多效唑?qū)?種草坪草苗期抗旱性影響的研究

王競(jìng)紅，多多

（東北林業(yè)大學(xué)園林學(xué)院，黑龍江 哈爾濱150040）

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們對(duì)物質(zhì)、精神文化需求的提高，草坪在園林綠化中的作用日趨重要。冷季型草坪草在我國(guó)許多北方城市的園林綠化中應(yīng)用廣泛，因其養(yǎng)護(hù)管理需要耗費(fèi)大量的水資源，對(duì)干旱少雨的北方地區(qū)造成了很大的市政供水困難，水資源短缺成為北方地區(qū)限制草坪大面積推廣的關(guān)鍵因素。

多效唑，即國(guó)外報(bào)道的PP333，是我國(guó)改革開放時(shí)期研制成功的一種高等植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，其化學(xué)名為（2RS，3RS）－1－（4－氯苯基）－4，4－二甲基－2－（1H－1，2，4－三唑－1－基）戊－3－醇。其作用機(jī)制是抑制赤霉素在植物體內(nèi)的合成，從而延緩縱向生長(zhǎng)，促進(jìn)橫向生長(zhǎng)，提高植物的抗逆性，延緩衰老等。應(yīng)用多效唑提高農(nóng)作物的抗逆性已取得了較好的效果，如多效唑可提高小麥（Triticumaestivum）的抗氧化脅迫、抗旱性和抗熱性［1－2］，0．3%的多效唑可提高玉米（Zeamays）幼苗的抗旱性［3］。有關(guān)草坪的應(yīng)用研究多為植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)草坪草生長(zhǎng)和成坪質(zhì)量的影響，羅天瓊等［4］篩選出多效唑、矮壯素對(duì)百勝早熟禾（Poapratensis‘Barvictor’）、黔草1號(hào)高羊茅（Festuca arundinacea‘Qiancao No．1’）和首相黑麥草（Loliumperenne‘Shouxiang’）的生長(zhǎng)、再生有抑制作用，而赤霉素對(duì)其有明顯的抑制作用。近年來關(guān)于植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑提高草坪草抗性影響的研究成為一個(gè)熱點(diǎn)，于名禮和孫麗萍［5］的研究表明，多效唑處理后的高羊茅在干旱脅迫下，葉綠素含量、SOD活性水平下降幅度減小，脯氨酸積累緩慢、葉片保水能力高，說明多效唑能提高其抗旱脅迫能力，并篩選出60mg／m2的最佳處理濃度。研究多集中在對(duì)單一草坪草的作用影響方面，而有關(guān)多效唑?qū)Χ鄠€(gè)草坪草種內(nèi)和種間抗旱性影響的分析對(duì)比研究尚未見報(bào)道。

干旱脅迫是影響草坪草生長(zhǎng)最主要的環(huán)境脅迫之一。植物受干旱脅迫時(shí)的最直接反應(yīng)即為萎蔫脫水，使膜結(jié)構(gòu)脅變，外滲液增加，同時(shí)光合作用減弱，葉綠素含量減少，干旱條件下植物細(xì)胞中生物活性氧的積累導(dǎo)致細(xì)胞的損傷或死亡，而清除活性氧的保護(hù)酶如SOD的存在和活性增強(qiáng)是細(xì)胞免于傷害或植物抗逆的重要原因［6］。田山君等［7］在對(duì)玉米苗期抗旱性品種的篩選研究中，選用了對(duì)干旱脅迫較為敏感的相對(duì)電導(dǎo)率、離體葉片失水速率、脯氨酸和葉綠素等作為玉米抗旱性的評(píng)價(jià)指標(biāo)。本研究以3種草坪草的6個(gè)品種作為試驗(yàn)材料，通過研究干旱脅迫下施用不同濃度的多效唑?qū)?種草坪草相對(duì)含水量（relative water content，RWC）、質(zhì)膜透性、葉綠素含量、游離脯氨酸含量和超氧化物歧化酶（SOD）活性的影響，旨在分析比較不同濃度的多效唑?qū)μ岣卟萜翰菘购敌缘挠绊?，從而篩選出每種草坪草的最佳處理濃度，為多效唑在草坪中的節(jié)水栽培應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1．1 供試材料

