基于多變量綜合分析多效唑?qū)μ鸸嫌酌缈鼓嫔淼挠绊?/h1>
2025-01-20 00:00:00梁任繁符志新周鵬林旭蘇義成
西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào) 2025年2期
摘 要 采用多變量統(tǒng)計(jì)方法，解析多效唑?qū)μ鸸嫌酌缈剐陨硇?yīng)及其相互關(guān)系。結(jié)果表明，多效唑顯著增加可溶性糖（TSS）、可溶性蛋白質(zhì)（sPRO）、抗壞血酸（AsA）、脯氨酸（Proline）、總?cè)~綠素（Chl）和葉綠素a（Chla）等物質(zhì)含量，顯著提高谷胱甘肽還原酶（GR）、過氧化物酶（POD）、抗壞血酸過氧化物酶（APX）等酶活性；丙二醛（MDA）與全鉀（TK，R=-0.78）、全氮（TN，R=-0.57）、谷胱甘肽（GSH，R=-0.89）、超氧化物歧化酶（SOD，R=-0.92）、過氧化氫酶（CAT，R=-0.86）等顯著負(fù)相關(guān)。觀測(cè)指標(biāo)可聚成2個(gè)類群，分別占70.59%和29.41%，同類指標(biāo)間彼此呈正相關(guān)；17個(gè)生理指標(biāo)可提取出3個(gè)主成分，分別命名為：功能性物質(zhì)代謝、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝、光合作用，各占總信息量74.91%、10.75%、6.53%，對(duì)應(yīng)關(guān)鍵指標(biāo)為：可溶性糖、磷、葉綠素b。綜上，多效唑可提高甜瓜幼苗抗逆性，50～150 mg/L為最佳處理濃度，主要集中表現(xiàn)為功能性物質(zhì)代謝、營(yíng)養(yǎng)代謝、光合作用等三方面功能效應(yīng)，可溶性糖可作為衡量多效唑處理甜瓜幼苗抗逆性強(qiáng)弱的決定性指標(biāo)。
關(guān)鍵詞 多效唑；甜瓜；多變量分析；抗逆生理
中國(guó)海南省南繁區(qū)氣候條件獨(dú)特，是“天然溫室”和“育種天堂”。1995年，吳明珠院士采用大棚生態(tài)型無土栽培方式，在海南省三亞市種植新疆哈密瓜獲得成功，有力推動(dòng)甜瓜在海南省大面積種植[1]。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前海南省樂東縣每年種植冬季反季節(jié)甜瓜累計(jì)面積超2萬hm2，現(xiàn)已成為海南熱帶高效農(nóng)業(yè)新亮點(diǎn)。但是，海南常年處于高溫、多雨、高濕、晝夜溫差小和設(shè)施光照不足等環(huán)境，甜瓜幼苗生長(zhǎng)極易發(fā)生徒長(zhǎng)和熱害等問題，對(duì)甜瓜苗期生長(zhǎng)發(fā)育極其不利，導(dǎo)致后期花期推遲、座果率下降、品質(zhì)不良、產(chǎn)量下降等現(xiàn)象。因此，鑒于海南省南繁區(qū)高溫、多雨等不利條件，甜瓜主要生產(chǎn)僅限冬季反季節(jié)種植，嚴(yán)重影響本地區(qū)甜瓜設(shè)施栽培產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
多效唑（Paclobutrazol，簡(jiǎn)稱PP333或PBZ），又稱為氯丁唑，是英國(guó)帝國(guó)化學(xué)公司于20世紀(jì)70年代末推出的一種三唑類化合物，它通過抑制赤霉素（GA）生物合成，影響植物生長(zhǎng)發(fā)育和生理生化的過程，使植株變矮，莖桿變粗，提高植株抗逆性[2]。多效唑作為一種高效低毒植物生長(zhǎng)延緩劑和廣譜性殺菌劑，具有成本低、見效快、效益高、節(jié)省勞力等優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)重要措施之一[3]。目前，有大量研究表明多效唑能夠提高作物抗逆性，它已在黃瓜、西瓜、山藥等作物得到廣泛應(yīng)用。
但是它們會(huì)因不同作物種類、不同生理指標(biāo)、不同生長(zhǎng)時(shí)期等所使用濃度不同，并且變幅比較大，甚至存在爭(zhēng)議；其次，測(cè)定反映多效唑抗逆性生理指標(biāo)的報(bào)道盡管很多，但都相對(duì)集中于單一效應(yīng)分析，很少關(guān)注關(guān)聯(lián)性分析和挖掘關(guān)鍵因子，這些結(jié)果可能給生產(chǎn)者造成一定的選擇性困惑。例如，李創(chuàng)珍等[4]推薦用氯吡脲和400mg/L多效唑配施可增強(qiáng)山藥植株抗性，但葉綠素、可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖、脯氨酸、MDA、POD等物質(zhì)在不同時(shí)期含量變化不一致，葉片可溶性糖含量變化與可溶性蛋白的相反，MDA含量表現(xiàn)先升高后降低再升高的趨勢(shì)，其關(guān)聯(lián)性沒有分析，最佳濃度不好確定；覃芳等[5]認(rèn)為，多效唑處理金槐不同生理指標(biāo)有不同最佳使用濃度，葉綠素含量、過氧化物酶活性、過氧化氫酶等酶活性最佳濃度分別為375 mg/L、500 mg/L、750 mg/L時(shí)，濃度超過最佳濃度酶活性受抑制，沒有確定關(guān)鍵因子，其綜合推薦750 mg/L可能過于牽強(qiáng)；殷文濤等[6]研究表明，在西瓜子葉微展期用10 mg/L多效唑噴施，西瓜幼苗植株高度顯著降低，莖粗度增加，葉片葉綠素含量顯著提高，與上述推薦濃度相差很大。
綜上所述，由于園藝作物對(duì)多效唑比較敏感，會(huì)因處理方法、處理濃度、發(fā)育時(shí)期、作物種類、管理措施和環(huán)境因子等影響因素不同而不同[3]，各個(gè)生理指標(biāo)彼此之間，既相對(duì)獨(dú)立，又相互影響，生產(chǎn)上急需進(jìn)行科學(xué)精準(zhǔn)研究和綜合分析。因此，本試驗(yàn)結(jié)合中國(guó)海南省南繁區(qū)氣候特點(diǎn)，以當(dāng)?shù)刂髟蕴鸸弦嚻贩N為材料，采用多變量統(tǒng)計(jì)分析方法，綜合解析多效唑作用對(duì)甜瓜幼苗抗性生理效應(yīng)機(jī)制及其相互關(guān)系，旨在為南繁區(qū)解決熱害問題提供理論參考。
1 材料與方法
1.1 供試材料
以‘耀瓏’甜瓜品種為材料，它是當(dāng)?shù)刂髟云贩N之一，由海南富友種苗股份有限公司提供，屬中晚熟品種，葉色墨綠，果皮有網(wǎng)紋，瓜型中等，品質(zhì)好，產(chǎn)量高。15%多效唑可濕性粉劑購自四川潤(rùn)爾科技有限公司。
1.2 試驗(yàn)方法
選取飽滿、大小整齊一致的種子用3%中生菌素（四川金珠生態(tài)農(nóng)業(yè)科技有限公司）1 000倍進(jìn)行種子表面消毒1.5 h，用蒸餾水沖洗3遍，然后放在蒸餾水浸3" h，再用紗布包好放在30～" 32 ℃催芽。2021年12月6日在廣西農(nóng)業(yè)良種海南南繁育種基地大棚內(nèi)于50孔穴苗盤上點(diǎn)播。在甜瓜幼苗子葉平展期（12月10日），噴施多效唑藥液濃度梯度為：0.00（CK）、50.00、100.00、" 150.00、200.00、250.00" mg/L，按一次性噴施" 1 000 mL藥液，田間常規(guī)管理。試驗(yàn)采用單因素完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，6個(gè)處理，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)20株。
2022年1月3日，在甜瓜幼苗3葉1心（點(diǎn)播后27" d）采樣，每重復(fù)隨機(jī)選3株。采用酶聯(lián)免疫吸附法（Infinite F50，ELISA檢測(cè)試劑盒），測(cè)定MDA、SOD、谷胱甘肽、GR、CAT、POD、抗壞血酸、可溶性蛋白、APX、脯氨酸等10個(gè)生理指標(biāo)（鮮樣），氮素含量（干樣）測(cè)定釆用奈氏比色法，磷素含量（干樣）測(cè)定釆用鉬銻抗吸光光度法，鉀素含量（干樣）測(cè)定采用原子吸收火焰光度法，葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素等指標(biāo)含量（鮮樣）采用比色法，可溶性糖含量（鮮樣）采用微量法。
