外源自毒物質(zhì)對桃實生苗生長的影響

張江紅　彭福田　蔣曉梅等

摘要：以當年桃實生苗為試材，以10%乙醇為對照，研究外源添加不同濃度的苦杏仁苷、香草醛和苯甲酸對桃苗生長的影響。結(jié)果表明：處理液濃度為0.5 mmol·L-1時，與對照相比，苦杏仁苷處理顯著提高了根系POD活性，而抑制了CAT活性和根系活力，香草醛和苯甲酸處理均無顯著差異；處理液濃度為1.0 mmol·L-1時，與對照相比，苦杏仁苷處理顯著降低了根系SOD和CAT活性，香草醛和苯甲酸處理顯著降低了根系保護酶活性、根系活力、葉片SPAD值、凈光合速率和植株生物量，香草醛處理還顯著降低了葉片全鉀含量；處理液濃度為3.0 mmol·L-1時，與對照相比，苦杏仁苷、香草醛、苯甲酸和混合液處理都顯著降低了根系保護酶活性、根系活力、葉片SPAD值、凈光合速率、葉片養(yǎng)分含量和植株生物量。可見，當香草醛和苯甲酸濃度達到1.0 mmol·L-1、苦杏仁苷濃度達到3.0 mmol·L-1對實生桃苗生長產(chǎn)生抑制，且隨處理濃度增大，抑制作用增強。

關鍵詞：外源自毒物質(zhì)；根系保護酶；根系活力；凈光合速率；植株生物量

中圖分類號：S662.101 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2015）08-0078-05

Abstract Taking the current-year peach seedlings as materials， the effects of adding different concentrations of exogenous laetrile， vanillin and benzoic acid on the growth of peach seedlings were studied. The results showed that， compared with the control， the POD activity in roots was significantly increased after 0.5 mmol·L-1 laetrile treatment， while the CAT activity and root vigor was significantly inhibited；there were no significant differences between the vanillin and benzoic acid treatment in POD and CAT activities. When the treatment concentration was 1.0 mmol·L-1， the activity of SOD and CAT was significantly inhibited by the exogenous laetrile，and the exogenous vanillin and benzoic acid significantly reduced the activity of protective enzymes in roots， root vigor， SPAD value and net photosynthetic rate of leaves and plant biomass；the total potassium content in the leaves was also significantly reduced by the vanillin treatment. When the treatment concentration was 3.0 mmol·L-1， the activity of protective enzymes in roots， root vigor， SPAD value， net photosynthetic rate， total nitrogen，phosphorus and potassium contents and plant biomass were decreased significantly by the exogenous laetrile， vanillin， benzoic acid and their mixture. These results indicated that the growth of peach seedlings could be inhibited by 1 mmol·L-1 vanillin， 1 mmol·L-1 benzoic acid and 3 mmol·L-1 laetrile， and the inhibition was strengthened with the increasing of treatment concentration.

Key words Exogenous autotoxin； Protective enzymes in roots； Root vigor； Net photosynthetic rate； Plant biomass

近年來我國水果產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，桃成為繼蘋果、梨、葡萄之后的第四大水果，在各地廣泛栽培。但桃樹再植障礙嚴重，再植后長勢弱，極易引起桃園減產(chǎn)[1]。有研究證明，桃再植障礙與酚酸類、苦杏仁苷、雙黃烷醇和鋁都有重要關系[2，3]。土壤酚酸作用于根系，影響根系吸收作用，進而抑制植株生長[4]。這一觀點在其他作物上也得到證實，如大豆連作時，土壤酚酸含量升高，根系吸收能力減弱，進而抑制光合作用，造成產(chǎn)量、品質(zhì)降低[5，6]；1 mmol·L-1和10 mmol·L-1的香草醛和對羥基苯甲酸顯著抑制杉木幼苗葉綠素含量、光合作用和根系活力[7]。外源酚酸物質(zhì)對黃瓜株高、莖粗、葉面積和全株鮮重有顯著抑制作用，并隨濃度增加抑制作用增強[8]。趙宇瑛等[9]研究表明桃樹根系、枝條、葉片、果肉及桃仁都有不同含量的苦杏仁苷。土壤中桃殘根釋放出大量苦杏仁苷，水解生成的氫氰酸和苯甲醛對根系造成傷害[10]。這與酚酸類作用原理相同，都會對桃樹生長產(chǎn)生不利影響。endprint