從北方園林綠化常見的草坪草種中篩選出3種最為常用的草坪草，并從中各選出2個(gè)性狀優(yōu)異的品種，分別為多年生黑麥草的2個(gè)品種轟炸機(jī)（Bomber）和紳士（Esquire），紫羊茅（Festucarubra）的2個(gè)品種北方（Beifang）和夢(mèng)神（Rubra），草地早熟禾的2個(gè)品種肯塔基（Kentucky）和優(yōu)異（Merit），均由哈爾濱碧豐草業(yè)有限公司提供。多效唑?yàn)樗拇▏?guó)光公司生產(chǎn)的15%可濕性粉劑。

1．2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2013年9月在東北林業(yè)大學(xué)園林學(xué)院溫室中進(jìn)行，溫室平均溫度25℃，濕度為45%～50%。采用盆栽方式，選用直徑17cm，高17cm的塑料花盆，基質(zhì)配比為園土∶蛭石2∶1，草坪草種子用1%次氯酸鈉溶液進(jìn)行消毒，晾干后按草地早熟禾、多年生黑麥草和紫羊茅的播量20，30和35g／m2進(jìn)行播種，培育期內(nèi)正常養(yǎng)護(hù)管理，每隔2d澆1次水，每次澆水時(shí)稱重，以保證每盆土壤水分恒定。采用2個(gè)因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，其中草坪草品種6個(gè)，多效唑濃度梯度6個(gè)，分別為0，50，100，200，300和400mg／L，每個(gè)處理6次重復(fù)。待成苗后統(tǒng)一修剪至5cm，用噴霧器進(jìn)行葉面噴施，用量為1L／m2，連續(xù)噴施3d。在第4天開始停止?jié)菜?，進(jìn)行持續(xù)的干旱脅迫處理，于處理后的第30天取樣測(cè)定各項(xiàng)生理指標(biāo)。

1．3 測(cè)定指標(biāo)及方法

本試驗(yàn)各處理分別測(cè)定葉片相對(duì)含水量（relative water content，RWC）、相對(duì)電導(dǎo)率（表征質(zhì)膜透性）、葉綠素含量、游離脯氨酸含量和超氧化物歧化酶（SOD）活性。其中RWC采用稱重法［8］測(cè)定，葉片相對(duì)電導(dǎo)率測(cè)定參照電導(dǎo)儀法［9］，葉綠素含量采用李合生［9］的乙醇提取比色法測(cè)定，游離脯氨酸含量采用磺基水楊酸法［9］測(cè)定，SOD活性采用氮藍(lán)四唑（NBT）還原法［9］測(cè)定。

1．4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2013進(jìn)行計(jì)算作圖，利用SPSS 19．0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2．1 干旱脅迫下多效唑?qū)?種草坪草苗期相對(duì)含水量的影響

本試驗(yàn)結(jié)果顯示，在干旱脅迫30d后，施加多效唑能提高6個(gè)草坪草品種苗期的RWC（如表1所示），并且隨著多效唑濃度的升高，各品種的RWC均呈先增大后減少的趨勢(shì)。通過方差分析可知，多效唑濃度梯度、品種間、品種×濃度梯度互作間的差異顯著（P＜0．05），這表明干旱脅迫下不同多效唑濃度對(duì)草坪草RWC影響不同，且因品種而異。除50與400mg／L、100與200mg／L梯度處理下沒有明顯差異外（P＞0．05），其他各濃度梯度間均有顯著差異（P＜0．05）。施加PP333后，最佳濃度下各品種RWC的增長(zhǎng)率由大到小依次為轟炸機(jī)＞紳士＞北方＞夢(mèng)神＞優(yōu)異＞肯塔基。

