葉面噴施多效唑對金槐生長及生理的影響

覃 芳，張俊杰，史艷財，秦惠珍，鄒 蓉，蔣運生

（1.廣西師范大學生命科學學院，廣西 桂林 541006；2.廣西壯族自治區中國科學院廣西植物研究所，廣西 桂林 541006）

槐樹（Sophora japonica）系豆科（Leguminosae）槐屬（Sophora）多年生喬木，又名國槐［1］，其干燥的花蕾俗稱槐米，富含蘆丁、黃堿素等活性成分，有降低毛細血管通透性、抗炎、解痙等功效，被廣泛應用于醫藥、保健食品和化妝品中，具有極高的經濟價值［2］。金槐是槐樹其中的一個優良品種，槐米中活性成分—蘆丁含量高達30%以上，因其槐米呈金黃色而得名，如今已在廣西、湖南以及貴州等地推廣種植30余萬畝［3］。多效唑（PP333）是一種具有促進植物矮化、花芽分化等多種功能的植物生長延緩劑，可用于控制植株生長、促進花芽分化、提高作物抗逆性、提高產量等方面［4-6］，已廣泛應用于果樹、蔬菜、花卉和農作物生產中［7］。多年的生產實踐表明，PP333也可提高金槐抗性和促進花芽分化，使用率日漸提高。因此，開展PP333對金槐影響機制的研究對于金槐產業具有極為重要的意義。諸多研究表明，PP333可通過調節植物生長及其體內的生理生化代謝（保護酶、滲透調節物質等）進而提高其抗性。

目前，許多研究者對金槐展開了研究，主要集中于金槐的蘆丁含量、種質資源、遺傳多樣性以及化學成分等方面［8-11］。多效唑的使用方法、濃度等與植物生物學特性、氣候條件等因素均有較大的關系，其對不同物種間的調控機制存在較大差異［12］。作為豆科類植物中藥用植物典型代表的金槐在華南地區推廣面積日趨擴大，而關于多效唑對金槐抗性調控機制方面的研究還極為欠缺。為此，本研究采用不同濃度的多效唑對金槐進行葉面噴施處理，測定其相應的生長及生理指標，探討多效唑提高金槐抗性的作用機制及最佳濃度，以期為金槐生產中多效唑的合理使用提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗在廣西壯族自治區中國科學院廣西植物研究所內的試驗基地進行。選取金槐J2兩年生嫁接苗為試驗材料。該品種為華南地區種植的主流金槐品種，占金槐種植總面積的70%以上。

試驗儀器有TU-1901型雙光束紫外可見分光光度計（北京普析通用儀器有限責任公司）；多功能熒光酶標儀（SP-Max 3500 FL）。試驗中所用試劑盒均采購于南京建成生物工程研究所；冰乙酸、乙醇等試劑均為分析純。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計 2019年4月，選擇長勢一致、無病蟲害、株高約50 cm的兩年生金槐嫁接苗進行試驗。多效唑采用葉面噴施（金槐生產中多效唑主要施用方式），根據生產中常用濃度設置了300、375、500、750、1 500 mg/L 5個水平，以清水處理作對照（CK），共6個處理，每個處理5次重復。

1.2.2 生長指標測定 用直尺和游標卡尺測量處理前后金槐株高、基徑、葉長、葉寬等形態指標，株高增長量=處理30 d后的幼苗株高-處理前株高，基徑增長量=處理后基徑-處理前基徑。測量主根長和主根直徑后將植株分為地上部與根部，根冠比=根鮮重/地上部鮮重。

1.2.3 金槐抗逆性測定 選取不同處理的3～4片健康成熟的葉片，保存于冰盒中，當天采用試劑盒進行丙二醛、脯氨酸、超氧化物歧化酶、過氧化氫酶以及過氧化物酶等指標的測定；膜透性測定采用相對電導率法；可溶性糖含量測定采用蒽酮比色法；可溶性蛋白質含量測定采用考馬斯亮藍法；葉相對含水量測定采用烘干法；葉綠素含量測定采用浸提法；每個處理設3個重復［13］。

1.3 數據分析

數據采用Microsoft Excel 2007軟件進行數據整理和作圖；采用SPSS26.0軟件進行數據差異顯著性分析，所用數據均為平均值±標準誤。采用隸屬函數法對6個處理金槐的抗性進行綜合評價，隸屬函數值的計算公式參考相關文獻［12］。

