不同生長(zhǎng)狀況下新疆野蘋(píng)果內(nèi)源激素含量的變化

王振東，陳奇凌，鄭強(qiáng)卿，王晶晶，王文軍，蔡 勇

(1.新疆農(nóng)墾科學(xué)院林園所，新疆石河子 832000；2.新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第一師13團(tuán)，新疆阿拉爾 843300)

0 引 言

【研究意義】新疆野蘋(píng)果又名塞威氏蘋(píng)果[M.sieversii(Ledeb.)Roem.]，薔薇科蘋(píng)果屬植物，已被列入中國(guó)優(yōu)先保護(hù)物種名[1]。新疆野蘋(píng)果是珍貴的果樹(shù)種質(zhì)資源，具有抗寒、耐蟲(chóng)、抗旱等優(yōu)良性狀，在我國(guó)僅分布于新疆伊犁、塔城等地；由于自然狀況、人為因素、管理滯后、病蟲(chóng)害等原因使新疆野蘋(píng)果生存環(huán)境遭到了嚴(yán)重的威脅[2-4]，馬闖[5]、田潤(rùn)煒等[6]調(diào)查研究發(fā)現(xiàn),新疆塔城、伊犁部分地區(qū)新疆野蘋(píng)果林呈現(xiàn)不同程度衰退。研究不同生長(zhǎng)勢(shì)新疆野蘋(píng)果野果林在發(fā)育過(guò)程中內(nèi)源激素的變化規(guī)律，對(duì)新疆野蘋(píng)果的生理機(jī)制及保護(hù)研究有著重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】過(guò)去幾年對(duì)新疆野蘋(píng)果野果林的保護(hù)研究多集中在種群年齡結(jié)構(gòu)[6]、抗性生理[7]等，在抗性生理研究多集中于鹽堿脅迫[8]、鐵脅迫[9]等?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】而關(guān)于受到病蟲(chóng)害的野果林退化后相關(guān)生理研究較少。研究不同生長(zhǎng)狀態(tài)下野蘋(píng)果樹(shù)內(nèi)源激素含量的變化?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】在退化野果林集中分布區(qū)，對(duì)野蘋(píng)果樹(shù)進(jìn)行不同生長(zhǎng)勢(shì)劃分，選取代表性樣木取樣測(cè)定，對(duì)比不同健康程度野果林內(nèi)源激素差異及變化規(guī)律，分析內(nèi)源激素在野果林退化過(guò)程中變化特點(diǎn)對(duì)不同生長(zhǎng)勢(shì)、不同發(fā)育時(shí)期新疆野蘋(píng)果樹(shù)取樣測(cè)定，對(duì)比研究其內(nèi)源激素(IAA、GA3、ABA、ZR、JA)變化。

1 材料與方法

1.1 材 料

不同生長(zhǎng)狀態(tài)的新疆野蘋(píng)果林位于新疆伊犁州新源縣野果林改良場(chǎng)，試驗(yàn)地位于N43°22′35″，E83°35′52″。在同一海拔高度設(shè)置調(diào)查樣帶，在樣帶內(nèi)設(shè)置20 m×20 m的樣地，由于山體條件不同(有些地段不適宜調(diào)查)，樣帶內(nèi)設(shè)置3～5塊樣地。在新疆野蘋(píng)果林分布區(qū)域，按照樹(shù)體存活率、患病蟲(chóng)害等綜合影響因素選擇設(shè)立典型樣方，調(diào)查野蘋(píng)果樹(shù)生長(zhǎng)情況，確立健康狀況分類(lèi)指標(biāo)。

