南方紅豆杉雌株葉片碳氮營養(yǎng)對噴施生長調(diào)節(jié)劑的響應(yīng)

（中國林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)實驗中心，江西 分宜 336600）

南方紅豆杉Taxus chinensisvar.mairei，為紅豆杉科紅豆杉屬國家一級保護植物，其材質(zhì)堅硬，刀斧難入，是上等的珍貴用材，且具有重要的藥用和觀賞價值，市場和產(chǎn)業(yè)化前景廣闊[1]。南方紅豆杉樹形優(yōu)美、肉質(zhì)假種皮成熟時色澤鮮紅，具有節(jié)日吉祥、健康長壽的象征意義[2]。然而南方紅豆杉結(jié)實期較晚，種子產(chǎn)量低，制約了其大規(guī)模地推廣應(yīng)用。目前關(guān)于南方紅豆杉人工林的研究，主要圍繞遺傳改良、優(yōu)化栽培等方面進行[3-5]，而基于南方紅豆杉花果等生殖生長的研究較少[2,6]。促進其開花結(jié)果、提高產(chǎn)量不僅是開展雜交育種等遺傳改良工作的基礎(chǔ)，也是培育高價值景觀盆景的關(guān)鍵。因此，開展生殖生長調(diào)控技術(shù)研究，人工促進南方紅豆杉開花結(jié)實，對于其種質(zhì)保育、遺傳改良和優(yōu)良種質(zhì)推廣應(yīng)用具有重要意義。

植物生長調(diào)節(jié)劑能夠促進樹體開花結(jié)果和提高產(chǎn)量，且具有簡單、高效的優(yōu)點，在農(nóng)林生產(chǎn)實踐中廣為應(yīng)用[7-8]。外施植物生長調(diào)節(jié)劑通過改變內(nèi)源激素的平衡，控制著可溶性糖、蛋白等物質(zhì)的代謝，從而對植物的生殖生長進行調(diào)控[9-10]。比如：合適的外源激素可以改變植物體內(nèi) ABA、ZR、GA3、IAA 含量和比值，從而有效促進妃子笑荔枝Litchi chinensis的花芽分化和孕育，或顯著抑制油桐Vernicia fordii的花芽分化，推遲花期[8,11]。合適濃度的多效唑(PP333)處理后，葉片中可溶性總糖和淀粉含量得到顯著積累，碳氮比顯著增加，從而有效促進了紅肉蜜柚Honey pomelo和東魁楊梅Myrica rubra的成花[12-13]。

前期研究表明，葉面噴施1 500 mg·L-1多效唑、450 mg·L-1矮壯素（CCC）和2 000 mg·L-1復(fù)硝酚鈉（CSN）改變了內(nèi)源激素的含量和比值，增加了ZR 含量和ABA/IAA、ABA/GA3、ZR/IAA、ZR/GA3比值，降低了IAA 和GA3含量，進而提高了南方紅豆杉的大孢子葉球數(shù)量[14]。本研究擬探討不同生長調(diào)節(jié)劑對南方紅豆杉葉片碳氮營養(yǎng)的動態(tài)影響，旨在明晰生長調(diào)節(jié)劑對生殖生長的調(diào)控機制，以期研發(fā)適宜的促花促果技術(shù)，為南方紅豆杉遺傳改良和定向培育奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況及試驗材料

試驗地位于江西省新余市分宜縣操場鄉(xiāng)衡陂村速豐林場，屬典型的亞熱帶季風(fēng)型濕潤氣候，年均氣溫18.5 ℃，年均降水量1 643.6 mm，全年無霜期310 d[14]。土壤為黃紅壤，含水解氮78.67 mg·kg-1，有效磷8.61 mg·kg-1，速效鉀63.55 mg·kg-1，有機質(zhì)23.53 g·kg-1，pH 值為5.4。

