一種增脂劑對云南松增脂效果及生理活性的影響

王瑞苓， 吳春華， 劉祥義， 劉建祥， 鄭志鋒

(1.西南林業大學 林學院, 云南 昆明 650224; 2.西南林業大學 化學工程學院，云南 昆明 650224;3.西南林業大學 生態與環境工程學院,云南 昆明 650224; 4.廈門市現代農業生物質高值化技術重點實驗室,廈門大學，福建 廈門 361102)

松脂是松屬植物光合作用產生的次生代謝物[1-2]，是一種重要的林產化工原料。由松脂水蒸氣蒸餾得到的松香、松節油廣泛用于造紙、清漆、香精香料、合成橡膠、消毒劑、涂料、印刷油墨及防水材料等領域[3-9]。據報道，我國林產化學工業產值350～400億元/年，其中，松香產業產值150～200億元/年[10]。云南松(PinusyunnanensisFranch.)是我國西南地區最主要的采脂樹種，其占可采脂松樹總量的43.3%[11]，云南省云南松松脂儲藏量約為38萬噸/年。但2018年云南省松香產量僅為7萬噸左右[12]，主要原因為云南松普遍產脂能力比較低，采脂生產率低下。據此，本研究將一種營養型松樹增脂劑施用在云南松樹上，每月檢測其增脂效果，并對施加增脂劑后云南松的各生理指標進行測定，分析這種營養型增脂劑對云南松生長生理指標的影響，以期為增脂劑的進一步推廣應用提供實驗數據和理論依據。

1 材料與方法

1.1 樣樹選擇

2018年3月至10月選擇云南省楚雄州雙柏縣縣城20 km處的一片云南松林為實驗樣地(東經101°03′，北緯24°14′，海拔2 005 m)。樣地屬北亞熱帶高原季風氣候，年平均降雨量927 mm，年平均氣溫15 ℃，年平均日照時數為2 355 h。該樣地為一片成熟的云南松人工林，選擇陽坡上的胸徑(20±1)cm的長勢健壯未割脂的160株云南松為樣樹，進行編號。對各樣樹進行兩個月的預割脂試驗，收集各樣樹產脂總量，根據收集到的產脂總量相等的原則將這些云南松分為對照組(80株)和實驗組(施加增脂劑，80株)進行增脂劑施用試驗。

1.2 增脂劑的施加方法

以稀土和多種植物必需微量元素為主要成分的微肥營養型增脂劑對樣樹進行實驗。2018年5月1日，將實驗組樣樹用電鉆在割口上方10 cm處向上傾斜于樹干30°打3～5 cm深的小孔，將裝有5 mL增脂劑瓶頸插入小孔中，在瓶底用針頭刺穿一個小孔讓增脂劑能自然流出。對照組只鉆孔不加增脂劑。每月初施加一次增脂劑，至10月初，共計6次。

1.3 松脂的收集

所選樣樹按《松脂采脂規程》進行下降法Y型采脂，3天加割一刀，割面負荷率40%，敞口受脂器收脂。每月收脂一次，稱質量。

1.4 增脂效果分析

1.4.1增脂率的計算 按照下式進行增脂率的計算：

P=(y-y0)/y0×100%

式中：P—施加增脂劑后的增脂率，%；y—施加增脂劑后每30 d平均每株云南松松脂產量，g；y0—對照組每30 d平均每株云南松松脂產量，g。

1.4.2各生理指標的檢測 在施加增脂劑后的6月、 8月、 10月底，采集各組的松針(每組隨機選擇 6株)，檢測各生理指標。檢測指標包括：鮮質量、干質量，葉綠素總量，可溶性糖，可溶性蛋白，超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、過氧化物酶(POD)酶活性，丙二醛(MDA)含量及相對電導率。

葉綠素總量測定采用分光光度法[13]，可溶性糖含量測定采用蒽酮法[14]，可溶性蛋白含量測定采用考馬斯亮藍法[15]，采用氮藍四唑(NBT)法測定SOD酶活性[16]，采用高錳酸鉀滴定法測定CAT酶活性[17]；采用愈創木酚法測定POD酶活性[18]；采用硫代巴比妥酸比色法測定MDA含量[18]；采用電導儀法測定相對電導率[19]。