1.2 方 法

1.2.1 樣品采集

樣品采集分別與2017和2018年間進(jìn)行，2年間采樣方法一致。果實(shí)采樣時(shí)期按照果實(shí)發(fā)育特征進(jìn)行，即根據(jù)果實(shí)的鮮重和外觀(guān)色澤變化將果實(shí)分為幼果期、膨大期、著色期、成熟期4個(gè)時(shí)期進(jìn)行，在果實(shí)膨大期和成熟期進(jìn)行采樣，2年間采樣方法一致每次采樣從植株的東南西北4個(gè)方位、以及上中下里外5個(gè)方向，采集基部第4～6片葉處果30個(gè)和葉片100片，放入液氮速凍后帶回實(shí)驗(yàn)室，貯于-80℃冰箱中備用。正常的新疆野蘋(píng)果林用H表示，退化的新疆野蘋(píng)果林用NH表示；不同生長(zhǎng)狀況的葉片劃分按照試驗(yàn)地的野蘋(píng)果林存活率分為100%存活率新疆野蘋(píng)果林、80%存活率新疆野蘋(píng)果林、40%存活率新疆野蘋(píng)果林、20%存活率新疆野蘋(píng)果林、10%存活率新疆野蘋(píng)果林，在取樣時(shí)間為6月。

1.2.2 樣品內(nèi)源激素的測(cè)定1.2.2 .1 內(nèi)源激素測(cè)定

稱(chēng)取樣品1.0 g，液氮速凍并研磨成粉末，加入冷卻的80%甲醇溶液10 mL，超聲浸提5 min，浸提液以10 000 r/min離心10 min得上清液，浸提2次，合并3次上清液，全部濾液于35℃減壓濃縮至3 mL，加入0.1 g PSA吸附酚類(lèi)物質(zhì)，5 000 r/min離心5 min得上清液，上清液用2 mo1/L，檸檬酸調(diào)節(jié)至pH=3.0，再用等體積乙酸乙酯萃取3次，合并酯相，于40℃氮?dú)獯蹈桑脷埩粑锛尤? mL pH=3.5磷酸鹽緩沖液溶解，過(guò)C18小柱，用80%甲醇洗脫收集后，在40℃氮?dú)獯蹈?，用流?dòng)相溶解殘?jiān)⒍ㄈ葜? mL，溶液經(jīng)0.45 μm微孔濾膜過(guò)濾后，進(jìn)行GA3、IAA、ABA、ZR、JR含量質(zhì)譜分析。

1.2.2.2 色譜條件

使用Waters液相色譜儀、510泵、486紫外檢測(cè)器儀器，波長(zhǎng)254 nm，柱子為Nova-parkC18柱(D3.9 mm×L150 mm)，710自動(dòng)進(jìn)樣器，IBM-386計(jì)算機(jī)控制，流動(dòng)相為甲醇：20%乙酸:水的體積比為40∶40∶20，流量為1.5 mL/min。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用SPSS17、Excel 2016、origin 2018數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同生長(zhǎng)勢(shì)新疆野蘋(píng)果在不同時(shí)期內(nèi)源激素含量的變化

研究表明,從6～9月，正常的新疆野蘋(píng)果葉片ZR、GA3含量下降，分別下降了30.8%、46.7%，JA、IAA、ABA含量上升，分別上升了7.8%、35.5%、0.9%；退化的新疆野蘋(píng)果葉片5種激素(ZR、JA、GA3、IAA、ABA)含量均上升，分別上升了18.7%、33.8%、26.2%、27.6%、30.5%。而在新疆野蘋(píng)果果實(shí)中,退化的新疆野蘋(píng)果和正常的新疆野蘋(píng)果ZR、JA、GA3、IAA變化趨勢(shì)相同，均呈下降的趨勢(shì)，正常的新疆野蘋(píng)果果實(shí)內(nèi)源激素含量分別下降了62.9%、39.3%、70.2%、69.3%，退化的新疆野蘋(píng)果果實(shí)內(nèi)源激素含量分別下降了57.7%、55.0%、74.4%、69.9%；在2種生長(zhǎng)勢(shì)新疆野蘋(píng)果果實(shí)ABA含量：在正常的新疆野蘋(píng)果上升了6.3%，退化的新疆野蘋(píng)果降低了7.9%。圖1,圖2