供試材料為13年生南方紅豆杉雌株，株高約為3.5 m，地徑約為9.3 cm。該批南方紅豆杉種源為江西全南縣，2007年12月于苗圃內(nèi)種植2年生實生苗，2013年4月移栽于試驗盆內(nèi)（徑85 cm），每年進行常規(guī)管理。2017年12月，參照供試材料當(dāng)年結(jié)果狀況，選擇生長良好、掛果均勻的南方紅豆杉植株進行掛牌標(biāo)記。

1.2 試驗處理

2018年7月24日、8月9日、8月23日，選用多效唑（PP333）、矮壯素（CCC）和復(fù)硝酚鈉（1.8%，CSN）3 種植物生長調(diào)節(jié)劑，各設(shè)置3 個濃度梯度，連續(xù)3 次[15-16]對掛牌南方紅豆杉幼樹進行葉面噴施處理。其中，PP333的濃度梯度為500（P1）、1 000（P2）和1 500 mg·L-1（P3）；CCC 為150（C1）、300（C2）和450 mg·L-1（C3）；CSN 為2 000（S1）、4 000（S2）和6 000 mg·L-1（S3），以清水作為對照（CK），共10 個處理。試驗采用隨機區(qū)組試驗設(shè)計，每個處理設(shè)3 個重復(fù)，每個重復(fù)6 株。噴施量以樹冠滴水為止，且處理后3 d 內(nèi)未遇陰雨天氣。各處理具體噴施方法和注意事項參見前文[14]。

1.3 測定項目與方法

2018年8月8日、8月22日、9月5日和9月28日分別采集各處理葉片樣品。隨機選取各處理3 株南方紅豆杉作為固定采樣植株，用高枝剪剪取樹冠陽面、中層、外圍的標(biāo)準(zhǔn)枝，摘取一年生枝上飽滿、無病蟲害的葉片均勻混合、錫紙包裝、液氮速凍、干冰保溫帶回實驗室，-70℃冰箱內(nèi)儲藏。葉片可溶性糖和淀粉含量采用蒽酮比色法測定，葉片可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍G-250 染色法測定，具體測量和計算方法參照《植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)》[17]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 21.0 軟件進行方差分析，Duncan’s進行多重比較，采用Microsoft Excel 2016 軟件制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 生長調(diào)節(jié)劑對南方紅豆杉淀粉含量的影響

南方紅豆杉葉片淀粉含量隨著時間的推移總體上呈現(xiàn)先降后升的趨勢，3 種生長調(diào)節(jié)劑及其各濃度處理不同程度地提高了淀粉含量（圖1）。淀粉含量在同一時間10 個處理間和同一處理4 個采樣日期的差異均達極顯著水平（P＜0.01，圖1）。PP333的3 個濃度處理中，淀粉含量在8月上旬以P3 處理最高，在8月下旬、9月上旬和下旬則以P2 最高，其次是P3 處理；CCC 的3 個濃度處理中，淀粉含量以C1 處理為最高，其次是C3 處理；CSN 的3 個濃度處理中，S1 的效果最優(yōu)。與對照相比，P3 處理的淀粉含量在8月上旬、9月上旬和下旬分別比對照顯著增加46.86%、48.71%和25.18%；C1 處理的淀粉含量在8月上旬、9月上旬和下旬顯著增加38.01%、46.09%和22.24%，C3 處理則在8月上旬和9月上旬顯著增加13.65%和26.26%；S1 處理的淀粉含量在4 個采樣日期顯著增加28.75%～59.57%（圖1）。

2.2 生長調(diào)節(jié)劑對南方紅豆杉可溶性糖含量的影響

生長調(diào)節(jié)劑處理減緩了葉片中可溶性糖含量隨時間的變化幅度，總體上表現(xiàn)為先升后降（圖2）。同一時間10 個處理間可溶性糖含量均達極顯著差異（P＜0.01，圖2）。同一處理在4 個采樣日期的可溶性糖含量均達極顯著或顯著差異，其中S3處理差異顯著（P＜0.05），其余處理差異極顯著（P＜0.01，圖2）。與對照相比，P3、C3 和S1處理的南方紅豆杉葉片中可溶性糖含量在8月下旬達到最高峰，分別比對照顯著增加56.42%、14.01%和23.75%（圖2）。