1.3 數(shù)據(jù)處理
用WPS 2019、SPSS 27、Origin 2022等軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。
2 結(jié)果與分析
2.1 多效唑?qū)τ酌缧螒B(tài)的直觀效應(yīng)
表型觀察表明，多效唑?qū)τ酌缰仓晷螒B(tài)直觀影響顯著（圖1），隨著多效唑濃度增加，節(jié)間變短，植株越來越矮，根系越變發(fā)達(dá)和粗壯，葉片肥厚而濃綠。但是，當(dāng)濃度大于150.00 mg/L時(shí)（圖1-D），葉片明顯發(fā)生皺縮，表現(xiàn)藥害癥狀。
2.2 葉綠素含量的變化
不同處理間葉綠素含量差異顯著（圖2），總?cè)~綠素和葉綠素a隨著多效唑濃度增大而增加，葉綠素b呈“升-峰-降-升”變化，說明三者受多效唑影響規(guī)律基本一致，總體呈上升趨勢(shì)。各處理均比對(duì)照組高，葉綠素a和總?cè)~綠素在" 100.00～250.00 mg/L濃度間差異顯著，250 mg/L處理增幅最大，分別比對(duì)照增加" 18.63%（葉綠素a）、21.28%（總?cè)~綠素）；葉綠素b在" 50～100 mg/L及250 mg/L濃度間表現(xiàn)差異顯著，50 mg/L處理增幅最大，比對(duì)照增加" 30.77%。以上說明，多效唑可提高甜瓜幼苗葉片葉綠素含量，增強(qiáng)光合速率，利于植株提高耐" 熱性。
2.3 主要礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的變化
不同處理組甜瓜幼苗氮、磷、鉀等礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量差異顯著（圖3），隨著處理濃度增加，氮、鉀等含量呈“降-升-峰-降”變化，磷含量呈“升-峰-降”變化，三者均在低濃度處理區(qū)間含量提高，在高濃度區(qū)間下降，說明適宜濃度多效唑能夠促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)元素吸收，過高處理濃度影響根系營(yíng)養(yǎng)吸收。與對(duì)照組比較，所有處理均表現(xiàn)差異顯著，氮、鉀含量比對(duì)照組低，磷比對(duì)照高，最大變幅分別表現(xiàn)為19.60%（TN）、升17.31%（TP）、降" 27.22%（TK），對(duì)應(yīng)處理為100.00 mg/L、100.00 mg/L、150.00 mg/L，說明多效唑通過調(diào)控營(yíng)養(yǎng)積累比例，協(xié)調(diào)根冠比關(guān)系。
2.4 相關(guān)代謝化合物質(zhì)含量的變化
各處理組間相關(guān)代謝化合物質(zhì)含量變化差異顯著，可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)、脯氨酸、AsA等指標(biāo)隨多效唑濃度增加而增加（圖4-A～4-D）；與對(duì)照比較，差異顯著，最大增量分別為：33.0%（可溶性糖）、52.4%（可溶性蛋白質(zhì)）、70.6%（AsA）、49.7%（脯氨酸），對(duì)應(yīng)濃度均為250mg/L，說明多效唑能夠增加抗性物質(zhì)含量，從而提高幼苗" 抗性。
但是有害物質(zhì)MDA也隨多效唑處理濃度增加而增加（圖4-F），比對(duì)照最大增幅64.5%，而GSH含量下降（圖4-E），最大降幅60.1%，說明GSH對(duì)多效唑濃度比較敏感，隨多效唑濃度增加，幼苗的生長(zhǎng)抑制脅迫壓力增大，MDA含量增加，保護(hù)物質(zhì)GSH合成可能受阻，含量下降。
2.5 保護(hù)酶活性變化
處理間差異顯著（圖5，圖6），與對(duì)照相比，GR、POD、APX最大增幅分別為69.3%、" 185.3%、93.7%，SOD、CAT最大降幅分別為56.1%、" 53.9%，它們最大變幅對(duì)應(yīng)的濃度均為250mg/L。
保護(hù)酶活性變化分兩類，一類為GR、POD、APX，活性隨著多效唑處理濃度增加而增加，利于提高幼苗抗性；另一類為SOD、CAT，它們活性隨著處理濃度增加而降低，酶活性受抑制，可能與多效唑抑制壓力增大或發(fā)揮作用延后有關(guān)。
2.6 各生理指標(biāo)的相關(guān)性分析
采用SPSS 27軟件進(jìn)行相關(guān)分析，再用Origin 2022軟件作熱圖，結(jié)果表明（圖7），紅色區(qū)域（Corr：0.0～1.0）占面積最大，說明在多效唑作用下，各抗性指標(biāo)間多數(shù)為正相關(guān)。其中，可溶性糖與可溶性蛋白質(zhì)、GR、POD、AsA、APX、脯氨酸、總?cè)~綠素、MDA、葉綠素a等10個(gè)指標(biāo)為顯著正相關(guān)，可溶性糖與它們之間可能存在協(xié)同作用；MDA與全鉀、全氮、GSH、SOD、CAT等為顯著負(fù)相關(guān)，它們對(duì)活性氧可能具有清除作用。
2.7 各生理指標(biāo)的聚類分析
采用Origin 2022軟件對(duì)生理指標(biāo)進(jìn)行R型聚類分析表明，在毆式距離1.3～1.5處對(duì)應(yīng)有兩條譜線（圖8），將指標(biāo)聚類成2個(gè)類型，說明同類指標(biāo)間存在一定的協(xié)同互作性或遺傳相似性，同類間彼此呈正相關(guān)（圖7）。其中，可溶性糖與可溶性蛋白質(zhì)、GR、POD、AsA、APX、脯氨酸、總?cè)~綠素、MDA、葉綠素a、葉綠素b、全磷等12個(gè)指標(biāo)聚成一類，占70.59%，它們隨著多效唑增加而增加，說明多效唑?qū)剐陨硇?yīng)以正向效應(yīng)為主；GSH、SOD、CAT、全鉀、全氮等5個(gè)指標(biāo)聚成一類，占29.41%。
2.8 各生理指標(biāo)的主成分分析
為充分了解不同生理指標(biāo)間的主次關(guān)系，揭示多效唑提高甜瓜幼苗的決定因子。主成分分析表明（表1），依特征值大于1、碎石圖坡度平緩度（圖9-A）及包含信息量大于70%等提取原則，原來測(cè)定17個(gè)抗性生理指標(biāo)反映的信息，可由3個(gè)主成分（15.6個(gè)變量）反映92.16%信息。從空間成分圖（圖9-B）可知，可溶性蛋白質(zhì)、GR、可溶性糖、POD、AsA、APX、脯氨酸、總?cè)~綠素、MDA、葉綠素a等10個(gè)指標(biāo)距離較近。同理，磷單獨(dú)為一組，葉綠素b、GSH、SOD、CAT、鉀、氮為一組。
從表1變量載荷分值可知，第1主成分中，可溶性糖載荷分值最大（0.13），其次可溶性蛋白質(zhì)、GR、抗壞血酸、脯氨酸等代謝物得分也較大，命名為功能性物質(zhì)代謝，占總信息量74.91%，說明多效唑?qū)μ鸸嫌酌缟淼挠绊懸栽鰪?qiáng)幼苗功能性生理代謝為主，其中可溶性糖在抗性中起主效作用，作為判斷抗性大小的關(guān)鍵指標(biāo)；第2主成分中，氮、磷、鉀得分較大，均為營(yíng)養(yǎng)元素，命名為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝，占總變量信息量10.75%，當(dāng)中以磷分值最大（0.55），說明多效唑調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)吸收以磷為主導(dǎo)；同理，第3主成分葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素等得分較大，與植株光合作用有關(guān)，命名光合作用，占總變量信息量6.53%，關(guān)鍵因子為葉綠素b。可見，多效唑?qū)τ酌缣鸸袭a(chǎn)生一系列復(fù)雜生理影響，多指標(biāo)相互作用，共同提高幼苗抗逆性，但主要集中于功能性物質(zhì)代謝、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝、光合作用等三方面功能效應(yīng)，它們分別以可溶性糖、磷、葉綠素b為決定因子。
