不同生育期桔梗對濕害脅迫的生長響應(yīng)及耐濕性評價(jià)

歐泉 馬云桐 王準(zhǔn) 毛勝楠 楊淑茗

摘要 [目的]研究不同生育期桔梗對濕害逆境的生長指標(biāo)響應(yīng)。[方法]分別在苗期、拔節(jié)期、花期、果期對桔梗進(jìn)行濕害處理，測定株高、主莖粗度、最大葉長、最大葉寬、分枝數(shù)、地上干重、地下鮮重、地下干重、總皂苷含量，比較4個(gè)生育期中生長指標(biāo)的耐濕性差異。[結(jié)果]濕害處理下，不同生育期桔梗生長指標(biāo)響應(yīng)有所差異，耐濕性不同，拔節(jié)期耐濕性最弱。[結(jié)論]該研究為指導(dǎo)桔梗大田栽培提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞 桔梗；生育期；生長指標(biāo)；耐濕性

中圖分類號 S567.23+9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2017）07-0109-03

Growth Response and Tolerance to Waterlogging Stress of Platycodon grandiflorum at Different Growth Stages

OU Quan， MA Yun-tong*， WANG Zhun et al

（The Breeding Base of State Key Laboratory of Resources Systems Research and Development Utilization of Chinese Herbal Medicines Constructed by the Ministry of Science and Technology and Sichuan Province， Pharmacy College， Chengdu University of TCM， Chengdu， Sichuan 611137）

Abstract [Objective] To study the effect of waterlogging stress on growth indexes of Platycodon grandiflorum at different growth stages. [Method] With the continuous waterlogging stress treatment to P. grandiflorum at seedling stage， jointing stage， flowering stage and fruit stage， plant height， stem diameter， maximum leaf length and width， number of branches， fresh mass on the ground， fresh mass and dry mass of underground part and content of total saponin were determined， and the differences of waterlogging tolerance were compared. [Result] With the continuous waterlogging stress treatment， the growth indexes varied in different growth stages and the tolerance to waterlogging stress was different.At the jointing stage， P. grandiflorum had the worst waterlogging tolerance. [Conclusion]The study provided a theoretical basis for guiding the field cultivation of P. grandiflorum under waterlogging stress.

Key words Platycodon grandiflorum；Growth stages；Growth indexes；Waterlogging tolerance

桔梗[Platycodon grandiflorum（Jacq.）A. DC]為桔梗科植物，干燥的根為傳統(tǒng)大宗藥材；具有宣肺、利咽、祛痰、排膿的功效[1]。桔梗尚有食用、觀賞多種用途，出口日本、韓國等多個(gè)地區(qū)。商品桔梗以內(nèi)蒙古、山東、安徽、江蘇、四川等省（區(qū)）產(chǎn)量較大，南北皆可種植[2]。

濕害脅迫下，植物根系因缺氧而生長受限，造成其生理代謝紊亂，進(jìn)而對植株生長發(fā)育進(jìn)程造成一系列損傷[3-5]。在桔梗大田栽培過程中，長期水濕條件下，桔梗葉片逐漸卷曲，根部腐爛，并發(fā)根腐病等，影響其生長發(fā)育進(jìn)程，最終導(dǎo)致桔梗品質(zhì)及產(chǎn)量的下降[6-7]。當(dāng)前，關(guān)于水濕逆境條件下桔梗的生理響應(yīng)變化鮮見報(bào)道。該試驗(yàn)依據(jù)桔梗不耐水濕特性，結(jié)合四川地區(qū)多濕多雨特點(diǎn)，對水濕逆境下桔梗的生長指標(biāo)變化進(jìn)行研究，并做差異性評價(jià)，為建立川桔梗大田栽培管理規(guī)范提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與處理

