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虹梨方
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1 第 35 卷第 1 期西南大学学报 ( 自然科学版 ) 2013 年 1 月 Vol.35 No.1 JournalofSouthwestUniversity (NaturalScienceEdition) Jan 文章编号 : (2013) 多效唑 (PP333) 对甘蓝型油菜幼苗抗旱性的影响陈雪峰, 唐章林, 王丹丹, 李军庆, 李威西南大学农学与生物科技学院, 重庆市油菜工程技术研究中心, 南方山地农业教育部工程研究中心, 重庆摘要 : 采用盆栽试验, 以中油 821 品选系为材料, 研究了甘蓝型油菜幼苗在干旱胁迫条件下喷施不同体积质量分数多效唑 (PP333) 对其生理特性的影响. 试验结果表明 : 干旱胁迫下油菜幼苗叶片中叶绿素质量分数降低, 可溶性糖可溶性蛋白质量分数在一定时间内有所增加, 但干旱胁迫下喷施 PP333 可使叶绿素可溶性糖可溶性蛋白质量分数显著增加 ; 与干旱胁迫相比, 干旱胁迫下喷施 PP333 能进一步提高超氧化物歧化酶过氧化物酶和过氧化氢酶的活力 ; 有效降低丙二醛的质量分数. 体积质量分数为 100~300mg/L 的 PP333 处理均能提高油菜幼苗的抗旱性. 关键词 : 多效唑 ; 甘蓝型油菜 ; 抗旱性 ; 生理机理中图分类号 :S634.3 文献标志码 :A [1] 干旱是一个全球性的问题, 也是影响农业生产的主要自然灾害之一. 因此, 选育抗旱品种和应用栽培措施来提高作物的抗旱能力一直是科研工作者研究的重点. 目前, 化学调控技术作为新型的栽培技术在农业生产中越来越重要 [2], 而多效唑 (PP333) 在农业生产上的应用最为广泛, 它是一种高效低毒的植物生长 [3] [4] 延缓剂, 能抑制植株生长, 促进根系生长, 增加分蘖, 有利于高产稳产. 近年来的研究表明,PP333 可以 [5] [6] [7] 显著提高植物的抗旱性, 如 PP333 对金水香梨玉米木薯等作物的抗旱性均有影响, 但是关于 PP333 提高油菜的抗旱性鲜有报道. 本试验用 PP333 喷施处于苗期的甘蓝型油菜, 分析干旱胁迫过程中部分生理生化特性的变化情况, 探讨 PP333 对甘蓝型油菜抗旱性的影响, 阐明 PP333 调控油菜抗旱的机理, 以期为 PP333 用于油菜抗旱生产提供参考依据. 1 材料与方法 1.1 供试材料与药剂供试材料为甘蓝型油菜中油 821 品选系, 连续自交 10 代以上. 供试药剂 PP333 为四川国光农化有限公司生产的 15% 可湿性粉剂. 1.2 试验设计试验于 2011 年 9 月 25 日在西南大学现代农业设施园区 7 号温室进行, 采用盆栽试验, 盆高 30cm, 盆口直径为 25cm, 每盆装土量为盆高的 2/3, 施足基肥. 试验共设 5 个处理 ( 表 1), 以正常浇水叶面喷施清水为 CK1( 土壤含水量为 35% 左右 ), 干旱胁迫叶面喷施清水为 CK2( 土壤含水量为 18% 左右 ), 干旱胁迫下分别喷施 100mg/L,200mg/L 和 300mg/L 的 PP333 为 T1,T2 和 T3 处理. 每个处理 15 盆, 共计 75 盆. 每盆播种 15 粒种子, 出苗后每盆定苗 5 株. 采用便携式土壤水分测定仪测定土壤含水量, 每天上午 9:30 和 1 收稿日期 : 基金项目 : 重庆市良种创新工程资助项目 (CSTC2012GGB80008); 国家科技支撑计划资助项目 (2009BADA8B01). 作者简介 : 陈雪峰 (1986 ), 男, 甘肃陇南人, 硕士研究生, 主要从事植物生理研究. 通信作者 : 唐章林, 研究员.

