抗旱劑對三櫻椒幼苗抗旱力的影響

陰星望， 杜瑞卿， 楊建偉， 梁咪咪， 宋玉偉， 陳吉寶，2

(1.南陽師范學(xué)院生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，河南南陽 473061； 2.河南省南水北調(diào)中線水源區(qū)生態(tài)安全重點實驗室，河南南陽 473061)

三櫻椒[CapsicumannuumL. var.conoides(Mill.) Irish]原產(chǎn)于日本，1976年引種到我國河南、天津等地，且成為河南省主要經(jīng)濟(jì)作物之一。干旱是影響三櫻椒產(chǎn)量和品質(zhì)的主要限制因素之一，研究干旱脅迫對三櫻椒生長、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響具有重要的現(xiàn)實意義。

抗旱劑是指施在土壤中或作物上以減少其蒸發(fā)、蒸騰或增強(qiáng)其自身抗旱性的一類化學(xué)物質(zhì)的總稱。抗旱劑能夠使作物氣孔開張、增加葉綠素含量、抑制蒸騰作用、提高根系活力、減緩?fù)寥浪窒模瑥亩鰪?qiáng)其抗旱能力，使其在干旱條件下保持正常的生長發(fā)育，并且相對提高作物的產(chǎn)量[1]。氯化膽堿是一種重要的植物生長調(diào)節(jié)劑，在維護(hù)膜的穩(wěn)定性方面發(fā)揮了顯著作用。祁春苗等研究表明，噴施氯化膽堿可通過提高作物的抗旱性而提高品質(zhì)和產(chǎn)量[2]。烯效唑是一種高效的植物生長延緩劑，低毒，具有矮化植株、抗倒伏、改善作物品質(zhì)、增加產(chǎn)量、提高作物抗旱性等作用[3]。目前，研究多局限于氯化膽堿、烯效唑?qū)ㄉ⒂衩住⑿←湹绒r(nóng)產(chǎn)物的影響，對三櫻椒的研究較少[4-5]。本研究選擇了富里酸、氯化膽堿、烯效唑3種植物抗旱劑，觀察其對三櫻椒生理生長的影響，并對三者進(jìn)行比較篩選出較好的植物抗旱劑及最適劑量，為提高作物抗旱性提供參考價值。

1 材料與方法

1.1 材料及處理

試驗材料為三櫻椒，種子由河南省南陽市種子公司提供。三櫻椒種子精選后，經(jīng)浸泡、消毒，播種在含有鋸末培養(yǎng)基的生長盤中，生長盤的長、寬、高分別為30、26、8 cm。將生長盤置于人工氣候箱中，于25 ℃條件下暗培養(yǎng)催芽萌發(fā)，2周后進(jìn)行光培養(yǎng)，光照時間14 h/d，光照度350 μmol/(m2·s)，晝夜溫度為 25 ℃/20 ℃，培養(yǎng)至6葉1心時開始移栽。選擇大小一致，生長健壯的6葉1心辣椒幼苗進(jìn)行移栽，盆栽容器為聚乙烯塑料營養(yǎng)缽(高18 cm，內(nèi)徑19 cm)，每缽移栽6株。每個營養(yǎng)缽內(nèi)盛放自然風(fēng)干后的營養(yǎng)土(壤土 ∶花土=1 ∶1)3.0 kg，基礎(chǔ)肥料選用尿素(46% N)、過磷酸鈣(16% P2O5)、硫酸鉀(54% K2O)，按照質(zhì)量比N ∶P ∶K=10 ∶10 ∶10 混合，每缽施用4.5 g。移栽前營養(yǎng)土充分吸水，移栽后于溫室內(nèi)緩苗培養(yǎng)3周，然后開始進(jìn)行抗旱劑處理[6-7]。

