4 不同外源激素對干旱脅迫下黑麥草幼苗超氧化物歧化酶酶活性的影響Table 4 Effects of different exogenous hormones on superoxide dismutase activity of ryegrass seedlings under drought stress U·g-1

隨著干旱天數(shù)的增加，CK2處理下黑麥草葉片POD 酶活性逐漸增加(表5)。在第3、6、9 天與CK1相比顯著增加(P< 0.05)。在第6 天，與CK2相比T1、T2、T4處理下，POD 酶活性顯著降低了18.62%、42.42%、18.31% (P< 0.05)，T3處理與CK2無顯著差異(P> 0.05)。在第9 天，CK2處理下，POD 酶活性為CK1處理的3.72 倍；4 種外源植物激素處理下，T2、T3、T4處理下SOD 酶活性較CK2顯著降低(P<0.05)，其中T4處理下POD 酶活性最低，較CK2降低了62.71%。

表5 不同外源激素對干旱脅迫下黑麥草幼苗過氧化物酶活性的影響Table 5 Effects of different exogenous hormones on peroxidase enzyme activity in ryegrass seedlings under drought stress U·(g·min)-1

CK2處理下黑麥草葉片CAT 酶活性隨干旱脅迫天數(shù)的增加表現(xiàn)為先增加后減少的趨勢(表6)，在第6 天達(dá)到最大。在第6 天，與CK2相比T2、T3、T4處理下CAT 酶活性顯著降低(P< 0.05)。其中T4處理下最低，較CK2降低了36.71%。在第9 天，與CK2相比4 種外源植物激素處理下CAT 酶活性有一定程度的增加，但各處理間無顯著差異(P>0.05)。

2.6 外源激素對干旱脅迫下黑麥草葉片內(nèi)源激素含量的影響

在干旱脅迫第6 天，黑麥草內(nèi)源激素ZR、GA3、ABA、IAA 含量CK2較CK1顯著增加(P< 0.05) (表7)。外源施加植物激素后，黑麥草內(nèi)源ZR 和ABA 含量減少，GA3含量增加，IAA 含量除T2處理增加外，T2、T3、 T4處理均減少。ZR 含量在CK2處理下比CK1處理顯著增加了15.32% (P< 0.05)，T3處理下ZR 含量最低，與CK2相比，顯著降低了32.08% (P<0.05)。與CK1相比，CK2處理下GA3含量顯著增加了23.31% (P< 0.05)。T4處理下GA3含量最高，分別為CK2、T1、 T2、T3處理下的7.87、4.84、5.85、7.04 倍。干旱脅迫下，黑麥草內(nèi)源激素ABA 含量增加，CK2處理為CK1的18.65 倍。T1、 T2、T3、 T4處理下黑麥草內(nèi)源ABA 含量與CK2相比均顯著降低(P< 0.05)，其中T4處理下內(nèi)源ABA 含量最低，較CK2降低了81.67%。 黑麥草內(nèi)源IAA 含量在CK2處理下為CK1的2.79 倍。除T2外，其余處理下內(nèi)源IAA 含量降低。T3處理下IAA含量最低，較CK2顯著降低了57.08% (P< 0.05)。

表7 外源激素對干旱脅迫第6 天黑麥草葉片內(nèi)源激素含量的影響Table 7 Effects of exogenous hormones on the endogenous hormone contents of ryegrass leaves on the sixth day of drought stress ng·g-1

2.7 不同外源激素處理下黑麥草的抗旱性綜合評價(jià)

用隸屬函數(shù)法對各處理下的多年生黑麥草的抗旱性進(jìn)行了綜合評價(jià)，取干旱脅迫第6 天和第9 天各指標(biāo)隸屬函數(shù)值的平均值，隸屬函數(shù)值越大，表明抗旱性越強(qiáng)。如表8 所列，CK1、CK2、T1、T2、T3、 T4處理下的隸屬函數(shù)值分別為0.90、0.02、0.23、0.34、0.49、0.67，抗旱性大小排序?yàn)镃K1> T4>T3> T2> T1> CK2。

表8 不同外源激素處理下黑麥草的生理指標(biāo)的隸屬函數(shù)值及抗旱性排序Table 8 Membership function values and drought resistance ranking of physiological indexes of ryegrass under different exogenous plant hormone treatments