于2015年10月份自四川省安岳縣采集二年生桔梗種子，經(jīng)成都中醫(yī)藥大學(xué)中藥資源教研室馬云桐教授鑒定，播種于成都中醫(yī)藥大學(xué)溫室內(nèi)。試驗(yàn)于2016年3—10月進(jìn)行。3月份選擇顆粒飽滿桔梗種子浸于50 ℃溫水中攪拌至涼，放置12 h后條播于70 cm×40 cm×25 cm規(guī)格大型塑膠菜盆中。播種基質(zhì)為壤土，其土壤飽和持水量（環(huán)刀法測定）為349.92 g/kg，田間持水量為186.03 g/kg。播后參照大田土壤含水量，定期澆水維持盆內(nèi)土壤含水量（烘干法測定）在18%左右[8]。待桔梗苗長至3對真葉全展時(shí)，進(jìn)行間苗，保持株距8 cm、行距16 cm，每盆定苗24株，對照（CK）、處理（T）各3次重復(fù)。分別于5月21日（苗期）、6月16日（拔節(jié)期）、7月6日（花期）、8月11日（果期）進(jìn)行試驗(yàn)處理，對照、處理組各隨機(jī)選取10株大小一致的桔梗掛牌標(biāo)記，進(jìn)行后續(xù)生長指標(biāo)測定。處理組模擬濕害狀態(tài)，每日早晚大量灌水維持其土壤吸水達(dá)到飽和狀態(tài)，對照組每周澆水2～3次，維持土壤含水量在18%左右。處理組持續(xù)濕害脅迫15 d后進(jìn)行相關(guān)形態(tài)學(xué)參數(shù)測定。

1.2 測定指標(biāo)及方法

濕害脅迫期間，每日觀察桔梗生長變化。濕害處理下，各生育期桔梗于脅迫15 d后測定各組所標(biāo)記桔梗株高、分枝數(shù)、主莖粗度（莖基部第1對真葉上部節(jié)間直徑）、最大葉片長度、最大葉片寬度。在果期組處理結(jié)束后，統(tǒng)一挖取各生育期處理及對照桔梗并清洗，吸水紙擦干表面水后進(jìn)行地上部分鮮重、地下部分鮮重稱量。最后置于105 ℃烘箱殺青后，80 ℃烘至恒量進(jìn)行地上部分干重[9]、地下部分干重測定。因果期結(jié)束后地上莖稈部分干枯，故地上部分鮮重未予測定。果期對照組及各生育期處理組桔梗根部總皂苷含量采用石俊英等[10]方法測定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

生長指標(biāo)各數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0及Excel進(jìn)行相關(guān)處理分析。采用隸屬函數(shù)法對不同生育期桔梗的生長指標(biāo)進(jìn)行綜合評價(jià)，判定其耐濕性強(qiáng)弱。針對不同時(shí)期供試桔梗，為消除各時(shí)期基礎(chǔ)性狀差異產(chǎn)生的影響，對各測定項(xiàng)一律采用相對值（即耐濕性系數(shù)α）進(jìn)行相關(guān)計(jì)算分析。

α=濕害處理測定值/對照測定值×100%各指標(biāo)隸屬函數(shù)值：U（Xi）=（Xi-Xmin）/（Xmax-Xmin）式中，Xmin為第i個(gè)綜合指標(biāo)的最小值；Xmax為第i個(gè)綜合指標(biāo)的最大值[11]。

2 結(jié)果與分析

2.1 濕害脅迫下桔梗生長指標(biāo)變化及其耐濕性指數(shù)

對照組桔梗正常澆水下，各植株生長狀況良好。4個(gè)階段供試材料因生育期不同而呈現(xiàn)出一定程度的基礎(chǔ)性狀差異。就4個(gè)生長階段的供試桔梗而言（表1），濕害處理下，其主莖增粗，分枝數(shù)增多，最大葉長及最大葉寬均有所增加。同時(shí)，地下部分干重與地上部分干重呈下降趨勢，而株高與地下鮮重則在不同生育期內(nèi)表現(xiàn)出上升與下降2種現(xiàn)象[12-13]。此外，相比于對照組，各生育期處理組桔梗根部總皂苷含量均有不同程度下降現(xiàn)象。

結(jié)合各生長指標(biāo)耐濕性指數(shù)（表2）可知，對各不同生育期桔梗生長指標(biāo)而言，濕害促進(jìn)了多數(shù)供試材料地上部分生長，對地下部分則表現(xiàn)出一定的抑制作用，其中對最大葉長、最大葉寬及桔梗總皂苷含量影響較為顯著。可見，濕害脅迫下，多數(shù)供試材料通過降低根冠比來適應(yīng)逆境傷害，不同生育期桔梗生長受脅迫影響程度不同，表明其耐濕性存在一定差異。

