外源抗熱劑對馬纓杜鵑抗熱性的影響初探

汪蓉 葉向斌 岳保超 劉黽 管璞怡

摘要：以4年生馬纓杜鵑Rhododendron de！avayi為材料，采用4因素2水平正交試驗設計，探討不同抗熱劑及其不同濃度處理對馬纓杜鵑抗熱性的影響。結果顯示：在高溫脅迫下（42℃）施用對氨基水楊酸（PAS）、海藻酸（AA）和氯化鈣（CaCl₂），對馬纓杜鵑抗熱性有顯著的影響，22℃時以200mg/L PAS+400mg/L AA+800rng/L CaCl₂，組合處理對提高馬纓杜鵑的抗熱性效果最好，42℃時則以200mg/L PAS+200mg/L AA+1200mg/L CaCI，組合處理效果最佳。

關鍵詞：馬纓杜鵑；高溫脅迫；抗熱劑；抗熱性

中圖分類號：S688.9

文獻標志碼：A

文章編號：1671-2641（2015）06-0026-04

收稿日期：2015-07-07

修回日期：2015-10-19

1 研究目的及意義

馬纓杜鵑Rhododendron delavayi為常綠小喬木，高可達12m，枝條粗壯，直立，葉革質，長圓狀披針形，幼葉表面及背面均有灰白色及淡棕色海綿狀薄氈毛，成葉表面光綠色，無毛；頂生傘形花序，有花10～20朵，花冠鐘狀，深紅色；蒴果圓柱形，長約1.8cm，厚約8mm，縱向5裂?；ㄆ?～6月，果期8～9月。主要分布于我國西南地區海拔1200～2900m、氣候冷涼、空氣濕潤的山坡。近年來，有對馬纓杜鵑的繁殖技術、種苗生長規律、花期調控、植物激素對其光合作用日變化的影響等研究報道，但對馬纓杜鵑幼苗抗熱性的報道很少。

馬纓杜鵑南移至城市低海拔地區面臨的主要困難是高溫制約。人們多從野外山林地區直接挖苗種植，而作為三大高山花卉之一的杜鵑多自然分布于我國西南各省山地，被挖取的苗木往往難以適應城市炎熱的環境，導致大量野生資源遭到破壞。本研究旨在找出較好的可提高馬纓杜鵑抗熱性的外源抗熱劑配方，為其在熱帶低海拔氣候炎熱地區的引種和應用提供參考。大量研究報道表明，外源水楊酸類物質、海藻酸剮及Ca²⁺處理能減輕或抵御植物因逆境引起的不利生理變化，對提高植物的抗性起著重要作用。何亞麗等研究了0-1.5mmol/L的水楊酸對3葉齡高羊茅幼苗具抗熱性的作用，王三根等研究表明一定濃度的海藻糖能有效提高小麥的抗鹽能力，趙冰等研究表明20mmol/L的Ca²⁺處理能有效抑制高溫脅迫對秦嶺高山杜鵑幼苗葉片的傷害，劉悅萍等報道Ca²⁺可促進水楊酸類物質對植物耐熱性的誘導。為探索對氨基水楊酸、海藻酸、Ca²⁺三者分別及共同對馬纓杜鵑的抗熱性影響，根據文獻資料選取適宜濃度范圍進行探索，采用正交試驗方法進行方案設計。

2 材料和方法

2.1 試驗材料及方案

本試驗用4年生馬纓杜鵑實生苗，購自云南省昆明市呈貢區苗木基地，其經緯度分別為102°80′、24°88′，屬低緯度高原平壩地區，海拔高1900～2000m，氣候屬低緯度高原季風氣候型，年平均氣溫14.7℃，年日照數2200h，年均降雨量800mm。實生苗平均高度為26cm，植株基莖平均粗10cm，葉片10～13片，植株長勢良好，能在苗圃內半遮蔭條件下自然度夏。本試驗場地位于廣東省廣州市仲愷農業工程學院科學樓二樓平臺。

試驗采用四因素兩水平正交設計，詳見表1。表中，22/10℃為試驗進行時正常狀態下白天及夜晚的溫度，42/30℃為高溫脅迫下白天及夜晚的溫度。

本試驗用外源抗熱劑為對氨基水楊酸、海藻酸及CaCl₂，試劑購自阿拉丁試劑（上海）有限公司，均為分析純級別。

試驗共設9個處理，每個處理重復20株，具體實施方案見表2。試驗中溫度控制采用小型溫室隔離、加熱器保溫與溫度控制器控制溫度相結合的方式。溫室內的環境為：自然光照，因溫室位于一冠幅較大的葉樹下方，既避免了正午陽光直射，又為植株提供了足夠的光照。經照度計測定，試驗期間12：00的平均光照強度為12825Lux，上午和下午時段的平均光強為4902Lux，空氣濕度為12%-19%。