2.3 生長調(diào)節(jié)劑對對南方紅豆杉蛋白含量的影響

不同處理可溶性蛋白含量隨著時間的推移變化幅度較小，總體上變化趨勢較平穩(wěn)（圖3）。10個處理間蛋白含量在8月上、下旬和9月下旬均差異極顯著（P＜0.01）。對照處理的蛋白含量在4 個采樣日期差異不顯著（P＞0.05），C1 和C3處理的蛋白含量均差異顯著（P＜0.05），P1、P3 和S2 處理的蛋白含量均差異極顯著（P＜0.01，圖3）。與對照相比，P3 處理的蛋白含量先升后降，在8月下旬達到最高峰，比對照顯著增加12.29%（圖3A）。C3 處理的變化趨勢類似對照（圖3B）。S1 處理則表現(xiàn)為先降后升，在9月下旬時比對照顯著增加8.07%（圖3C）。

圖1 南方紅豆杉葉片淀粉含量對不同生長調(diào)節(jié)劑的響應(yīng)Fig.1 Effects of different plant growth regulators on starch content in Taxus chinensis leaves

圖2 南方紅豆杉葉片可溶性糖含量對不同生長調(diào)節(jié)劑的響應(yīng)Fig.2 Effects of different plant growth regulators on soluble sugar content in Taxus chinensis leaves

2.4 生長調(diào)節(jié)劑對南方紅豆杉C/N 比的影響

不同處理葉片中C/N 比隨著時間的推進先降后升，各生長調(diào)節(jié)劑處理不同程度地提升了葉片中C/N 比值，變化趨勢類似淀粉含量的變化（圖4）。C/N 比在同一時間10 個處理間差異均達極顯著水平（P＜0.01）；對照處理C/N 比在4 個采樣日期達顯著水平（P＜0.05），其余各生長調(diào)節(jié)劑處理的C/N 比在4 個采樣日期均達極顯著差異（P＜0.01，圖4）。PP333處理中，C/N 比在8月上旬以P3 處理最好，在8月下旬、9月上旬和下旬以P2 處理最好；CCC 處理中，C/N 比總體以C1 處理最高，其次是C3 處理；CSN 處理中，S1處理C/N 比最好（圖4）。與對照相比，P2 處理的C/N 比在4 個采樣日期均顯著高于對照處理，分別增加24.78%、47.02%、99.09% 和62.12%；而P3 處理的C/N 比在8月上旬、9月上旬和下旬，依次顯著增加了57.03%、48.42%和30.19%（圖4A）。C1 處理在8月上旬和9月上旬比對照顯著增加82.01%和42.65%，而C3 處理則在9月上旬顯著增加19.37%（圖4B）。S1 處理的C/N 比在4 個采樣日期均顯著高于對照處理，分別增加了36.22%～60.03%（圖4C）。

圖3 南方紅豆杉葉片可溶性蛋白含量對不同生長調(diào)節(jié)劑的響應(yīng)Fig.3 Effects of different plant growth regulators on soluble protein content in Taxus chinensis leaves

3 討 論

圖4 南方紅豆杉葉片C/N 比對不同生長調(diào)節(jié)劑的響應(yīng)Fig.4 Effects of different plant growth regulators on C/N ratio in Taxus chinensis leaves