1.5 統計分析

數據的統計分析通過SPSS 16.0軟件完成，所有數據由平均值±標準誤差表示，方差分析采用Duncan多重比較法分析差異的顯著性。

2 結果與分析

2.1 增脂劑對云南松產脂的影響

施加增脂劑對云南松產脂量和增脂率的影響如表1所示。由表1可知，施加了增脂劑的云南松各月松脂產量均顯著高于未施加增脂劑的對照組。施加增脂劑后增脂效果逐漸增大，在7月份增脂效果達到最大，增脂率可達41.08%。8月份開始增脂效果有所下降，在10月份增脂率最低，但仍有29.84%的增脂效果。此6個月的平均增脂率為34.76%，表明該增脂劑有較穩定的增脂效果。

表1 增脂劑對云南松產脂量和增脂率的影響1)

2.2 增脂劑對云南松松針的影響

2.2.1對松針鮮質量、干質量的影響 松針鮮質量、干質量能反映植物水分吸收和干物質積累的能力，體現了植物的營養狀況。施加增脂劑對云南松松針鮮質量、干質量的影響如表2所示。

表2 增脂劑對云南松松針鮮質量、干質量的影響

由表2可知，在10月份鮮質量的增加率最高，可達11.02%。10月份開始氣溫逐漸降低，松樹即將進入生長緩慢的階段，而施加增脂劑可以促進水分代謝，增加細胞代謝活力，此時云南松還能保持很高的產脂量，單株平均產脂量仍在170 g以上。干質量在8月份增加率最高，比對照增加10.26%。8月份是云南松光合作用最大的月份，而施加增脂劑可以提高參與光合作用的葉綠素總量(見表3)，從而加強松針的光合作用，增加干物質積累。這表明該增脂劑是一種營養型的物質，施加后可以促進云南松進行滲透吸水，顯著提高植物的鮮質量，并能顯著提高松針干物質的積累量。

2.2.2對松針葉綠素、可溶性糖和可溶性蛋白含量的影響 葉綠素是植物進行光合作用時吸收和傳遞光能的主要物質，其含量的多少直接可以影響植物光合作用的大小，光合作用的提高可以促進松樹分泌松脂[20-21]。云南松的葉綠素總量與產脂量呈正相關[22]。蛋白質是生命活動的體現者，絕大多數酶的化學本質也是蛋白質，故蛋白質的含量與植物生命活動和代謝的旺盛程度直接相關。增脂劑對云南松松針葉綠素、可溶性糖和可溶性蛋白含量的影響見表3。

表3 增脂劑對松針葉綠素、可溶性糖和可溶性蛋白含量的影響

由表3可知，施加增脂劑可以使云南松松針的葉綠素總量顯著增加，且隨著增脂劑施加次數的增加，葉綠素的增加量也逐漸增大，在10月份達到最大增加值13.03%，2.1節也顯示7～9月份云南松產脂量逐漸增加，這說明增脂劑通過增加葉綠素總量而促進松樹增強光合作用，進而促進松樹產脂。進入10月份，由于溫度降低，云南松的產脂量都有所下降，但施加了增脂劑組的云南松葉綠素含量仍然增加，有利于云南松在寒冷的天氣里正常的光合作用。

施加增脂劑后，含可溶性蛋白的量也顯著增加，10月份比對照提高40.96%。可溶性蛋白作為酶的主要組成部分，其含量增加代表施加增脂劑后云南松細胞代謝活性比對照有顯著增加。此外，在10月 份可溶性蛋白含量增加也可以作為細胞抗凍性的一個重要指標，可溶性蛋白作為細胞內的可溶性物質可以提高細胞液濃度，增加滲透壓，降低冰點，增加云南松抵御寒冬的能力，提高植物的抗凍性[22]。可溶性蛋白含量增加后，相關酶活性增加，酶的活性與松脂的產量呈正相關[23]，可以促進光合產物糖類物質轉化為松脂。

