作者:郭曦隆等   来源:   发布时间:2022-03-28   Tag:   点击:
[麻进展]喷施生长调节物质对渍水苎麻生长及生理代谢的影响

摘  要:苎麻是中国重要的纤维作物,在夏季容易遭受渍水胁迫,严重限制其生长发育。试验以华苎4号为试验材料,渍水处理前分别喷施100mg/L的脱落酸(ABA)、水杨酸(SA)、6-苄氨基嘌呤(6-BA)和蒸馏水,以正常栽培方式为对照(CK),研究其对苎麻农艺性状、纤维品质、光合作用、渗透调节物质以及抗氧化酶活性的影响。结果表明,3种生长调节剂均能有效地促进渍水苎麻的生长发育,但不同生长调节剂效果略有差异。SA处理下能获得较好的农艺性状;6-BA处理下纤维品质相对更佳;3个喷施生长调节剂处理均能有效地保持叶片SPAD值;SA和6-BA处理能够得到较好的净光合速率;ABA处理能够显著提高超氧化物歧化酶(SOD)活性;SA处理能够显著提高脯氨酸(Pro)和可溶性糖含量,对过氧化物酶(POD)活性的提升也存在着积极效应;6-BA处理能够显著降低丙二醛(MDA)积累,并提高Pro含量,对过氧化氢酶(CAT)活性有促进作用。总体来看,采用100mg/L的SA或6-BA处理均能够有效促进渍水胁迫后苎麻的恢复生长,为实际生产提供了新思路。

关键词:苎麻;渍水;生长调节剂;水杨酸;6-苄氨基嘌呤

苎麻(Boehmeria nivea L.)是一种宿根型多年生草本植物[1]。苎麻在土壤含水量20%~24%或是相对土壤最大持水量的80%~85%的土壤环境中生长最为合适[2]。土壤中水分过多会导致渍水,极大地影响苎麻的正常生长。“水是苎麻的命,也是苎麻的病”,苎麻喜酥松湿润土壤,但不耐渍水。随着地下水位的上升,麻园易出现渍水状况,明渍暗湿严重影响苎麻根系发育,渍水2~3d将会加快根系衰败,麻蔸全部死亡。另外,地下水位的上升还会提高病虫害的发生概率[3]。植物生长调节剂是一类人工合成的、具有与天然植物激素类似生长发育调节效能的有机物[4]。前人[5-6]研究表明,外源施用生长调节剂可以控制作物的生长发育,有效提高作物产量品质,达到增产增收的效果。近年来有研究[7-11]表明,外源施用植物生长调节剂对提升作物抗渍性有显著的作用。

本研究利用100mg/L的脱落酸(ABA)、水杨酸(SA)、6-苄氨基嘌呤(6-BA)对渍水苎麻进行喷施处理,分析3种不同生长调节剂对渍水苎麻农艺性状、纤维品质和生理特性的影响,旨在为提高苎麻耐渍性提供理论依据。

1材料与方法

1.1试验材料

供试材料为“华苎4号”,麻龄为1龄,由华中农业大学麻类研究室提供。

1.2试验设计与方法

试验时间为2019年5月—8月,试验地点位于华中农业大学种子挂藏室网室。选用大田土壤和营养土2∶1的体积比混匀,装入高50cm,内径40cm,底部打孔的塑料盆内,土重15kg,土壤高度约为45cm。选取刚出苗且长势一致的华苎4号麻兜,移栽种植于盆中,每盆种植1株,正常浇透水以利出苗。苎麻长至旺长期时开始渍水处理,渍水处理是将塑料桶放入高50cm的水池中,并灌水至土壤表面略微可见明水为准。处理时间为3d,3d后将水池中水排出,解除渍水胁迫。处理开始前3d时喷施生长调节剂ABA、SA、6-BA与蒸馏水,生长调节剂浓度均为100mg/L,从顶部往基部喷施,以叶面出现液滴为准。各处理分别记为ABA、SA、6-BA和WL,以及正常灌溉无渍水处理的CK,每个处理(对照)12盆植株。