2．2 干旱脅迫下多效唑?qū)?種草坪草苗期相對(duì)電導(dǎo)率的影響

由表2可以看出，干旱脅迫下6種草坪草葉片相對(duì)電導(dǎo)率降低的幅度隨PP333濃度的升高先增大后減小，說明適宜濃度的多效唑可降低干旱脅迫對(duì)草坪草苗期質(zhì)膜透性的傷害，增強(qiáng)抗旱性。方差分析可以看出，除轟炸機(jī)與北方、紳士與優(yōu)異、肯塔基與優(yōu)異間差異不顯著外（P＞0．05），其余品種間的相對(duì)電導(dǎo)率差異均達(dá)到顯著水平（P＜0．05）。不同多效唑濃度梯度間的相對(duì)電導(dǎo)率有顯著差異（P＜0．05）。施加多效唑后，最佳濃度下各品種的相對(duì)電導(dǎo)率相比對(duì)照下降幅度由大到小依次為：轟炸機(jī)＞紳士＞北方＞肯塔基＞夢(mèng)神＞優(yōu)異。

2．3 干旱脅迫下多效唑?qū)?種草坪草苗期葉綠素含量的影響

干旱脅迫30d后，施加了PP333的6個(gè)草坪草品種與對(duì)照相比葉綠素含量均有不同程度的增加（表3）。通過方差分析，多效唑濃度梯度間、品種間、品種×多效唑濃度梯度互作間均有顯著性差異（P＜0．05），這表明不同濃度的多效唑處理會(huì)引起葉綠素含量的變化。除50與400mg／L、100與200mg／L梯度間沒有顯著差異外（P＞0．05），其他多效唑濃度梯度之間差異均達(dá)到顯著水平（P＜0．05）。紳士與肯塔基、優(yōu)異，北方與優(yōu)異間的葉綠素含量差異不顯著（P＞0．05），其他品種間都具有顯著性差異（P＜0．05）。各品種在最佳濃度下葉綠素含量的增長(zhǎng)率由大到小依次為：紳士＞轟炸機(jī)＞北方＞優(yōu)異＞肯塔基＞夢(mèng)神。

表1 不同濃度的PP333處理對(duì)6種草坪草苗期RWC的影響Table 1 Effects of different concentrations of PP333on RWC of the six turfgrasses during seeding stage %

表2 不同濃度的PP333處理對(duì)6種草坪草苗期相對(duì)電導(dǎo)率的影響Table 2 Effects of different concentrations of PP333on relative electric conductivity of the six turfgrasses during seeding stage%

表3 不同濃度的PP333處理對(duì)6種草坪草苗期葉綠素含量的影響Table 3 Effects of different concentrations of PP333on chlorophyll content of the six turfgrasses during seeding stage mg／g

2．4 干旱脅迫下多效唑?qū)?種草坪草苗期體內(nèi)游離脯氨酸含量的影響

如表4所示，干旱脅迫下，6種草坪草脯氨酸含量隨施用多效唑濃度的增大呈下降趨勢(shì)，但下降的幅度不一樣。方差分析可知，除50和400mg／L多效唑濃度梯度之間差異不顯著外（P＞0．05），其他濃度水平間游離脯氨酸含量差異呈顯著性水平（P＜0．05）。各品種間差異顯著（P＜0．05），最佳濃度下脯氨酸含量相比對(duì)照降幅由大到小依次為：優(yōu)異＞紳士＞肯塔基＞轟炸機(jī)＞夢(mèng)神＞北方。

表4 不同濃度的PP333處理對(duì)6種草坪草苗期脯氨酸含量的影響Table 4 Effects of different concentrations of PP333on proline content of the six turfgrasses during seeding stage mg／g