目前，尚缺乏苦杏仁苷和酚酸類對桃樹再植障礙影響的研究。本試驗以當年生沙培桃實生苗為試材，研究外源添加不同濃度的苦杏仁苷、香草醛和苯甲酸對實生桃苗生長的影響，以期為桃樹再植障礙研究提供基礎資料。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗于2014年4月中旬～6月底在山東農(nóng)業(yè)大學園藝試驗站進行。以當年生實生桃苗為試材，沙培，花盆為圓柱形，直徑10 cm，高8 cm。試驗處理設為：A1：1%乙醇溶解的0.5 mmol·L-1苦杏仁苷；A2：1%乙醇溶解的1.0 mmol·L-1苦杏仁苷；A3：1%乙醇溶解的3.0 mmol·L-1苦杏仁苷；V1：1%乙醇溶解的0.5 mmol·L-1香草醛；V2：1%乙醇溶解的1.0 mmol·L-1香草醛；V3：1%乙醇溶解的3.0 mmol·L-1香草醛；B1：1%乙醇溶解的0.5 mmol·L-1苯甲酸；B2：1%乙醇溶解的1.0 mmol·L-1苯甲酸；B3：1%乙醇溶解的3.0 mmol·L-1苯甲酸；M：每升1%乙醇溶解苦杏仁苷、香草醛和苯甲酸各1 mmol；以1%乙醇為對照（CK）。各處理選9株長勢基本一致的實生苗，單株小區(qū)，完全隨機排列（預試中，設計了濃度為20 mmol·L-1的苦杏仁苷、香草醛和苯甲酸，但處理完一周內(nèi)，實生桃苗均死亡）。自4月25日起每周處理一次，每次100 mL，共5次，6月27日一次性取樣。

1.2 測定方法

1.2.1 根系保護酶活性 超氧化物歧化酶（SOD）活性的測定按照陳貽竹等[11]的方法，以每分鐘抑制氮藍四唑（NBT）光還原50%為1個酶活力單位（U），酶活性以U·g-1FW·min-1表示；過氧化物酶（POD）活性的測定按Omran[12]的方法，酶活性以每分鐘減少0.01個A值所需的酶量為1個活性單位（U），以U·g-1FW·min-1表示；過氧化氫酶（CAT）活性的測定采用Kar等[13]的方法，酶活性以每分鐘減少0.01個A值所需酶量為1個活性單位（U），以U·g-1FW·min-1表示。

1.2.2 根系活力測定 根系活力用氯化三苯基四氮唑（TTC）還原法測定，以單位質(zhì)量根系鮮樣還原的TTC 量表示[14]。

1.2.3 植株生長指標和葉片凈光合速率測定 各處理每株標記5片枝條中位葉，測定葉綠素含量及葉片凈光合速率，重復5次。葉綠素含量用葉綠素儀SPAD502測定，葉綠素儀讀數(shù)與葉綠素含量呈正比；光合速率用英國PPSystem公司生產(chǎn)的CIRAS-3型光合儀測定；地上、地下鮮重用千分之一電子天平稱量。

1.2.4 植株葉片養(yǎng)分含量測定 葉片全氮測定采用奈氏比色法；葉片全磷測定采用釩鉬黃比色法；葉片全鉀測定采用火焰光度計法[15]。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2003進行計算和作圖，通過DPS 7.05軟件進行方差分析和Duncans多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對根系保護酶活性的影響

由圖1A可見，與對照相比，0.5 mmol·L-1的苦杏仁苷、香草醛和苯甲酸處理SOD活性無顯著差異；但1.0 mmol·L-1各物質(zhì)處理分別降低了14.54%、33.27%、33.63%，差異顯著；3.0 mmol·L-1的苦杏仁苷、香草醛、苯甲酸和混合液處理SOD活性分別降低了36.08%、35.52%、33.28%、31.70%，差異顯著。

