IAA对铅胁迫下枇杷砧木幼苗生理特性的影响.pdf

IAA对铅胁迫下枇杷砧木幼苗生理特性的影响 江旭升 杨勇胜 李庆宏 魏 椿 王道静 唐洪毅 贵阳市农业试验中心 贵州贵阳 550018 摘 要 为了探讨外源吲哚乙酸 IAA 对铅胁迫下枇杷砧木幼苗生理特性的影响 以贵阳市农业试验中心枇杷种质资源圃中的枇 杷砧木幼苗为试验材料 对其进行 铅胁迫后施加不同浓度IAA 研究对枇杷幼苗生理特性的影响 结果表明 适宜浓度的IAA可以 缓解铅胁迫对枇杷砧木幼苗的毒害作用 主要表现在适宜浓度的IAA可以降低铅胁迫下枇杷砧木幼苗相对电导率 MDA含量 POD活性 SOD活性以及脯氨酸含量 可提高光合作用各指标 包括叶绿素含量和叶绿素荧光参数 在本试验中 IAA的最适缓解 浓度范围为10 20mg L 关键词 枇杷砧木幼苗 铅胁迫 吲哚乙酸 生理特性 Hoagland营养液培养3d后 进行以下培养处理 处理1 CK 只加Hoagland营养液 不加PbCl2和 IAA 处理2 在Hoagland营养液中加入18mgPbCl2 Pb2 浓度45mg L 进行胁迫 处理3 在Hoagland营养 液中加入18mgPbCl2 Pb2 浓度 45mg L 进行胁迫 2d 后加入0 3mgIAA 浓度为1mg L 处理4 在Hoagland 营养液中加入18mgPbCl2 Pb2 浓度45mg L 进行胁 迫 2d后加入3mgIAA 浓度为10mg L 处理5 在 Hoagland营养液中加入18mgPbCl2 Pb2 浓度45mg L 进行胁迫 2d后加入6mgIAA 浓度为20mg L 每个处理15株 重复3次 将各处理的枇杷砧木 幼苗放入人工气候箱中培养7d 1 2 测定方法 人工气候箱中培养7d后 选取各个处理的枇杷砧 木幼苗叶片进行丙二醛 MDA 含量 超氧化物歧化酶 SOD 活性 过 氧 化物酶 POD 活性 游离脯氨酸 Pro 含量 相对电导率 叶绿素荧光参数和叶绿素含量等生 理指标的测定 利用电导仪测定相对电导率 利用XE PAM叶绿 素荧光仪测定叶绿素荧光参数 采用张志良等 8 的方法 测定丙二醛 MDA 含量 过氧化物酶 POD 活性 采用 李合生等 9 的方法测定超氧化物歧化酶 SOD 活性 采 用郝再彬等 10 的方法测定游离脯氨酸 Pro 含量 采用 汤章城等 11 的方法测定叶绿素含量 1 3 数据处理 采用Excel2010进行数据整理 制作柱状图和折 线图等 采用SPSS19 0进行数据单因素方差分析等 2 结果与分析 2 1 不同处理对叶片膜透性的影响 当植物受到外界胁迫时 如重金属胁迫 盐胁迫以 及干旱胁迫等 就会导致细胞质膜的透性发生变化 使 细胞内的物质大量外渗 导致植物体内组织电导率增 大 从而可以通过电导率反映出植物抗逆性的大小 12 由图1可以看出 与CK 处理1 相比 在遭受铅 胁迫 处理2 以后 枇杷砧木幼苗叶片的相对电导率 随着工业的发展 重金属污染问题日益严重 越来 越多的水源和耕地受到重金属离子的污染和影响 1 从 而影响农作物的产量和品质等 因此 解决重金属污染 已成为农业研究的当务之急 利用外源物质诱导植物 产生抗逆性已成为近年来缓解胁迫的有效方法之一 2 IAA作为一种植物生长调节剂 对植物逆境胁迫具有 一定的缓解作用 如王敬东 3 研究表明 一定浓度的外 源IAA对0 1molNaCl胁迫下水稻种子能显著提高发 芽势 能显著甚至极显著恢复部分材料胚根的伸长生 长及胚根数 以及可显著提高部分材料根叶干重 IAA 同样对重金属胁迫下的植物有一定的缓解作用 如张 婷婷 4 研究发现 镉胁迫环境下 外源IAA能够促进栝 楼叶绿素的合成并调节其叶绿素荧光参数来增强抗逆 性 提高栝楼体内抗氧化酶活性 缓解膜脂过氧化 枇杷 属蔷薇科枇杷属 植物 