2.2 不同年份新疆野蘋(píng)果5種內(nèi)源激素含量的變化

研究表明,從2017到2018年，正常的新疆野蘋(píng)果葉片ZR、JA、ABA含量上升，分別上升了16.0%、48.8%、11.8%，GA3、IAA 含量下降，分別下降了8.39%、19.8%；退化的新疆野蘋(píng)果ZR、ABA含量上升，分別上升了3.9%、1.4%，JA、GA3、IAA 含量下降，分別下降了10.5%、20.9%、0.4%；正常和退化的新疆野蘋(píng)果果實(shí)內(nèi)源激素含量變化趨勢(shì)相同，均是JA 含量上升，分別上升了36.3%、111.4%；ZR、GA3、IAA、ABA 含量下降，正常的新疆野蘋(píng)果果實(shí)內(nèi)源激素含量下降了40.1%、22.6%、36.9%、39.2%，退化的新疆野蘋(píng)果果實(shí)內(nèi)源激素含量下降了 35.1%、1.1%、14.7%、0.3%。圖3,圖4

圖1 新疆野蘋(píng)果葉片內(nèi)源激素變化

Fig. 1 Changes of endogenous hormones in leaves ofMalussieversii

圖2 新疆野蘋(píng)果果實(shí)內(nèi)源激素變化

Fig. 2 Changes of endogenous hormones in fruits ofMalussieversii

2.3 不同生長(zhǎng)狀況新疆野蘋(píng)果葉片5種內(nèi)源激素含量的變化

研究表明,100%存活率新疆野蘋(píng)果林的ZR含量最高，為9.80 ng/g；10%存活率新疆野蘋(píng)果林葉片的ZR含量最少，為6.72 ng/g。20%存活率新疆野蘋(píng)果林葉片的JA含量最高，為18.95 ng/g；其次是40%存活率新疆野蘋(píng)果林、80%存活率新疆野蘋(píng)果林100%存活率新疆野蘋(píng)果林、10%存活率新疆野蘋(píng)果林，分別為18.17、16.20、15.79和14.47 ng/g。100%存活率新疆野蘋(píng)果林葉片的GA3含量最高，為6.47 ng/g，其它幾種處理差距不大。5種不同存活率的新疆野蘋(píng)果葉片IAA含量從高到低分別為100%存活率新疆野蘋(píng)果林、80%存活率新疆野蘋(píng)果林、40%存活率新疆野蘋(píng)果林、20%存活率新疆野蘋(píng)果林、10%存活率新疆野蘋(píng)果林。10%存活率新疆野蘋(píng)果林葉片ABA含量高于其余4種處理，為134.17 ng/g；其后幾種處理ABA含量從高到低依次為40%存活率新疆野蘋(píng)果林、20%存活率新疆野蘋(píng)果林、80%存活率新疆野蘋(píng)果林、100%存活率新疆野蘋(píng)果林。圖5

