萬 勁，汪安琳，陳嘉裔，方鉦中

(1.三江學(xué)院，江蘇 南京 210012;2.南京林業(yè)大學(xué)，江蘇 南京 210037;3.西南林業(yè)大學(xué)，云南 昆明 650224)

植物逆境是指對植物生長和生存不利的各種環(huán)境因素。植物在逆境下的生理適應(yīng)性，稱為抗逆生理。植物有各種各樣抵抗或適應(yīng)逆境的本領(lǐng)。在生理上，植物通過細胞內(nèi)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)增加，或增強抗氧化保護酶系統(tǒng)活性等方式，以提高植物對各種逆境的抵抗能力。本文從多年來研究外施生長調(diào)節(jié)物質(zhì):油菜素內(nèi)酯(BR)、三十烷醇(TA)、多效唑(PP333);營養(yǎng)元素:氮、磷、鈣、銅;以及品種選優(yōu)3個方面來闡述植物在干旱、低溫、高溫、鹽漬等逆境脅迫下所產(chǎn)生的生理適應(yīng)性。主要的測定指標(biāo)有:(1)細胞電解質(zhì)滲漏率;(2)可溶性糖含量;(3)可溶性蛋白含量;(4)細胞內(nèi)自由水與束縛水含量;(5)超氧物岐化酶(SOD)活性;(6)丙二醛(MDA)含量;(7)葉綠素含量;(8)粗脂肪含量;(9)ABA、IAA、GA、CTK含量;(10)生長量;(11)干物質(zhì)產(chǎn)量(生物量);(12)植物的熱值。

研究結(jié)果證明，有些植物本身具備較強抵御不良環(huán)境的能力，可通過品種選優(yōu)來實現(xiàn)。也有應(yīng)用生長調(diào)節(jié)物質(zhì)或礦質(zhì)營養(yǎng)元素來提高植物的抗逆性。本文可為從事植物抗逆性研究者提供理論依據(jù)與技術(shù)參考。

1 植物對干旱脅迫的生理響應(yīng)

1.1 油菜素內(nèi)酯(BR)提高濕地松幼苗抗旱性的效應(yīng)

1.1.1 電解質(zhì)滲漏率測定 將1月齡濕地松幼苗用BR 1.0mg/L預(yù)處理16 h，剪取幼苗的下胚軸和子葉，自然干燥(氣干)處理3h，測定電解質(zhì)滲漏率(%)。結(jié)果分別為:BR 1.0mg/L預(yù)處理者的子葉為5.86，下胚軸為11.45;對照的子葉為6.31，下胚軸為13.66。

1.1.2 超氧物岐化酶(SOD)活性測定 經(jīng)BR 0.5，1.0mg/L預(yù)處理24 h的2月齡濕地松幼苗，氣干2 h，測定SOD活性(抑制NBT光還原%)，結(jié)果是:BR處理者的SOD活性分別增強為對照的333.6%和350.3%。

經(jīng)BR預(yù)處理幼苗在逆境下，細胞的電解質(zhì)滲漏率低于對照，而SOD活性顯著高于對照。試驗表明:BR對于受干旱脅迫的細胞膜具有保護作用［1］。

1.2 三十烷醇(TA)提高濕地松幼苗抗旱性的生理效應(yīng)

1.2.1 電解質(zhì)滲漏率、SOD活性和MDA含量測定

將濕地松1年生盆栽苗用TA 0.5和1.0mg/L水溶液淋灌2次，半個月后取針葉，氣干3 h。測定結(jié)果是，電解質(zhì)滲漏率(%):TA 0(對照)為10.20，TA 0.5為8.13，TA 1.0為7.24;SOD活性(抑制 NBT光還原%):TA 0為44.97，TA 0.5 為55.35，TA 1.0為58.62;MDA含量:TA0為8.0 nmol/gFW，TA 0.5為5.54(nmol/gFW)，TA 1.0為5.55 nmol/gFW。