2．5 干旱脅迫下多效唑?qū)?種草坪草苗期超氧化物歧化酶（SOD）活力的影響

干旱脅迫30d后，各品種的SOD活性隨PP333處理濃度的增大，均呈先上升后下降的趨勢(shì)，與對(duì)照組相比，處理組不同程度地提高了SOD活性（表5）。通過方差分析可知，多效唑濃度梯度間、品種間、品種×濃度梯度間均有顯著差異（P＜0．05）。400mg／L與對(duì)照，50與300mg／L、100與200mg／L間差異不顯著（P＞0．05），其他各濃度梯度間差異均達(dá)到顯著水平（P＜0．05），各品種間除北方、夢(mèng)神、優(yōu)異三者外都有顯著差異（P＜0．05）。經(jīng)多效唑處理后，SOD活性上升幅度最大的是轟炸機(jī)，比對(duì)照高出85．94%，其次是紳士、北方、夢(mèng)神和肯塔基（40%左右），最小的是優(yōu)異，僅比對(duì)照高出17．63%。

表5 不同濃度的PP333處理對(duì)6種草坪草苗期SOD活性的影響Table 5 Effects of different concentrations of PP333on SOD activity of the six turfgrasses during seeding stage U／g FW

3 結(jié)論與討論

一般研究認(rèn)為，草坪草對(duì)干旱脅迫的最迅速反應(yīng)為水分代謝，因此相對(duì)含水量的多少是植物抵抗干旱能力強(qiáng)弱的最直接體現(xiàn)［10］，此外植物受到干旱脅迫時(shí)，細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和功能都會(huì)受到不同程度的傷害，細(xì)胞內(nèi)部分電解質(zhì)外滲，導(dǎo)致細(xì)胞膜透性增加，一般細(xì)胞膜透性越低，植物的抗旱性越強(qiáng)［11］。本試驗(yàn)研究結(jié)果顯示，多效唑處理對(duì)6種草坪草苗期的相對(duì)含水量和相對(duì)電導(dǎo)率有明顯影響，在干旱脅迫下能提高草坪草葉片的相對(duì)含水量，降低相對(duì)電導(dǎo)率，增強(qiáng)其抗旱性。轟炸機(jī)在PP333 200mg／L處理時(shí)有較高的相對(duì)含水量，在300mg／L處理有較低的相對(duì)電導(dǎo)率，紳士以100mg／L濃度的處理效果最佳；100mg／L的PP333處理顯著降低北方和夢(mèng)神的蒸騰失水量和相對(duì)電導(dǎo)率，提高其抗旱性；肯塔基和優(yōu)異分別在200和300mg／L處理時(shí)效果最為明顯。

葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的主要物質(zhì)，反映了草坪草生長(zhǎng)的內(nèi)在動(dòng)力，當(dāng)葉綠素含量升高時(shí)，植物的光合速率就相應(yīng)地加快，其含量的多少也反映出草坪草在干旱脅迫下的景觀質(zhì)量好壞（色澤方面）［12］。植物受到干旱脅迫時(shí)，由于發(fā)生氣孔關(guān)閉使得凈光合作用降低，抗旱性強(qiáng)的品種光合速率要大于抗旱性弱的品種。在干旱條件下，經(jīng)多效唑處理后的6種草坪草與對(duì)照相比，葉綠素含量都有所提升，表明多效唑在一定程度上能提升草坪草的光合速率，從而提高其抗旱性。其中，轟炸機(jī)以200mg／L濃度的處理效果最好，紳士在100mg／L時(shí)有最高的葉綠素含量；經(jīng)100mg／L PP333處理的北方和夢(mèng)神的葉綠素含量相比于其他處理有顯著提高；肯塔基和優(yōu)異分別以200和300mg／L處理效果最好。

