水楊酸、三唑酮對(duì)水淹脅迫下杜仲光合特性的影響

何 斐，哀建國(guó)*，朱向濤

（1. 浙江農(nóng)林大學(xué) 林業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院，浙江 臨安 311300；2. 暨陽(yáng)學(xué)院，浙江 諸暨 311800）

水楊酸、三唑酮對(duì)水淹脅迫下杜仲光合特性的影響

何 斐1，哀建國(guó)1*，朱向濤2

（1. 浙江農(nóng)林大學(xué) 林業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院，浙江 臨安 311300；2. 暨陽(yáng)學(xué)院，浙江 諸暨 311800）

以2年生杜仲（Eucommia ulmoides）苗為試驗(yàn)材料，分別對(duì)其作A（正常生長(zhǎng)）、B（水淹＋噴清水）、C（水淹＋噴水楊酸）、D（水淹＋噴三唑酮）4種處理，研究水淹脅迫對(duì)杜仲苗的影響以及水楊酸、三唑酮對(duì)水淹杜仲苗的緩解作用。結(jié)果表明：淹水脅迫使杜仲出現(xiàn)葉斑、葉片脫落等癥狀，清水處理組25 d后2株死亡；而水楊酸和三唑酮處理組在一定程度上提高其抗性，但三唑酮處理的植株有明顯的矮化現(xiàn)象；水楊酸和三唑酮處理的植株能緩解水淹脅迫下葉綠素和氣孔導(dǎo)度的下降，因而提高了2年生杜仲苗凈光合速率；水楊酸和三唑酮處理的Fv/Fm值高于清水處理組的值，有利于植株傳遞光合電子和所需的能量，在一定程度上保護(hù)了光合機(jī)構(gòu)。

杜仲；水楊酸；三唑酮；光合特性；水淹脅迫

杜仲（Eucommia ulmoides）是杜仲科（Eucommiaceae）杜仲屬（Eucommia）植物，為中國(guó)特有的單科、單屬、單種植物[1]，被廣泛應(yīng)用于藥材、化工原料、國(guó)防軍工和居家電器等多個(gè)領(lǐng)域。但杜仲的生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)水分的要求較高，尤其在我國(guó)南方地區(qū)，部分省區(qū)常年降水量達(dá)到2 000 mm以上，夏季常有暴雨集中侵襲，尤其到了梅雨季節(jié)，雨季持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，嚴(yán)重影響其生長(zhǎng)和發(fā)育。因此，鑒于杜仲各個(gè)方面的重要價(jià)值，對(duì)杜仲耐澇性研究具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

水楊酸廣泛存在于各種植物體內(nèi)，并對(duì)植物具有多種生理調(diào)節(jié)作用，能誘導(dǎo)植物開(kāi)花、增加植物的抗性等[2]。三唑酮是一種三唑類殺菌劑，是通過(guò)抑制異戊二烯途徑，抑制GA生物合成，提高ABA水平，從而提高植物的抗逆性[3]；但其在一定范圍內(nèi)能夠抑制植物地上部分的生長(zhǎng)，提高根冠比，并增加植株幼苗的葉綠素含量，提高植株的抗逆性[4]。水楊酸和三唑酮在一定程度上提高植物體內(nèi)的葉綠素含量、可溶性糖含量、抗氧化酶活性（POD、SOD、CAT），降低細(xì)胞膜脂質(zhì)化，提高植物的抗逆性，從而緩解逆境脅迫產(chǎn)生的傷害[5～9]。

以二年生杜仲苗為研究對(duì)象，通過(guò)4個(gè)不同處理探討在淹水脅迫下杜仲的外在形態(tài)、光合等指標(biāo)的變化，對(duì)杜仲水淹脅迫能力進(jìn)行多指標(biāo)的測(cè)定，并進(jìn)行綜合分析評(píng)價(jià)。本次模擬水淹試驗(yàn)是為了進(jìn)一步了解水分對(duì)二年生杜仲苗的影響，分析比較了水楊酸、三唑酮對(duì)水淹杜仲苗的緩解作用，揭示出杜仲淹水適應(yīng)性存在差異的部分原因，為深入研究杜仲植物的抗?jié)承蕴峁┗镜睦碚撘罁?jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試植物為天目學(xué)院苗圃培育的2年生杜仲實(shí)生苗。于2012年4月栽植于盆中，每盆20 cm（高）×18 cm（直徑）裝土3 kg（由黃紅壤和肥料土按7∶1的比例混合而成）。移栽后每天澆水一次，澆水量每盆一致，保持土壤的最大田間持水量（土壤含水量為42.4%），待植株生長(zhǎng)穩(wěn)定后，選取生長(zhǎng)健壯，長(zhǎng)勢(shì)一致的2年生杜仲苗進(jìn)行淹水試驗(yàn)。