在6月和8月份松針含可溶性糖的量均顯著低于對照組，分別減少了6.73%和8.68%。松針經過光合作用形成糖類，在云南松體內進行一系列生化反應，轉變成了萜烯和樹脂酸，即松脂[24-25]。施加了增脂劑后產脂量增加而可溶性糖含量減少，這說明增脂劑會促進可溶性糖轉化為松脂，從而導致松針可溶性糖含量降低，進而促進松脂的產生和分泌。但在10月份，云南松含可溶性糖的量卻比對照增加了 7.54%，而松脂產量仍高于對照組近30%。這說明經過6個月施加增脂劑的累積效果，可促使云南松產生較多可溶性糖，一方面促進這些糖轉化為松脂，另一方面使植株積累一些可溶性糖，與植物細胞內的可溶性蛋白共同作用降低冰點，抵御寒冷天氣。

2.2.3對松針三大保護酶含量的影響 超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、過氧化物酶(POD)是植物體內三大保護酶，可以清除氧自由基和過多的過氧化氫而維持細胞代謝平衡，其含量可以作為植物抗逆性的重要指標[26-27]。施加增脂劑對云南松SOD、CAT和POD酶活性的影響如表4所示。

表4 增脂劑對松針SOD、CAT和POD酶活性的影響

由表4可知，施加增脂劑可以使云南松松針SOD、CAT、POD活性均顯著增加，且均在10月份達到最大，SOD、CAT、POD這3種酶的酶活性增加率分別為81.55%、 31.74%和45.87%，說明施加增脂劑后，云南松對環境的抵抗和適應能力都有所增加。可以預測經過寒冬后施加了增脂劑的云南松比對照組更為健壯，有利于云南松產脂業的可持續性發展。

2.2.4對松針丙二醛含量和相對電導率的影響 丙二醛(MDA)作為生物過氧化的標志物，是自由基在生物體內產生脂質過氧化過程的最終產物[28]，MDA的積累可對生物膜和細胞造成一定的傷害。故MDA含量反映了植物生物膜受傷害的程度。當植物受到逆境環境影響時，細胞膜遭到破壞，膜透性增大，細胞內的電解質外滲，從而使植物細胞浸提液的相對電導率增大。因此，相對電導率是反映植物細胞膜透性的一項基本指標，也是衡量生物膜穩定性、細胞生命活動能否正常進行的重要指標。施加增脂劑對云南松MDA含量和相對電導率的影響如表5所示。

由表5可知，施加增脂劑可以使云南松MDA含量顯著減少，降低了生物膜受損的程度，大大提高了生物膜的穩定性。施加增脂劑后的云南松相對電導率也顯著低于對照組，這說明增脂劑能有效降低不良環境對云南松的影響，保護云南松的膜系統和內含物的穩定性，進而提高云南松抵御逆境的能力，保障各項生命活動正常有序進行。

表5 增脂劑對云南松MDA含量和相對電導率的影響

3 結 論

3.1通過韌皮部施用一種以稀土元素和多種植物必需微量元素為主要成分的微肥營養型增脂劑可以大幅度地增加云南松5～10月份的松脂產量，增脂率最高可達41.08%，平均增脂率34.76%。

3.2施加增脂劑后可以顯著提高云南松松針鮮質量、干質量，最高分別為11.02%和10.26%，云南松生長更為健壯、長勢更好；可以顯著提高葉綠素總量，最高為13.03%，促使云南松光合作用增加；可以提高含可溶性蛋白的量，最高為40.96%，促進光合產物糖類物質轉化為松脂；可以提高三大保護酶SOD、CAT、POD的活性，最高分別為81.55%、 31.74%和45.87%，從而增強了云南松的抗性和適應性；可以降低松針中丙二醛(MDA)含量和相對電導率，保證了植物細胞膜系統的穩定性，提高云南松抵御逆境的能力。施加了增脂劑的云南松在原本產脂量比較低的季節仍然有較高的產脂量，可以延長云南松的年采脂時間，優化云南松松針的各項生理指標，從而有利于云南松的高產脂和可持續性發展。