2.2 濕害脅迫下桔梗各生長指標(biāo)耐濕性指數(shù)的相關(guān)性分析

從表3可看出，地下鮮重與主莖粗度呈顯著正相關(guān)；最大葉寬與株高、最大葉長與地下干重、最大葉長與主莖粗度、分枝數(shù)與總皂苷含量之間呈顯著負(fù)相關(guān)；最大葉長與地下鮮重呈極顯著負(fù)相關(guān)。因此，可由葉片長寬、主莖粗細(xì)對桔梗地下部分生長狀況進(jìn)行預(yù)估，由分枝數(shù)對桔梗總皂苷含量進(jìn)行預(yù)測。此外，可采用適當(dāng)措施調(diào)節(jié)根冠比，抑制葉片、分枝數(shù)等地上部分生長，進(jìn)而促進(jìn)桔梗地下部分干質(zhì)量（產(chǎn)量）的增加，并調(diào)控其品質(zhì)（總皂苷含量）變化。

2.3 濕害脅迫下桔梗各生長指標(biāo)的隸屬函數(shù)分析

以株高、主莖粗度、分枝數(shù)、最大葉長、最大葉寬、地下鮮重、地下干重、地上干重、總皂苷含量共計(jì)9項(xiàng)生長指標(biāo)的耐濕性指數(shù)為依據(jù)，進(jìn)行隸屬函數(shù)分析，計(jì)算各指標(biāo)隸屬函數(shù)值，結(jié)果見表4。綜合各指標(biāo)隸屬函數(shù)值分別求得濕害處理下桔梗在苗期、拔節(jié)期、花期、果期的平均隸屬函數(shù)得分，得到各生育期的耐濕性從強(qiáng)到弱依次為果期、苗期、花期、拔節(jié)期，即對生長指標(biāo)而言，桔梗在果期耐濕性最強(qiáng)，苗期、花期次之，拔節(jié)期耐濕性最弱。

3 討論

在遭受不利環(huán)境影響時(shí)，植物體最直觀的反應(yīng)是其外部形態(tài)上的變化，如葉片卷曲、皺縮和萎凋等。該試驗(yàn)中，在遭受濕害逆境后，各生育期桔梗均出現(xiàn)不同程度的葉片卷曲、葉色失綠狀況，少部分植株出現(xiàn)地上部分萎蔫枯死現(xiàn)象。逆境條件下，植物體外在形態(tài)上的變化能直接反映其所受傷害的程度，是評價(jià)植物對逆境抗性強(qiáng)弱最直接和可靠的參考[14]。濕害脅迫會改變植株正常的生長發(fā)育進(jìn)程，濕害逆境下，植物生長量大小是衡量其耐濕性的重要指標(biāo)。該研究中，不同生育期桔梗濕害處理后普遍表現(xiàn)出腋芽增多、分枝增加、主莖增粗、葉片加長加寬等地上部分生長加快的趨勢。同時(shí)，地下部分質(zhì)量則表現(xiàn)為下降趨勢，即桔梗在水濕環(huán)境中表現(xiàn)出莖稈加速生長的避澇性[15]。可見，濕害處理下，供試桔梗材料均出現(xiàn)地上部分加快生長、地下部分生長受到抑制的狀況，即根冠比降低的現(xiàn)象[16-19]。這可能是處于水濕環(huán)境下桔梗形態(tài)學(xué)上的一種生存保護(hù)機(jī)制。此外，各生育期桔梗地下部分總皂苷含量均不同程度低于對照組，表明濕害逆境對桔梗部分刺傷代謝產(chǎn)物生成有一定的抑制作用。

植物抗逆性是受諸多逆境相關(guān)因素影響的復(fù)雜數(shù)量性狀[20-21]。濕害脅迫下，不同生育期桔梗株高、分枝數(shù)、最大葉長葉寬等生長指標(biāo)上存在不同程度正向或負(fù)向2種反應(yīng)。采用其中任意一項(xiàng)單一指標(biāo)評價(jià)濕害脅迫下的生理響應(yīng)均不夠全面客觀。基于多指標(biāo)評價(jià)的隸屬函數(shù)分析法能夠?qū)Ρ容^復(fù)雜的數(shù)量性狀做出相對客觀準(zhǔn)確的評價(jià)，此分析法已在苧麻、水稻等作物品種中有所應(yīng)用[22-23]。該試驗(yàn)對供試桔梗各生長指標(biāo)耐濕性指數(shù)進(jìn)行隸屬函數(shù)分析，獲得不同生育期桔梗生長指標(biāo)耐濕性差異。

濕害脅迫下，桔梗會發(fā)生形態(tài)、生理、生化等一系列變化。該研究僅對生長指標(biāo)進(jìn)行分析：桔梗在果期耐濕性最強(qiáng)，苗期、花期次之，拔節(jié)期最差，可見在快速營養(yǎng)生長期（拔節(jié)期），桔梗對濕害響應(yīng)最為敏感，應(yīng)在此期間做好排水防澇工作。該試驗(yàn)為系統(tǒng)研究濕害脅迫下桔梗生長生理特性提供參考，并為指導(dǎo)桔梗大田栽培管理提供理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 國家藥典委員會.中國藥典：一部[S].北京：中國醫(yī)藥科技出版社，2015：277.