1.2 材料處理

淹水處理于7月15日開(kāi)始，8月10日結(jié)束，共持續(xù)25 d。試驗(yàn)開(kāi)始前將4個(gè)處理的杜仲苗分別置于4個(gè)一定規(guī)格的塑料箱中，每個(gè)箱子10盆，每盆1株，3次重復(fù)。并在淹水外理的3個(gè)塑料箱中灌水，使其水面高于單盆植株土壤的表層3 cm左右。設(shè)4個(gè)處理：A正常生長(zhǎng)，適時(shí)澆水，保持正常的生長(zhǎng)過(guò)程；B淹水＋500 mL自來(lái)水（噴灑于葉表面直至葉面出現(xiàn)滴水，下同）；C淹水＋500 mL水楊酸（在實(shí)驗(yàn)室稱取0.138 g水楊酸溶于1 000 mL水中）；D淹水＋500 mL三唑酮（在實(shí)驗(yàn)室稱取0.02 g三唑酮溶于1 000 mL水中）。在每次處理前，選取枝條中部的完全功能葉（并于所測(cè)的植株的葉片枝條處掛標(biāo)簽）于淹水第5天、第10天、第15天、第20天、第25天進(jìn)行測(cè)定。每個(gè)處理隨機(jī)選取三棵植株，每株選取從枝條頂端下數(shù)第4至第6片生長(zhǎng)良好的3張葉片取其測(cè)定平均值。

1.3 測(cè)定方法

1.3.1 光合參數(shù)的測(cè)定 采用美國(guó)生產(chǎn)的LI-6400便攜式光合儀，于9∶00測(cè)定各處理植株的成熟葉片的光合能力。光照利用紅藍(lán)光源，設(shè)定光強(qiáng)度為1 500 μmol·m－2·s－1，葉室溫度為28℃，CO2濃度為4 000 μmol/mol，相對(duì)濕度為50%，測(cè)定指標(biāo)包括凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、蒸騰速率（Tr）、胞間CO2濃度（Ci）等參數(shù)。

1.3.2 葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測(cè)定 用PAM-2500便攜式熒光儀測(cè)定，選用的葉片重復(fù)同Pn測(cè)定。每隔5 d測(cè)定其熒光參數(shù)，葉片經(jīng)暗適應(yīng)20 min，加上飽和強(qiáng)光脈沖，獲取的主要參數(shù)為：初始熒光（Fo），最大熒光（Fm），可變熒光（Fv= Fm－Fo），PSⅡ的最大光化學(xué)活性（Fv/Fm），光化學(xué)淬滅（qP），非光化學(xué)淬滅（qN）。

1.3.3 葉綠素的測(cè)定 用紫外分光光度計(jì)測(cè)其吸光值，求得葉綠素濃度。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPASS13.0 軟件進(jìn)行多重性比較和獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 水楊酸、三唑酮對(duì)淹水脅迫下杜仲外部形態(tài)的影響

在水淹脅迫下，最初樹(shù)木葉緣黃化，葉片表面出現(xiàn)水漬斑點(diǎn)，水淹后期逐漸發(fā)展至整個(gè)葉片黃化，最終形成離層而脫落。B組的植株在第10 天時(shí)少許植株出現(xiàn)葉斑；至第15天時(shí)葉斑增多，葉片從下至上零星地出現(xiàn)脫落，植株株高逐漸減小，同時(shí)葉桿出現(xiàn)皮孔；至第25天時(shí)，大部分植株處于半死狀態(tài)，有2株甚至完全死亡。從形態(tài)上看，C組的杜仲水淹前期一直生長(zhǎng)良好，并未抑制其株高，至第15天時(shí)開(kāi)始出現(xiàn)葉斑、葉片脫落和黃化的現(xiàn)象。D組的杜仲始終未出現(xiàn)葉斑，且葉色比其他處理更綠，但在第25天時(shí)部分葉片出現(xiàn)葉斑，開(kāi)始出現(xiàn)葉片脫落，且其處理的植株隨著水淹時(shí)間的加長(zhǎng)出現(xiàn)矮化的現(xiàn)象。C、D處理的杜仲苗在水脅迫下生長(zhǎng)狀況優(yōu)于B處理的杜仲苗，原因在于水楊酸和三唑酮促使植株對(duì)外界逆境產(chǎn)生抗性并逐步適應(yīng)。