1.2 試驗設(shè)計

本試驗在南陽師范學(xué)院東區(qū)溫室內(nèi)進(jìn)行，選擇溫室內(nèi)緩苗培養(yǎng)3周后的幼苗，抗旱劑施用采用葉面噴施和灌根2種方式。在施用抗旱劑前，培養(yǎng)基充分吸足水分，使所有營養(yǎng)缽內(nèi)營養(yǎng)土相對含水量穩(wěn)定到65%時開始處理。

葉面噴施：用噴霧器將抗旱劑噴灑于幼苗葉正面，噴灑時，噴頭面平行于葉水平面6 cm，噴頭正對心葉，用力均勻。每株苗每次噴灑3下，每天于早晚各噴灑1次，連續(xù)噴灑 3 d。噴灑抗旱劑后停止?jié)菜匀桓珊抵翣I養(yǎng)土相對含水量達(dá)30%時停止試驗。

灌根施用：將抗旱劑分別配制成所需濃度水溶液，待營養(yǎng)土相對含水量從65%降至40%時，用所配制的抗旱劑溶液均勻澆灌營養(yǎng)土，每缽澆灌250 mL，然后停止?jié)菜匀桓珊抵翣I養(yǎng)土相對含水量達(dá)30%時停止試驗。

2種方式抗旱劑施用類型及濃度見表1。抗旱劑處理均以持續(xù)干旱處理為對照(CK)，每個處理共10缽，每缽留苗4株，試驗重復(fù)3次。

1.3 指標(biāo)測量

1.3.1 土壤自然含水量的測定 土壤自然含水量采用烘干法測定[8-10]。

表1 抗旱劑及施用濃度

注：括號內(nèi)為各濃度處理對應(yīng)的編號。

1.3.2 生理指標(biāo)測定 凈光合速率(Pn)采用英國PP systems公司生產(chǎn)的TPS-1便攜式光合儀[人工光源，大氣CO2，光照度350～400 μmol/(m2·s)]測定，選擇晴朗天氣，每天10：00左右進(jìn)行，每處理重復(fù)測定5次，取平均值。葉綠素含量采用浸提法測定[11]；過氧化氫酶(CAT)活性采用高錳酸滴定法測定[12-13]；過氧化物酶(POD)活性采用愈創(chuàng)木酚法測定[12-13]；超氧化物歧化酶(SOD)活性采用淡藍(lán)四唑(NBT)光還原法測定[12-13]；丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸(TBA)法測定[12-13]；相對電導(dǎo)率用DDS-307電導(dǎo)率儀測定[8]；脯氨酸含量采用酸性茚三酮比色法測定[11]；可溶性糖含量采用硫代巴比妥酸(TBA)法測定[13]；可溶性蛋白質(zhì)含量的測定選用考馬斯亮藍(lán)G-250比色法[14]。當(dāng)土壤相對含水量達(dá)30%時，統(tǒng)計萎蔫葉片(葉片下垂變軟)，計算葉片萎蔫比例(葉片萎蔫比例=萎蔫葉片數(shù)/總?cè)~片數(shù))。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理方法 用Excel 2003軟件作圖表，SPSS 17.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 富里酸對三櫻椒幼苗抗旱性的影響

2.1.1 富里酸對三櫻椒幼苗形態(tài)特征的影響 由表2可知，葉面噴施較高濃度的富里酸可以提高干旱脅迫下三櫻椒的葉片相對含水量，降低葉片萎焉比列及脫落葉片數(shù)，但更高濃度的富里酸對改善三櫻椒的抗旱性并無顯著效果。根灌富里酸溶液對三櫻椒葉片相對含水量、葉片萎蔫比例和脫落葉片數(shù)的影響效果和葉面噴施相似，AP3處理和AG3處理的葉片相對含水量最大且顯著大于對照組(P<0.05)，葉片萎蔫比例、脫落葉片數(shù)最小且顯著小于對照組(P<0.05)，說明300 mg/L富里酸葉面噴施或根灌對三櫻椒幼苗形態(tài)保持效果最好。

