喷施6-BA对不同种植密度白刺叶衰老的影响_靳维.pdf

第40卷第1期2023年1月Vol.40No.1Jan.2023干 旱 区 研 究ARIDZONERESEARCHhttp:/DOI：10.13866/j.azr.2023.01.10喷施6-BA对不同种植密度白刺叶衰老的影响靳维，王晨林，任宇辰，张慧芳，杨秀清（山西农业大学林学院，山西 晋中030801）摘要：研究了两种种植密度（低密度种植株行距：1.2 m1.5 m、高密度株行距：0.8 m1.0 m）下白刺生长期外源喷施不同浓度6-BA（0 mgL-1、10 mgL-1、20 mgL-1、30 mgL-1）后叶光合参数（Pn、Tr、Gs、Ci）、叶绿素（Chl）及叶片渗透调节物质脯氨酸（Pro）、可溶性蛋白（SP）含量、活性氧代谢及抗氧化酶活性的动态变化及其变异规律，探讨6-BA及种植密度对白刺叶衰老的影响及作用机理。结果表明：20 mgL-16-BA处理低密度种植下的白刺叶Pn、Tr、Gs较未经6-BA处理显著高出37.72%、117.94%、83.18%，而Ci值较对照显著降低32.29%。相较其他6-BA处理的两种种植密度下白刺叶衰老相关生理指标，20 mgL-16-BA处理低密度种植的白刺在叶发育前期（t1至t3时期）可有效促进Chl和SP合成，叶发育后期（t4、t5时期）则可有效缓解Chl、SP、Pro降解和抑制MDA、H2O2含量增加。10 mgL-1和20mgL-16-BA处理可促进白刺叶生长前期抗氧化酶SOD、POD、CAT活性的增加，减缓叶生长后期酶活性的下降。相同浓度6-BA处理的3种酶活性均表现为低密度高密度。主成分及隶属函数分析综合表明，花芽萌动至果实脱落期间以20 mgL-16-BA每隔10 d（共8次）处理低密度种植下的白刺叶片抗衰老能力最强。喷施6-BA和减小种植密度可作为缓解白刺叶衰老、实现白刺高效种植及资源有效开发利用的重要技术措施。关键词：白刺；6-苄基腺嘌呤（6-BA）；种植密度；叶衰老生理特性细胞分裂素（CK）是一类由N6-腺嘌呤衍生物组成的小分子植物激素，在植物生长发育、衰老、抗病、抗逆等生命活动中发挥重要作用1。外源6-芐基腺嘌呤（6-BA）作为人工合成的细胞分裂素类植物生长调节物质，能够增加植物体内细胞分裂素水平，抑制和清除自由基，调节营养物质的运输，促进新陈代谢 2。研究发现，6-BA可能通过抑制氧自由基对植物的侵害及膜脂过氧化程度的加深，使甜瓜 3、棉花4叶片保持较高的抗氧化酶活性，延缓葡萄5叶片的叶绿素含量和净光合速率（Pn）的下降，增加老芒麦6幼苗叶片可溶性糖、蛋白及游离脯氨酸的含量，抑制草莓7叶片细胞质膜透性的增大和丙二醛（MDA）含量的增加，从而延缓这些植物叶片的衰老。研究表明，种植密度对植物叶片衰老的影响也至关重要。一定范围内种植密度的增加会缩短油菜叶片功能期、降低叶片的光合性能，使其提前衰老，进而造成减产8。低密度种植有利于增加燕麦叶片的光合效率、延缓衰老9，密植可以加快水稻叶绿素分解和蛋白质含量的下降10。唐古特白刺（Nitraria tangutorum Bobr.）为蒺藜科白刺属超旱生灌木，广泛分布于我国西北荒漠地区的重要生态兼经济型树种11。白刺叶蛋白含量高，纤维含量低，是骆驼、山羊等很好的青绿饲料，具有良好的饲用品质和较高的饲用价值12。白刺叶具有调节血糖、降血压、降血脂、抗氧化、延缓衰老、抗砷毒和抑制癌细胞生长等功效，可入药或炮制药茶13-14，具有很好的开发前景。由于植物叶片衰老会导致光合速率降低和叶绿素、蛋白等降解反应，不仅影响叶片功能性营养物质的存储15，也严重影响了枝条营养及成熟果实品质的维持16。白刺作为叶、枝、果兼用型功能树种17，其叶片生长性状的好坏决定叶自身品质及利用价值的同时，也促进或限制了整个植株的生长，对白刺枝及果实的发育有重要影响。