3 結(jié)論與討論
植物經(jīng)多效唑處理后，除了發(fā)生形態(tài)結(jié)構(gòu)直接變化和植株變矮外，還會(huì)引起植物體內(nèi)一系列復(fù)雜的生理生化變化。本研究發(fā)現(xiàn)，盡管不同濃度多效唑?qū)μ鸸嫌酌?7個(gè)生理指標(biāo)影響均表現(xiàn)顯著差異，但通過主成分分析可提取出功能性物質(zhì)代謝、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝、光合作用等三個(gè)公因子，分別占17個(gè)指標(biāo)信息量的74.91%、10.75%、" 6.53%，物質(zhì)代謝占權(quán)重較大，并且代謝中可溶性糖載荷分值最大（0.13），說明多效唑?qū)μ鸸嫌酌绱x生理效應(yīng)是復(fù)雜多樣的，但以可溶性糖為主效應(yīng)，推測(cè)它可能是多效唑提高甜瓜幼苗抗逆性的決定因子，可作為判斷甜瓜幼苗抗逆性強(qiáng)弱關(guān)鍵性指標(biāo)。這與黃寶華等[7]采用轉(zhuǎn)錄組研究結(jié)果相一致，它認(rèn)為朱頂紅經(jīng)多效唑處理后，在KEGG功能分類中代謝占比最大，達(dá)60%以上，代謝中前2位的為全局和總覽圖、碳水化合物代謝，進(jìn)一步從分子水平上驗(yàn)證了本研究的推測(cè)。這可能是由于糖代謝是高等植物的主要代謝之一，可溶性糖不僅是高等植物主要光合產(chǎn)物，也是碳水化合物代謝和暫時(shí)貯藏的主要形式，在植物代謝中占有重要位置[8]。駱桂芬等[9]研究表明，黃瓜等作物中可溶性糖的含量與抗逆性呈正相關(guān)，植株體內(nèi)含糖量越高，抗逆性越強(qiáng)，它們是誘導(dǎo)抗性機(jī)制的一部分，也與本研究推測(cè)一致。
多效唑誘導(dǎo)作物獲得抗性是多生理相互作用共同結(jié)果。大量研究表明[2-3，10-14]，多效唑處理作物后，可增加植物體內(nèi)可溶性蛋白、可溶性糖、抗壞血酸、脯氨酸、GSH、葉綠素等物質(zhì)含量，提高POD、APX、GR等酶活性，與本研究結(jié)果一致，說明多效唑確實(shí)能夠改善植物一系列的生理生化環(huán)境，利于提高植株對(duì)外界高溫、干旱等不良環(huán)境的抵御能力。但是，多效唑提高甜瓜幼苗抗逆性不是單一指標(biāo)孤立作用。本研究通過相關(guān)分析和聚類分析發(fā)現(xiàn)，可溶性糖與可溶性蛋白質(zhì)、GR、POD、AsA、APX、脯氨酸、總?cè)~綠、MDA、葉綠a等10個(gè)指標(biāo)之間為顯著正相關(guān)，可溶性糖與可溶性蛋白質(zhì)、GR、POD、AsA、APX、脯氨酸、總?cè)~綠、MDA、葉綠a、葉綠b、全磷等12個(gè)指標(biāo)聚成一類，進(jìn)一步說明多效唑提高甜瓜幼苗抗逆性，主要以可溶性糖為主導(dǎo)的多個(gè)生理指標(biāo)共同協(xié)作所致，在生產(chǎn)上應(yīng)加以協(xié)調(diào)，綜合利用。
本研究發(fā)現(xiàn)，隨著多效唑濃度增加，SOD和CAT活性降低，MDA含量增加，濃度超過150 mg/L時(shí)，甜瓜幼苗外觀表現(xiàn)藥害癥狀，說明濃度超過一定界限，一些酶活性就會(huì)受到抑制，這與李創(chuàng)珍等[4]、覃芳等[5]研究結(jié)果基本一致。因?yàn)楸Ｗo(hù)酶對(duì)膜系統(tǒng)的保護(hù)作用是有一定限度，如果植物體內(nèi)活性氧代謝系統(tǒng)平衡被打破，就會(huì)破壞或降低活性氧清除劑的活性，細(xì)胞膜受損[15]，而且多效唑與縮節(jié)胺（DPC）相似，它們作為一種植物生長(zhǎng)延緩劑，處理濃度越大，對(duì)作物機(jī)體的脅迫程度越大，機(jī)體本身的損害越大[15]。同時(shí)，高溫、強(qiáng)光、紫外輻射等環(huán)境脅迫可能引起植物體內(nèi)ROS的大量增加[16]，這種脅迫可能會(huì)引起SOD、CAT等酶蛋白變性失活或生物合成受阻[17]。但有趣的是，過去人們往往認(rèn)為ROS總是有害的，而現(xiàn)在一致的觀點(diǎn)認(rèn)為植株體內(nèi)維持適量活性氧濃度對(duì)于植物生長(zhǎng)發(fā)育的維持又必不可少，許多研究發(fā)現(xiàn)植物很多生理過程需要ROS參與，它在植物生長(zhǎng)發(fā)育、代謝調(diào)節(jié)、脅迫信號(hào)傳遞、防御反應(yīng)等許多方面發(fā)揮重要的積極作用[16，18]。一方面，它不但對(duì)病原菌有毒殺、提高寄主細(xì)胞壁木質(zhì)化、生長(zhǎng)發(fā)育、成花誘導(dǎo)、細(xì)胞程序性死亡（programmed cell death，PCD）、種子萌發(fā)、生物與非生物脅迫（環(huán)境脅迫）等有重要作用[18-19]；另一方面也可作為信號(hào)分子，調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)病程相關(guān)蛋白基因和耐熱性關(guān)鍵" MBF1c基因的表達(dá)，誘導(dǎo)植株抗病性和耐熱性[19-20]。因此，推測(cè)多效唑作用下維持植物體內(nèi)較高M(jìn)DA水平，對(duì)植株提高抗病、耐熱性等有益。
氮、磷、鉀元素是作物生長(zhǎng)過程中必不可少的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素，有關(guān)多效唑影響植株氮、磷、鉀含量變化報(bào)道較少，且結(jié)果不一致。多效唑可以增加水稻、芒果等作物葉片中的氮、鉀和磷等營(yíng)養(yǎng)元素含量[3，21]；但也有人認(rèn)為多效唑?qū)χ仓甑牡?、鉀同化有一定的抑制作用，降低小麥、桃樹等作物葉片中的氮和鉀元素含量[22-23]。本研究表明，隨著使用濃度增加，氮、磷、鉀元素變化整體呈“降-升-降”變化，低濃度多效唑利于營(yíng)養(yǎng)元素吸收，以及調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)元素積累配比，促進(jìn)植株地下根系生長(zhǎng)，協(xié)調(diào)根冠比，增強(qiáng)植株生理活性[3]。反之，隨著多效唑濃度增加，抑制GA合成增強(qiáng)[2]，植株生長(zhǎng)過度受阻，不利于氮、鉀營(yíng)養(yǎng)元素吸收。前人通過補(bǔ)充氮肥、鉀肥，可以恢復(fù)被高濃度多效唑矮化后植株的高度[2 24-25]，進(jìn)一步證實(shí)高濃度多效唑抑制氮、鉀的吸收。由此說明多效唑?qū)Φ?、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素吸收的影響，與使用濃度有關(guān)。
綜上，多效唑提高甜瓜幼苗抗逆性是多個(gè)生理變化共同調(diào)控的結(jié)果，主要表現(xiàn)在功能性物質(zhì)代謝、營(yíng)養(yǎng)代謝、光合作用等三方面效應(yīng)，可溶性糖可作為判斷甜瓜幼苗抗逆性強(qiáng)弱決定性指標(biāo)。但是，多效唑作為一種植物生長(zhǎng)延緩劑，它提高抗性是以犧牲植株正常生長(zhǎng)為代價(jià)，濃度超過150 mg/L表現(xiàn)藥害，建議以50～150 mg/L濃度處理為佳。
本研究?jī)H從生理層面作了推測(cè)分析，有待今后從基因組、蛋白組、代謝組等更深層次去驗(yàn)證，以進(jìn)一步明確多效唑提高植株抗性的分子機(jī)制。
參考文獻(xiàn) Reference：
［1］ 楊小鋒，范 榮，王學(xué)林.2014-2015年海南三亞厚皮甜瓜品種比較試驗(yàn)[J].中國(guó)瓜菜，2016，29（3）：32-35.
