多效唑對桑樹抗旱能力的調控效應研究

李健 李琲 黃團 農艷豐

(百色學院，廣西 百色 533000)

桑樹(Morus albaL.)是養蠶的直接原料來源，其果實桑椹是一種美味的水果，廣西的桑蠶產業排名全國首位，也是廣西桑農的重要收入來源，為廣西鄉村振興的發展提供了重要保障。但廣西因地處山區，且人多地少，桑樹種植區域缺乏良好的灌溉條件，干旱時常發生，威脅了桑蠶業的穩定發展。

在受到干旱脅迫時，植物通過調節自身生理代謝，增加抗氧化酶活性，以增強其抗氧化防御能力，從而達到適應干旱環境的目的。植物的抗氧化系統的一部分由過氧化氫酶(CAT)、過氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)、超氧化物歧化酶(SOD)等抗氧化酶類構成，這些酶在植物體內主要是抵抗活性氧(ROS)對植物造成的傷害方面的協同作用[1]。在干旱脅迫下，可溶性蛋白、可溶性糖等滲透調節物質的積累水平通常與植物的抗逆性成正比或是產生不同程度效應。滲透調節物質的積累可減少植物體內水分的流失，同時這些滲透調節物質還能調節植物葉片氣孔的開放程度、不同程度的影響到植物自身水分吸收功能，調節光合作用的進行，從而減緩干旱造成的傷害[2]。

多效唑是一種通過抑制植物體內赤霉素的合成從而達到矮化植物目的的生長延緩劑，主要起到延緩縱向生長，促進橫向生長，提高植物對干旱的抗逆能力，延緩衰老程度的作用[3]。多效唑能減弱植被蒸騰損失，降低植物耗水，可有效解決供水不足地區植物的正常生長[4]。干旱脅迫下，多效唑處理的高羊茅葉綠素含量、超氧化物歧化酶和過氧化物酶活性下降幅度減少，葉片保水能力提高[5]；玉米葉片干旱脅迫前噴施多效唑，可以降低甾醇類物質的合成，保護細胞膜透性[6]。多效唑的抗旱功效已經在不少植物上得到驗證，但在桑樹上的應用還未見報道。因此，本研究旨在通過對桑樹進行干旱脅迫，并施用不同濃度的多效唑，研究其對桑樹抗旱生理生化及生長特性的影響效應，為桑樹抗旱栽培技術的提高提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于百色學院校內試驗地進行，選取芽點飽滿長勢一致的“桂桑12號”桑樹苗進行盆栽栽種，每盆栽種3棵大小一致的桑樹苗，并進行日常管理。

1.2 試驗方法

1.2.1 處理方法

待桑樹苗株高至60cm左右開始對盆栽進行分組干旱培養，設置4組試驗，分別為對照(CK)，不進行干旱脅迫處理并且不噴施多效唑，葉片同期噴施清水；處理1，干旱處理不噴施多效唑，噴施清水；處理2，干旱處理加200mg·L-1多效唑處理；處理3，干旱處理加400mg·L-1多效唑處理。每個處理均在干旱脅迫前(0d)及干旱后2d、4d、6d時分別對桑樹葉片進行取樣。

1.2.2 株高莖徑的測量

在對桑樹苗進行干旱脅迫前及恢復供水7d時分別測量其株高和莖徑的變化，每個處理測5株，取平均值，計算株高、莖徑增長率。

1.2.3 生理指標的測定

桑樹葉片葉綠素含量的測定參考明華等[7]改良的浸提法，葉片相對含水量的測定參考杜成忠[8]的方法，POD活性的測定參考李小芳等[9]方法，可溶性糖和MDA含量的測定參考林艷等[10]方法。每個處理3次重復。

2 結果與分析

2.1 干旱脅迫噴施多效唑對桑樹株高和莖徑的影響

由表1可知，干旱脅迫下，桑樹的株高增長率顯著受影響，但噴施多效唑后，其株高增長較慢，且多效唑的濃度越高，越能限制桑樹的株高增長。正常生長情況下，桑樹的株高增長率為27.41%，而經干旱脅迫后，同期其株高的增長受到較大影響，特別是施用較高濃度(400mg·L-1)的多效唑后，其株高僅僅增長了7.64%，極大限制了桑樹長高。