2 2 西南大学学报 ( 自然科学版 ) htp://xbbjb.swu.cn 第 35 卷下午 4:30 测定 2 次.2011 年 11 月 15 日分别用清水和 PP333 进行叶面喷施, 喷施程度为叶面有水滴形成为宜, 其他栽培管理按照大田生产进行. 叶面喷施后的第 3,6,9,12,15 天上午 10:00 进行取样, 测定生理生化指标. 表 1 试验处理方案处理处理内容 CK1 喷施清水, 土壤含水量保持在 35% CK2 喷施清水, 土壤含水量保持在 18% T1 喷施 100mg/L 的 PP333, 土壤含水量保持在 18% T2 喷施 200mg/L 的 PP333, 土壤含水量保持在 18% T3 喷施 300mg/L 的 PP333, 土壤含水量保持在 18% 1.3 指标测定方法 [8] [9] 叶绿素质量分数用丙酮乙醇混合法测定, 可溶性糖质量分数用蒽酮比色法测定, 可溶性蛋白用 [9] [9] 考马斯亮蓝 G-250 法测定,MDA 质量分数的测定参照王学奎的方法, 超氧物歧化酶 (SOD) 过氧化物酶 (POD) 和过氧化氢酶 (CAT) 的活性采用南京建成科技有限公司生产的试剂盒进行测定. 2 结果与分析 2.1 油菜幼苗叶片各生理指标的方差分析干旱胁迫下喷施不同体积质量分数 PP333 后油菜幼苗叶片各生理指标的方差分析表明 ( 表 2), 除不同处理 CAT 活性不同测定时期 SOD 活性以及 MDA 质量分数的互作效应无显著差异外, 其余指标在不同处理不同测定时期和处理时期互作间的差异均达到显著或极显著水平, 说明干旱胁迫下喷施不同体积质量分数 PP333 后对油菜幼苗的生理指标具有显著的影响, 且不同体积质量分数的效应持续时间长短不同. 表 2 油菜幼苗叶片各生理指标的方差分析 (F 值 ) 变异来源自由度 F 叶绿素可溶性糖可溶性蛋白 MDA SOD POD CAT 不同处理 ** ** * ** ** * 测定时期 ** ** ** ** ** ** 处理时期 ** ** ** ** ** ** 误差 50 注 : * 和 ** 分别表示 0.05 和 0.01 水平差异显著. 2.2 油菜幼苗叶片叶绿素质量分数的影响叶绿素质量分数高低可以反映作物对逆境胁迫的适应能力. 如图 1 所示, 与正常水分条件下相比, 干旱胁迫条件下, 叶绿素质量分数逐渐降低, 但经过 PP333 处理第 0~6 天叶绿素质量分数急速增加, 第 6~12 天间缓慢增加, 到 12d 时达到最大, 此时 T1,T2 和 T3 处理分别比 CK1 和 CK2 高出 13.84%,15.56%, 16.93% 和 55.61%,57.97%,59.84%, 之后叶绿素质量分数开始缓慢下降, 到第 15 天时叶绿素质量分数从大到小依次为 T3,T2,T1,CK1,CK2, 说明干旱胁迫下喷施 PP333 在一定时期内能有效地提高叶绿素的质量分数. 2.3 油菜幼苗叶片可溶性糖质量分数的影响 [10] 可溶性糖作为植物体内的重要渗透调节物质, 在植物对逆境的适应中扮演重要角色. 如图 2 所示, 可溶性糖质量分数随着干旱处理天数的增加呈现出单峰的变化趋势, 在第 9 天时达到峰值, 此时,T1,T2 和 T3 处理可溶性糖质量分数比 CK1 和 CK2 分别提高了 %,108.05%,132.63% 和 36.13%, 15.09%,28.69%. 但 9~15d 可溶性糖质量分数呈现出下降的趋势, 干旱胁迫下喷施 PP333 处理的可溶性糖质量分数要比 CK2 处理的下降得缓慢一些. 在整个处理过程中, 可溶性糖质量分数从大到小依次为 T1, T3,T2,CK2,CK1, 可见 PP333 处理能有效地增加可溶性糖的质量分数.