原产中国东南部 野生种质资源极为丰富 5 枇杷 是高大乔木 树体太高 易造成管理不便 土地利用率 低等问题 为此 选择适宜 优良的矮化砧木是枇杷产 业丰产优质的保证 它不仅可以使枇杷的抗逆性变强 还能达到使枇杷早产 丰产 稳产的目的 6 针对枇杷砧 木方面的研究 前人主要集中在砧木收集 筛选 7 等方 面 对枇杷砧木幼苗逆境胁迫 高盐 高温 重金属胁迫 等 的研究鲜有报道 基于此 通过对枇杷砧木幼苗进 行铅离子胁迫后添加不同浓度的IAA 研究不同浓度 的IAA对枇杷幼苗相关生理特性的影响 旨在为枇杷 砧木幼苗减轻甚至消除铅离子的危害提供理论参考 为枇杷产业的可持续发展提供一定的技术支撑 1 材料与方法 1 1 试验材料与设计 以贵阳市乌当区贵阳市农业试验中心枇杷种质资 源圃中的 老妪 枇杷砧木幼苗为试材 选取生长均匀 一致的枇杷砧木幼苗 将其移入培养钵中 加入300mL 基金项目 贵州省农业科技攻关项目 黔科合NY 2014 3023号 贵 州省精品水果现代农业产业技术体系五年规划 2018 2023年 第一作者 江旭升 1988 男 汉族 山东青岛人 硕士研究生 农艺 师 研究方向 果树栽培与育种 试验研究 现代园艺 2022年第13期 輥輮訛 有明显的升 高 比CK升 高了 14 8 然而当施加 一定浓度的 IAA 以后 对 铅胁迫下枇 杷砧木幼苗 具有不同程 度的缓解作 用 其中效果 最好的处理4 IAA浓度为10mg L 相对电导率降低 到了21 8 而处理3 23 1 和处理5 23 3 的相对 电导率相似 都在23 左右 5个处理之间相对电导率 的差异不显著 2 2 不同处理对枇杷幼苗叶片丙二醛 脯氨酸的含量 及抗氧化酶活性的影响 丙二醛 MDA 是膜脂过氧化最重要的产物之一 植物膜脂过氧化是因为活性氧积累而诱发 该过程与 植物在逆境下遭受伤害关系密切 由图2A可知 经过 铅胁迫的处理2 MDA 含量显著升高 达到了 2 05 mol g 比CK的MDA含量升高了0 51 mol g 在铅胁迫后加入IAA 随着其浓度的增加 MDA的含 量逐渐降低 当IAA浓度为20mg L时 其含量达到了 CK的水平 有效地缓解了铅胁迫的毒害作用 抗氧化酶活性高低与植物对胁迫的抗性有密切关 系 它可以通过氧化还原反应将体内的过氧化物转化 成对机体无害的物质 从而减小对机体的伤害 主要包 括超氧化物歧化酶 SOD 硫氧还蛋白过氧化物酶 谷 胱甘肽过氧化物酶和过氧化物酶 POD 等 由图2B可 以看出 当枇杷砧木幼苗受到铅胁迫时 处理2 POD 活性比CK升高了27 4 这说明枇杷砧木幼苗在铅 胁迫环境下 导致过氧化物酶的大量积累 并且为了抵 御铅胁迫下的不良环境 植物体内的保护酶体系也迅 速启动 从而使POD活性上升 13 而受铅胁迫并加IAA 处理时 枇杷砧木幼苗叶片的POD活性显著降低 其 中当IAA浓度为10mg L时 缓解作用最好 仅比CK 高了20 0U g min 各处理POD活性大小顺序为处理1 CK 处理4 处理3 处理5 处理2 由图2C可 知 枇杷砧木幼苗受铅胁迫时 其SOD活性明显升高 处理2 这是由于在逆境条件下 SOD能被活性氧诱 导产生 从而减轻对细胞膜的伤害 14 在铅胁迫下 外 加IAA处理时 SOD的活性都有一定程度的降低 随 着IAA浓度的升高 变化趋势是先降低后升高 其中 IAA的浓度为10mg L时 对铅胁迫的缓解效果最好 SOD的活性接近CK 仅比CK高5 9U g 脯氨酸是一种重要的渗透保护物质 干旱 高盐 高温及重金属等非生物胁迫条件都会导致植物体内脯 氨酸含量的增加 其作用是防止渗透胁迫对植物造成 伤害 15 由图2D可知 当枇杷砧木幼苗受到铅胁迫时 脯氨酸含量明显升高 但是铅胁迫同时加入IAA时 脯氨酸的含量都有不同程度降低 当IAA 浓度为 