1.3数据测定与分析

在渍水处理结束后2d进行生理生化指标取样和光合指标测定,待到成熟期进行收获并测定农艺性状。利用氮蓝四唑法测定SOD活性、利用愈创木酚法测定POD活性、采用硫代巴比妥酸法法测定MDA含量、酸性茚三酮比色法测定Pro含量、蒽酮比色法测定可溶性糖含量[12],Rubisco和CAT活性均采用苏州科铭生物技术公司生产的试剂盒测定。

光合指标和SPAD值分别采用美国LI-COR公司生产的Li-6400XT便携式光合作用测量系统与日本KONICA MINOLTA公司生产的SPAD-502PLUS型便携式叶绿素仪进行测定。测定时间为上午9:00~11:00,选取各处理有代表性的植株5株,定点从苎麻顶部完全展开叶往下数第5片功能叶进行测定,每片叶测定5次,取平均值。

所得数据利用SPSS19.0软件进行统计分析,利用Excel2020软件绘图。

2结果与分析

2.1喷施生长调节剂对渍水苎麻农艺性状的影响

由表1可知,不同的生长调节对渍水二麻农艺性状的影响不同,WL处理的各项农艺性状均是最低值,3个生长调节剂处理中,SA和6-BA处理表现较好,ABA处理略差。SA处理下二麻株高、茎粗、鲜重、鲜茎重、鲜皮重、皮厚相较WL分别上涨57.64%、22.67%、169.87%、133.16%、106.80%和23.52%,且均达显著水平。SA处理下鲜皮重显著高于ABA和6-BA处理,相效于后者分别提高38.25%和44.55%。此外6-BA和ABA处理下各项农艺性状均显著优于WL。

表1喷施生长调节剂对渍水苎麻农艺性状的影响

 

注:同列不同小写字母表示差异显著(p<0.05)。

2.2喷施生长调节剂对渍水苎麻纤维品质的影响

由表2可知,渍水对苎麻纤维品质造成不利影响,WL含胶率显著高于3个生长调节剂处理组,而断裂强力、断裂伸长率、纤维直径均低于3个生长调节剂处理组。与CK相比,WL处理下苎麻的纤维品质显著降低,而生长调节剂处理均能有效缓解渍水条件下苎麻纤维品质的下降,其中6-BA处理效果最佳,纤维有着最低的含胶率和较高的断裂强力、断裂伸长率、纤维直径,6-BA处理后的纤维断裂强力显著高于WL,而且与CK相比仅降低10.71%。与WL相比,3个生长调节剂处理均可有效地缓解苎麻纤维品质的下降程度。

表2喷施生长调节剂对渍水苎麻纤维品质的影响

 

注:同列不同小写字母表示差异显著(p<0.05)。

2.3喷施生长调节剂对渍水苎麻SPAD值的影响

由图1可知,WL处理下叶片SPAD值在4个处理中处于最低水平,SA处理下SPAD值表现优于其他2个生长调节剂处理,是WL处理的1.23倍。

2.4喷施生长调节剂对渍水苎麻光合作用及其关键酶的影响

从图2A可以发现,WL处理下的净光合速率处于最低水平,仅为0.79μmol/(m2·s),显著低于SA与6-BA处理下净光合速率,说明渍水严重影响了苎麻的净光合速率,而喷施SA或6-BA可以阻止净光合速率的下降,这两个处理下净光合速率分别达到5.46μmol/(m2·s)和5.47μmol/(m2·s)。从图2B和2D可以看出,渍水处理的气孔导度和蒸腾速率均显著低于CK,其中WL表现最差。而从图2C中可以发现,SA处理与CK有着接近的胞间CO2浓度。

Rubisco是植株光合作用不可或缺的酶,图3为Rbisco在渍水苎麻叶片中活性情况,可以发现6-BA处理下的Rubisco活性在3个生长调节剂处理中最高,相较于WL提升42.34%,ABA处理下Rubisco活性与WL差异不显著。

注:不同小写字母表示差异显著(p<0.05)。

 

图1喷施生长调节剂对渍水苎麻SPAD值的影响

注:不同小写字母表示差异显著(p<0.05)。

 

图2喷施生长调节剂对渍水苎麻光合特性的影响

注:不同小写字母表示差异显著(p<0.05)。

 