3 第 1 期陈雪峰, 等 : 多效唑 (PP333) 对甘蓝型油菜幼苗抗旱性的影响 3 图 1 甘蓝型图 2 油菜幼苗叶片叶绿素质量分数的影响油菜幼苗叶片可溶性糖质量分数的影响 2.4 油菜幼苗叶片可溶性蛋白质量分数的影响可溶性蛋白对维持细胞的膨压, 抵御或减轻逆境所带来的伤害具有一定的保护作用. 如图 3 所示, 正常水分条件下, 可溶性蛋白质量分数逐渐增加, 干旱胁迫条件下,0~6d 可溶性蛋白质量分数呈现出增加的趋势, 但第 6 天之后开始逐渐降低. 干旱条件下喷施 PP333 后的 0~9d 可溶性蛋白质量分数是逐渐增加的, 到第 9 天达到峰值, 此时 T1,T2 和 T3 处理可溶性蛋白质量分数分别比 CK1 和 CK2 提高了 50.95%, 43.06%,57.07% 和 48.47%,40.71%,54.49%; 在 9~12d, 可溶性蛋白质量分数明显下降 ; 在 12~15d 之间, 可溶性蛋白的质量分数变化较为平稳 ; 第 15 天时, 其可溶性蛋白质量分数从大到小依次为 CK1,T3, T2,T1,CK2, 说明 PP333 处理能有效地提高干旱胁迫下叶片可溶性蛋白的质量分数. 2.5 油菜幼苗叶片 MDA 质量分数的影响 MDA 是植物遭受逆境胁迫后膜脂过氧化物的最终产物之一, 其质量分数的高低可以反映植物对逆境 [11] 胁迫的适应能力. 如图 4 所示, 在正常水分条件下,MDA 质量分数保持在一定的水平, 但在干旱条件下, 是否喷施 PP333,MDA 的质量分数总体上都要比对照高, 但不同处理的变化趋势是不同的. 除正常水分处理外, 其他处理 MDA 的质量分数在 0~3d 增加,3~6d 有一个下降的趋势, 在 6~9d MDA 质量分数迅速上升,9~12d 干旱加 PP333 处理有一个明显的下降过程, 而干旱处理 MDA 的质量分数却上升, 处理后第 15 天,T1,T2 和 T3 的 MDA 质量分数比 CK1 分别提高了 36.67%,22.73%,14.39%, 但却比 CK2 下降了 8.10%,20.38%,29.16%, 说明 PP333 能缓解干旱胁迫所带来的伤害. 图 3 甘蓝型图 4 油菜幼苗叶片可溶性蛋白质量分数的影响油菜幼苗叶片 MDA 质量分数的影响 2.6 油菜幼苗叶片保护性酶活性的影响油菜幼苗叶片 SOD 活性的影响如图 5 所示, 干旱胁迫下是否喷施 PP333, 处理后第 3 天时的 SOD 都要比正常水分条件下高, 说明作物对干旱胁迫有一个适应的过程, 随着处理天数的增加, 干旱胁迫条件下 SOD 逐渐降低, 而干旱胁迫下喷施 PP333 后在第 6 天增加, 到 12d 时达到最大, 此时 T1,T2 和 T3 处理 SOD 活性比 CK1 和 CK2 分别提高了