1mg L 10mg L时 对脯氨酸的影响效果相似 脯氨酸 的含量分别为8 23mg g 8 24mg g 效果最好的是浓度 为20mg L时 脯氨酸含量接近对照值 仅比CK高 0 04mg g 2 3 不同处理对叶片叶绿素含量的影响 由图3可知 枇杷砧木幼苗经过铅胁迫 处理2 后 叶片叶绿素含量明显下降 由CK 处理1 的 2 60mg L降到了1 89mg L 但随着IAA浓度的不断升 高 叶绿素含量逐渐趋于正常水平 其中最接近CK的 为处理5 叶绿素含量达到了2 49mg L 仅比CK低 0 11mg L 可见 一 定浓度的 IAA 可 有效缓解铅对枇 杷砧木幼苗叶片 叶绿素含量的影 响 从而使枇杷砧 木幼苗正常生长 2 4 不同处理对叶绿素荧光参数的影响 从图 4 可以看出 PSII 最大光能转化效率 Fv Fm 光化学猝灭值 qP 以及PSII实际光能转化 效率 Yield 都呈现出先降低后升高再降低的趋势 而 PSII活性 Fv Fo 则呈现出先降低后升高的趋势 Fv Fm的变化可以看出铅胁迫以后 其值有明显 的下降 降低了0 27 加入IAA后 有了一定的缓解作 用 其中较理想的浓度为10mg L 0 83 Fv Fo的变化曲线中 浓度较理想的为20mg L 各 处理的值分别是6 12 处理1 4 43 处理2 4 99 处 理3 5 52 处理4 5 93 处理5 qP值的变化与Fv Fm值的变化相似 都在10mg L 图1 不同处理对枇杷砧木幼苗叶片相对电导 率的影响 注 字母大写表示存在差异极显著关系 P 0 01 和字母小写表示存在差异显著关系 P 0 05 下同 图 2 不同处理对叶片MDA含量 A POD活性 B SOD活性 C 及其脯氨酸含量 D 的影响 图3 不同处理对叶片叶绿素含量的影响 2022年第13期 现代园艺 试验研究 輥輯訛 时为较理想的缓解浓度 其中处理2 0 66 与处理3 0 67 处理5 0 65 的qP值相似 可见 IAA浓度为 1mg L和20mg L时 对铅胁迫缓解作用不是很大 铅胁迫对Yield影响较大 由CK组的0 51降到 了0 30 当IAA浓度为10mg L时 有效缓解了铅胁迫 对枇杷砧木幼苗的影响 Yield升高到了0 50 综上可以看出 当IAA浓度为10mg L时 可以有 效降低铅对枇杷砧木幼苗叶绿素各荧光参数的影响 使枇杷砧木幼苗正常生长 3 结论与讨论 相对电导率的变化可以反映植物细胞膜的受伤害 程度 通常被用来作为研究树木抗逆性的指标 而铅胁 迫也是植物逆境的一种情况 所以相对电导率的变化 也可以作为铅胁迫的一个重要指标 试验结果表明 一 定浓度的IAA可以降低铅胁迫下枇杷砧木幼苗的相 对电导率 即可以缓解铅胁迫对幼苗细胞膜的伤害程 度 从而表明IAA可以缓解铅胁迫的毒害作用 本试 验中最适IAA浓度为10mg L 该结果与魏爱丽等 16 的 研究结果相符 一定浓度的IAA处理可降低膜相对透 性 相对导电性 在逆境伤害和衰老过程中 发生脂质过氧化作用 而产生丙二醛 MDA 其含量高低可用来说明脂质过 氧化的程度 并进一步反映有机体的衰老程度 17 结果 表明 与单纯铅胁迫 处理2 相比 施加IAA后 MDA 的含量明显降低 效果最好的浓度为20mg L 枇杷砧 木幼苗叶片MDA的含量与对照组 处理1 相同 说明 IAA可减弱铅胁迫对枇杷砧木幼苗生理指标的影响 这与魏爱丽等 16 的研究结果相符 在适度逆境诱导下 POD SOD活性提高 以增加 植物的抗逆能力而适应逆境得以生存 18 本研究中 当 枇杷砧木幼苗进行铅胁迫时 POD和SOD活性都有一 定程度的升高 但在铅胁迫的同时外加一定浓度的I AA时 两者的活性又有了一定程度的降低 而效果最 好的都是浓度为 10mg L 表明外施IAA对于解除铅胁 