1.2.2 葉綠素含量測定 將TA處理過的濕地松盆栽苗控水4d，測定針葉的葉綠素含量TA0(對照)為0.48mg/gFW，TA 0.5為0.55mg/gFW，TA 1.0為0.72mg/gFW。

經(jīng)TA 0.5和1.0mg/L處理的濕地松幼苗在干旱脅迫下，其葉綠素含量及SOD活性都高于對照，而電解質(zhì)滲漏率與MDA含量低于對照。說明:TA具有提高植物抗旱性的功效［2］。

2 植物對低溫脅迫的生理響應(yīng)

2.1 N、Ca、P、Cu等提高油桐苗木抗寒性的效應(yīng)

江蘇為發(fā)展油桐的北緣地區(qū)，冬季溫度降至-6℃以下，持續(xù)時間較長時，新植油桐樹不易成活。因此提高油桐苗木的抗寒性，乃是江蘇發(fā)展油桐的一項重要措施。試驗于1962年3月初劃分小區(qū)進行播種，1962年5月中旬出苗。用1%過磷酸鈣、0.05%硫酸銅、1% 尿素溶液噴灑葉面，共6次，每隔半月噴灑1次(6，7，11月各2次)。當(dāng)年12月中旬測定幼苗生長量。從1962年12月初至1963年4月初測定各項生理指標(biāo)［3］。

2.1.1 生長量測定 12月測量經(jīng)各處理油桐苗的高生長與莖徑生長。高生長平均值:1%過磷酸鈣為100.2cm，0.05%硫酸銅為110.7cm，1%尿素為122.9cm，對照為99.0cm;莖徑生長(莖干中部平均直徑):1%過磷酸鈣為1.27cm，0.05%硫酸銅為1.48cm，1%尿素為1.41cm，對照為1.21cm。試驗結(jié)果看出:適當(dāng)濃度硫酸銅和尿素對油桐苗的高生長與莖干加粗效果明顯。

2.1.2 可溶性糖和粗脂肪含量測定 經(jīng)3種藥液噴灑的油桐，在冬季最冷的2月，枝梢內(nèi)的可溶性糖和粗脂肪含量都高于對照?？扇苄蕴呛?占干質(zhì)量重%):1%過磷酸鈣為10.5%，0.05%硫酸銅為11.0%，1%尿素為9.5%，對照為8.5%。粗脂肪含量(占干質(zhì)量重%)是所有經(jīng)藥液處理的苗木在越冬期間溫度最低的2月均達到高峰，而且都高于對照。其中過磷酸鈣處理者最為突出，過磷酸鈣為6.6%，對照為5.3%。

2.1.3 葉片的水分狀況 1963年6月中旬，測定1年生油桐苗木葉內(nèi)自由水/束縛水之比。結(jié)果是:1%過磷酸鈣為1/0.46，0.05%硫酸銅為1/0.38，1%尿素為1/0.41，對照為1/0.25。過磷酸鈣處理者增加束縛水含量最多。由于細胞內(nèi)自由水易結(jié)冰，散失也較快，因此束縛水含量增加有利于抗寒和抗旱。

試驗表明:氮、鈣、磷、銅4種營養(yǎng)元素對于提高植物的抗寒性都有良好的作用。

2.2 多效唑提高植物抗寒性的效應(yīng)

原產(chǎn)廣西的馬尾松種子，于1992年4月下旬在南京播種育苗。10月中旬用25，50，100mg/L多效唑溶液淋灌處理。各處理試驗苗，固定20株標(biāo)準(zhǔn)術(shù)，供生長量和生物量測定，其他松苗用于測定生理指標(biāo)。另用原產(chǎn)江蘇的馬尾松苗作為對比［4］。1992年12月，有9d達低溫-5℃至-1℃，但不是連續(xù)的，大部分時間最低溫度在0℃至6℃，所以松苗主要受到冷害。