4 4 西南大学学报 ( 自然科学版 ) htp://xbbjb.swu.cn 第 35 卷 13.32%,16.96%,22.39% 和 34.58%,38.91%,45.36%. 不同体积质量分数的 PP333 处理对 SOD 活性的影响不同, 其大小顺序依次为 T3,T2,T1, 可见高体积质量分数的 PP333 处理对 SOD 活性的影响较为明显油菜幼苗叶片 POD 活性的影响如图 6 所示, 在干旱胁迫下, 无论是否喷施 PP333 在 0~6d 之间 POD 都有一个增加过程, 但在 6~9d 间却有缓慢下降的趋势, 这可能是在干旱条件下, 作物为了在短期内适应干旱胁迫, 自身调节所引起的反应. 但随干旱时间的延长, 作物自身调节打乱, 无法适应干旱胁迫, 所以干旱胁迫条件下 POD 活性在第 6 天开始持续下降. 而干旱胁迫下喷施 PP333 在 9~12d 有一个明显递增的过程, 在 12d 时达到最大, 此时 T1,T2 和 T3 处理 POD 活性分别比 CK1 和 CK2 提高了 36.83%,59.20%,53.61% 和 63.42%,90.14%, 83.46%. 处理后的第 15 天,POD 活性从高到低依次为 T2,T3,T1,CK1,CK2. 图 5 油菜幼苗叶片 SOD 活性的影响图 6 油菜幼苗叶片 POD 活性的影响油菜幼苗叶片 CAT 活性的影响如图 7 所示, 在正常水分条件下,CAT 活性变化很平稳, 但在干旱胁迫下,0~9d 其 CAT 活性要比 CK1 低, 说明短时期内干旱胁迫使得 CAT 活性降低. 但在 9~12d, 干旱条件下无论是否喷施 PP333, 其 CAT 活性明显增加, 在 12d 达到最高值, 此时 T1, T2 和 T3 处理 POD 活性分别比 CK1 和 CK2 提高了 52.71%,41.53%,33.27% 和 39.67%,29.45%, 21.89%. 此后则降低, 但各处理间的变化是不同的, 低体积质量分数 PP333 处理 (T1) 要比高体积质量分数图 7 油菜幼苗叶片 CAT 活性的影响 PP333 处理 (T3) 更为有效. 在第 15 天时,CAT 活性从大到小依次为 T1,T2,T3,CK1,CK2. 3 讨论干旱胁迫下常常会使植株代谢发生紊乱, 从而严重影响作物生长, 甚至可以引起作物死亡.PP333 是三唑类生长调节剂的一种, 其作用机理是抑制贝壳杉烯向异贝壳杉烯转化的 3 个氧化步骤进而抑制内源赤霉 [12] [13] [5] 素的合成. 肖关丽等研究表明 PP333 能降马铃薯试管苗赤霉素质量分数 ; 曹翠玲等研究表明 PP333 能改善叶片的水分状况, 显著提高玉米叶片中可溶性糖和脯氨酸的质量分数, 从而提高作物的抗旱能力. 本试验结果表明, 在甘蓝型油菜苗期喷施 PP333 能提高其抗旱能力, 这与 PP333 在其他作物中抗旱作用相一致. 干旱胁迫时, 光合电子传递受阻, 活性氧在植物体内累积, 叶绿素合成受到影响, 所以叶绿素质量分 [14] [15] 数通常被作为干旱伤害的指标. 吴炫柯等研究表明在干旱胁迫条件下,PP333 处理可以不同程度地提 [16] 高百合叶片的叶绿素质量分数, 改善植株的光合特性 ; 许鸿源等在小麦上也有相似的研究结果. 本研究结果表明, 干旱胁迫下叶面喷施 PP333 使叶面颜色加深, 有效地提高了叶绿素质量分数.