2 結果與分析

2.1 不同濃度多效唑處理對金槐幼苗生長的影響

由表1可知，不同濃度多效唑處理對金槐幼苗株高有明顯影響，隨著多效唑濃度的升高，株高增長量呈降低趨勢，尤其是多效唑濃度高于375 mg/L后，其抑制作用更為明顯；低濃度的多效唑（300～500 mg/L）對金槐基徑增長量影響較小，各處理間未達顯著水平（P＞0.05），而高濃度的多效唑（750～1 500 mg/L）可顯著提高金槐的基徑增長量；隨著多效唑濃度的升高，金槐葉片的長寬比呈上升趨勢，分別比對照提高了7.33%、14.14%、24.08%、26.18%、54.45%；隨著多效唑濃度的升高，金槐葉片的葉面積呈降低趨勢，分別比對照減少了2.66%、1.06%、8.51%、15.42%、17.55%；金槐主根長隨著多效唑濃度的升高而呈降低趨勢，5個處理分別降低了7.07%、13.69%、20.05%、20.38%、26.54%；當多效唑濃度為300～500 mg/L時，金槐主根直徑呈上升趨勢，繼續提高多效唑濃度，主根直徑逐漸降低；金槐根鮮重和根冠比呈現基本相同的趨勢，都隨著多效唑濃度的升高而呈上升趨勢。

表1 不同濃度多效唑處理對金槐幼苗生長的影響

2.2 不同濃度多效唑對金槐幼苗生理的影響

2.2.1 不同濃度多效唑對金槐幼苗相對含水量的影響 由圖1可知，低濃度多效唑（300 mg/L）處理后金槐幼苗相對含水量基本與對照相同，無顯著差異（P＞0.05）。隨著多效唑濃度的增大（375～500 mg/L），相對含水量逐漸上升。750 mg/L和1500 mg/L多效唑處理后金槐幼苗相對含水量明顯高于其他處理，且差異達顯著水平（P＜0.05），但兩者間基本相同，無顯著差異（P＞0.05）。

圖1 不同濃度多效唑處理對金槐幼苗相對含水量的影響

2.2.2 不同濃度多效唑對金槐幼苗葉綠素含量的影響 由圖2可知，不同濃度多效唑對金槐幼苗葉綠素含量影響的趨勢為：隨著多效唑濃度的升高，金槐葉綠素含量逐漸升高，當多效唑濃度為375 mg/L時，葉綠素含量達到最大值，為4.62 mg/g，隨著多效唑濃度的繼續升高，葉綠素含量逐漸降低。不同處理的葉綠素含量存在顯著差異（P＜0.05）。

圖2 不同濃度多效唑處理對金槐幼苗葉綠素含量的影響

2.2.3 不同濃度多效唑對金槐幼苗可溶性糖含量的影響 由圖3可知，噴施不同濃度多效唑對金槐幼苗可溶性糖含量影響的趨勢為：隨著多效唑濃度的升高，金槐可溶性糖含量逐漸升高，其中375 mg/L和500 mg/L兩個多效唑處理的可溶性糖含量基本一致，在34 mg/g左右，比對照組提高了6 mg/g；750 mg/L和1 500 mg/L兩個多效唑處理的可溶性糖含量基本一致，在37 mg/g左右，比對照組提高了9 mg/g。

圖3 不同濃度多效唑處理對金槐幼苗可溶性糖含量的影響

2.2.4 不同濃度多效唑對金槐幼苗可溶性蛋白質含量的影響 由圖4可知，噴施不同濃度多效唑對金槐幼苗可溶性蛋白質含量影響的趨勢為：隨著多效唑濃度的升高，金槐可溶性蛋白質含量逐漸升高，分別比對照組提高了27、43、69、80、101 mg/g。

圖4 不同濃度多效唑處理對金槐幼苗可溶性蛋白質含量的影響

2.2.5 不同濃度多效唑對金槐幼苗丙二醛含量的影響 由圖5可知，不同濃度多效唑對金槐幼苗丙二醛含量影響的趨勢為：隨著多效唑濃度的升高，金槐丙二醛含量逐漸降低，當多效唑濃度高于500 mg/L時，丙二醛含量雖略有降低，但未達顯著水平（P＞0.05）。

圖5 不同濃度多效唑處理對金槐幼苗丙二醛含量的影響

2.2.6 不同濃度多效唑對金槐幼苗相對電導率的影響 由圖6可知，不同濃度多效唑對金槐幼苗相對電導率影響的趨勢為：隨著多效唑濃度的升高，金槐相對電導率逐漸降低，300 mg/L和375 mg/L兩個多效唑處理的相對電導率顯著低于對照組，且達顯著水平（P＜0.05），繼續提高多效唑的濃度，相對電導率雖略有降低，但不同處理間無顯著差異（P＞0.05）。

圖6 不同濃度多效唑處理對金槐幼苗相對電導率的影響

2.2.7 不同濃度多效唑對金槐幼苗過氧化物酶（POD）活性的影響 由圖7可知，不同濃度多效唑對金槐幼苗過氧化物酶活性影響的趨勢為：隨著多效唑濃度的升高，金槐過氧化物酶活性逐漸升高，當多效唑濃度為500 mg/L時，過氧化物酶活性達到最大值，隨著多效唑濃度的繼續升高，過氧化物酶活性逐漸降低。