2.2.1 電解質(zhì)滲漏率和SOD活性測定 1993年1月與2月測定針葉電解質(zhì)滲漏率(%)為:廣西種源P0(對照)為 26.18，25.33;P25 為 20.4，24.27;P50為19.6，23.33;江蘇種源苗為 20.83，23.03。多效唑處理苗的電解質(zhì)滲漏率與江蘇苗的測定結(jié)果相近。電解質(zhì)滲漏率降低，表明細胞膜受害程度較輕。

經(jīng)多效唑25，50mg/L處理的廣西種源苗和江蘇苗，測得針葉內(nèi)SOD活性均以顯著與極顯著差異水平高于對照。分別為對照的120.7%，139.3%，140.1%。SOD活性增強，有利于保護細胞膜減輕低溫的傷害。

2.2.2 松苗高生長測定 從1992年10月中旬至1993年3月中旬測定5次標(biāo)準(zhǔn)株平均高生長量。多效唑處理苗的生長量都低于對照。最后計算凈生長量:多效唑25mg/L為2.04cm，50mg/L為1.42cm，對照為2.58cm。試驗表明:50mg/L多效唑可明顯地抑制頂端枝梢生長，有利于提高植株的抗寒性。

2.2.3 生物量測定 將越冬后的松苗10株標(biāo)準(zhǔn)木，測其平均干物質(zhì)產(chǎn)量。結(jié)果為:25mg/L處理苗為18.81 g;50mg/L處理苗為26.31 g;對照苗為16.71 g。試驗表明，經(jīng)多效唑50mg/L處理廣西種源馬尾松苗，其生物量顯著高于對照苗，這對于松苗越冬提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

2.3 表油菜素內(nèi)酯與油菜素內(nèi)酯提高植物抗寒性的效應(yīng)

2.3.1 表油菜素內(nèi)酯(epiBR)的作用 1992年10月上旬將半年生濕地松苗分別用epiBR1.0和2.0mg/L淋灌2次。10月中旬取幼苗頂端以下部分10～12cm莖段，提取分離內(nèi)源激素，然后用高效液相色譜儀分析IAA、GA、CTK、ABA 4種內(nèi)源激素含量。測得結(jié)果是IAA:對照為0.962 μg/gFW，eBR 1.0為1.98 μg/gFW，eBR 2.0 為 1.94 μg/gFW;GA:對照為 0.268 μg/gFW，eBR 1.0 為 0.688 μg/gFW，eBR 2.0為1.018 μg/gFW;ZT(玉米素是1種 CTK):對照為 0.133，eBR 1.0為 0.208，eBR 2.0為 0.309;ABA:對照為 0.149，eBR 1.0 為 0.576，eBR 2.0 為0.929。經(jīng)epiBR處理的濕地松苗，其莖內(nèi)4種內(nèi)源激素含量都顯著增加。處理苗ABA含量增加比對照差距最大。ABA/IAA，ABA/GA:對照為0.20，0.72;eBR 1.0 為 0.29，0.84;eBR 2.0 為 0.48，0.91。ABA/IAA，ABA/GA較高的比值，可抑制晚秋抽梢，有利于幼苗越冬［5］。

表油菜素內(nèi)酯的生理活性略低于油菜素內(nèi)酯，因此使用濃度較高。

2.3.2 油菜素內(nèi)酯(BR)的作用 1994年3月21日移栽1批濕地松1年生苗，設(shè)BR 0.5、1.0mg/L及對照3個試驗組，各組做重復(fù)3個。隨機取6株作為標(biāo)準(zhǔn)木，共有標(biāo)準(zhǔn)株18木，供生長量和生物量測定，其他苗木用于測定生理指標(biāo)。12月21～22日測定15株標(biāo)準(zhǔn)木平均每株的干物質(zhì)產(chǎn)量。結(jié)果是:對照為 22.37 g，BR 0.5 為 28.27 g，BR 1.0 為26.26 g。葉綠素含量:對照為0.28mg/gFW，BR 0.5為0.36mg/gFW，BR 1.0為0.44mg/gFW。可利用總糖含量(葉鮮質(zhì)量):對照為7.34%，BR 0.5為8.71%，BR 1.0為8.85%。