表2 富里酸對三櫻椒幼苗形態(tài)特性的影響

注：相同施用方式同列數(shù)據(jù)后相同字母表示無顯著差異(P>0.05)，不同字母表示有顯著差異(P<0.05)。下表同。

2.1.2 富里酸對三櫻椒幼苗光合特性的影響 由表3可知，富里酸溶液葉面噴施和根灌處理三櫻椒顯著提高了干旱脅迫條件下三櫻椒的葉綠素a含量、葉綠素b含量、葉綠素(a+b)含量、凈光合速率，且隨著富里酸濃度的增加，葉綠素a含量、葉綠素b含量、葉綠素(a+b)含量、凈光合速率呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，AP3處理和AG3處理達(dá)最大值，葉綠素含量、凈光合速率顯著高于CK和AP1處理(P<0.05)。表明AP3和AG3處理更有效抑制了干旱脅迫條件下三櫻椒葉綠素的降解，增強(qiáng)了光合作用，提高了三櫻椒的抗旱性。

表3 富里酸對三櫻椒幼苗光合特性的影響

2.1.3 富里酸對三櫻椒幼苗保護(hù)酶活性及膜透性的影響 由表4可知，對干旱脅迫條件下三櫻椒進(jìn)行葉面噴施和根灌富里酸溶液，SOD活性、POD活性和CAT活性呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，且各個濃度處理的SOD活性、POD活性和CAT活性值均大于對照組；MDA含量和相對電導(dǎo)率呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢，且各個濃度處理的MDA含量和相對電導(dǎo)率值均小于對照組。AP3處理和AG3處理的SOD活性、POD活性、CAT活性最大且顯著大于對照組(P<0.05)，MDA活性和相對電導(dǎo)率最小且顯著小于對照組(P<0.05)。以上結(jié)果表明，AP3和AG3處理更有利于促進(jìn)三櫻椒保護(hù)酶活性、提高，抑制MDA含量的增加，減少細(xì)胞膜受傷害程度，從而提高三櫻椒抗旱性。

紅豆杉種植技術(shù)中扦插繁殖技術(shù)，其主要包含了收集插條、插條處理和扦插方法選擇等幾點。只有對這些環(huán)境進(jìn)行有效的控制，才能夠保證紅豆杉扦插繁育的成活率，真正提升了紅豆杉樹種的種植速度，促進(jìn)生態(tài)效益的提升。

2.1.4 富里酸對三櫻椒幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響 在干旱脅迫下， 可溶性糖含量和脯氨酸含量的積累是植物對逆境的一種適應(yīng)性反應(yīng)，有利于維持細(xì)胞滲透勢，保護(hù)細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能。由表5可知，在干旱脅迫條件下，富里酸溶液葉面噴施和根灌處理三櫻椒，其可溶性蛋白含量、可溶性糖含量和脯氨酸含量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，且各個濃度處理的可溶性蛋白含量、可溶性糖含量和脯氨酸含量值均大于對照組。其中，AP3處理和AG3處理的可溶性蛋白含量、可溶性糖含量和脯氨酸含量最大且顯著大于對照組(P<0.05)。表明在干旱脅迫條件下，葉面噴施和根灌富里酸溶液促進(jìn)了三櫻椒可溶性糖含量和脯氨酸含量的增加，抑制了可溶性蛋白的降解。

表4 富里酸對三櫻椒幼苗保護(hù)酶活性及膜透性的影響

表5 富里酸對三櫻椒幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

2.2 氯化膽堿對三櫻椒幼苗抗旱性的影響

2.2.1 氯化膽堿對三櫻椒幼苗形態(tài)特性的影響 由表6可知，氯化膽堿溶液葉面噴施和根灌處理三櫻椒均顯著提高了其干旱脅迫條件下葉片相對含水量， 降低了葉片萎焉比例及脫落葉片數(shù)，且隨著添加的氯化膽堿溶液濃度的增加葉片相對含水量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，葉片萎蔫比例和脫落葉片數(shù)呈先降低后升高的趨勢。在BP3和BG3處理下，葉片相對含水量最大且顯著大于對照組(P<0.05)，葉片萎蔫比例、脫落葉片數(shù)最小且顯著小于對照組(P<0.05)。以上結(jié)果表明，葉面噴施和根灌氯化膽堿溶液均顯著提高了三櫻椒葉片相對含水量，降低了葉片萎蔫比例、脫落葉片數(shù)。