表1 干旱脅迫噴施多效唑對桑樹株高的影響

由表2可知，干旱脅迫下桑樹莖徑增長率最高為噴施400mg·L-1多效唑的處理組，未噴施多效唑但進行干旱脅迫的處理組莖徑增長率最低，噴施200mg·L-1多效唑的處理組莖徑增長率也顯著高于CK，干旱脅迫限制了桑樹植株莖的增粗，施用多效唑則使其莖顯著增粗。

表2 干旱脅迫噴施多效唑對桑樹莖徑的影響

2.2 干旱脅迫噴施多效唑對桑樹葉片含水量的影響

如圖1可知，桑樹葉片的相對含水量隨著干旱時間的延長而逐漸降低，但多效唑的施用使桑樹葉片維持了顯著高于同期干旱對照處理的含水量，且2個濃度的多效唑對于桑樹葉片保水能力的功效相當。正常情況下，桑樹葉片的相對含水量維持在90%左右，干旱使其葉片逐漸失水，到干旱脅迫第6天時，處理1的葉片含水量已經降到40%左右，而噴施多效唑的處理則仍高于50%，多效唑的施用可有效減緩桑樹葉片的失水速度。

圖1 干旱脅迫噴施多效唑對桑樹葉片含水量的影響

2.3 干旱脅迫噴施多效唑對桑樹葉片葉綠素含量的影響

由圖2可知，桑樹葉片的葉綠素含量通常在4mg·g-1左右，隨著干旱程度的加劇，葉綠素不斷分解破壞，逐漸降低。其中，噴施清水的處理1葉片葉綠素含量下降十分迅速，到第2天時已經降到3mg·g-1以下，后迅速降低，到第6天時已降至1mg·g-1左右，噴施多效唑則使桑樹葉片的葉綠素含量維持在一個較高水平，到脅迫的第4天、第6天，其葉綠素含量顯著高于處理1，到第6天時其含量仍大于2mg·g-1。

圖2 干旱脅迫噴施多效唑對桑樹葉片葉綠素的影響

2.4 干旱脅迫噴施多效唑對桑樹葉片可溶性糖含量的影響

由圖3可知，干旱脅迫對處理1桑樹可溶性糖含量影響顯著，其含量一直上升，到第6天已經是正常條件下的2倍以上。2個濃度的多效唑處理之間則無顯著差異，但其葉片可溶性糖的積累量顯著低于處理1。

圖3 干旱脅迫噴施多效唑對桑樹葉片可溶性糖含量的影響

2.5 干旱脅迫噴施多效唑對桑樹葉片可溶性蛋白含量的影響

干旱前期，處理1的桑樹葉片可溶性蛋白迅速積累，在第4天時累積量達到最大，第6天又顯著減少，而對于施用多效唑的處理，則是呈緩慢上升的趨勢，從第4天的顯著低于處理1到第6天的顯著高于處理1，且2個濃度的多效唑處理之間并無顯著差異，兩者相當，見圖4。

圖4 干旱脅迫噴施多效唑對桑樹葉片可溶性蛋白含量的影響

2.6 干旱脅迫噴施多效唑對桑樹葉片丙二醛含量的影響

各處理桑樹葉片丙二醛含量在干旱脅迫下均逐漸升高，見圖5，其中，以處理1的上升幅度最大，干旱第2天時其含量已接近對照的2倍，后續也一直大幅升高，到第4天、第6天時其含量分別達到對照的2.74倍和3.64倍，而噴施了多效唑的2個處理，其葉片丙二醛含量的增加顯得相對緩慢，第6天時約為對照的2倍。

圖5 干旱脅迫噴施多效唑對桑樹丙二醛含量的影響

2.7 干旱脅迫噴施多效唑對桑樹葉片POD活性的影響

由圖6可知，干旱脅迫對POD活性的影響較為顯著，3組處理桑樹葉片的POD活性均隨干旱脅迫時間的延長呈先上升后下降的趨勢，其中以噴施200mg·L-1多效唑的處理2上升幅度最大，到干旱脅迫第4天時達到對照的1.72倍，第6天時又降至1.48倍，其他2組處理的上升速度則相對平緩，但干旱第6天時處理3和處理2的POD酶活性相當。