[2]韓德復(fù).多效唑的生理作用及作用機(jī)理[J].長(zhǎng)春師院學(xué)報(bào)（自然科版），1996（2）：37-39.
[3]隋艷暉，張 劍.多效唑及其在花卉上的應(yīng)用[J].北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，20（2）：22-26.
[4]李創(chuàng)珍，王軍民，徐 晶，等.氯吡脲和多效唑配施對(duì)山藥葉片一些生理特性的影響[J].南方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2012，43（12）：1952-1957.
[5]覃 芳，張俊杰，史艷財(cái)，等.葉面噴施多效唑?qū)鸹鄙L(zhǎng)及生理的影響[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，202 60（15）：96-100，106.
[6]殷文濤，陳海文，黃 遠(yuǎn)，等.不同濃度多效唑處理對(duì)西瓜幼苗生長(zhǎng)和生理的影響[J].中國(guó)瓜菜，2016，29（11）：41-45.
[7]黃寶華，許小瓊，陳曉慧，等.多效唑影響朱頂紅植株生長(zhǎng)的轉(zhuǎn)錄組分析[J].熱帶作物學(xué)報(bào)，2022，43（1）：185-195.
[8]宋成鈺.多效唑?qū)Ρ吐楦晌镔|(zhì)積累與籽粒灌漿的影響[D].江蘇揚(yáng)州：揚(yáng)州大學(xué)，2019.
[9]駱桂芬，崔俊濤，張 莉，等.黃瓜葉片中糖和木質(zhì)素含量與霜霉病誘導(dǎo)抗性的關(guān)系[J].植物病理學(xué)報(bào)，1997，27（1）：65-69.
[10] MORENO D，BERLIF F J，PICCOOLI P N，et al.Gibberellins and abscisic acid promote carbon allocation in roots and berries of grapevines[J].Journal of Plant Growth Regulation，201 30（2）：220-228.
[11]SHARMA D K，DUBERY A K，SRVASTAV M，et al.Effect of putrescine and paclobutrazol on growth，physiochemical parameters，and nutrient acquisition of salt-sensitive citrus rootstock kama khatta（Citrus kama Raf.）under NaCl" stress[J].Journal of Plant Growth Regulation，201 30（3）：301-311.
[12]ZHOU Z，MA H，LIANG K，et al.Improved tolerance of teak（Tectona grandis L.f.）seedlings to low-temperature stress by the combined effect of arbuscular mycorrhiza and paclobutrazol[J].Journal of Plant Growth Regulation，2012，31（3）：427-435.
[13]SRIVA M，KISHOR A，DAHUJA A，et al.Effect of paclobutrazol and salinity on ion leakage，prolrne content and activities of antioxidant enzymes in mango（Mangifera indica L.）[J].Scientia Horticulturae，2010，125（4）：785-788.
[14]魏 瑩.苦瓜砧木嫁接緩解高溫脅迫下幼苗光抑制和氧化脅迫的機(jī)理[D].南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2019.
[15]周運(yùn)剛，王俊剛，馬天文，等.不同DPC（縮節(jié)胺）處理對(duì)棉花生理生化特性的影響[J].新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，47（6）：1142-1146.
[16]束德峰.溫度脅迫下番茄葉綠體谷胱甘肽還原酶基因的克隆、表達(dá)和功能分析[D].山東泰安：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2011.
[17]潘瑞熾，豆志杰，葉慶生.茉莉酸甲脂對(duì)水分脅迫下花生幼苗SOD活性和膜脂過氧化作用的影響[J].植物生理學(xué)報(bào)，1995，21（3）：221 -228．
[18]楊雪琴.萵苣活性氧代謝相關(guān)基因在種子萌發(fā)中的功能分析[D].廣州：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2020.
[19]鄭家瑞，李云洲.植物誘導(dǎo)抗性研究進(jìn)展[J].山地農(nóng)業(yè)生物學(xué)報(bào)，2022，41（2）：51-58.
[20]鄒麗芳.芥藍(lán)" MBF1c調(diào)控的耐熱性分子生物學(xué)基礎(chǔ)[D].廣州：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2019.
[21]KISHOR A，SRTSTAV M，DUBEY A K，et al.Paclobutrazol minimises the effects of salt stress in mango（Mangifera indica L.）[J].Journal of Horticultural Science amp; Biotechnology，2009，84（4）：459-465.
[22]邵慶勤.葉面噴施多效唑提高小麥抗倒伏能力的生理機(jī)理研究[D].南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2017.
[23]趙宗方，凌裕平，吳小駿，等.多效唑?qū)μ覙渖L(zhǎng)發(fā)育和葉片礦質(zhì)元素含量的影響[J].江蘇農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào)，1998，" 19（1）：28，40.
[24]孫夢(mèng)瑄.多效唑、比久、烯效唑、矮壯素對(duì)甜瓜幼苗的影響[D].烏魯木齊：新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)，2015.
[25]吳光南，張金渝，湯日圣.多效唑?qū)ψ魑锏纳硇?yīng)和應(yīng)用[J].作物雜志，1991（1）：25-27.
Effect of" Paclobutrazol on Stress Resistance Physiology of Melon Seedlings Based on Multivariate Analysis
LIANG Renfan，F(xiàn)U Zhixin，ZHOU Peng，LIN Xu and SU Yicheng
（Guangxi Academy of Agricultural Sciences，Nanning 530007，China）
Abstract This study analyzed thephysiological resistance effects of paclobutrazol （PP333） on the melon seedlings and their interrelationships using multivariate statistical methods.The results indicate that paclobutrazol treatment significantly increased the content of soluble sugar（TSS）， soluble protein（sPRO）， ascorbic acid （AsA）， proline， total chlorophyll（Chl） and chlorophyll a（Chla）. It also significantly increased the activities of glutathione reductase（GR），peroxidase（POD） and ascorbic acid peroxidase（APX） etc. Malondialdehyde （MDA） was negatively correlated with total potassium （TK，R=-0.78），total nitrogen （TN，R=-0.57），glutathione （GSH，R=-0.89）， superoxide dismutase （SOD， R=-0.92），catalase （CAT， R=-0.86），etc. All resistance indexes could be clustered into 2 groups， accounting for 70.59% and 29.41% respectively.There was a positive correlation between indicators of the same kind;three common factors could be extracted from 17 physiological indicators， and were respectively named： functional substance metabolism，nutrient metabolism，photosynthesis. They accounted for 74.91%，10.75% and 6.53% of the total information.The corresponding key indicators were soluble sugar， phosphorus， chlorophyll b.Thus it can be seen that paclobutrazol can improve the stress resistance of melon seedlings. A concentration of 50-150 mg/L is the best treatment， which is mainly manifested in the functional effects of functional substance metabolism，nutrient metabolism and photosynthesis. Soluble sugar is a decisive indicator for measuring the stress resistance of melon seedlings treated with paclobutrazol.
Key words Paclobutrazol;Melon;Multivariable analysis;Resistance physiology
Received" 2023-06-15 Returned 2023-10-02
Foundation item Guangxi Science and Technology Plan（No.Gk-AD1828195）; Special Projects for Basic Research of Guangxi Academy of Agricultural Sciences （No.GNK-2021YT169，No.GNK-2018YT35，No.GNK-2016YM10， No.GNK-2017JZ35）.