表1 水淹條件下不同處理對(duì)杜仲形態(tài)的影響Table 1 Effect of different treatment on morphological traits of E. ulmoides under water logging

表2 水淹條件下不同處理對(duì)杜仲株高的影響Table 2 Effect of different treatment of the height growth of E. ulmoides under water logging

2.2 水楊酸、三唑酮對(duì)淹水脅迫下杜仲苗光合參數(shù)的影響

表3是淹水后各處理中上部葉的光合參數(shù)變化清況。二年生杜仲苗的凈光合速率在不同淹水處理下與正常管理的對(duì)照相比均呈降低趨勢(shì)，且C、D處理組的Pn值均高于B處理組。在水淹前期，B處理組和D組差異不顯著，但在水淹后期，B處理的杜仲苗與C、D組呈顯著性差異（p ＞ 0.01），且C、D處理的杜仲苗下降幅度相對(duì)較緩。

表3 水淹條件下不同處理對(duì)杜仲光合參數(shù)的影響Table 3 Effect of different treatment on photosynthetic parameters of E. ulmoides under water logging

杜仲的Ci變化總體均呈下降后上升的趨勢(shì)（正常生長(zhǎng)的杜仲組除外）。在20 d時(shí)，水B處理杜仲苗與C、D處理呈顯著性差異，但各自對(duì)照相比，發(fā)現(xiàn)B處理組的Ci變化最大，說(shuō)明B處理的杜仲受到水分脅迫的影響最大。總體而言，各處理間的胞間CO2濃度變化差異不顯著。

隨著淹水脅迫時(shí)間的延長(zhǎng)，與正常生長(zhǎng)的杜仲苗相比，B、C、D處理的二年生杜仲苗Gs值均小于對(duì)照的Gs值。C、D處理的氣孔導(dǎo)度與其凈光合速率變化趨勢(shì)相似，都是先下降后上升再下降。在隨后的水分脅迫中，B處理杜仲苗氣孔導(dǎo)度速率下降最快；而C、D處理的杜仲氣孔導(dǎo)度下降減緩。方差分析可知，B處理組在水淹前期與C、D處理組沒(méi)有顯著性差異，在水淹后期呈極顯著性差異（p ＜ 0.01）。

淹水程度的不斷加深導(dǎo)致了各處理組杜仲苗的蒸騰速率不斷降低。其中B處理直線下降，在水淹的20 d內(nèi)，與正常生長(zhǎng)的植株相比下降幅度分別達(dá)到了31.76%、32.89%、64.79%、80.88%；C處理在水淹的25d內(nèi)，下降幅度分別為15.3%、32.8%、36.2%、41.4%、62.8%；D處理下降幅度分別為27%、34.6%、32%、32.41%、52.6%。B處理與C、D處理組呈顯著性差異。

2.3 水楊酸、三唑酮對(duì)淹水脅迫下杜仲苗葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

從表4中看出，在水淹的20 d中，B處理組Fv/Fm的值逐漸減小，其值由開(kāi)始的0.758一直降至0.724，說(shuō)明水分脅迫一方面可能是受到植株P(guān)SII捕獲激發(fā)能的效率和光合作用的原初反應(yīng)的影響，另一方面可能與水淹后期植株氣孔導(dǎo)度下降太多有關(guān)。而C、D處理杜仲苗的Fv/Fm值下降幅度較小，且在水淹后期C、D處理組Fv/Fm值均高于B處理組，表明水楊酸和三唑酮在一定范圍內(nèi)緩解了水淹脅迫的傷害，使PSII反應(yīng)中心內(nèi)光能轉(zhuǎn)換效率和潛在活性只受到輕微影響。

qP為光化學(xué)淬滅參數(shù)，代表了光合能量用于暗反應(yīng)固定能量的部分，其值越高表示光能中轉(zhuǎn)變?yōu)榛顫娀瘜W(xué)能的能量越多，植物對(duì)光能的利用效率也越高[10]。由表4可知，B處理下的qP顯著低于C、D處理，表明水楊酸和三唑酮使其用于光化學(xué)反應(yīng)的光能部分明顯提高，這也可能是水淹后期光合速率始終高于B處理組的原因之一。

表4 水淹條件下不同處理對(duì)杜仲葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響Table 4 Effect of different treatment on chlorophyll fluorescence parameters of E. ulmoides under water logging