圖6 干旱脅迫噴施多效唑對桑樹葉片POD活性的影響

3 討論

從本研究的結果來看，干旱脅迫會使桑樹正常生長受到不同程度的影響，會對桑樹組織器官造成一定程度的損害，雖然在干旱脅迫后恢復供水，桑樹的株高和莖徑增長率都受限制，但多效唑的施用會明顯限制植株的增高且使桑樹的莖顯著增粗，這主要也是由多效唑本身就是生長延緩劑所決定，具有矮化增粗作用，而這樣的功效也增強了植物對于干旱脅迫的抵御能力。

葉片含水量體現植物組織水分狀況，一定程度上影響了植物光合作用和蒸騰能力，反映了植物組織供水與蒸騰速率的平衡狀況，是干旱脅迫狀態下評估植物抗旱性的一個重要指標[11]。葉綠素在光能的利用環節起關鍵作用，葉綠素含量的減少引起光合作用的降低，導致葉片萎黃，降低生長速度并且影響產量[12]。試驗結果表明，干旱脅迫會引起桑樹葉片含水量和葉綠素含量的降低，尤其是葉片含水量降低趨勢明顯，未噴施多效唑的處理組其葉片在同期含水量較低，說明葉片保水能力不強，而噴施多效唑的處理組葉片含水量要明顯高于噴施清水的處理，2個濃度的多效唑對于提高桑樹葉片保水能力相當；從研究結果來看，噴施多效唑的又一突出作用是顯著維持了桑樹葉片葉綠素含量的穩定，葉綠素受干旱脅迫的破壞程度較小，這與多效唑對鹽脅迫下的玉米葉片的影響研究結果一致[13]。

干旱脅迫與可溶性蛋白和可溶性糖含量的變化密切相關，兩者的積累可有效調節植物的生理水平，增強植物細胞的保水能力從而防止細胞脫水，增加細胞自身的保水能力[14]。冀憲領等[15]對桑樹的抗旱性研究表明，桑樹的抗旱性可能與可溶性蛋白絕對含量和可溶性糖絕對含量的相關性不大，而是和干旱脅迫后桑樹的可溶性蛋白含量的變化幅度密切相關。本研究結果表明，噴施多效唑的處理組相較于未噴施多效唑的處理組可溶性蛋白和可溶性糖含量的變化沒有處理1明顯，可能是后期其葉片含水量顯著高于未噴施多效唑的處理1，不需要過多的滲透調節物質來應對干旱脅迫。

逆境經常會導致植物體內自由基代謝失衡，自由基積累會導致脂質氧化產生最終產物丙二醛，丙二醛也作為檢測植物抗逆性的一個重要指標。試驗結果顯示，干旱脅迫情況下會導致桑樹葉片大量積累丙二醛，噴施多效唑后會使丙二醛的積累量顯著減少，表明其細胞膜的受損程度更少，從而降低丙二醛對桑樹的危害，更能有效保護干旱脅迫下的桑樹植株。植物體內存在著活性氧傷害的保護酶系統，主要包括SOD、POD、CAT 3種抗氧化酶類，在干旱脅迫時可以通過這個保護酶系統清除活性氧自由基，降低干旱脅迫對植物的傷害。本試驗以POD為測定指標，結果表明，干旱脅迫均能促進桑樹葉片POD活性的提高，相比噴施清水的處理1，葉面噴施多效唑的處理組其葉片POD酶的活性更高，對于有害活性氧物質的清除效果更好，其中，以噴施200mg·L-1多效唑對于POD酶活性的提高效果較好。

4 小結

干旱對桑樹的正常生長和生理生化代謝都產生了不利影響，施用多效唑使桑樹植株長得更為矮化、粗壯，提高了桑樹葉片的葉綠素含量和葉片相對含水量；滲透調節物質可溶性糖及可溶性蛋白的積累量都顯著低于噴灑清水的處理，同時MDA的積累量也更少，POD活性則更高。外源多效唑能有效地啟動桑樹的防御系統，從而減小干旱對其造成的傷害程度。綜合幾項指標的結果來看，干旱脅迫下噴施多效唑對桑樹抗旱能力的提高具有顯著作用，從經濟性及施用效果來看，200mg·L-1的施用濃度較為適宜。