不同土壤水分條件下地被竹內源激素的動態變化

潘雁紅, 沈曉飛, 李偉成*, 王曙光

(1.國家林業局竹子研究開發中心/浙江省竹子高效加工重點實驗室， 浙江 杭州 310012；2.長興縣永綠林業發展中心， 浙江 湖州 313100；3.西南林業大學 生命科學學院， 云南 昆明 650224)

0 引 言

干旱脅迫是脅迫植物生長的重要因素，植物會啟動多種生理生化反應響應和適應干旱脅迫，植物有多種應對干旱脅迫的適應機制[1-3]，脫落酸(ABA)在植物干旱脅迫中起著重要作用，ABA含量的增加可激活脅迫反應基因，從而誘導氣孔關閉，降低蒸騰作用，維持植株體內水分平衡[4]。然而有關植物吲哚-3-乙酸(IAA)含量對干旱脅迫響應的研究結果大相徑庭。有研究表明,玉米葉片在干旱脅迫過程中IAA含量變化不大[5]，棉花的研究中發現IAA含量在干旱過程中升高[6]，發現對干旱脅迫下的黃瓜葉片IAA含量隨著干旱的進行IAA含量上升[7]。而有研究則認為干旱脅迫會導致 IAA 這類激素含量降低，使植株生長速率減慢，從而緩解因水分不足對植株完成正常生理活動造成的壓力[8]。

目前有關竹類植物抗旱或干旱脅迫方面的研究報道較少，在生理生化方面開展相關研究的竹種有鋪地竹(Sasa argenteostriatus)、平安竹(Pseudosasa japonica cv. Tsutsumiana)和小佛肚竹(Bambusa ventricosa)[9-11]。也有對黃條金剛竹(Pleioblastus kongosanensis f. aureostriaus)、菲白竹(Sasa fortune)、鋪地竹和菲黃竹(Sasa auricoma)等4個竹種持續干旱脅迫條件下的生理指標與其抗旱性的相互關系[12]。而有關干旱脅迫條件下竹類植物內源激素含量的變化動態研究則未見。文中對不同土壤水分條件下4種地被竹種的內源激素IAA和ABA含量的變化動態開展相關研究，分析竹類植物不同部位的內源激素含量變化規律，并總結不同竹種最佳的澆灌間隔周期。

1 試驗地自然條件

試驗地點位于“竹子之鄉”浙江省臨安市(29°56′～ 30°23′N，118°51′～ 119°72′E)太湖源鎮太湖源觀賞竹種園地被竹盆栽試驗苗圃。試驗地屬亞熱帶季風氣候，溫暖濕潤，四季分明，年降水量1 250～1 600 mm，年平均氣溫15.4 ℃，1 月份平均氣溫3.2 ℃，7 月份平均氣溫29.9 ℃，極端低溫-13.3 ℃，極端高溫40.2 ℃，全年大于10 ℃的平均活動積溫5 100 ℃，年均無霜期235 d，年日照時數1 850～1 950 h，土壤為紅壤，土層厚度大于60 cm，土質肥沃，結構疏松，十分適宜竹類植物生長。

2 材料與方法

2.1 試驗預處理

2016年3月采集與栽培試驗竹種樣本，分別為黃條金剛竹、箬竹(Indocalamus tessellates)、鵝毛竹(Shibataea chinensis)和白紋椎谷笹(Sasaella glabra)鞭生幼苗，栽植于透光農膜防雨棚中。根據高貴賓[13]等對地被竹-美麗箬竹(Indocalamus decorus)最佳施水處理澆灌的時間間隔為6 d的研究，設置不同土壤水分條件試驗，對4個竹種各取20盆鞭生苗開展不同周期的施水澆灌處理，各竹種均設置為3、6、9、12 d間隔施水1次，4種施水澆灌處理的土壤含水率分別為29.7%、21.3%、16.7%和13.2%。水分管理采用7.5 kW,流速60 t/h的水泵和花灑，平均每盆竹苗每次施水量0.5 L，盆地預置水盤。試驗選擇不同土壤水分條件下黃條金剛竹的葉、稈、稈基、地下莖和根開展IAA與ABA含量的測定并比較，同時與箬竹、鵝毛竹和白紋椎谷笹的根與葉中內源激素含量進行比較。