試驗表明:在入冬時期，經(jīng)BR處理過的濕地松針葉內(nèi)葉綠素含量明顯高于對照，因此有利于進行光合作用，這對于可利用總糖(包括可溶性糖和淀粉)在體內(nèi)的積累提供了重要條件，從而提高了生物量(干物質(zhì)產(chǎn)量)，為越冬奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)［6］。

2.4 楊樹無性系熱值和生物量與抗寒性的關(guān)系

植物干重?zé)嶂凳侵? g干樣品在恒容條件下完全燃燒所放出的熱量。植物熱值的高低與光合能力和營養(yǎng)積累有關(guān)。2006年11月下旬，在4種楊樹無性系:Y208、Y328、NL-351、MA 的1年生苗生長期基本結(jié)束后，從標(biāo)準(zhǔn)株取樣進行熱值測定。結(jié)果是:Y208為 19.2 kJ/g，Y328 為 19.1 kJ/g，NL351 為18.5 kJ/g，MA為17.9 kJ/g。另選標(biāo)準(zhǔn)株3棵，剪取枝梢30cm以下的50cm莖段處理后測定生物量:Y208 為465 g，Y328 為400 g，Y351 為235 g，MA 為200 g。試驗表明Y208和Y328具有較高的熱值和生物量［7］。因此，比另2個無性系更有利于越冬。

3 植物對高溫脅迫的生理響應(yīng)

3.1 TA提高植物耐熱性的效應(yīng)

將濕地松 2 月齡苗，用 TA0.25，0.5，1.0，2.0mg/L不同質(zhì)量濃度的溶液預(yù)處理后，放置于36℃保溫箱中4 h。測定可溶性蛋白含量:T0.25為25.33mg/gFW，T0.5為 27.01mg/gFW，T1.0為26.93mg/gFW，T2.0為 25.90mg/gFW，對照為22.67mg/gFW;SOD活性(抑制NBT光還原%):T0.25為38.22mg/gFW，T0.5為 38.71mg/gFW，T1.0為49.30mg/gFW，T2.0為51.44mg/gFW，對照為33.21mg/gFW。

試驗說明，以上4個質(zhì)量濃度的TA溶液都能提高幼苗的可溶性蛋白含量和SOD活性，這對于增強植物的耐熱性表現(xiàn)良好的效果［2］。

3.2 不同楊樹無性系在高溫脅迫下的適應(yīng)性

取4個1年生楊樹無性系 Y208，Y328，NL-351和MA的插條，于2006年3月下旬扦插。5月下旬至11下旬每月測量苗高與地徑的生長量。結(jié)果表明:在炎熱的7月下旬至8月下旬，生長勢最好的Y208一直保持快速的生長狀況，而生長勢最差的MA從8月下旬開始至11月下旬的4次測定，其生長趨于平緩。在8月下旬測得的高生長量:Y208和Y328達到3.9，NL-351為3.7m，MA為2.9m。地徑生長量:Y208為2.60cm，Y328為2.50cm，NL-351為2.0cm，MA為1.7cm。從生長量比較，可明顯地看出，在炎熱的1個月內(nèi)，楊樹Y208和Y328受高溫脅迫的影響較小。試驗表明，這2個無性系具有較強的耐熱性［7］。

4 植物對鹽脅迫的生理響應(yīng)

油菜素內(nèi)酯(BR)提高植物抗鹽性的效應(yīng)

取生長基本一致的1月齡濕地松幼苗180株，分為3份。分別插入BR0(對照)、BR 0.5，1.0mg/L溶液中16 h(先浸整株1 h)。然后將經(jīng)BR預(yù)處理的幼苗培養(yǎng)在含有0.4%NaCl營養(yǎng)液中，每組15株，做4個重復(fù)。每天加水至原體積，每周換含0.4%NaCl的營養(yǎng)液1次。培養(yǎng)1個月后，測定各項生理指標(biāo)［1］。