由圖1B可見，與對照相比，0.5 mmol·L-1苦杏仁苷顯著提高了POD活性。除0.5 mmol·L-1香草醛和苯甲酸處理及1.0 mmol·L-1苦杏仁苷處理外，其余處理均顯著降低了POD活性。與對照相比，1.0 mmol·L-1香草醛和苯甲酸分別使POD活性降低了23.33%、29.67%；3.0 mmol·L-1苦杏仁苷、香草醛、苯甲酸和混合液處理分別降低了32.85%、31.59%、35.88%、32.85%。

由圖1C可見，除0.5 mmol·L-1苯甲酸處理外，其余處理根系CAT活性均顯著低于對照。與對照相比，苦杏仁苷0.5、1.0 mmol·L-1和3.0 mmol·L-1處理CAT活性分別降低了34.47%、30.94%、76.38%；香草醛0.5、1.0 mmol·L-1和3.0 mmol·L-1處理分別降低了31.11%、68.36%、76.73%；苯甲酸1.0 mmol·L-1和3.0 mmol·L-1處理分別降低了69.36%、78.99%，混合液處理降低了66.22%。

2.2 不同處理對根系活力的影響

由圖2可以看出，與對照相比，0.5 mmol·L-1苦杏仁苷處理顯著提高了桃苗根系活力，3.0 mmol·L-1的苦杏仁苷卻顯著降低了桃苗根系活力；苯甲酸和香草醛在1.0 mmol·L-1時就已抑制了桃苗的根系活力，且濃度越高，抑制作用越強。3.0 mmol·L-1苯甲酸、3.0 mmol·L-1苦杏仁苷和混合液處理對桃苗根系活力抑制最嚴重。

2.3 不同處理對桃苗凈光合速率的影響

由圖3可以看出，除0.5 mmol·L-1各自毒物質(zhì)處理和1.0 mmol·L-1苦杏仁苷處理外，其余處理均顯著降低了葉片凈光合速率。1.0 mmol·L-1的香草醛和苯甲酸處理分別降低了28.21%、20.32%；3.0 mmol·L-1的苦杏仁苷、香草醛、苯甲酸和混合液處理分別降低了26.06%、39.20%、38.05%、38.77%。

2.4 不同處理對桃苗營養(yǎng)生長和葉片養(yǎng)分的影響

由表1可見，1.0 mmol·L-1苯甲酸處理和3.0 mmol·L-1各自毒物質(zhì)處理地上、地下鮮重和植株生物量都顯著低于CK，1.0 mmol·L-1香草醛處理地下鮮重和植株生物量顯著低于CK。與對照相比，1.0 mmol·L-1和3.0 mmol·L-1苯甲酸處理降低了桃苗葉片SPAD值，且兩處理間無顯著差異，香草醛處理也是如此。3.0 mmol·L-1苦杏仁苷顯著降低了桃苗葉片SPAD值，低濃度苦杏仁苷與CK無顯著差異。3.0 mmol·L-1混合液處理也顯著降低了桃苗葉片SPAD值。endprint

由圖4可以看出，與對照相比，1.0 mmol·L-1香草醛處理顯著降低了葉片全鉀含量；除苯甲酸對磷的影響外，3.0 mmol·L-1苦杏仁苷、香草醛、苯甲酸和混合液處理葉片氮磷鉀養(yǎng)分含量均顯著降低；其余處理無顯著差異。

3 討論

隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，桃種植面積和產(chǎn)量不斷增加。桃園土壤中含有的大量酚酸類物質(zhì)，桃樹根系產(chǎn)生的苦杏仁苷及其經(jīng)土壤酶分解產(chǎn)生的氫氰酸、苯甲醛和苯甲酸等物質(zhì)，都對桃樹根系產(chǎn)生巨大毒害[16]。苦杏仁苷和酚酸類物質(zhì)對桃樹再植障礙影響的研究至關重要。