2.2 內源激素IAA和ABA含量的測定

植物激素的檢測使用酶聯免疫吸附測定法(Enzyme-linked Immunosorbent Assays， ELISA)[14]。稱取0.2～1.0 g新鮮竹子材料，加入2 mL提取液，將研缽置于冰中研磨樣品成勻漿，最后轉入10 mL試管搖勻，放置于4 ℃冰箱中過夜，然后3 500 r/min離心8 min，取上清液，沉淀中加1 mL提取液，攪勻，置4 ℃下再提取1 h，離心，合并上清液并記錄體積，上清液過C-18固相萃取柱以濾去雜質和色素，用真空濃縮干燥。激素的測定采用間接酶聯免疫吸附法(ELISA)進行。試劑盒由中國農大化控室提供，使用美國BIO-RAD680自動酶聯測讀儀進行OD值的測定，并使用logit曲線作圖計算樣品激素濃度。

每個處理重復3次，所有數據用Excel軟件處理，然后使用統計軟件SPSS19進行多重比較，分析各樣品中激素的含量變化規律。

3 結果與討論

3.1 不同土壤水分條件對地被竹不同部位內源激素IAA含量的影響

試驗選擇黃條金剛竹為研究對象，進行土壤水分控制，進而分析不同澆灌間隔時間、不同部位內源激素IAA和ABA含量變化規律分別見表1和表2。

表1 黃條金剛竹不同澆灌時間間隔植株各部位內源IAA含量 ng/g

注：同列中不同英文字母表示差異顯著(p<0.05 )，下同。

表2 黃條金剛竹不同澆灌時間間隔植株各部位內源ABA含量 ng/g

黃條金剛竹的葉片隨著施水間隔時間的延長，內源IAA的含量呈顯著下降趨勢，澆灌間隔時間為3 d時葉片中的IAA含量最高，12 d時葉片中IAA含量最低。竹稈內源IAA含量相對穩定，但間隔12 d澆灌的樣本中IAA含量顯著上升。在稈基中，隨著澆灌間隔時間的延長，內源IAA的含量先下降，然后逐步顯著增加，其中澆灌間隔為6 d的樣本IAA含量最低。黃條金剛竹的根和地下莖隨著澆灌時間間隔的延長，內源IAA的含量先上升，而后急劇下降，最后又上升，澆灌6 d 中的IAA含量最高，兩者間的變化趨勢一致。

總體而言，隨著澆灌時間間隔的延長，內源激素IAA含量葉片中呈現顯著下降趨勢，而稈與稈基中呈現出上升趨勢。

在黃條金剛竹的不同器官中，葉中IAA含量最高，下降趨勢最顯著，這可能是由于竹葉更容易受到環境水分條件的影響，進而影響到IAA含量的變化。相關研究也指出毛竹不同組織器官中，竹葉的內源激素含量最高[15]。葉、根和地下莖(即鞭)是反映單軸散生竹類植物生理狀態的重要器官，綜合不同澆灌間隔時間、不同器官的IAA含量變化，可以發現IAA的含量在澆灌間隔6 d時的葉片、根和地下莖較高。IAA在植物當中是一種十分重要的激素，在植物細胞分裂伸長、營養物質的積累運輸、頂端優勢和向光性中發揮重要作用[16]。因此澆灌間隔為6 d時，葉片、根和地下莖生理狀況較好，這可能是最佳的澆灌間隔時間。相關研究也表明，水分脅迫能顯著影響棉花主莖葉的IAA含量[17]。而且間隔 6 d 施水處理的美麗箬竹的形態特征表現最好[13]。

3.2 不同土壤水分條件對地被竹不同部位內源激素ABA含量的影響

ABA是植物滲透脅迫的一種信號分子，對干旱反應較為敏感[17]。隨著澆灌間隔時間不同，黃條金剛竹不同器官中內源激素ABA的含量也隨之發生相應的變化(見表2)。

在黃條金剛竹的不同器官中，地下部分各器官包括稈基、根和地下莖中ABA的含量高于地上部分的葉和稈。黃條金剛竹葉中的內源激素ABA的含量隨著澆灌間隔時間的延長不斷上升，澆灌間隔9 d時達到最大，但12 d時含量則急劇下降。竹稈中ABA含量則呈現出先下降再升高，而后又下降的趨勢，其中間隔6 d澆灌時含量最低，間隔9 d時含量最高，大致變化趨勢與葉一致，均為12 d時含量急劇下降。在黃條金剛竹的稈基中，ABA的含量隨著澆灌間隔時間的延長先下降而后又逐漸升高，間隔時間為3 d和12 d時含量最高，6 d時含量最低。而根與地下莖隨著間隔時間的延長，均大致呈現出先升高后降低的趨勢，其中澆灌間隔為6 d時，含量最高。