試驗用材料均為生長良好、長勢一致的植株，所有植株均進行統一的水分和營養管理。待植株生長基本穩定后，按照表2編號并進行處理，將PAS、AA及CaCl₂分別用噴霧器在9：30-10：00進行噴施，每種抗熱劑噴完后，待葉片干后再繼續噴施下種抗熱劑，各抗熱劑均勻噴施在葉片的正反面，每2d噴施1次，連續噴3次，對照試驗植株噴施清水，噴藥后讓植株穩定生長5d后移入溫室進行高溫脅迫，脅迫時間共計96h。在高溫脅迫前取第一次樣，此后每48h取1次樣，每次取樣時間均在9：00左右，剪取長勢良好的新鮮葉片即刻用于各項生理生化指標的測定，每個指標重復3次。

2.2 測定指標與分析

高溫對于植物的危害是極其復雜的，包括間接傷害和直接傷害兩方面，間接傷害包括饑餓、蛋白質的破壞和氨毒害，直接傷害包括蛋白質變性和生物膜破壞，高溫會使植物出現葉片灼傷、枯死，樹干干裂，葉芽與花芽損傷等熱害癥狀。結合植物抗熱性鑒定方法和試驗條件等因素綜合考慮，確定用丙二醛及可溶性糖2個生理生化指標進行測定，同時結合植物生長形態指標的觀測對不同抗熱劑處理下馬纓杜鵑進行較綜合的抗熱性測定。

植物在高溫脅迫期內，其生長形態會發生一系列的變化，首先受到影響的是植株幼葉部分，幼葉逐漸枯萎、燒灼、脫落，繼而老葉出現枯黃、萎焉、脫落等現象。根據植株的生長表現，參考陳文志的分級標準制定以下評定標準：

Ⅰ級：全部植株長勢良好，葉色正常，植株傷害率為O。

Ⅱ級：小部分植株的小部分葉片干枯，植株傷害率為20%。

Ⅲ級：小部分植株的大部分葉片干枯并脫落，植株傷害率為40%

IV級：大部分植株的小部分葉片干枯，植株傷害率為60%。

V級：大部分植株的大部分葉片干枯并脫落，植株傷害率為80%。

經過高溫脅迫后，各處理下馬纓杜鵑抗熱性強弱按如下劃分：1～II級為強，III～Ⅳ級為中等，V級為弱。對高溫脅迫1個月后植株的生長狀況進行觀測，并統計死亡植株占各處理總數的比例，得出傷害率，進行抗熱劑效果比較。

試驗測定數據均采用Minitab16、Exce12003和SPSS17.0軟件進行正交試驗設計、多重比較和方差分析，并運用隸屬函數法對不同藥物處理下馬纓杜鵑幼苗抗熱性進行綜合評價。

3 結果與分析

3.1 不同抗熱劑處理對馬纓杜鵑葉片丙二醛含量的影響

MDA是膜脂過氧化作用產物之一，通常利用它作為脂質過氧化指標，表示細胞膜脂過氧化程度和植物對逆境條件反應的強弱。研究表明，植物的抗熱性越強，高溫脅迫下MDA含量的增幅越小。如圖1所示，各處理在0-96h的高溫脅迫期間，MDA含量基本呈上升趨勢。各處理的增幅在22℃時由小到大為處理2（15%）<處理3（4.83%）<處理1（17.05%）<處理4（45.11%），42℃時處理5（29.88%）<處理6（37.27%）<處理9（72%）<處理7（85.44%）<處理8（107.09%）。

方差分析結果表明，在高溫脅迫初期，除了處理5和處理8間以及處理7和處理6間無顯著性差異（P>0.05）外，其它互相之間有顯著性差異（P<0.05）。在高溫脅迫中期，各處理間均有顯著性差異（P<0.05）。在高溫脅迫后期，處理1和處理5間無顯著性差異（P>0.05），其它各處理間均有顯著性差異（P<0.05）。22℃和42℃條件下，處理4（300mg/L PAS+600mg/L AA+1200 mg/L CaCl₂）和處理7（200mg/L PAS+200mg/LAA+1200mg/L CaCl₂）的MDA含量增幅較大，2種抗熱劑組合中均有1200mg/L CaCl₂，說明高濃度的CaCl₂不能有效地改善由高溫引起的膜系統傷害情況，低濃度的CaCl₂對于降低膜系統受傷害的程度有幫助。

3.2 不同抗熱劑處理對馬纓杜鵑葉片可溶性糖含量的影響

可溶性糖是植物體內一種重要的滲透調節物質，植物為了適應逆境條件，常主動積累一些可溶性糖，降低滲透勢和冰點，增加細胞液濃度，提高植物對水分的吸收能力和保水能力，以適應外界環境條件的變化。有研究顯示，高溫脅迫下滲透調節能力強的植物抗熱性強。如圖2所示，馬纓杜鵑植株可溶性糖含量基本隨著高溫脅迫時間的增加而逐漸增加。在0-96h高溫脅迫期間，22℃時各處理可溶性糖含量增幅從大到小為處理4（0.054%）>處理1（0.052%）>處理3（0.051%）>處理2（0.029%），42℃時處理5（0.048%）>處理8（0.042%）>處理6（0.033%）>處理7（0.025%）>處理9（0.0089%）。