不同種類和濃度的外源物質(zhì)對不同作物的保護酶活性影響不同。有關研究證明，0.8、4.0、20.0 mmol·L-1的6種酚酸類物質(zhì)（對羥基苯甲酸、間苯三酚、丁香酸、苯甲酸、咖啡酸和阿魏酸）均抑制了平邑甜茶幼苗根系抗氧化酶活性，且抑制作用隨濃度升高而增強[17]。酚酸濃度為100 μmol·L-1時抑制滁菊扦插幼苗保護酶活性[18]。在地黃的研究中，經(jīng)8 μg·mL-1阿魏酸、0.8 μg·mL-1香草酸、1.2 μg·mL-1香草醛和3.0 μg·mL-1對羥基苯甲酸處理，地黃幼苗SOD和POD活性先升高后下降[19]。本試驗與以上研究結(jié)果基本一致，處理液濃度為0.5 mmol·L-1時，苦杏仁苷處理顯著提高了根系POD活性，而抑制了根系CAT活性和根系活力，香草醛和苯甲酸處理與對照無顯著差異；處理液濃度為1.0 mmol·L-1時，苦杏仁苷處理顯著降低了根系SOD和CAT活性，香草醛和苯甲酸處理顯著降低了根系保護酶活性、根系活力；處理液濃度為3.0 mmol·L-1時，苦杏仁苷、香草醛、苯甲酸和混合液處理都顯著降低了根系保護酶活性、根系活力。高濃度的苦杏仁苷和酚酸類物質(zhì)會顯著抑制植物根系保護酶活性和根系活力，保護酶活性與活性氧清除的動態(tài)平衡被打破，根系吸收能力下降，進而影響植株正常生長。

汪思龍等[20]研究證明，杉木幼苗胚根和胚芽的生長在1×10-4 mol·L-1苯甲酸中受到抑制，這是由于酚酸從地下部分向地上部分轉(zhuǎn)移并積累， 杉木苗生物量下降，葉綠素合成受阻，光合作用減弱[21]。有研究證明，苯甲酸降低番茄種子的發(fā)芽率[22]；萌發(fā)的西瓜種子經(jīng)苯甲酸和肉桂酸處理顯著抑制了幼根生長[23]；肉桂酸可抑制平邑甜茶幼苗根系基礎呼吸速率[24]；外源3-硝基鄰苯二甲酸對桑樹的生長和光合有低濃度促進、高濃度抑制的雙重濃度效應[25]。這說明，外源自毒物質(zhì)的添加對植物生長的作用首先取決于濃度，低濃度對植物代謝及生長表現(xiàn)為促進或無作用，高濃度則表現(xiàn)為促進、抑制或無作用多種形式。本試驗中，處理液濃度為 0.5 mmol·L-1時，桃株生物量和SPAD值與對照無顯著差異；處理液濃度為1.0 mmol·L-1時，與對照相比，香草醛和苯甲酸處理顯著降低了生物量、SPAD值和凈光合速率，1.0 mmol·L-1香草醛處理還顯著降低了葉片全鉀含量；處理液濃度為 3.0 mmol·L-1時，與對照相比，各處理均顯著降低了地上、地下部鮮重、葉片SPAD值、凈光合速率及葉片養(yǎng)分含量。總之，苦杏仁苷在3.0 mmol·L-1時對桃苗生長產(chǎn)生抑制；而香草醛和苯甲酸在1.0 mmol·L-1時即對桃苗生長產(chǎn)生抑制，且濃度越大抑制作用越嚴重。

本研究結(jié)果與前人研究結(jié)論基本一致，即高濃度酚酸類物質(zhì)和苦杏仁苷從植株地下部分向地上部分轉(zhuǎn)移，抑制根系保護酶活性，降低根系吸收能力，抑制桃實生苗光合作用，進而影響桃苗養(yǎng)分積累及生長發(fā)育。但有關酚酸類物質(zhì)與苦杏仁苷在桃連作障礙中何者起更關鍵的作用，仍有待進一步研究。

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