表6 氯化膽堿對三櫻椒幼苗形態(tài)特性的影響

2.2.2 氯化膽堿對葉片生長期三櫻椒光合特性的影響 由表7可知，氯化膽堿溶液葉面噴施和根灌處理三櫻椒均顯著提高了其干旱脅迫條件下葉綠素a含量、葉綠素b含量、葉綠素(a+b)含量和凈光合速率。其中，BP3處理和BG3處理的葉綠素含量、凈光合速率最大且顯著大于對照組(P<0.05)，表明BP3處理、BG3處理最利于抑制三櫻椒葉綠素含量的降解，增強(qiáng)光合作用，提高三櫻椒抗旱性。

表7 氯化膽堿對三櫻椒幼苗光合特性的影響

2.2.3 氯化膽堿對三櫻椒幼苗保護(hù)酶活性及膜透性的影響 由表8可知，氯化膽堿溶液葉面噴施和根灌處理三櫻椒均顯著提高了其干旱脅迫條件下SOD活性、POD活性、CAT活性，總體呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，MDA含量和相對電導(dǎo)率呈現(xiàn)先降低后上升的趨勢。其中，BP3處理和BG3處理的SOD活性、POD活性和CAT活性最大且顯著大于對照組(P<0.05)，MDA和相對電導(dǎo)率最小且顯著小于對照組(P<0.05)，表明BP3處理和BG3處理最有利于促進(jìn)三櫻椒保護(hù)酶活性提高，抑制MDA含量的增加，提高三櫻椒抗旱性。

表8 氯化膽堿對三櫻椒幼苗保護(hù)酶活性及膜透性的影響

2.2.4 氯化膽堿對三櫻椒幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響 由表9可知，氯化膽堿溶液葉面噴施和根灌處理三櫻椒均提高了其干旱脅迫條件下可溶性蛋白含量、可溶性糖含量和脯氨酸含量，且隨著濃度的增加，總體呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。其中，BG3處理可溶性蛋白含量、可溶性糖含量和脯氨酸含量最高，BP3處理可溶性糖含量和脯氨酸含量顯著高于對照組(P<0.05)，BG3處理可溶性蛋白含量和脯氨酸含量顯著高于對照組(P<0.05)。總體上可以說明BP3處理和BG3處理濃度更有利于促進(jìn)三櫻椒可溶性糖含量和脯氨酸含量的增加，抑制了可溶性蛋白的降解，從而提高三櫻椒抗旱性。

表9 氯化膽堿對三櫻椒幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

2.3 烯效唑?qū)θ龣呀酚酌缈购敌缘挠绊?/h3>

2.3.1 烯效唑?qū)θ龣呀酚酌缧螒B(tài)特征的影響 由表10可知，烯效唑溶液葉面噴施和根灌三櫻椒顯著提高了其在干旱脅迫條件下葉片相對含水量，降低了葉片萎焉比例及脫落葉片數(shù)，且隨著添加的烯效唑溶液濃度的增加，葉片相對含水量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，葉片萎蔫比例呈先降低后升高的趨勢，葉面噴施脫落葉片數(shù)呈降低趨勢，但根灌處理脫落葉片數(shù)在低濃度CG1出現(xiàn)增多，之后又下降。其中，CP3處理和CG3處理條件下的相對含水量最大，葉片萎蔫比例和脫落葉片數(shù)最小(根灌處理葉片萎蔫比例除外)，且與對照組有顯著差異(P<0.05)。總體而言， 葉面噴施和根灌烯效唑溶液均提高了三櫻椒葉片相對含水量。