2.4 水楊酸、三唑酮對(duì)水淹脅迫下杜仲苗葉綠素的影響

光合色素是植物進(jìn)行光合作用的基礎(chǔ)，占主要成分的葉綠素參與光合作用光能的吸收、傳遞和轉(zhuǎn)換的功能[11]，它含量的高低在很大程度上能反映植物的生長(zhǎng)狀況和光合能力。表5顯示C、D處理的杜仲苗的葉綠素與B處理的杜仲苗呈顯著性差異，且D處理的葉綠素含量高于C處理，這也與本次試驗(yàn)中，就外部形態(tài)上發(fā)現(xiàn)D處理的杜仲葉片較其他處理更深綠相一致。

表5 水淹條件下不同處理對(duì)杜仲葉綠素含量的影響Table 5 Effect of different treatment of chlorophyll content of E. ulmoides under water logging

3 結(jié)論與討論

通過(guò)對(duì)二年生杜仲苗的水淹試驗(yàn)，得到以下結(jié)論：

（1）與正常生長(zhǎng)的杜仲苗相比，水淹脅迫的植株在一定程度上均受到不同程度的傷害。但通過(guò)各個(gè)指標(biāo)的綜合分析，表明清水處理的二年生杜仲苗損害最大，經(jīng)水楊酸、三唑酮處理的植株在一定程度上緩解了水淹脅迫的傷害。

（2）從植物的外部形態(tài)看，清水處理的杜仲在20 d時(shí)植株幾乎瀕臨死亡，而水楊酸和三唑酮處理的植株在20 d時(shí)才開(kāi)始出現(xiàn)明顯的水淹脅迫癥狀，植株相對(duì)生長(zhǎng)較好。水楊酸在一定時(shí)期內(nèi)促進(jìn)植物生長(zhǎng)，三唑酮處理的植株有通過(guò)矮化來(lái)緩解水淹脅迫的傷害。

（3）清水處理的杜仲凈光合速率一直下降，而水楊酸和三唑酮處理的植株先下降后上升再下降，各處理間的氣孔導(dǎo)度變化與凈光合速率呈一定的相似性。表明適當(dāng)濃度的水楊酸和三唑酮處理對(duì)杜仲的淹水脅迫有一定的緩解作用，常常通過(guò)葉綠素含量、氣孔導(dǎo)度等因素來(lái)調(diào)節(jié)其光合作用，當(dāng)然，這還與提高體內(nèi)的相關(guān)酶活性呈相關(guān)性。

（4）從葉綠素?zé)晒鈪?shù)而言，水楊酸和三唑酮在水淹后期一方面提高了葉綠素濃度的含量，有利于改善原初PSII反應(yīng)中心開(kāi)放的部分及暗反應(yīng)中光能轉(zhuǎn)化成所需化學(xué)能的部分[12]，提高了光合電子傳遞的能力和所需的能量，從而提高光合速率。另一方面，非光化學(xué)能量耗散的提高，有助于耗散過(guò)剩的激發(fā)能，以緩解逆境對(duì)光合作用的影響。葉綠素?zé)晒獾葏?shù)進(jìn)一步驗(yàn)證了水楊酸和三唑酮處理使植株在水淹后期可以緩解光合作用的下降，在一定程度上保護(hù)了光合機(jī)構(gòu)。

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Effect of Salicylic Acid and Triazolone on Photosynthetic Properties of Eucommia ulmoides under Water Logging Stress

HE Fei1，AI Jian-guo1*，ZHU Xiang-tao2
（1. School of Forestry and Biotechnology, Zhejiang A & F University, Lin’an 311300, China; 2. College of Jiyang, Zhuji 311800, China）

∶2-year Eucommia ulmoides seedlings from nursery in Tianmu, Zhejiang province were treated by normal growth (A), water logging + water spraying (B), water logging + salicylic acid spraying (C), water logging + triazolone spraying (D) in 2012. The result demonstrated that seedlings under water logging had symptoms of leaf spot leaf loss, 2 seedlings (B) even died 25 days later. Seedling of C and D had better growth, but that of D had evident dwarfing effect. The experiment showed that seedlings with salicylic acid and triazolone treatment had higher net photosynthetic rate and FV/Fm.

∶ Eucommia ulmoides; salicylic acid; triazolone; photosynthetic property; water logging stress

S718.51

A

1001-3776（2016）01-0014-05

2015-07-20；

2015-10-28

浙江省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（Y3110393）

何斐（1990－），女，浙江東陽(yáng)人，研究生，碩士，從事植被生態(tài)學(xué)和植物資源開(kāi)發(fā)利用研究；*通訊作者。