[2] 郭麗，張村，李麗，等.中藥桔梗的研究進(jìn)展[J].中國中藥雜志，2007，32（3）：181-186.

[3] 李玲，張春雷，張樹杰，等.漬水對冬油菜苗期生長及生理的影響[J].中國油料作物學(xué)報(bào)，2011，33（3）：247-252.

[4] 王瓊，張春雷，李光明，等.漬水脅迫對油菜根系形態(tài)與生理活性的影響[J].中國油料作物學(xué)報(bào)，2012，32（2）：157-162.

[5] 李浩杰，張雪花，蒲曉斌，等.甘藍(lán)型油菜對田間模擬濕害脅迫的生理響應(yīng)[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2013，26（1）：84-88.

[6] 祝麗香，霍學(xué)慧，孫洪信，等.桔梗連作對土壤理化性狀和生物學(xué)性狀的影響[J].水土保持學(xué)報(bào)，2013，27（6）：177-181.

[7] 吳悅明，孫芙蓉，徐玉芳，等.桔梗根腐病發(fā)生原因及防治措施研究[J].山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2008，39（3）：424-428.

[8] 胡慧蓉，田昆.土壤學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教程[M].北京：中國林業(yè)出版社，2012.

[9] 莫言玲，鄭俊鶱，楊瑞平，等.不同西瓜基因型對干旱脅迫的生理響應(yīng)及其抗旱性評價(jià)[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2016，27（6）：1942-1952.

[10] 石俊英，董其亭，鞏麗麗，等.不同產(chǎn)地桔梗中總皂苷成分與質(zhì)量的相關(guān)性研究[J].山東中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，30（3）：247-250.

[11] 田治國，王飛，張文娥，等.多元統(tǒng)計(jì)分析方法在萬壽菊品種抗旱性評價(jià)中的應(yīng)用[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2011，22（12）：3315-3320.

[12] TANG L，YING R R，JIANG D，et al.Impaired leaf CO2 diffusion mediates Cd-induced inhibition of photosynthesis in the Zn/Cd hyperaccumulator Picris divaricata[J].Plant Physiol Bioch，2013，73（6）：70-75.

[13] 武維華.植物生理學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2008.

[14] 周廣，孫寶騰，張樂華，等.井岡山杜鵑葉片抗氧化系統(tǒng)對高溫脅迫的響應(yīng)[J].西北植物學(xué)報(bào)，2010，30（6）：1149-1156.

[15] 王寶山.逆境植物生物學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2010.

[16] 涂玉琴，湯潔，涂偉鳳，等.甘藍(lán)型油菜與蔊菜屬間雜種后代的苗期耐濕性綜合評價(jià)[J].植物遺傳資源學(xué)報(bào)，2015，16（4）：895-902.

[17] 李真，蒲圓圓，高長斌，等.甘藍(lán)型油菜DH群體苗期耐濕性的評價(jià)[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010，43（2）：286-292.

[18] 周廣生，梅方竹，周竹青，等.小麥不同品種耐濕性生理指標(biāo)綜合評價(jià)及其預(yù)測[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2003，36（11）：1378-1382.

[19] 宋豐萍，胡立勇，周廣生，等.漬水時(shí)間對油菜生長及產(chǎn)量的影響[J].作物學(xué)報(bào)，2010，36（1）：170-176.

[20] 張智猛，萬書波，戴良香，等.花生抗旱性鑒定指標(biāo)的篩選與評價(jià)[J].植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2011，35（1）：100-109.

[21] 劉杜玲，張博勇，孫紅梅，等.早實(shí)核桃不同品種抗寒性綜合評價(jià)[J].園藝學(xué)報(bào)，2015，41（3）：545-553.

[22] 康萬利，揭雨成，邢虎成.10個(gè)苧麻種質(zhì)資源耐瘠性鑒定評價(jià)[J].植物遺傳資源學(xué)報(bào)，2012，13（6）：1023-1030.

[23] 胡標(biāo)林，楊平，萬勇，等.東鄉(xiāng)野生稻BILs群體苗期抗旱性綜合評價(jià)及其遺傳分析[J].植物遺傳資源學(xué)報(bào)，2013，14（2）：249-256.