First author LIANG Renfan， male，Ph.D， associate research fellow. Research area：on-site transformation of science and technology achievements. E-mail：348006717@qq.com
（責(zé)任編輯：郭柏壽 Responsible editor：GUO Baishou）
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摘 要 采用多變量統(tǒng)計(jì)方法，解析多效唑?qū)μ鸸嫌酌缈剐陨硇?yīng)及其相互關(guān)系。結(jié)果表明，多效唑顯著增加可溶性糖（TSS）、可溶性蛋白質(zhì)（sPRO）、抗壞血酸（AsA）、脯氨酸（Proline）、總?cè)~綠素（Chl）和葉綠素a（Chla）等物質(zhì)含量，顯著提高谷胱甘肽還原酶（GR）、過氧化物酶（POD）、抗壞血酸過氧化物酶（APX）等酶活性；丙二醛（MDA）與全鉀（TK，R=-0.78）、全氮（TN，R=-0.57）、谷胱甘肽（GSH，R=-0.89）、超氧化物歧化酶（SOD，R=-0.92）、過氧化氫酶（CAT，R=-0.86）等顯著負(fù)相關(guān)。觀測(cè)指標(biāo)可聚成2個(gè)類群，分別占70.59%和29.41%，同類指標(biāo)間彼此呈正相關(guān)；17個(gè)生理指標(biāo)可提取出3個(gè)主成分，分別命名為：功能性物質(zhì)代謝、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝、光合作用，各占總信息量74.91%、10.75%、6.53%，對(duì)應(yīng)關(guān)鍵指標(biāo)為：可溶性糖、磷、葉綠素b。綜上，多效唑可提高甜瓜幼苗抗逆性，50～150 mg/L為最佳處理濃度，主要集中表現(xiàn)為功能性物質(zhì)代謝、營(yíng)養(yǎng)代謝、光合作用等三方面功能效應(yīng)，可溶性糖可作為衡量多效唑處理甜瓜幼苗抗逆性強(qiáng)弱的決定性指標(biāo)。
關(guān)鍵詞 多效唑；甜瓜；多變量分析；抗逆生理
中國(guó)海南省南繁區(qū)氣候條件獨(dú)特，是“天然溫室”和“育種天堂”。1995年，吳明珠院士采用大棚生態(tài)型無土栽培方式，在海南省三亞市種植新疆哈密瓜獲得成功，有力推動(dòng)甜瓜在海南省大面積種植[1]。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前海南省樂東縣每年種植冬季反季節(jié)甜瓜累計(jì)面積超2萬hm2，現(xiàn)已成為海南熱帶高效農(nóng)業(yè)新亮點(diǎn)。但是，海南常年處于高溫、多雨、高濕、晝夜溫差小和設(shè)施光照不足等環(huán)境，甜瓜幼苗生長(zhǎng)極易發(fā)生徒長(zhǎng)和熱害等問題，對(duì)甜瓜苗期生長(zhǎng)發(fā)育極其不利，導(dǎo)致后期花期推遲、座果率下降、品質(zhì)不良、產(chǎn)量下降等現(xiàn)象。因此，鑒于海南省南繁區(qū)高溫、多雨等不利條件，甜瓜主要生產(chǎn)僅限冬季反季節(jié)種植，嚴(yán)重影響本地區(qū)甜瓜設(shè)施栽培產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
多效唑（Paclobutrazol，簡(jiǎn)稱PP333或PBZ），又稱為氯丁唑，是英國(guó)帝國(guó)化學(xué)公司于20世紀(jì)70年代末推出的一種三唑類化合物，它通過抑制赤霉素（GA）生物合成，影響植物生長(zhǎng)發(fā)育和生理生化的過程，使植株變矮，莖桿變粗，提高植株抗逆性[2]。多效唑作為一種高效低毒植物生長(zhǎng)延緩劑和廣譜性殺菌劑，具有成本低、見效快、效益高、節(jié)省勞力等優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)重要措施之一[3]。目前，有大量研究表明多效唑能夠提高作物抗逆性，它已在黃瓜、西瓜、山藥等作物得到廣泛應(yīng)用。
但是它們會(huì)因不同作物種類、不同生理指標(biāo)、不同生長(zhǎng)時(shí)期等所使用濃度不同，并且變幅比較大，甚至存在爭(zhēng)議；其次，測(cè)定反映多效唑抗逆性生理指標(biāo)的報(bào)道盡管很多，但都相對(duì)集中于單一效應(yīng)分析，很少關(guān)注關(guān)聯(lián)性分析和挖掘關(guān)鍵因子，這些結(jié)果可能給生產(chǎn)者造成一定的選擇性困惑。例如，李創(chuàng)珍等[4]推薦用氯吡脲和400mg/L多效唑配施可增強(qiáng)山藥植株抗性，但葉綠素、可溶性蛋白質(zhì)、可溶性糖、脯氨酸、MDA、POD等物質(zhì)在不同時(shí)期含量變化不一致，葉片可溶性糖含量變化與可溶性蛋白的相反，MDA含量表現(xiàn)先升高后降低再升高的趨勢(shì)，其關(guān)聯(lián)性沒有分析，最佳濃度不好確定；覃芳等[5]認(rèn)為，多效唑處理金槐不同生理指標(biāo)有不同最佳使用濃度，葉綠素含量、過氧化物酶活性、過氧化氫酶等酶活性最佳濃度分別為375 mg/L、500 mg/L、750 mg/L時(shí)，濃度超過最佳濃度酶活性受抑制，沒有確定關(guān)鍵因子，其綜合推薦750 mg/L可能過于牽強(qiáng)；殷文濤等[6]研究表明，在西瓜子葉微展期用10 mg/L多效唑噴施，西瓜幼苗植株高度顯著降低，莖粗度增加，葉片葉綠素含量顯著提高，與上述推薦濃度相差很大。
綜上所述，由于園藝作物對(duì)多效唑比較敏感，會(huì)因處理方法、處理濃度、發(fā)育時(shí)期、作物種類、管理措施和環(huán)境因子等影響因素不同而不同[3]，各個(gè)生理指標(biāo)彼此之間，既相對(duì)獨(dú)立，又相互影響，生產(chǎn)上急需進(jìn)行科學(xué)精準(zhǔn)研究和綜合分析。因此，本試驗(yàn)結(jié)合中國(guó)海南省南繁區(qū)氣候特點(diǎn)，以當(dāng)?shù)刂髟蕴鸸弦嚻贩N為材料，采用多變量統(tǒng)計(jì)分析方法，綜合解析多效唑作用對(duì)甜瓜幼苗抗性生理效應(yīng)機(jī)制及其相互關(guān)系，旨在為南繁區(qū)解決熱害問題提供理論參考。
1 材料與方法
1.1 供試材料
以‘耀瓏’甜瓜品種為材料，它是當(dāng)?shù)刂髟云贩N之一，由海南富友種苗股份有限公司提供，屬中晚熟品種，葉色墨綠，果皮有網(wǎng)紋，瓜型中等，品質(zhì)好，產(chǎn)量高。15%多效唑可濕性粉劑購自四川潤(rùn)爾科技有限公司。
1.2 試驗(yàn)方法
選取飽滿、大小整齊一致的種子用3%中生菌素（四川金珠生態(tài)農(nóng)業(yè)科技有限公司）1 000倍進(jìn)行種子表面消毒1.5 h，用蒸餾水沖洗3遍，然后放在蒸餾水浸3" h，再用紗布包好放在30～" 32 ℃催芽。2021年12月6日在廣西農(nóng)業(yè)良種海南南繁育種基地大棚內(nèi)于50孔穴苗盤上點(diǎn)播。在甜瓜幼苗子葉平展期（12月10日），噴施多效唑藥液濃度梯度為：0.00（CK）、50.00、100.00、" 150.00、200.00、250.00" mg/L，按一次性噴施" 1 000 mL藥液，田間常規(guī)管理。試驗(yàn)采用單因素完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，6個(gè)處理，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)20株。