因此，如何维持白刺生长期叶片光合能力、提高叶渗透调节及活性氧代谢能力，有效延缓叶片衰老及保持好的叶生长性状，以提高叶生收稿日期：2022-07-01；修订日期：2022-09-07基金项目:山西省自然科学基金项目（201901D111224）；山西省重点研发计划（农业）项目（201703D221009-3）作者简介：靳维（1997-），女，硕士研究生，主要从事森林资源培育研究.E-mail:通讯作者：杨秀清.E-mail:90101页1期靳维等：喷施6-BA对不同种植密度白刺叶衰老的影响长质量是目前实现白刺高效种植所关注的焦点问题之一，对白刺叶及枝、果的开发利用和产业化发展具有重要意义。鉴于此，本文研究了不同种植密度白刺外源喷施6-BA后叶光合性能、渗透调节物质含量、抗氧化酶活性以及活性氧代谢的动态变化及其变异规律，探讨6-BA及不同种植密度对白刺叶衰老的影响及作用机理，以期为白刺高效种植及其资源的开发利用提供实践依据和技术支撑。1材料与方法1.1 试验材料试验于山西省晋中盆地太谷区小白乡白燕村的林木种质示范园（3725N，11225E）开展。供试材料为唐古特白刺3 a生移植苗。1.2 试验设计试验采用两种（种植密度）4个（6-BA浓度）6次重复双因子随机区组设计。2020年苗木移植时，设计两种不同种植密度进行穴植（3株 穴-1），其中，高密度种植株行距为 0.8 m1.0 m，共计 37440株hm-2，低密度株行距为1.2 m1.5 m，共计16650株hm-2。种植苗木生长期间配合田间常规管理。移植第2 a进行6-BA处理，从每个种植密度中随机选择72株（24穴）为标记植株，设4个6-BA处理浓度，即0 mgL-1（CK）、10 mgL-1、20 mgL-1、30 mgL-1，每处理6次重复（包括6穴18株）。1.3 试验处理及指标测定参照朱立保等3的方法，在白刺花芽萌动开始至果实脱落（05-0507-14）期间喷施6-BA，每隔10 d喷施1次，共喷施8次。将不同浓度6-BA均匀喷施于标记植株全部叶片，以水珠落于叶片而不滴下效果为宜。喷施时间为下午15:0016:00。于第1次喷施后0 d（t1）、20 d（t2）、40 d（t3）、60 d（t4）、80 d（t5）分别采集白刺各植株外围中上部叶片，湿纱布包裹置于冰盒内带回实验室，蒸馏水冲洗后拭干，锡箔纸包裹，液氮速冻，-80 冰箱低温保存备用。光合特性于6-BA处理40 d（t3）时用LI-6400XT便携式光合作用仪（LI-COR，Gene Company Ltd USA）测定。每株选取一片位置，大小相同，完全展开的功能叶片，测量时每个叶片记录3次数据。测定时间为晴朗无风的上午9:0011:00，测定指标包括净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度（Ci）4个气体交换参数。叶绿素（Chl）含量采用丙酮提取法测定，可溶性蛋白（SP）采用紫外吸收法测定，游离脯氨酸（Pro）采用磺基水杨酸提取法测定，超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮蓝四唑法测定，过氧化物酶（POD）活性采用愈创木酚法测定，过氧化氢酶（CAT）活性采用紫外吸收法测定，丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸（TBA）法测定，过氧化氢（H2O2）含量采用硫酸钛比色法进行测定18。1.4 数据统计分析采用Excel 2010软件对数据进行汇总及初步处理，SPSS 26.0软件进行不同种植密度、喷施6-BA浓度及其交互作用对白刺叶各性状指标影响的方差分析，并进行不同种植密度及6-BA浓度间各指标的差异显著性检验，Duncan法进行多重比较。对8个处理下的指标标准化处理后进行主成分分析。Origin 2021软件进行作图。其中主成分分析中综合指标权重按式（1）计算；综合指标的隶属函数值按式（2）计算；不同处理下白刺叶生理指标综合评价值按式（3）计算综合评价值19。wj=rjj=1nrj（1）式中：wj为第j个综合指标在所有综合指标中的重要程度即权重；rj为各处理下第 j个综合指标的贡献率。