圖7 不同濃度多效唑處理對金槐幼苗過氧化物酶活性的影響

2.2.8 不同濃度多效唑對金槐幼苗過氧化氫酶（CAT）活性的影響 由圖8可知，不同濃度多效唑對金槐幼苗過氧化氫酶活性影響的趨勢為：隨著多效唑濃度的升高，金槐過氧化氫酶活性逐漸升高，當多效唑濃度為750 mg/L時，過氧化氫酶活性達到最大值，隨著多效唑濃度的繼續升高，過氧化氫酶活性逐漸降低。

圖8 不同濃度多效唑處理對金槐幼苗過氧化氫酶活性的影響

2.2.9 不同濃度多效唑對金槐幼苗超氧化物歧化酶（SOD）活性的影響 由圖9可知，噴施不同濃度多效唑對金槐幼苗超氧化物歧化酶活性影響的趨勢為：隨著多效唑濃度的升高，金槐超氧化物歧化酶活性逐漸升高，5個處理分別比對照組提高了17%、16%、24%、25%、26%。

圖9 不同濃度多效唑處理對金槐幼苗超氧化物歧化酶活性的影響

2.3 不同濃度多效唑處理后金槐幼苗抗性能力的綜合評價

隸屬函數法可綜合各處理的生長和生理指標進行多指標綜合評價，其值越大，表明該處理的抗性越好。由表2可知，6個處理的金槐抗性順序從高到低為1 500、750、500、375、300 mg/L、CK，隨著多效唑處理濃度的升高，金槐幼苗抗性水平逐漸升高，750～1 500 mg/L多效唑處理后金槐幼苗的抗性最強。

表2 不同濃度多效唑處理后金槐抗性綜合評價

3 小結與討論

經過多年快速發展，金槐已成為廣西種植面積最大的十種藥材之一，且逐步向周圍省份擴展。在金槐生產中，槐農經常采用葉面噴施多效唑進而提高金槐其抗性和產量，然而對于其具體作用機制還知之甚少。本研究表明，施用多效唑對金槐的生長有著積極影響。葉面噴施多效唑可使株高增長量、主根長、葉面積降低，基徑增長量、葉長寬比、根鮮重、根冠比顯著提高。這主要是由于多效唑可促進植物細胞直徑變大、長度變小以及層數增加，進而表現為株高降低；通過促進細胞分裂增加細胞層數，使得莖和根系增粗；通過降低葉面積降低蒸騰量。說明多效唑可通過降低金槐的蒸騰耗水、調節地上部與地下部的生物量分配的方式提高其對逆境的抗性［14］。該結果與多效唑在枇杷等植物上的應用效果相類似［15］。與此同時，試驗中觀察到經1 500 mg/L多效唑處理后，金槐的株高生長量和主根長受到的抑制作用較強，基徑增粗雖有利于植株緊湊和防倒伏，但植株過于矮小也不利于冠幅和產量的形成，故對于金槐幼苗來講，1 500 mg/L多效唑處理濃度偏高。

植物可通過快速調節生理活動進而迅速適應逆境條件。植物水分含量是影響其新陳代謝的速率的重要因素，金槐葉片含水率隨著多效唑濃度的升高而升高，表明多效唑可通過調節含水率進而調節其代謝。葉綠素是植物進行光合作用和能量來源的基礎，本試驗中隨著多效唑濃度的升高，金槐葉綠素含量先升后降，表明高濃度的多效唑處理對于葉綠素會產生極強的抑制作用。這與部分研究結果相反［16］，這種差異可能是由于植物生物學特性等方面的差異。逆境條件下，植物可通過調節可溶性糖等滲透調節物質和細胞膜透性的方式提高其逆境適應能力。可溶性糖和可溶性蛋白含量越高、丙二醛和相對電導率值越低，表明植物的生理活性越強，細胞膜結構的穩定性和完整性越好［17］。本研究中，隨著多效唑濃度的升高，金槐幼苗葉片可溶性糖和可溶性蛋白含量增加，丙二醛和相對電導率降低，表明多效唑可提高金槐葉片細胞液的濃度和生理活性，從而提高其對逆境的適應性。POD等是植物體內保護細胞受過量活性氧損害而形成的具有防御功能的物質［18］。本研究中，隨著多效唑濃度的升高，POD等的活性顯著增強，說明多效唑處理可提高金槐幼苗的活性氧清除能力。然而本研究結果也表明，當多效唑濃度大于750 mg/L時，POD等的活性呈降低趨勢，表明高濃度的多效唑會降低酶活性，多效唑施用濃度以低于1 500 mg/L為好。

綜合生長和生理等指標可更為客觀、全面評價各處理植物的抗性及差異。隸屬函數分析結果顯示高濃度（750～1 500 mg/L）多效唑處理后金槐幼苗的抗性較強，明顯高于對照組和低濃度多效唑處理。然而考慮到，當多效唑濃度為1 500 mg/L時，金槐的株高增長量急劇降低，POD等的活性也受到抑制，該濃度偏高，理想的處理效果以750 mg/L多效唑為好。本研究中多效唑處理濃度與生產中所用濃度相符合，相關結果將為金槐生產中多效唑的合理使用提供科學依據。