2022年1月3日，在甜瓜幼苗3葉1心（點(diǎn)播后27" d）采樣，每重復(fù)隨機(jī)選3株。采用酶聯(lián)免疫吸附法（Infinite F50，ELISA檢測(cè)試劑盒），測(cè)定MDA、SOD、谷胱甘肽、GR、CAT、POD、抗壞血酸、可溶性蛋白、APX、脯氨酸等10個(gè)生理指標(biāo)（鮮樣），氮素含量（干樣）測(cè)定釆用奈氏比色法，磷素含量（干樣）測(cè)定釆用鉬銻抗吸光光度法，鉀素含量（干樣）測(cè)定采用原子吸收火焰光度法，葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素等指標(biāo)含量（鮮樣）采用比色法，可溶性糖含量（鮮樣）采用微量法。
1.3 數(shù)據(jù)處理
用WPS 2019、SPSS 27、Origin 2022等軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。
2 結(jié)果與分析
2.1 多效唑?qū)τ酌缧螒B(tài)的直觀效應(yīng)
表型觀察表明，多效唑?qū)τ酌缰仓晷螒B(tài)直觀影響顯著（圖1），隨著多效唑濃度增加，節(jié)間變短，植株越來越矮，根系越變發(fā)達(dá)和粗壯，葉片肥厚而濃綠。但是，當(dāng)濃度大于150.00 mg/L時(shí)（圖1-D），葉片明顯發(fā)生皺縮，表現(xiàn)藥害癥狀。
2.2 葉綠素含量的變化
不同處理間葉綠素含量差異顯著（圖2），總?cè)~綠素和葉綠素a隨著多效唑濃度增大而增加，葉綠素b呈“升-峰-降-升”變化，說明三者受多效唑影響規(guī)律基本一致，總體呈上升趨勢(shì)。各處理均比對(duì)照組高，葉綠素a和總?cè)~綠素在" 100.00～250.00 mg/L濃度間差異顯著，250 mg/L處理增幅最大，分別比對(duì)照增加" 18.63%（葉綠素a）、21.28%（總?cè)~綠素）；葉綠素b在" 50～100 mg/L及250 mg/L濃度間表現(xiàn)差異顯著，50 mg/L處理增幅最大，比對(duì)照增加" 30.77%。以上說明，多效唑可提高甜瓜幼苗葉片葉綠素含量，增強(qiáng)光合速率，利于植株提高耐" 熱性。
2.3 主要礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的變化
不同處理組甜瓜幼苗氮、磷、鉀等礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量差異顯著（圖3），隨著處理濃度增加，氮、鉀等含量呈“降-升-峰-降”變化，磷含量呈“升-峰-降”變化，三者均在低濃度處理區(qū)間含量提高，在高濃度區(qū)間下降，說明適宜濃度多效唑能夠促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)元素吸收，過高處理濃度影響根系營(yíng)養(yǎng)吸收。與對(duì)照組比較，所有處理均表現(xiàn)差異顯著，氮、鉀含量比對(duì)照組低，磷比對(duì)照高，最大變幅分別表現(xiàn)為19.60%（TN）、升17.31%（TP）、降" 27.22%（TK），對(duì)應(yīng)處理為100.00 mg/L、100.00 mg/L、150.00 mg/L，說明多效唑通過調(diào)控營(yíng)養(yǎng)積累比例，協(xié)調(diào)根冠比關(guān)系。
2.4 相關(guān)代謝化合物質(zhì)含量的變化
各處理組間相關(guān)代謝化合物質(zhì)含量變化差異顯著，可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)、脯氨酸、AsA等指標(biāo)隨多效唑濃度增加而增加（圖4-A～4-D）；與對(duì)照比較，差異顯著，最大增量分別為：33.0%（可溶性糖）、52.4%（可溶性蛋白質(zhì)）、70.6%（AsA）、49.7%（脯氨酸），對(duì)應(yīng)濃度均為250mg/L，說明多效唑能夠增加抗性物質(zhì)含量，從而提高幼苗" 抗性。
但是有害物質(zhì)MDA也隨多效唑處理濃度增加而增加（圖4-F），比對(duì)照最大增幅64.5%，而GSH含量下降（圖4-E），最大降幅60.1%，說明GSH對(duì)多效唑濃度比較敏感，隨多效唑濃度增加，幼苗的生長(zhǎng)抑制脅迫壓力增大，MDA含量增加，保護(hù)物質(zhì)GSH合成可能受阻，含量下降。
2.5 保護(hù)酶活性變化
處理間差異顯著（圖5，圖6），與對(duì)照相比，GR、POD、APX最大增幅分別為69.3%、" 185.3%、93.7%，SOD、CAT最大降幅分別為56.1%、" 53.9%，它們最大變幅對(duì)應(yīng)的濃度均為250mg/L。
保護(hù)酶活性變化分兩類，一類為GR、POD、APX，活性隨著多效唑處理濃度增加而增加，利于提高幼苗抗性；另一類為SOD、CAT，它們活性隨著處理濃度增加而降低，酶活性受抑制，可能與多效唑抑制壓力增大或發(fā)揮作用延后有關(guān)。
2.6 各生理指標(biāo)的相關(guān)性分析
采用SPSS 27軟件進(jìn)行相關(guān)分析，再用Origin 2022軟件作熱圖，結(jié)果表明（圖7），紅色區(qū)域（Corr：0.0～1.0）占面積最大，說明在多效唑作用下，各抗性指標(biāo)間多數(shù)為正相關(guān)。其中，可溶性糖與可溶性蛋白質(zhì)、GR、POD、AsA、APX、脯氨酸、總?cè)~綠素、MDA、葉綠素a等10個(gè)指標(biāo)為顯著正相關(guān)，可溶性糖與它們之間可能存在協(xié)同作用；MDA與全鉀、全氮、GSH、SOD、CAT等為顯著負(fù)相關(guān)，它們對(duì)活性氧可能具有清除作用。
2.7 各生理指標(biāo)的聚類分析
采用Origin 2022軟件對(duì)生理指標(biāo)進(jìn)行R型聚類分析表明，在毆式距離1.3～1.5處對(duì)應(yīng)有兩條譜線（圖8），將指標(biāo)聚類成2個(gè)類型，說明同類指標(biāo)間存在一定的協(xié)同互作性或遺傳相似性，同類間彼此呈正相關(guān)（圖7）。其中，可溶性糖與可溶性蛋白質(zhì)、GR、POD、AsA、APX、脯氨酸、總?cè)~綠素、MDA、葉綠素a、葉綠素b、全磷等12個(gè)指標(biāo)聚成一類，占70.59%，它們隨著多效唑增加而增加，說明多效唑?qū)剐陨硇?yīng)以正向效應(yīng)為主；GSH、SOD、CAT、全鉀、全氮等5個(gè)指標(biāo)聚成一類，占29.41%。
2.8 各生理指標(biāo)的主成分分析
為充分了解不同生理指標(biāo)間的主次關(guān)系，揭示多效唑提高甜瓜幼苗的決定因子。主成分分析表明（表1），依特征值大于1、碎石圖坡度平緩度（圖9-A）及包含信息量大于70%等提取原則，原來測(cè)定17個(gè)抗性生理指標(biāo)反映的信息，可由3個(gè)主成分（15.6個(gè)變量）反映92.16%信息。從空間成分圖（圖9-B）可知，可溶性蛋白質(zhì)、GR、可溶性糖、POD、AsA、APX、脯氨酸、總?cè)~綠素、MDA、葉綠素a等10個(gè)指標(biāo)距離較近。同理，磷單獨(dú)為一組，葉綠素b、GSH、SOD、CAT、鉀、氮為一組。
從表1變量載荷分值可知，第1主成分中，可溶性糖載荷分值最大（0.13），其次可溶性蛋白質(zhì)、GR、抗壞血酸、脯氨酸等代謝物得分也較大，命名為功能性物質(zhì)代謝，占總信息量74.91%，說明多效唑?qū)μ鸸嫌酌缟淼挠绊懸栽鰪?qiáng)幼苗功能性生理代謝為主，其中可溶性糖在抗性中起主效作用，作為判斷抗性大小的關(guān)鍵指標(biāo)；第2主成分中，氮、磷、鉀得分較大，均為營(yíng)養(yǎng)元素，命名為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝，占總變量信息量10.75%，當(dāng)中以磷分值最大（0.55），說明多效唑調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)吸收以磷為主導(dǎo)；同理，第3主成分葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素等得分較大，與植株光合作用有關(guān)，命名光合作用，占總變量信息量6.53%，關(guān)鍵因子為葉綠素b。可見，多效唑?qū)τ酌缣鸸袭a(chǎn)生一系列復(fù)雜生理影響，多指標(biāo)相互作用，共同提高幼苗抗逆性，但主要集中于功能性物質(zhì)代謝、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝、光合作用等三方面功能效應(yīng)，它們分別以可溶性糖、磷、葉綠素b為決定因子。