u(xj)=xj-xminxmax-xmin（2）式中：xj为第j个综合指标（j=1，2，n）；u(xj)为第j个综合指标的隶属函数值；xmax和xmin分别为第j个综合指标的最大值与最小值。D=j=1n()u()xjwj（3）式中：D为不同处理下白刺叶生理指标综合评价值。2结果与分析以采样日期为重复观测值，对种植密度、喷施6-BA浓度及其相互作用对白刺叶各性状指标的影响进行方差分析的结果（P值）可以看出（表1），种植密度、喷施6-BA浓度的单独效应对各指标的影响差异显著，而二者的交互作用对各指标影响差异不显著。故本文重点分析了各6-BA浓度处理下不同种植密9140卷干旱区研究度、各种植密度基础上不同6-BA浓度处理白刺叶各性状指标随发育时间的动态变化及变异规律。2.1 喷施6-BA对不同种植密度白刺叶光合参数的影响图1为6-BA处理40 d（t3）时白刺叶在不同6-BA浓度和种植密度下的光合参数净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）及胞间CO2浓度（Ci）值。可以看出，2种密度种植下的白刺叶片Pn、Tr、Gs均以 20 mgL-16-BA处理时最高，且显著高于对照。低密度种植下3项指标分别比对照显著高37.72%、117.94%、83.18%，高密度种植下3项指标分别比对照显著高 65.43%、100.96%、75.63%。同一浓度 6-表1 6-BA和密度对白刺叶片衰老特性影响的方差分析Tab.1 Anova of effects of 6-BA and density on senescence characteristics of Nitraria tangutorum密度浓度密度浓度Pn0.004*0.001*0.463Tr0.001*0.001*0.305Ci0.010*0.001*0.844Gs0.001*0.001*0.279Chl0.011*0.010*0.521Pro0.026*0.049*0.765SP0.1900.7480.997SOD0.037*0.4530.612POD0.001*0.001*0.785CAT0.1810.1630.892H2O20.001*0.1760.954MDA0.001*0.008*0.964注：Pn表示净光合速率；Tr表示蒸腾速率；Ci表示胞间CO2浓度；Gs表示气孔导度；Chl表示叶绿素；Pro表示脯氨酸；SP表示可溶性蛋白；H2O2表示过氧化氢；MDA表示丙二醛；*表示P0.01的显著水平，*表示P高密度，且Pn、Gs在 CK、Tr的 10 mgL-1、20 mgL-16-BA处理下差异显著。叶Ci在20 mgL-16-BA处理下达最低值，两种种植密度下的叶Ci与对照相比，低密度和高密度种植分别显著降低32.29%和28.73%。相同浓度6-BA处理下的Ci表现为低密度高密度，且在 20 mgL-1处理 60 d 时呈差异极显著性。这表明，适宜的种植密度以及喷施6-BA在叶发育前期可有效促进Chl生成，后期则可有效抑制Chl降解。2.3 喷施6-BA对不同种植密度白刺叶SP和Pro的影响两种密度种植下的唐古特白刺在喷施不同浓度6-BA后叶中可溶性蛋白（SP）均在t3时期含量达到最高，之后下降，至t5时期含量最低，与未喷施6-BA对照组随发育时间的变化规律一致（图3）。其中，仅20 mgL-16-BA处理下两种种植密度的白刺叶发育中后期（t3至t5时期）SP含量较相同取样时间的对照均显著提高。该处理下低密度和高密度种植的白刺叶SP含量在t3时期升高最快，分别较t1相对增加101.96%和111.94%，在叶发育后期（t4、t5时期）下降 最 慢，分 别 较 t1相 对 减 少 49.85%、61.86%和51.54%、68.82%。由此表明，适宜浓度的6-BA处理在叶生长前期可促进SP合成，在叶生长后期可缓解SP分解。相同浓度6-BA处理下的叶SP含量各发育期均表现为低密度高密度，且在不喷施 6-BA（CK）叶发育前期（t2时期）、10 mgL-1、20 mgL-1、30mgL-16