一些研究表明，植物對(duì)環(huán)境脅迫及低滲透作出的最普遍反應(yīng)就是累積脯氨酸［13］。植物體內(nèi)的游離脯氨酸作為滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)在一定程度上反映了植株體內(nèi)的水分狀況［14］。本研究結(jié)果表明，不同濃度的多效唑處理能降低或顯著降低6種草坪草體內(nèi)的游離脯氨酸含量，并且隨著濃度的增大，脯氨酸含量先降后升，轟炸機(jī)在200mg／L濃度處理時(shí)脯氨酸含量最低，經(jīng)100mg／L PP333處理的紳士有較強(qiáng)的抗旱性；100mg／L的PP333處理能使北方和夢(mèng)神維持較低的脯氨酸積累，從而提高了抵抗干旱的能力；經(jīng)100和200mg／L PP333處理的肯塔基較其他處理有較低的脯氨酸含量，優(yōu)異以300mg／L濃度的處理效果最佳。有關(guān)脯氨酸的積累與植物抗旱性之間的關(guān)系一直存在爭(zhēng)議。有研究［15－16］認(rèn)為，干旱脅迫下脯氨酸積累量與抗旱性呈正相關(guān)；也有研究［17］認(rèn)為，脯氨酸的積累是干旱脅迫產(chǎn)生的結(jié)果，抗旱性弱的品種積累的量要較多些。Marcum［18］對(duì)7種草的研究表明，鹽脅迫下的脯氨酸的積累對(duì)滲透調(diào)節(jié)的貢獻(xiàn)不大。草地早熟禾耐鹽性強(qiáng)的品種比耐鹽性弱的品種積累的脯氨酸少，說明脯氨酸的積累是植物受傷害的結(jié)果［19］。馬煒和王彩云［20］在對(duì)6種冷季型草坪草的22個(gè)品種抗旱性比較研究后認(rèn)為，脯氨酸的含量只是反映植株受旱程度，在不抗旱品種中反而積累較多。翟飛飛等［21］對(duì)多年生黑麥草的抗寒性篩選研究表明，在低溫馴化過程中，抗寒性越強(qiáng)的多年生黑麥草其脯氨酸含量越低。本研究中，脯氨酸的積累與植物受傷害程度呈顯著正相關(guān)，PP333的施加顯著降低了干旱脅迫下草坪草體內(nèi)的脯氨酸含量，說明適當(dāng)濃度的PP333能減輕草坪草受干旱脅迫產(chǎn)生的傷害，此結(jié)論與Cai等［17］研究結(jié)果一致。

SOD與其他過氧化物酶等協(xié)同作用可防御活性氧或其他過氧化物自由基對(duì)植物細(xì)胞生物大分子物質(zhì)的破壞，是植物體內(nèi)重要的細(xì)胞保護(hù)酶防御系統(tǒng)之一。植物組織中SOD活性與其抗逆性強(qiáng)弱密切相關(guān)［22］。耐旱性強(qiáng)的品種比耐旱性弱的品種能維持較高的SOD活性。轟炸機(jī)和紳士分別在200和100mg／L濃度處理時(shí)有最大的SOD活性；北方和夢(mèng)神的SOD活性隨PP333濃度的增加先升高后降低，在100mg／L處達(dá)到最大值；肯塔基和優(yōu)異分別在200和300mg／L處理能維持較強(qiáng)的抗旱性。

干旱條件下，多效唑能提高草坪草苗期的相對(duì)含水量，降低干旱脅迫對(duì)細(xì)胞膜透性的傷害率，提高葉綠素含量，減緩體內(nèi)游離脯氨酸含量的積累，并有效提高SOD活性。綜合各項(xiàng)指標(biāo)得出，多年生黑麥草、紫羊茅和草地早熟禾3種草坪草在提高抗旱性上對(duì)多效唑的最適濃度各不相同，由大到小依次為草地早熟禾＞多年生黑麥草＞紫羊茅。這為今后草坪的養(yǎng)護(hù)管理提供一個(gè)新的途徑，參考本試驗(yàn)結(jié)果，合理選擇多效唑濃度來提高草坪草的抗旱性，避免藥劑濃度過低對(duì)草坪沒有效果或過高使草坪產(chǎn)生藥害。

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