3 結(jié)論與討論
植物經(jīng)多效唑處理后，除了發(fā)生形態(tài)結(jié)構(gòu)直接變化和植株變矮外，還會(huì)引起植物體內(nèi)一系列復(fù)雜的生理生化變化。本研究發(fā)現(xiàn)，盡管不同濃度多效唑?qū)μ鸸嫌酌?7個(gè)生理指標(biāo)影響均表現(xiàn)顯著差異，但通過主成分分析可提取出功能性物質(zhì)代謝、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝、光合作用等三個(gè)公因子，分別占17個(gè)指標(biāo)信息量的74.91%、10.75%、" 6.53%，物質(zhì)代謝占權(quán)重較大，并且代謝中可溶性糖載荷分值最大（0.13），說明多效唑?qū)μ鸸嫌酌绱x生理效應(yīng)是復(fù)雜多樣的，但以可溶性糖為主效應(yīng)，推測(cè)它可能是多效唑提高甜瓜幼苗抗逆性的決定因子，可作為判斷甜瓜幼苗抗逆性強(qiáng)弱關(guān)鍵性指標(biāo)。這與黃寶華等[7]采用轉(zhuǎn)錄組研究結(jié)果相一致，它認(rèn)為朱頂紅經(jīng)多效唑處理后，在KEGG功能分類中代謝占比最大，達(dá)60%以上，代謝中前2位的為全局和總覽圖、碳水化合物代謝，進(jìn)一步從分子水平上驗(yàn)證了本研究的推測(cè)。這可能是由于糖代謝是高等植物的主要代謝之一，可溶性糖不僅是高等植物主要光合產(chǎn)物，也是碳水化合物代謝和暫時(shí)貯藏的主要形式，在植物代謝中占有重要位置[8]。駱桂芬等[9]研究表明，黃瓜等作物中可溶性糖的含量與抗逆性呈正相關(guān)，植株體內(nèi)含糖量越高，抗逆性越強(qiáng)，它們是誘導(dǎo)抗性機(jī)制的一部分，也與本研究推測(cè)一致。
多效唑誘導(dǎo)作物獲得抗性是多生理相互作用共同結(jié)果。大量研究表明[2-3，10-14]，多效唑處理作物后，可增加植物體內(nèi)可溶性蛋白、可溶性糖、抗壞血酸、脯氨酸、GSH、葉綠素等物質(zhì)含量，提高POD、APX、GR等酶活性，與本研究結(jié)果一致，說明多效唑確實(shí)能夠改善植物一系列的生理生化環(huán)境，利于提高植株對(duì)外界高溫、干旱等不良環(huán)境的抵御能力。但是，多效唑提高甜瓜幼苗抗逆性不是單一指標(biāo)孤立作用。本研究通過相關(guān)分析和聚類分析發(fā)現(xiàn)，可溶性糖與可溶性蛋白質(zhì)、GR、POD、AsA、APX、脯氨酸、總?cè)~綠、MDA、葉綠a等10個(gè)指標(biāo)之間為顯著正相關(guān)，可溶性糖與可溶性蛋白質(zhì)、GR、POD、AsA、APX、脯氨酸、總?cè)~綠、MDA、葉綠a、葉綠b、全磷等12個(gè)指標(biāo)聚成一類，進(jìn)一步說明多效唑提高甜瓜幼苗抗逆性，主要以可溶性糖為主導(dǎo)的多個(gè)生理指標(biāo)共同協(xié)作所致，在生產(chǎn)上應(yīng)加以協(xié)調(diào)，綜合利用。
本研究發(fā)現(xiàn)，隨著多效唑濃度增加，SOD和CAT活性降低，MDA含量增加，濃度超過150 mg/L時(shí)，甜瓜幼苗外觀表現(xiàn)藥害癥狀，說明濃度超過一定界限，一些酶活性就會(huì)受到抑制，這與李創(chuàng)珍等[4]、覃芳等[5]研究結(jié)果基本一致。因?yàn)楸Ｗo(hù)酶對(duì)膜系統(tǒng)的保護(hù)作用是有一定限度，如果植物體內(nèi)活性氧代謝系統(tǒng)平衡被打破，就會(huì)破壞或降低活性氧清除劑的活性，細(xì)胞膜受損[15]，而且多效唑與縮節(jié)胺（DPC）相似，它們作為一種植物生長(zhǎng)延緩劑，處理濃度越大，對(duì)作物機(jī)體的脅迫程度越大，機(jī)體本身的損害越大[15]。同時(shí)，高溫、強(qiáng)光、紫外輻射等環(huán)境脅迫可能引起植物體內(nèi)ROS的大量增加[16]，這種脅迫可能會(huì)引起SOD、CAT等酶蛋白變性失活或生物合成受阻[17]。但有趣的是，過去人們往往認(rèn)為ROS總是有害的，而現(xiàn)在一致的觀點(diǎn)認(rèn)為植株體內(nèi)維持適量活性氧濃度對(duì)于植物生長(zhǎng)發(fā)育的維持又必不可少，許多研究發(fā)現(xiàn)植物很多生理過程需要ROS參與，它在植物生長(zhǎng)發(fā)育、代謝調(diào)節(jié)、脅迫信號(hào)傳遞、防御反應(yīng)等許多方面發(fā)揮重要的積極作用[16，18]。一方面，它不但對(duì)病原菌有毒殺、提高寄主細(xì)胞壁木質(zhì)化、生長(zhǎng)發(fā)育、成花誘導(dǎo)、細(xì)胞程序性死亡（programmed cell death，PCD）、種子萌發(fā)、生物與非生物脅迫（環(huán)境脅迫）等有重要作用[18-19]；另一方面也可作為信號(hào)分子，調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)病程相關(guān)蛋白基因和耐熱性關(guān)鍵" MBF1c基因的表達(dá)，誘導(dǎo)植株抗病性和耐熱性[19-20]。因此，推測(cè)多效唑作用下維持植物體內(nèi)較高M(jìn)DA水平，對(duì)植株提高抗病、耐熱性等有益。
氮、磷、鉀元素是作物生長(zhǎng)過程中必不可少的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素，有關(guān)多效唑影響植株氮、磷、鉀含量變化報(bào)道較少，且結(jié)果不一致。多效唑可以增加水稻、芒果等作物葉片中的氮、鉀和磷等營(yíng)養(yǎng)元素含量[3，21]；但也有人認(rèn)為多效唑?qū)χ仓甑牡?、鉀同化有一定的抑制作用，降低小麥、桃樹等作物葉片中的氮和鉀元素含量[22-23]。本研究表明，隨著使用濃度增加，氮、磷、鉀元素變化整體呈“降-升-降”變化，低濃度多效唑利于營(yíng)養(yǎng)元素吸收，以及調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)元素積累配比，促進(jìn)植株地下根系生長(zhǎng)，協(xié)調(diào)根冠比，增強(qiáng)植株生理活性[3]。反之，隨著多效唑濃度增加，抑制GA合成增強(qiáng)[2]，植株生長(zhǎng)過度受阻，不利于氮、鉀營(yíng)養(yǎng)元素吸收。前人通過補(bǔ)充氮肥、鉀肥，可以恢復(fù)被高濃度多效唑矮化后植株的高度[2 24-25]，進(jìn)一步證實(shí)高濃度多效唑抑制氮、鉀的吸收。由此說明多效唑?qū)Φ?、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素吸收的影響，與使用濃度有關(guān)。
綜上，多效唑提高甜瓜幼苗抗逆性是多個(gè)生理變化共同調(diào)控的結(jié)果，主要表現(xiàn)在功能性物質(zhì)代謝、營(yíng)養(yǎng)代謝、光合作用等三方面效應(yīng)，可溶性糖可作為判斷甜瓜幼苗抗逆性強(qiáng)弱決定性指標(biāo)。但是，多效唑作為一種植物生長(zhǎng)延緩劑，它提高抗性是以犧牲植株正常生長(zhǎng)為代價(jià)，濃度超過150 mg/L表現(xiàn)藥害，建議以50～150 mg/L濃度處理為佳。
本研究?jī)H從生理層面作了推測(cè)分析，有待今后從基因組、蛋白組、代謝組等更深層次去驗(yàn)證，以進(jìn)一步明確多效唑提高植株抗性的分子機(jī)制。
參考文獻(xiàn) Reference：
［1］ 楊小鋒，范 榮，王學(xué)林.2014-2015年海南三亞厚皮甜瓜品種比較試驗(yàn)[J].中國(guó)瓜菜，2016，29（3）：32-35.