5 第 1 期陈雪峰, 等 : 多效唑 (PP333) 对甘蓝型油菜幼苗抗旱性的影响 5 渗透调节是植物适应水分胁迫的一种重要机制, 可溶性糖作为渗透调节物质, 可以提高渗透压, 增强 [17] [18] 保水力. 阮英慧等研究表明, 干旱胁迫下可溶性糖的积累有利于维持渗透调节和细胞膜系统的稳定性, 进而提高植物抗旱性. 在本试验中, 与正常水分相比, 干旱处理下是否喷施 PP333 都使得可溶性糖质量分数在 0~9d 呈现出增加的趋势, 而在 9~15d 出现下降的趋势, 但经 PP333 处理后, 其增加的幅度要比干旱处理的大, 后期下降的幅度要比干旱处理的要小, 所以 PP333 能有效地调控可溶性糖的质量分数, 从而增强作物的抗旱能力. [19] 植物在逆境胁迫下往往通过增加可溶性蛋白的合成, 直接参与其适应逆境的过程. 张明生等研究表明, 植物细胞的可溶性蛋白中, 有相当一部分是具有特异性作用的调节代谢酶 ; 另有一些可能起脱水保护剂的作用, 给细胞内的束缚水提供一个结合衬质以增加植物组织束缚水比例, 从而使细胞结构在脱水时不 [20] 致遭受更大的破坏. 陈玉珍等研究发现,PP333 处理花生幼苗其叶片可溶性蛋白质量分数增加, 这与本试验的结果相符合. 植物在逆境胁迫下会产生大量的活性氧自由基 (ReacetiveOxygenSpecies,ROS), 而这些 ROS 大量积累会对植物产生伤害, 比如对脂类和核酸等生物分子造成氧化伤害 [21], 而 SOD,POD 和 CAT 是作物内在的保护酶系统, 可以清除这些自由基.MDA 是膜酯过氧化物的产物, 其质量分数高低与膜脂过氧化水平 [22] 和细胞膜损伤程度有关. 因此,SOD,POD 和 CAT 活性以及 MDA 的质量分数都能反映出植物对逆境的适应能力. 本研究表明, 在干旱胁迫下, 喷施 PP333 其 SOD,POD 和 CAT 的活性在一定时期内比干旱处理显著增加, 并且在第 12 天达到最大, 此时 MDA 质量分数相对较低, 说明喷施 PP333 能有效地提高作物的抗旱能力. 参考文献 : [1] 王立祥, 王龙昌. 中国旱区农业研究 [M]. 南京 : 江苏科学技术出版社,2009. [2] 张卫中, 姚满生. 化学调控技术在农业生产中的应用及其展望 [J]. 农业科技与信息,2007(1): [3] 王志敏, 牛义, 汤青林, 等. 多效唑对姜试管苗生理特性的影响 [J]. 西南大学学报 : 自然科学版,2009,31(10): [4] 徐秋曼, 陈宏. 多效唑提高小麦幼苗抗低温能力的机理初探 [J]. 天津师范大学学报 : 自然科学版,2006,26(1): [5] 程显敏, 顾广军, 杨晓华, 等. 多效唑对金水香梨抗旱相关生理指标的影响 [J]. 中国林副特产,2010,106(3): [6] 曹翠玲, 杨力, 胡景江. 多效唑提高玉米幼苗抗旱性的生理机制研究 [J]. 干旱地区农业研究,2009,27(2): [7] 周凤珏, 许鸿源, 江翠平, 等. 多效唑对木薯若干抗旱性相关生理指标的影响 [J]. 广西农业生物科学,2004,23(3): [8] 萧浪涛, 王三根. 植物生理学实验技术 [M]. 北京 : 中国农业出版社,2005. [9] 王学奎. 植物生理生化实验原理和技术 [M]. 北京 : 高等教育出版社,2007. [10] 王赞, 李源, 高洪文, 等. 鸭茅苗期抗旱性综合评价 [J]. 干旱地区农业研究,2007,25(6): [11] 杨春杰, 张学昆, 邹崇顺, 等.PEG 模拟干旱胁迫对不同甘蓝型油菜品种萌发和幼苗生长的影响 [J]. 中国油料作物学报,2007,29(4): [12]AsamoahTE O,AtkinsonD.TheEfectsof(2RS,3RS)-1-(4-Chlorophenyl)-4,4-Dimethyḻ2-(1H-1,2,4Triazoḻ1- yl)pentaṉ3-ol(paclobutrazol:pp333)androotpruningonthegrowth,wateruseandresponsetodroughtofcolt CherryRootstocks[J].PlantGrowthRegulation,1985,3(1): [13] 肖关丽, 龙雯虹, 郭华春. 多效唑和温光对马铃薯试管苗内源激素及微型薯诱导的影响 [J]. 西南大学学报 : 自然科学版,2011,33(8): [14] 叶梅荣, 刘爱荣, 陈利明, 等. 大豆异黄酮对干旱胁迫下油莱幼苗生长的影响 [J]. 云南植物研究,2008,30(3): [15] 吴炫柯, 李勇健, 黄樟华, 等. 多效唑处理对百合组培苗抗旱性影响初探 [J]. 广西农业科学,2005,36(5): [16] 许鸿源, 周岐伟, 杨美纯.PP333 对小麦幼苗抗旱性的影响 [J]. 作物学报,1995,21(1):