表10 烯效唑?qū)θ~片生長期三櫻椒形態(tài)特性的影響

2.3.3 烯效唑?qū)θ龣呀酚酌绫Ｗo(hù)酶活性及膜透性的影響 由表12可知，進(jìn)行烯效唑溶液葉面噴施和根灌處理三櫻椒，在干旱脅迫條件下，三櫻椒幼苗SOD活性、POD活性和CAT活性呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，但活性值均大于對照組；MDA含量和相對電導(dǎo)率先降低后升高的趨勢，但含量均小于對照組。其中，CP3處理和CG3處理的SOD活性、POD活性最大且顯著大于對照組(P<0.05)，各處理CAT活性無顯著差異(P<0.05)，MDA含量和相對電導(dǎo)率最小且顯著小于對照組(P<0.05)。說明葉面噴施和根灌烯效唑溶液促進(jìn)了三櫻椒保護(hù)酶活性的增加，抑制了MDA含量的增加。在10～25 mg/L濃度范圍內(nèi)，以 20 mg/L 葉面噴施或根灌效果最好。

2.3.4 烯效唑?qū)θ龣呀酚酌鐫B透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響 由表13可知，干旱脅迫條件下對三櫻椒進(jìn)行葉面噴施和根灌烯效唑溶液，可溶性蛋白含量、可溶性糖含量和脯氨酸含量呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，且均大于對照組。其中，CP3處理和CG3處理的可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、脯氨酸含量最大且顯著大于對照組(P<0.05)，在10～25 mg/L濃度范圍內(nèi)，以 20 mg/L 葉面噴施或根灌效果最好。

表11 烯效唑?qū)θ龣呀酚酌绻夂咸匦缘挠绊?/p>

表12 烯效唑?qū)θ龣呀酚酌绫Ｗo(hù)酶活性及膜透性的影響

2.4 3種植物抗旱劑生理生長指標(biāo)間的判別分析

2.4.1 葉面噴施植物抗旱劑生理生長指標(biāo)間的判別分析 在葉面噴施處理條件下，將生理生長指標(biāo)在3種不同植物抗旱劑組上進(jìn)行判別分析，除MDA含量、POD活性無顯著差異外，其他各個指標(biāo)均存在顯著差異，正確判別率為100%。從圖1可以看出，3種不同植物抗旱劑組間距離較遠(yuǎn)，分界清楚，各組圍繞組中心集中分布，說明3種植物抗旱劑對三櫻椒生理生長的影響顯著不同。

2.4.2 根灌植物抗旱劑生理生長指標(biāo)間的判別分析 在根灌處理條件下，將各生理生長指標(biāo)在3種不同植物抗旱劑組上進(jìn)行判別分析，絕大多數(shù)指標(biāo)均存在顯著差異，正確判別率為100%。由圖2可知，3種不同植物抗旱劑組間距離較遠(yuǎn)，分界清楚，各組圍繞組中心集中分布，說明3種植物抗旱劑對三櫻椒生理生長的影響顯著不同。

3 結(jié)論與討論

植物抗旱劑能促進(jìn)作物根系的發(fā)育，增強(qiáng)作物根系的吸水、吸肥能力，尤其是土壤深層的水分和養(yǎng)分；減小葉片的氣孔開張度，增加氣孔阻力，抑制葉面蒸騰，從而減少葉層水分散失，保持植株體內(nèi)水分[1，15]。本研究表明，富里酸、氯化膽堿和烯效唑3種植物抗旱劑提高了三櫻椒的保水能力，且300 mg/L富里酸、500 mg/L氯化膽堿和20 mg/L烯效唑處理下的三櫻椒葉片相對含水量顯著增加，葉片萎蔫比例和脫落葉片數(shù)顯著降低。