3 討論

3.1 不同外源激素對干旱脅迫下黑麥草生理特性的影響

植物葉片相對含水量是重要的水分狀況指標(biāo)，隨著干旱脅迫程度的加深，葉片相對含水量表現(xiàn)出下降的趨勢[23]。本研究中隨著干旱天數(shù)的增加，黑麥草葉片相對含水量下降，而施加外源植物激素后，可有效提高黑麥草葉片的相對含水量。外源施加GA3表現(xiàn)最好。干旱脅迫會破壞細(xì)胞膜的穩(wěn)定性，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)電解質(zhì)外滲，相對電導(dǎo)率升高。相對電導(dǎo)率可用來衡量植物受傷害的程度[24]。本研究中黑麥草葉片相對電導(dǎo)率隨干旱脅迫天數(shù)的增加逐漸升高。噴施外源ABA 和GA3可顯著降低黑麥草相對電導(dǎo)率，表明噴施外源植物激素緩解了干旱脅迫下黑麥草細(xì)胞膜受到的傷害。這與缐旭林[25]的研究結(jié)果一致。干旱脅迫下植物體內(nèi)活性氧(reactive oxygen，ROS) 含量增加，膜脂發(fā)生氧化損傷，導(dǎo)致細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性遭到破壞。MDA 含量的高低可以反映膜脂過氧化作用的強(qiáng)弱和膜結(jié)構(gòu)受傷害的程度[26]。劉文瑜等[1]研究發(fā)現(xiàn)，4 個(gè)不同品種的藜麥(Chenopodium quinoa)幼苗的MDA 含量隨著干旱脅迫程度的增加而逐漸增加，這與本研究結(jié)果一致。本研究中隨著干旱脅迫天數(shù)的增加，黑麥草葉片MDA 含量逐漸增加。相關(guān)研究表明在干旱脅迫下施用不同濃度的EBR 可使得棉花(Gossypium hirsutum)成苗葉片中的MDA 含量顯著降低，緩解干旱脅迫對細(xì)胞的損傷[24]。本研究中在干旱脅迫第9 天，T3和T4處理下黑麥草葉片MDA 含量顯著降低(P< 0.05)，表明外源施加ABA 和GA3可有效緩解干旱脅迫對黑麥草細(xì)胞的損傷。

在干旱脅迫下，植物體滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量增加。本研究中干旱脅迫下，黑麥草Pro、SS 含量增加，SP 含量先增加后減少。逆境下植物滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量的高低與植物滲透調(diào)節(jié)能力的大小密切相關(guān)[27]。在干旱脅迫第9 天，外源施加植物激素黑麥草Pro、SS 含量降低，SP 含量增加。表明外源激素緩解了干旱脅迫對黑麥草滲透調(diào)節(jié)的影響，其中外源GA3處理下效果最好。

干旱脅迫下，植物體內(nèi)ROS 含量增加可作為信號物質(zhì)促進(jìn)植物體內(nèi)抗氧化酶活性的增加，抗氧化酶活性的增加可達(dá)到消除活性氧維持植物體內(nèi)活性氧動態(tài)平衡的目的[28]。本研究中隨著干旱脅迫天數(shù)的增加，黑麥草SOD、POD 酶活性逐漸增加，CAT 酶活性先增加后減少。外源施加植物激素處理下黑麥草SOD、POD、CAT 酶活性在干旱脅迫第0天與CK2相比表現(xiàn)為增加，在干旱脅迫第9 天SOD、POD 酶活性表現(xiàn)為減少，CAT 活性表現(xiàn)為一定程度增加。許多研究表明，施加外源激素后可通過提高植物的抗氧化酶活性來緩解干旱脅迫對植物的傷害[5]。這與本研究結(jié)果有一定的差異，可能受干旱脅迫較輕，活性氧產(chǎn)生較少，使得黑麥草產(chǎn)生較少的抗氧化酶，這表明外源激素可提高黑麥草的抗旱能力，緩解干旱脅迫對黑麥草的傷害。