图3喷施生长调节剂对渍水苎麻Rubisco活性的影响

2.5喷施生长调节剂对渍水苎麻丙二醛和渗透调节物质的影响

丙二醛含量能够反映植株受胁迫的程度。3个生长调节剂处理叶片中MDA含量显著低于WL处理,其中6-BA处理表现最佳,MDA含量最低,仅为WL处理的69.97%(图4A)。由图4B可见,SA和6-BA处理的叶片Pro含量显著高于WL处理,分别达到151.94、155.26μg。由图4C可知,SA处理下叶片可溶性糖含量显著高于其他2个生长调节剂处理和WL,而6-BA处理下可溶性糖含量显著低于WL处理。

注:不同小写字母表示差异显著(p<0.05)。

 

图4喷施生长调节剂对渍水苎麻丙二醛和渗透调节物质的影响

2.6喷施生长调节剂对渍水苎麻抗氧化酶活性的影响

渍水胁迫使得苎麻抗氧化酶活性提高,CK未进行渍水处理,故各抗氧化酶活性低于其他4个处理。从图5A可以发现,ABA处理下叶片SOD活性在各处理中最高,显著高于其他2个生长调节剂处理组。而POD活则不同,SA处理下POD活性高于ABA与6-BA处理,3个生长调节剂处理下POD活性较WL分别提升14.71%、80.22%、45.04%(图5B)。CAT活性变化在各生长调节处理下差异不显著,3个生长调节剂处理中6-BA处理最佳,显著高于WL处理,CAT活性提升达到24.01%(图5c)。

3讨论

在渍水胁迫下,由于作物叶片叶绿素含量下降,植株光合作用将受到抑制,从而导致物质积累受阻,引起产量和品质下降[13]。马渊博[3]对苎麻淹水胁迫的研究表明,苎麻在淹水胁迫下株高日增长率随着淹水时间的延长而减小,同时还会引起植株叶片萎蔫,淹水时长达到96h后甚至会出现叶片掉落和幼叶死亡的情况。前人[15]研究表明水分过多的情况下棉花的纤维品质会受到不同程度的影响,洪涝下棉花纤维整齐度、平均纤维长显著降低;棉花纤维长度、整齐度、比强度随涝渍程度加重呈减小趋势[16]。本试验中,WL处理的各项农艺性状为最低,纤维品质也低于其他各项处理。

生长调节剂主要是通过降低细胞内活性氧物质、积累细胞渗透调节物质和非酶抗氧化物、提升抗氧化酶活性等来缓解胁迫带来的危害。在苹果上利用ABA可以显著提高其叶片叶绿素含量,而6-BA处理香水百合同样也可以得到叶绿素含量提升的结果[17];棉花幼苗在低温胁迫下容易受损,外源施用SA可以有效降低MDA含量,并提高可溶性糖、Pro等渗透调节物质的含量[19]。

本研究发现通过喷施3种生长调节剂均能有效缓解渍水胁迫引起的农艺性状变差、纤维品质下降等问题。渍水胁迫使得苎麻体内活性氧大量积累,造成叶绿体解体、叶片叶绿素含量降低,光合作用关键酶活性下降,导致光合作用受限,植株无法通过光合作用积累生长发育所需要的各类物质,最终使得成熟期减产、品质下降。而SA和6-BA处理能够将渍水后苎麻叶片SPAD值、净光合速率以及Rubisco活性维持在较高的水平,同时还能有效抑制MDA的积累,维持苎麻叶片中叶绿体形态结构的稳定,促进渗透调节物质的积累和诱导抗氧化酶活性的上升。

注:不同小写字母表示差异显著(p<0.05)。

 

图5喷施生长调节剂对渍水苎麻叶片抗氧化物酶活性的影响

4结论

根据上述讨论可知,在渍水胁迫下,通过比较不同生长调节剂处理下苎麻的农艺性状、纤维品质、光合特性、渗透调节物质、抗氧化酶活性的变化,发现喷施100mg/L的SA或6-BA时可有效缓解渍水对于苎麻生长发育及纤维品质的不利影响。但鉴于本试验未进行多年重复及大田试验,在生产实际中的作用还需进一步研究确认。

参考文献

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文章摘自:郭曦隆,刘立军.喷施生长调节物质对渍水苎麻生长及生理代谢的影响[J].中国麻业科学,2021,43(05):241-246+259.


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