迫的毒害具有一定的作用 脯氨酸是植物逆境胁迫下积累的主要有机分子 它介导逆境胁迫下植物体内很多细胞和亚细胞反应 其主要功能包括渗透调节剂 酶保护剂 自由基清除剂 等 19 试验结果表明 一定浓度的IAA可以降低因铅胁 迫而升高的脯氨酸的含量 当IAA浓度达到20mg L 时 其缓解效果最好 可见 适宜浓度的IAA可以增强 枇杷砧木幼苗的抗铅胁迫的能力 从光合作用各指标 叶绿素含量及叶绿素各荧光 参数 可以看出 IAA可以有效地降低重金属铅对枇杷 砧木幼苗的影响 当IAA浓度为 10 20mg L时 缓解 效果最突出 综上所述 一定浓度的IAA对铅胁迫下枇杷砧木 幼苗生长发育起到明显的促进作用 一定程度上缓解 了铅胁迫对枇杷砧木幼苗的伤害 主要表现为适宜浓 度的IAA能降低铅胁迫下枇杷砧木幼苗丙二醛和脯 氨酸的含量 抗氧化酶活性及相对电导率 可提高铅胁 迫下枇杷砧木幼苗光合作用各指标 叶绿素含量及叶 绿素各荧光参数 在本试验中 当IAA浓度达到 10 20mg L时 对铅胁迫下枇杷砧木幼苗的毒害作用 缓解效果最好 收稿 2022 02 18 参考文献 1 黄长干 梁英 卢向黄 等 紫鸭跖草对铜盐胁迫的生理反应 J 湖南 农业大学学报 自然科学版 2008 34 5 526 530 2 刘紫薇 氯化血红素诱导烟草抵御盐胁迫和碱胁迫的初步研究 D 合肥 中国科学技术大学 2018 3 王敬东 白海波 马斯霜 等 外源激素IAA对NaCl胁迫下水稻种子 萌发的影响 J 安徽农业科学 2021 49 14 25 28 4 张婷婷 朱叶心怡 吴玉环 等 镉胁迫下外源IAA对栝楼生理变化 和耐镉性的影响 J 水土保持学报 2019 33 04 335 341 5 邱武陵 章恢志 中国果树志 龙眼 枇杷卷 M 北京 中国林业出版 社 1996 6 江旭升 杨勇胜 李庆宏 等 47份枇杷种质资源树体生长型分析及 其亲和力鉴定 J 江苏农业科学 2021 49 07 135 141 7 吴廷容 不同枇杷资源作砧木的潜力的初步研究 D 重庆 西南大 学 2020 8 张志良 植物生理学实验指导 M 北京 高等教育出版社 2003 7 274 277 9 李合生 植物生理生化实验原理和技术 M 北京 高等教育出版社 2000 10 郝再彬 植物生理学实验 M 哈尔滨 哈尔滨工业大学出版社 2004 9 105 106 11 汤章城 现代植物生理学试验指南 M 北京 北京科学出版社 1999 12 梅海军 王宁 李自阳 等 NaCl和Na2SO4胁迫对香樟幼苗生理特 性的影响 J 西北林学院学报 2011 26 6 30 34 13 赵清贺 吴军 苏金乐 等 氯化钙和蔗糖对低温处理下香樟膜脂过 氧化和保护酶系统变化的影响 J 河南农业大学学报 2009 43 3 264 268 14 吴雁君 刘建辉 低温胁迫厚皮甜瓜幼苗抗寒性生理生化指标的 影响 J 西北农林科技大学学报 自然科学版 2007 3 35 139 143 15 全先庆 张渝洁 单雷 等 脯氨酸在植物生长和非生物胁迫耐受中 的作用 J 生物技术通讯 2007 18 1 159 162 16 魏爱丽 陈云昭 IAA 对盐胁迫下大豆幼苗膜伤害及抗盐力的影 响 J 西北植物学报 2000 20 3 410 414 17 王念奎 不同浸种方式对香樟种子活力的影响 J 林业勘察设计 福建 2008 2 59 63 18 钟楠 王进鑫 马惠芳 等 水分和镉交互胁迫对刺槐幼苗抗氧化酶 活性的影响 J 西北林学院学报 2010 25 6 5 9 19 朱虹 祖元刚 王文杰 等 逆境胁迫条件下脯氨酸对植物生长的影 响 J 东北林业大学学报 2009 37 4 86 89 图4 不同处理对叶绿素荧光参数的影响 试验研究 现代园艺 2022年第13期 輥輰訛