本研究結(jié)果表明，生長調(diào)節(jié)劑處理不同程度地提高了葉片中淀粉含量和碳氮比值，使之隨著時間的推移呈現(xiàn)先降后升的趨勢；減緩了葉片中可溶性糖隨時間的變化幅度，總體上表現(xiàn)為先升后降；對可溶性蛋白的影響較小，變化趨勢較平穩(wěn)。這與薄殼山核桃Carya illinoinensis和板栗Castanea mollissima等的研究結(jié)果基本一致，適合濃度的植物生長調(diào)節(jié)劑可以改變樹體葉片中的碳氮營養(yǎng)[18-19]，且主要影響葉片中可溶性糖和淀粉含量以及碳氮比值，對可溶性蛋白含量的影響較小。前期研究結(jié)果表明[14]，葉面分別噴施1 500 mg·L-1多效唑、450 mg·L-1矮壯素和2 000 mg·L-1復(fù)硝酚鈉均能有效增加南方紅豆杉一年生枝上大孢子葉球的數(shù)量，在標(biāo)準(zhǔn)枝上生殖枝比例中也有類似規(guī)律。在本研究中，上述處理改變了植物體內(nèi)碳氮的含量和比值，特別是增加了8月下旬葉片中可溶性糖含量以及8—9月整個時期的淀粉含量和碳氮比值，是促進其生殖生長的內(nèi)在機制。這與對東魁楊梅、紅肉蜜柚和大麗花Dahlia pinnata等樹種的研究結(jié)果類似，經(jīng)合適的多效唑處理后，紅肉蜜柚和東魁楊梅葉片中可溶性總糖和淀粉含量得到顯著積累，碳氮比得到顯著增加，從而有效促進植株的成花[12-13]；而葉面噴施矮壯素有效增加大麗花Dahlia pinnata葉片可溶性糖含量，延長花期，提高產(chǎn)量[20]。此外，在本研究中，1 000和1 500 mg·L-1多效唑，150 和450 mg·L-1矮壯素均可以有效改變?nèi)~片中碳氮營養(yǎng)，且1 000 mg·L-1多效唑和150 mg·L-1矮壯素整體效果分別優(yōu)于1 500 mg·L-1多效唑和450 mg·L-1矮壯素，但對生殖生長的促進效果低于后二者[14]，在紅肉蜜柚的研究中有類似結(jié)果，1 500 mg·L-1多效唑處理紅肉蜜柚葉片，碳氮比值最高，而成花質(zhì)量和坐果率遠低于1 125 mg·L-1處理[12]，即最佳改善碳氮營養(yǎng)的處理并不能最好地促進植物的生殖生長。

結(jié)合前文[14]和本研究，葉面噴施1 500 mg·L-1多效唑、450 mg·L-1矮壯素和2 000 mg·L-1復(fù)硝酚鈉增加了南方紅豆杉葉片中ZR 含量和ABA/IAA、ABA/GA3、ZR/IAA、ZR/GA3比值，降低了IAA 和GA3含量[14]，同時改變了植物體內(nèi)碳氮的含量和比值。這與李歡等[12]的研究結(jié)果類似，花芽分化期噴施1 125 mg·L-1PP333提高了葉片中內(nèi)源ABA 和ZR 含量，降低了GA3和IAA 含量，同時促進了葉片中可溶性總糖和淀粉的積累，增加了碳氮比，從而顯著提高了成花質(zhì)量和座果率。合適的植物生長調(diào)節(jié)劑對妃子笑荔枝、簕杜鵑Bougainvillea spectabilis等的研究也有類似結(jié)果[11,21]，這可能是外施植物生長調(diào)節(jié)通過改變植株體內(nèi)物質(zhì)能量的變化，從而調(diào)控植物進行生殖生長的原因，但相互之間的內(nèi)在聯(lián)系有待進一步研究。此外，考慮到水肥耦合、整形修枝等栽培技術(shù)對生殖生長的影響[9]以及南方紅豆杉大孢子生長發(fā)育的特性[22],目前相關(guān)的調(diào)控研究尚在進行中。

4 結(jié) 論

綜上所述，葉面噴施生長調(diào)節(jié)劑不同程度地改變了南方紅豆杉體內(nèi)碳氮的含量和比值，其中噴施1 500 mg·L-1多效唑、450 mg·L-1矮壯素和2 000 mg·L-1復(fù)硝酚鈉的效果較好，增加了8月下旬葉片中可溶性糖含量以及8—9月整個時期的淀粉含量和碳氮比值。

致謝：特別感謝江西省分宜縣林業(yè)局吳喜昌主任和速豐林場吳東晶場長等在試驗實施過程中給予的支持和幫助！