圖3 新疆野蘋(píng)果葉片內(nèi)源激素變化

Fig. 3 Changes of endogenous hormones in leaves ofMalussieversii

圖4 新疆野蘋(píng)果果實(shí)內(nèi)源激素變化

Fig. 4 Changes of endogenous hormones in fruits ofMalussieversii

2.4 新疆野蘋(píng)果葉片和果實(shí)內(nèi)源激素相關(guān)性

研究表明,不同時(shí)期新疆野蘋(píng)果葉片和果實(shí)的5種激素及其比值相關(guān)性，5種激素之間有復(fù)雜關(guān)系。葉片中ZR含量與JA含量呈顯著正相關(guān)(P<0.05，下同)；JR含量與GA3含量呈顯著正相關(guān)；GA3含量與ZR/ABA和GA3/ABA呈顯著正相關(guān)；IAA含量與IAA/ABA呈極顯著正相關(guān)(P<0.01，下同)；ABA含量分別與IAA/ABA和ZR/ABA呈顯著負(fù)相關(guān)和極顯著負(fù)相關(guān)；GA3/ABA與ZR/ABA呈極顯著正相關(guān)。在新疆野蘋(píng)果果實(shí)中ZR含量分別與GA3含量、IAA含量、IAA/ABA、GA3/ABA、ZR/ABA呈極顯著正相關(guān)；JR含量與GA3/ABA、JR/ABA呈顯著正相關(guān)；GA3含量與JR/ABA呈顯著正相關(guān)，與IAA含量、IAA/ABA、GA3/ABA、ZR/ABA呈極顯著正相關(guān)；IAA含量與IAA/ABA、GA3/ABA、ZR/ABA呈極顯著正相關(guān)；ABA含量與IAA/ABA和ZR/ABA呈極顯著負(fù)相關(guān)；ZR/ABA與JR/ABA呈顯著正相關(guān)，與IAA/ABA、GA3/ABA呈極顯著正相關(guān)；GA3/ABA與IAA/ABA、JR/ABA呈極顯著正相關(guān)；IAA/ABA與JR/ABA呈顯著正相關(guān)。表1，表2

圖5 新疆野蘋(píng)果葉片內(nèi)源激素變化

Fig. 5 Changes of endogenous hormones in leaves of Malus sieversii

表1 不同生長(zhǎng)勢(shì)新疆野蘋(píng)果葉片內(nèi)源激素含量及其比值與時(shí)間的相關(guān)關(guān)系

Table 1 Correlation between analysis endogenous hormone content and ratio and time in leaves of Malus sieversii with different growth potential

ZRJAGA3IAAABAZR/ABAGA3/ABAIAA/ABA JR/ABA2R1 JA0.659?1GA30.5610.693?1IAA-0.0720.3010.5381ABA0.3920.266-0.112-0.3731ZR/ABA0.2790.2770.671?0.567-0.719??1GA3/ABA0.0720.4010.576?0.199-0.0340.171IAA/ABA-0.0030.1650.4150.758??-0.654?0.802??-0.2241JA/ABA0.0180.1360.5090.232-0.2970.370.899??-0.0941

注：**和*分別表示0.01和0.05 水平的差異性顯著性，下同

Note:**and*indicate the significance ofP≤0.01 andP≤0.05 respectively, the same as below

3 討 論

植物激素是一種小分子天然產(chǎn)物，在低濃度下調(diào)節(jié)植物的所有發(fā)育過(guò)程，是植物適應(yīng)環(huán)境必不可少的信號(hào)分子，對(duì)于調(diào)節(jié)植物的各種生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程具有十分重要的作用[10]。植物激素被分為植物生長(zhǎng)素類(lèi)、赤霉素類(lèi)、細(xì)胞分裂素類(lèi)、乙烯、脫落酸、油菜素甾醇類(lèi)；除6大類(lèi)激素之外，近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的多胺、茉莉酸、水楊酸類(lèi)等物質(zhì)，在調(diào)控植物生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中也起著重要作用；其中IAA、GA3、ZR等屬于生長(zhǎng)促進(jìn)型植物激素，ABA、JA等屬于生長(zhǎng)抑制型激素[11,12]。新疆野蘋(píng)果在果實(shí)膨大期(6月)生長(zhǎng)促進(jìn)型激素(IAA、GA3、ZR)含量均高于與果實(shí)成熟期(9月)，在果實(shí)膨大期代謝強(qiáng)，便于果實(shí)迅速生長(zhǎng)；新疆野蘋(píng)果葉片(9月)IAA、GA3、ZR含量相比于6月都大幅提高，而抑制生長(zhǎng)型激素ABA卻大幅降低，則有可能野蘋(píng)果已經(jīng)從生殖生長(zhǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)闋I(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)。在退化的新疆野蘋(píng)果葉片在9月時(shí)ABA、JA含量大幅升高，遠(yuǎn)高于健康新疆野蘋(píng)果葉片，高濃度的ABA、JA加快了退化新疆野蘋(píng)果葉片的衰老和脫落。