4.1 葉綠素和可溶性蛋白含量測定

經(jīng)BR 0.5和1.0mg/L預(yù)處理的樣品中，葉綠素含量分別為對照的136.3%，123.6%?？扇苄缘鞍缀繛閷φ盏?37.2%，108%。

4.2 SOD活性和MDA含量測定

經(jīng)BR0.5，1.0mg/L預(yù)處理的樣品，SOD活性提高為對照的173.0%，165.3%，而MDA含量降低為對照的52%和48%。試驗表明:用適當(dāng)質(zhì)量濃度BR處理濕地松幼苗，在鹽脅迫下，不僅能使幼苗的SOD活性增強，MDA含量下降，而且還具有保持較高的葉綠素和可溶性蛋白含量的功效。從而對提高松苗的抗鹽性有良好的影響。

5 討論

(1)干旱、低溫、高溫、鹽漬4種逆境常有其相通之處。夏季中午高溫經(jīng)常會使植物失水過多而導(dǎo)致干旱脅迫;冬季當(dāng)土壤處于低溫時，根系吸水困難，而地上部分仍在進行蒸騰作用，從而引起生理干旱;土壤中鹽分過多，也會使根部難于吸水，導(dǎo)致生理干旱。可見，這幾種不良環(huán)境中最常遭受的是干旱脅迫，因此研究植物對干旱脅迫的生理適應(yīng)性最為重要。

(2)各種植物抗逆的生理特點，有其共性。干旱、低溫、高溫、鹽漬4種逆境的脅迫，對植物的直接傷害，就是破壞了細胞膜系統(tǒng)。因此測定植物組織電解質(zhì)滲漏率、保護酶系統(tǒng)(以SOD為代表)，有害物質(zhì)——活性氧自由基(以MDA為代表)為首選的生理指標(biāo)。又如組織內(nèi)束縛水和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)(可溶性糖、可溶性蛋白)含量，也可作為共同的指標(biāo)。

(3)新型生長調(diào)節(jié)物質(zhì)油菜素內(nèi)酯、三十烷醇及多效唑?qū)μ岣咧参锏目鼓嫘愿饔衅涮厥夤π?，值得推廣應(yīng)用。

(4)營養(yǎng)元素:N、P、Ca、Cu對提高植物的抗寒性具有良好的功效。這些藥物比生長調(diào)節(jié)物質(zhì)價廉、易用，便于在農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)上作為根外追肥使用。

(5)從比較4個楊樹無性系的研究中，可以選出Y208和Y328，2者具有較強的抗寒性與耐熱性。因此，由選優(yōu)的方法來培育抗逆性強的樹種，乃是行之有效的途徑。

［1］汪安琳，王永銀.油菜素內(nèi)酯對濕地松幼苗抗逆性的影響［J］. 南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報，1993，17(3):27-31.

［2］汪安琳，唐鴻亮，王永銀.三十烷醇對濕地松苗抗旱和耐熱性的生理效應(yīng)［J］.植物生理學(xué)通訊，1995(4):280.

［3］汪安琳，郭長泰，王席珍，等.根外追肥對提高油桐苗木抗寒性的影響［R］.全國植物生理學(xué)年會，北京，1963.

［4］汪安琳，高 強.多效唑提高廣西種源馬尾松苗抗寒性的效應(yīng)［J］. 南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報，1994，(18):1-6.

［5］夏民州，汪安琳.表油菜素內(nèi)酯對濕地松苗內(nèi)源激素的影響［J］.植物生理學(xué)通訊，1993(5):351-353.

［6］汪安琳，高 強，陳裕菊.油菜素內(nèi)酯對濕地松苗的生理作用［J］. 南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報，1995，19(4):1-6.

［7］萬 勁，方升佐，翟學(xué)昌.四個楊樹無性系苗期能源林相關(guān)特性的研究［J］.林業(yè)科技開發(fā)，2007，21(3):16-19.