[2]韓德復(fù).多效唑的生理作用及作用機(jī)理[J].長(zhǎng)春師院學(xué)報(bào)（自然科版），1996（2）：37-39.
[3]隋艷暉，張 劍.多效唑及其在花卉上的應(yīng)用[J].北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，20（2）：22-26.
[4]李創(chuàng)珍，王軍民，徐 晶，等.氯吡脲和多效唑配施對(duì)山藥葉片一些生理特性的影響[J].南方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2012，43（12）：1952-1957.
[5]覃 芳，張俊杰，史艷財(cái)，等.葉面噴施多效唑?qū)鸹鄙L(zhǎng)及生理的影響[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，202 60（15）：96-100，106.
[6]殷文濤，陳海文，黃 遠(yuǎn)，等.不同濃度多效唑處理對(duì)西瓜幼苗生長(zhǎng)和生理的影響[J].中國(guó)瓜菜，2016，29（11）：41-45.
[7]黃寶華，許小瓊，陳曉慧，等.多效唑影響朱頂紅植株生長(zhǎng)的轉(zhuǎn)錄組分析[J].熱帶作物學(xué)報(bào)，2022，43（1）：185-195.
[8]宋成鈺.多效唑?qū)Ρ吐楦晌镔|(zhì)積累與籽粒灌漿的影響[D].江蘇揚(yáng)州：揚(yáng)州大學(xué)，2019.
[9]駱桂芬，崔俊濤，張 莉，等.黃瓜葉片中糖和木質(zhì)素含量與霜霉病誘導(dǎo)抗性的關(guān)系[J].植物病理學(xué)報(bào)，1997，27（1）：65-69.
[10] MORENO D，BERLIF F J，PICCOOLI P N，et al.Gibberellins and abscisic acid promote carbon allocation in roots and berries of grapevines[J].Journal of Plant Growth Regulation，201 30（2）：220-228.
[11]SHARMA D K，DUBERY A K，SRVASTAV M，et al.Effect of putrescine and paclobutrazol on growth，physiochemical parameters，and nutrient acquisition of salt-sensitive citrus rootstock kama khatta（Citrus kama Raf.）under NaCl" stress[J].Journal of Plant Growth Regulation，201 30（3）：301-311.
[12]ZHOU Z，MA H，LIANG K，et al.Improved tolerance of teak（Tectona grandis L.f.）seedlings to low-temperature stress by the combined effect of arbuscular mycorrhiza and paclobutrazol[J].Journal of Plant Growth Regulation，2012，31（3）：427-435.
[13]SRIVA M，KISHOR A，DAHUJA A，et al.Effect of paclobutrazol and salinity on ion leakage，prolrne content and activities of antioxidant enzymes in mango（Mangifera indica L.）[J].Scientia Horticulturae，2010，125（4）：785-788.
[14]魏 瑩.苦瓜砧木嫁接緩解高溫脅迫下幼苗光抑制和氧化脅迫的機(jī)理[D].南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2019.
[15]周運(yùn)剛，王俊剛，馬天文，等.不同DPC（縮節(jié)胺）處理對(duì)棉花生理生化特性的影響[J].新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，47（6）：1142-1146.
[16]束德峰.溫度脅迫下番茄葉綠體谷胱甘肽還原酶基因的克隆、表達(dá)和功能分析[D].山東泰安：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2011.
[17]潘瑞熾，豆志杰，葉慶生.茉莉酸甲脂對(duì)水分脅迫下花生幼苗SOD活性和膜脂過氧化作用的影響[J].植物生理學(xué)報(bào)，1995，21（3）：221 -228．
[18]楊雪琴.萵苣活性氧代謝相關(guān)基因在種子萌發(fā)中的功能分析[D].廣州：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2020.
[19]鄭家瑞，李云洲.植物誘導(dǎo)抗性研究進(jìn)展[J].山地農(nóng)業(yè)生物學(xué)報(bào)，2022，41（2）：51-58.
[20]鄒麗芳.芥藍(lán)" MBF1c調(diào)控的耐熱性分子生物學(xué)基礎(chǔ)[D].廣州：華南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2019.
[21]KISHOR A，SRTSTAV M，DUBEY A K，et al.Paclobutrazol minimises the effects of salt stress in mango（Mangifera indica L.）[J].Journal of Horticultural Science amp; Biotechnology，2009，84（4）：459-465.
[22]邵慶勤.葉面噴施多效唑提高小麥抗倒伏能力的生理機(jī)理研究[D].南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2017.
[23]趙宗方，凌裕平，吳小駿，等.多效唑?qū)μ覙渖L(zhǎng)發(fā)育和葉片礦質(zhì)元素含量的影響[J].江蘇農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào)，1998，" 19（1）：28，40.
[24]孫夢(mèng)瑄.多效唑、比久、烯效唑、矮壯素對(duì)甜瓜幼苗的影響[D].烏魯木齊：新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)，2015.
[25]吳光南，張金渝，湯日圣.多效唑?qū)ψ魑锏纳硇?yīng)和應(yīng)用[J].作物雜志，1991（1）：25-27.
Effect of" Paclobutrazol on Stress Resistance Physiology of Melon Seedlings Based on Multivariate Analysis
LIANG Renfan，F(xiàn)U Zhixin，ZHOU Peng，LIN Xu and SU Yicheng
（Guangxi Academy of Agricultural Sciences，Nanning 530007，China）
Abstract This study analyzed thephysiological resistance effects of paclobutrazol （PP333） on the melon seedlings and their interrelationships using multivariate statistical methods.The results indicate that paclobutrazol treatment significantly increased the content of soluble sugar（TSS）， soluble protein（sPRO）， ascorbic acid （AsA）， proline， total chlorophyll（Chl） and chlorophyll a（Chla）. It also significantly increased the activities of glutathione reductase（GR），peroxidase（POD） and ascorbic acid peroxidase（APX） etc. Malondialdehyde （MDA） was negatively correlated with total potassium （TK，R=-0.78），total nitrogen （TN，R=-0.57），glutathione （GSH，R=-0.89）， superoxide dismutase （SOD， R=-0.92），catalase （CAT， R=-0.86），etc. All resistance indexes could be clustered into 2 groups， accounting for 70.59% and 29.41% respectively.There was a positive correlation between indicators of the same kind;three common factors could be extracted from 17 physiological indicators， and were respectively named： functional substance metabolism，nutrient metabolism，photosynthesis. They accounted for 74.91%，10.75% and 6.53% of the total information.The corresponding key indicators were soluble sugar， phosphorus， chlorophyll b.Thus it can be seen that paclobutrazol can improve the stress resistance of melon seedlings. A concentration of 50-150 mg/L is the best treatment， which is mainly manifested in the functional effects of functional substance metabolism，nutrient metabolism and photosynthesis. Soluble sugar is a decisive indicator for measuring the stress resistance of melon seedlings treated with paclobutrazol.
Key words Paclobutrazol;Melon;Multivariable analysis;Resistance physiology
Received" 2023-06-15 Returned 2023-10-02
Foundation item Guangxi Science and Technology Plan（No.Gk-AD1828195）; Special Projects for Basic Research of Guangxi Academy of Agricultural Sciences （No.GNK-2021YT169，No.GNK-2018YT35，No.GNK-2016YM10， No.GNK-2017JZ35）.
First author LIANG Renfan， male，Ph.D， associate research fellow. Research area：on-site transformation of science and technology achievements. E-mail：348006717@qq.com
（責(zé)任編輯：郭柏壽 Responsible editor：GUO Baishou）
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