方差分析顯示，在高溫脅迫初期，各處理間大部分無顯著性差異（P>0.05）；在高溫脅迫中后期，各處理間出現顯著性差異（P<005）。其中在22℃時除處理1和處理3間無顯著性差異（P<0.05），其余各處理間均有顯著性差異（P<005），處理4即300mg/L PAS+600mg/LAA+1200mg/L CaCl₂組合噴施對于提高植株可溶性糖含量效果最好；42℃時各處理間均有顯著性差異（P<0.05）， 處理5即600mg/LAA+400mg/L CaCI2對于提高植株可溶性糖含量效果最好。

3.3 不同抗熱劑處理對馬纓杜鵑生長的影響

表3顯示，22℃時表現較好的是處理2和處理4，在高溫脅迫后期，大部分葉色基本正常，有20%-40%的老葉干枯焦黃；42℃時表現較好的是處理7，有40%-60%的植株出現老葉脫落。

在高溫脅迫結束后一個月內，繼續對受試植株進行跟蹤觀測，得出42℃條件下的植株受傷害程度最大，未經抗熱劑處理的植株傷害率高達83%，經抗熱劑處理的植株除處理7外，其它處理的傷害率均達到50%以上。在22℃條件下植株恢復生長狀態最好，大部分植株均有8-14片新葉長出，新葉長約15cm。42℃條件下的植株死亡數最多，且枯落葉為22℃條件下的兩倍多，在該溫度條件下未噴施抗熱劑的植株大部分患病，致使植株葉片繼續干枯，最后死亡。說明在自然狀態下，4年生馬纓杜鵑難以耐受42℃高溫。

3.4 不同抗熱劑處理下馬纓杜鵑抗熱性的綜合評價

運用模糊數學隸屬函數法計算，由表4可知，未施用抗熱劑的植株的函數值均低于施用了抗熱劑的植株的函數值，說明抗熱劑的施用有助于提高植株的抗熱性，在22℃時的效果處理3>處理4>處理2>處理1，42℃時處理7>處理6>處理5>處理8>處理9。隸屬函數法綜合評價結果與實際觀測結果基本一致。

4 結論與討論

在高溫脅迫下，抗熱劑的施用對4年生馬纓杜鵑抗熱性有顯著的影響，它們對維持植株在高溫脅迫下生理活動的正常進行有一定的作用。在試驗設定的溫度條件下，通過測定未施抗熱劑的馬纓杜鵑的生理生化指標，表明高溫脅迫嚴重影響了馬纓杜鵑的正常生長，植株很難耐受42℃高溫。在對經過不同抗熱劑處理的馬纓杜鵑的生理指標及植株實際生長情況的測定與觀察中，運用模糊數學隸屬函數法，得出2個溫度條件下耐熱性最強的抗熱劑組合：22℃時使用200mg/L PAS+400mg/LAA+800mg/L CaCI2處理，42℃時使用200mg/L PAS+200mg/LAA+1200mg/L CaCl₂處理。

對于馬纓杜鵑等一類野生喬狀杜鵑的引種，應先從幼苗做起，幼苗相對于大樹有更強的適應性，且對于野生資源的破壞更小，在引種目的地之前，應先在引種地種植一段時間，待其生長狀態良好，再移至目的地，通過噴施合適的抗熱劑及合理的管理，植株定能順利度夏。

何亞麗等研究發現，濃度為0.1-1.0μmol/L的水楊酸可提高3葉齡高羊茅幼苗的抗熱性；孫艷等研究顯示，濃度為50μmol/L的水楊酸可提高黃瓜四葉期幼苗的抗熱性；陳文志等研究顯示在38℃條件下，150mg/L的水楊酸和1000mg/L的CaCI，混合噴施有助于提高四季報春植株的抗熱性；趙冰等研究表明，20mmol/L Ca²⁺處理秦嶺高山杜鵑能有效抑制高溫脅迫引起的幼苗葉片內丙二醛含量的快速積累，并使熱害指數降低約75%，從而在一定程度上提高高山杜鵑的耐熱性。

將氨基水楊酸、海藻酸和氯化鈣本身作為營養物質作用于植株，可促進植株生長。大量研究表明，水楊酸類、海藻糖類及鈣離子可提高植株耐熱性。本試驗結果表明，其不同濃度組合亦有助于提高馬纓杜鵑的抗熱性，對于在高溫脅迫中受傷害的植株，抗熱劑的施用可以增強受傷害植株的恢復能力。故3種物質的施用對于馬纓杜鵑引種至廣州地區有積極的作用，可以作為馬纓杜鵑引種的抗熱劑使用。