總體而言，根據內源激素IAA和ABA含量的變化動態分析，地上部分各器官中，葉較容易受到澆灌間隔時間的影響，而地下部分則呈現出根與地下莖變化趨勢大致一致的現象。除此之外，在澆灌間隔時間為6 d時，葉、稈與稈基ABA相對含量較低，而根與地下莖含量較高。ABA對植物的生長具有雙重作用，低濃度能夠促進生長，高濃度則抑制生長[18]。由于根、莖對ABA的耐受度不同，抑制莖生長的ABA濃度對根生長有時表現促進作用，干旱脅迫誘導的ABA通常會抑制莖的生長并促進根的生長[19-20]，使根冠比增大。因此澆灌間隔時間為6 d時，葉、稈和稈基中低濃度的ABA可能促進其生長，而較高濃度ABA則促進根與地下莖的生長。

3.3 不同澆灌時間間隔對不同竹種內源激素IAA和ABA含量的影響

在竹類植物地上部分各個器官中，葉最容易獲得，也是最容易受環境影響，地下部分則根最容易獲得和受到環境影響，因此,文中選擇不同竹種(箬竹、鵝毛竹和白紋椎谷笹)的根與葉為試驗對象，開展不同澆灌時間間隔對其內源激素IAA和ABA含量的動態變化研究，并與黃條金剛竹進行比較,分別見表3和表4。

表3 不同澆灌時間間隔不同竹種IAA含量 ng/g

表4 不同澆灌時間間隔不同竹種ABA含量 ng/g

由表3可以看出，隨澆灌間隔時間的延長，黃條金剛竹竹葉與根中IAA含量變化規律與其它竹種不同。箬竹、白紋椎谷笹和鵝毛竹竹葉中IAA含量先下降到最低，然后又顯著升高。其中9 d時，葉片中IAA含量升至最高，隨后又開始下降。IAA含量在竹根中隨著澆灌間隔時間的延長也表現出類似的變化趨勢。這說明不同竹種對水分條件的適應性不同，箬竹、白紋椎谷笹和鵝毛竹可能最佳的澆灌間隔期為9 d，顯著區別于黃條金剛竹和美麗箬竹[13]。

除此之外，在其他竹種的根與葉中，ABA的含量隨著澆灌時間間隔的延長也會發生相應的變化(見表4)。箬竹和鵝毛竹葉與根中內源激素ABA的含量與黃條金剛竹大致表現趨勢一致，含量均為逐漸上升且間隔9 d后下降的趨勢，而ABA含量的下降可能會影響根與葉的正常生理功能。白紋椎谷笹的根與葉中內源ABA含量變化動態區別于其他竹種，自身變化動態一致，均為先升高、后降低、再升高的變化趨勢。另外，鵝毛竹的葉與根中內源ABA的含量均顯著高于黃條金剛竹、箬竹與白紋椎谷笹，顯示不同竹種可能對ABA耐受度有所差異。除鵝毛竹之外，其他竹種均表現出葉中ABA的含量低于根中的含量。

ABA在植物遭受干旱時，起到十分重要的作用，ABA含量的增加可激活脅迫反應基因，從而誘導氣孔關閉，降低蒸騰作用，維持植株體內水分平衡[2]。實驗中不同竹種ABA含量隨澆灌間隔時間的延長而表現出大致含量上升的趨勢，與前人報道的水分脅迫下植物的ABA含量增加結果一致[21]。

4 結 語

黃條金剛竹內源激素含量隨著澆灌間隔時間的延長，不同部位表現出不同變化趨勢。葉中IAA的含量逐漸下降，而稈與稈基中呈現出上升趨勢。ABA含量在葉與根和地下莖中則表現出先升高后降低的趨勢。地上部分各器官中，葉中的激素含量容易受到澆灌間隔時間的影響，而地下部分根與地下莖變化趨勢一致。同時，葉中IAA的含量最高，而ABA的含量則表現出地上部分各器官低于地下部分。

箬竹、鵝毛竹與黃條金剛竹不同器官內源激素含量變化動態一致。鵝毛竹的葉與根中內源ABA的含量高于其他3種地被竹竹種。不同地被竹竹種對不同土壤水分條件的適應性不同。

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