6 6 西南大学学报 ( 自然科学版 ) htp://xbbjb.swu.cn 第 35 卷 [17] 史玉炜, 王燕凌, 李文兵, 等. 水分胁迫对刚毛柽柳可溶性蛋白可溶性糖和脯氨酸含量变化的影响 [J]. 新疆农业大学学报,2007,30(2):5-8. [18] 阮英慧, 董守坤, 刘丽君, 等. 干旱胁迫下油菜素内酯对大豆花期生理特性的影响 [J]. 作物杂志,2011(6): [19] 张明生, 谢波, 谈锋, 等. 甘薯可溶性蛋白叶绿素及 ATP 含量变化与品种抗旱性关系的研究 [J]. 中国农业科学,2003,36(1): [20] 陈玉珍, 张高英. 多效唑对花生幼苗抗旱性的影响 [J]. 花生科技,1994(1): [21] 王海凤, 王俊斌. 水杨酸对非生物胁迫下植物抗氧化能力的影响 [J]. 生物学通报,2012,47(2): [22] 靳欢, 芶琳, 倪苏, 等.PP333 对马铃薯试管苗抗氧化酶及蛋白质含量的影响 [J]. 中国农学通报,2011,27(3): EffectsofPP333onDroughtTolerance inbrassicanapusseedlings CHEN Xue-feng, TANGZhangḻin, WANG Daṉdan, LIJuṉqing, LI Wei SchoolofAgronomyandBiotechnology,SouthwestUniversity,ChongqingEngineeringResearchCenterforRapeseed, EngineeringResearchCenterofSouthUplandAgriculture,MinistryofEducation,Chongqing400715,China Abstract:Therapeseed (Brasicanapus)line Zhongyou wasgrowninapottrialunder droughtstressandfoliarsprayedwithpaclobutrazol(pp333)atdiferentconcentrationstostudytheefect ofpp333onthephysiologyoftheseedlings.theresultsshowedthatchlorophylcontentoftheleavesofthe rapeseedseedlingsdecreasedunderdroughtstress,whilethecontentsofsolublesugarsandsolubleprotein increasedtoacertainextentwithinacertainperiodoftime.pp333spraysignificantlyincreasedchlorophyl, solublesugarandsolubleproteincontentsunderdroughtstress.compared withtheunsprayedcontrol, PP333sprayfurtherenhancedtheactivitiesofSOD,PODandCATandefectivelyreducedthecontentof MDA.A PP333concentrationintherangeof100~300 mg/limprovedthedroughttoleranceoftherapeseedseedlings. Keywords:PP333;BrasicanapusL.;droughttolerance;physiologicalmechanism 责任编辑夏娟

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