干旱脅迫條件會迫使葉片中葉綠體受到損傷，導(dǎo)致葉綠素降解，抑制葉綠素的合成，光合速率下降。冀憲領(lǐng)等以桑樹為研究材料，發(fā)現(xiàn)桑樹葉片的凈光合速率隨著干旱脅迫的加劇，降低幅度逐漸增加[16]。植物抗旱劑能保持細(xì)胞正常功能，維持植株葉綠體和線粒體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，葉綠素分解減慢，含量增加，延緩植株衰老，作物光合生產(chǎn)和物質(zhì)積累能力增強(qiáng)；提高光合速率和降低呼吸消耗，使得光合作用在干旱條件下能較長時間維持正常[17]。本試驗表明，植物抗旱劑抑制了三櫻椒葉綠素的降解，提高了三櫻椒的光合能力，且 300 mg/L 富里酸、500 mg/L氯化膽堿和20 mg/L烯效唑處理下的三櫻椒葉綠素含量和凈光合速率與對照相比顯著增加。

植物組織細(xì)胞中的酶系統(tǒng)具有清除活性氧的能力，能夠保護(hù)植物組織細(xì)胞免受膜脂過氧化產(chǎn)物的傷害，使植物維持正常的生長發(fā)育。但是在嚴(yán)重干旱脅迫條件下，植物產(chǎn)生活性氧和清除活性氧之間的平衡被打破，活性氧的生成率高于清除率，導(dǎo)致植物細(xì)胞受到氧化脅迫，啟動膜脂質(zhì)過氧化作用，產(chǎn)生MDA，使細(xì)胞受到損傷。本試驗表明，葉面噴施和根灌抗旱劑促進(jìn)了三櫻椒保護(hù)酶活性的增強(qiáng)，抑制了MDA含量的增加和相對電導(dǎo)率的上升。300 mg/L 富里酸、500 mg/L 氯化膽堿和20 mg/L烯效唑處理下的三櫻椒保護(hù)酶活性與對照相比顯著增加，MDA含量和相對電導(dǎo)率顯著下降。

抗旱劑通過調(diào)節(jié)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，增加細(xì)胞內(nèi)溶質(zhì)的含量，降低細(xì)胞內(nèi)水勢，保持細(xì)胞內(nèi)外的滲透壓，一方面提高植株吸水能力，另一方面減少水分散失[18]。杜金偉等研究發(fā)現(xiàn)，在干旱脅迫條件下，葉片中可溶性蛋白含量增加[19]。劉景輝等研究發(fā)現(xiàn)，隨著土壤含水量的減少，可溶性糖含量呈上升趨勢[20]。本研究結(jié)果表明，干旱脅迫條件下葉面噴施和根灌抗旱劑促進(jìn)了三櫻椒可溶性糖含量和脯氨酸含量的增加，抑制了可溶性蛋白的降解，且300 mg/L富里酸，500 mg/L氯化膽堿和20 mg/L烯效唑處理下的三櫻椒可溶性糖含量和脯氨酸含量顯著增加，蛋白質(zhì)降解減緩。

本研究中相同濃度抗旱劑葉面噴施和根灌2種使用方式對三櫻椒幼苗生理生長無明顯影響。對3種抗旱劑的作用效果進(jìn)行判別分析，說明3種植物抗旱劑對三櫻椒生理生長的影響顯著不同。從對三櫻椒幼苗形態(tài)特征的影響來看，富里酸作用優(yōu)于氯化膽堿，氯化膽堿作用優(yōu)于烯效唑；從對三櫻椒幼苗光合特性的影響來看，氯化膽堿作用優(yōu)于富里酸，富里酸作用優(yōu)于烯效唑；從對三櫻椒幼苗保護(hù)酶活性及膜透性的影響來看，富里酸、氯化膽堿和烯效唑三者作用優(yōu)勢差異不明顯；從對三櫻椒幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響來看，富里酸、氯化膽堿和烯效唑三者作用優(yōu)勢差異不明顯；綜合來看，富里酸抗旱作用優(yōu)于氯化膽堿，氯化膽堿抗旱作用優(yōu)于烯效唑。在考慮安全、經(jīng)濟(jì)效益的條件下，葉面噴施和根灌300 mg/L富里酸、500 mg/L氯化膽堿和20 mg/L烯效唑?qū)μ岣呷龣呀房购敌孕Ч詈谩?/p>