3.2 不同外源激素對干旱脅迫下黑麥草葉片內(nèi)源激素含量的影響

植物在遭受干旱脅迫時(shí)，會引起體內(nèi)內(nèi)源激素含量和活性的改變，從而調(diào)控植物的生理生化過程和同化產(chǎn)物的運(yùn)輸和分配[29]。ZR 作為高等植物體內(nèi)一種主要的游離態(tài)細(xì)胞分裂素，其作用主要是促進(jìn)細(xì)胞的分裂和生長。LI 等[30]研究表明，細(xì)胞分裂素參與了植物對干旱脅迫的響應(yīng)。本研究中，在干旱脅迫第6 天，CK2處理比CK1處理ZR 含量顯著增加(P< 0.05)，而外源施加植物激素后，黑麥草ZR 含量都呈下降的趨勢。表明黑麥草在干旱脅迫下可能通過增加ZR 含量以延緩葉片衰老。這與張世英等[31]對中華金葉榆(Ulmus pumila)盆栽苗的研究結(jié)果一致。而外源植物激素可能通過降低ZR 含量來減慢黑麥草的生長速度，減少對水分的需求，以更好地適應(yīng)干旱[32]。ABA 作為一種脅迫應(yīng)激激素，參與多種非生物脅迫[33]。研究表明干旱脅迫下，植物體內(nèi)ABA 含量顯著升高[34]，這與本研究結(jié)果一致。T1、T2、T3、T4處理下黑麥草葉片中內(nèi)源ABA含量顯著降低(P< 0.05)，表明外源施加植物激素有效緩解了干旱脅迫下黑麥草植株的衰老，T4處理下效果最好。內(nèi)源GA3不僅能促進(jìn)細(xì)胞伸長而生長，還能改變植物對水分的利用、促進(jìn)氣孔關(guān)閉減少蒸騰。有研究表明，內(nèi)源GA 的含量會隨著干旱脅迫的增加而降低[35]，但也有研究表明干旱脅迫可增加植物內(nèi)源GA3含量[36]。本研究中干旱脅迫下內(nèi)源GA3含量顯著增加(P< 0.05)，T1、T2、T4處理下黑麥草內(nèi)源GA3含量增加，表明外源施加植物激素可通過增加內(nèi)源GA3含量來提高黑麥草的抗旱能力。干旱脅迫對植物體內(nèi)源IAA 含量的影響研究結(jié)果各異。大多研究表明干旱脅迫下，植物內(nèi)源IAA 含量降低[35-36]；也有研究表明干旱脅迫下內(nèi)源IAA 含量增加[37]。本研究中干旱脅迫下黑麥草內(nèi)源IAA 含量增加，而外源激素處理下除T2外黑麥草內(nèi)源IAA 含量降低。Cox 等[38]的研究表明IAA 含量的下降有利于植物氣孔的關(guān)閉，因此在干旱脅迫下IAA含量降低有利于植物更好的適應(yīng)干旱脅迫。

3.3 不同外源激素對干旱脅迫下黑麥草抗旱性的影響

本研究用隸屬函數(shù)法對不同外源激素處理下黑麥草抗旱性大小的排序結(jié)果為CK1> T4> T3>T2> T1> CK2，表明外源噴施植物激素有效提高了黑麥草的抗旱能力，緩解了干旱脅迫對黑麥草的傷害。效果最好的是外源GA3處理，其總的隸屬函數(shù)值在4 種外源激素處理中最高。干旱脅迫下，黑麥草相對含水量降低，相對電導(dǎo)率、Pro 含量、SS含量、MDA 含量和SOD、POD 酶活性增加，SP 含量和CAT 酶活性先增加后減少, 黑麥草內(nèi)源激素ZR、GA3、ABA、 IAA 含量都增加。干旱脅迫下，外源施加激素可通過提高黑麥草相對含水量，降低黑麥草相對電導(dǎo)率和MDA 含量來維持細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，并通過調(diào)節(jié)體內(nèi)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量、抗氧化酶活性以及內(nèi)源激素含量來更好地適應(yīng)干旱脅迫。

4 結(jié)論

自然干旱脅迫下，外源施加激素處理后都可在一定程度上效緩解干旱脅迫對黑麥草的傷害，其中效果最好的是200 mg·L-1GA3處理。外源GA3處理主要通過提高黑麥草的相對含水量，降低葉片相對電導(dǎo)率、MDA 含量，增加內(nèi)源GA3含量以及降低內(nèi)源ZR、ABA、IAA 含量來提高黑麥草的抗旱性。本研究結(jié)果可為揭示黑麥草響應(yīng)干旱脅迫的機(jī)理及促進(jìn)其抗旱栽培提供理論與實(shí)踐參考。