表2 不同生長(zhǎng)勢(shì)新疆野蘋(píng)果果實(shí)內(nèi)源激素含量及其比值與時(shí)間的相關(guān)關(guān)系

Table 2 Correlation between analysis endogenous hormone content and ratio and time in fruit of Malus sieversii with different growth potential

ZRJAGA3IAAABAZR/ABAGA3/ABAIAA/ABAJR/ABAZR1 JA0.2281GA30.848??0.5731IAA0.928??0.4060.971??1ABA-0.3930.234-0.38-0.4921ZR/ABA0.762??0.0520.655??0.762??-0.813??1GA3/ABA0.765??0.588?0.877??0.871??-0.4970.795??1IAA/ABA0.775??0.1740.766??0.840??-0.808??0.977??0.843??1JR/ABA0.3660.583?0.597?0.552-0.4460.626?0.842??0.671?1

在5種不同存活率的新疆野蘋(píng)果中，100%存活率新疆野蘋(píng)果林葉片中IAA、ZR、GA3含量最高，20%存活率和10%存活率的新疆野蘋(píng)果林葉片的JA和ABA含量最高，存活率越高，促進(jìn)生長(zhǎng)的激素含量也會(huì)越高；趙錦等[13]發(fā)現(xiàn)這3種不同生長(zhǎng)狀態(tài)(健株、治療株和病株)的棗葉片中IAA、GA3和ABA的含量沒(méi)有明顯區(qū)別，而在試驗(yàn)中不同存活率的新疆野蘋(píng)果林葉片中GA3變化幅度不大，而IAA、ABA含量差異明顯，可能的原因是不同病害、不同物種之間的差異；在不同存活率的新疆野蘋(píng)果葉片中JA含量隨著存活率(10%存活率新疆野蘋(píng)果除外)的下降隨之升高，JAS在植物對(duì)各種脅迫響應(yīng)以及在植物發(fā)育中具有重要的功能，較高的濃度JAS可以降低植物周期蛋白活性，使細(xì)胞周期受阻，進(jìn)而減緩細(xì)胞分裂與伸長(zhǎng)作用，減緩植物營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，還可以使植物產(chǎn)生抗蟲(chóng)防御反應(yīng)[14-16]，退化的新疆野蘋(píng)果的JA含量相對(duì)較高，是一種自我的防衛(wèi)反應(yīng)；在草莓[17]和葡萄[18]果實(shí)中，隨著果實(shí)的發(fā)育，JA會(huì)先大量合成，后又會(huì)急劇降低，試驗(yàn)中果實(shí)中JA含量6月測(cè)定JA含量遠(yuǎn)大于9月，JA含量隨著果實(shí)成熟急劇下降的趨勢(shì)與前人研究結(jié)果基本一致。

4 結(jié) 論

4.1 新疆野蘋(píng)果從6～9月，正常的新疆野蘋(píng)果葉片ZR、GA3含量下降，JA、IAA、ABA含量上升；退化的新疆野蘋(píng)果葉片ZR、JA、GA3、IAA、ABA含量上升。退化和正常的果實(shí)ZR、JA、GA3、IAA變化趨勢(shì)相同，均呈下降的趨勢(shì)。

4.2 新疆野蘋(píng)果2018年相比于2017年，正常的新疆野蘋(píng)果葉片ZR、JA、ABA含量上升， GA3、IAA 含量下降；退化的新疆野蘋(píng)果葉片ZR、ABA含量上升，GA3、IAA 含量下降。正常和退化的果實(shí)內(nèi)源激素含量變化趨勢(shì)相同，均是JA 含量上升，ZR、GA3、IAA、ABA 含量下降。

4.3 在5種不同存活率的新疆野蘋(píng)果中，得出100%存活率新疆野蘋(píng)果林葉片的IAA、ZR、GA3含量最高，20%存活率新疆野蘋(píng)果林葉片的JA含量最高，10%存活率新疆野蘋(píng)果林葉片的ABA含量最高，存活率越高，促進(jìn)生長(zhǎng)的激素含量也會(huì)越高。