蔡 婭,陳仕昌,王東雪,吳方圓,張日清,葉 航
(1.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院 廣西特色經(jīng)濟(jì)林培育與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 廣西油茶良種與栽培工程技術(shù)研究中心,南寧 530002;2.中南林業(yè)科技大學(xué) 經(jīng)濟(jì)林培育與保護(hù)省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,湖南長(zhǎng)沙 410004)
油茶(Camelliaspp.)是山茶科(Thaeceae)山茶屬植物中油脂含量較高并具有一定栽培面積的樹種的總稱,具有很高的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益[1-2]。香花油茶(Camellia osmantha)[3-4]是2012年在廣西南寧發(fā)現(xiàn)的油茶新種,具有易栽培、生長(zhǎng)快、抗性強(qiáng)、產(chǎn)量高、油質(zhì)好、速生和早實(shí)的特點(diǎn)[5-7],是非常有潛力的木本油料樹種。
多效唑是一種生產(chǎn)上常用的植物生長(zhǎng)延緩劑,其在扁桃(Amygdalus communis)、李(Prunus salicina)、蘋果(Malus domestica)等果樹營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)上的抑制效果已得到許多的證實(shí)[8-10]。在油茶方面,多效唑?qū)τ筒枭硇?yīng)、幼株生長(zhǎng)和花芽及果實(shí)品質(zhì)有一定影響,適宜濃度的多效唑能縮短春梢長(zhǎng)度和節(jié)間距從而抑制幼株生長(zhǎng),提高花芽分化率和花芽飽滿程度[11-12]。香花油茶作為一個(gè)較新的物種,相關(guān)生理特性研究還處于空白,其營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)非常旺盛,與其他油茶物種明顯不同,在一定程度上不利于生殖生長(zhǎng)。本試驗(yàn)采用澆灌的方法對(duì)5年生進(jìn)入生產(chǎn)期的香花油茶植株進(jìn)行不同濃度多效唑處理,探究其對(duì)香花油茶春梢葉片生理及花芽形成的影響,旨在確定能有效提升香花油茶生理特性和促進(jìn)花芽形成的多效唑理想劑量,為控制早期香花油茶樹體生長(zhǎng)提供理論依據(jù)。
試驗(yàn)地位于廣西南寧市北郊的廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院油茶種質(zhì)資源收集圃(108°21'E,22°56'N),屬亞熱帶季風(fēng)氣候,陽(yáng)光充足,雨量充沛,年均降水量1 304.2 mm,平均相對(duì)濕度為79%,年均溫度20~21℃,1月均溫11.8℃,7月均溫27.6℃,極端最高氣溫40.4℃,極端最低氣溫-2.4℃[13]。
選取生長(zhǎng)相對(duì)一致的香花油茶無性系G-8 植株,于2018年3月26日、4月7日和4月19日對(duì)不同植株分別澆灌500、1 000、2 000 、3 000、4 000和5 000 mg/L的多效唑溶液各2 L,3次重復(fù),以清水處理為對(duì)照(CK)。2 周后,取其春梢嫩葉進(jìn)行生理指標(biāo)測(cè)定;6月20日,在植株?yáng)|、南、西、北4個(gè)方向選擇春梢數(shù)量40枝以上的大枝進(jìn)行調(diào)查,計(jì)數(shù)法調(diào)查各大枝春梢的花芽數(shù)量和腋芽數(shù)量,計(jì)算春梢花芽分化率,同時(shí),隨機(jī)采摘3月26日處理的各植株4個(gè)方向20個(gè)成熟葉片帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行葉面積測(cè)定。
可溶性蛋白測(cè)定采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法,可溶性糖測(cè)定采用硫酸-蒽酮比色法,游離氨基酸測(cè)定采用茚三酮顯色法,丙二醛(MDA)測(cè)定采用硫代巴比妥酸反應(yīng)法,超氧化物歧化酶(SOD)活性測(cè)定采用氧化硝基四氮唑藍(lán)(NBT)法,過氧化物酶(POD)活性測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚比色法,過氧化氫酶(CAT)活性測(cè)定采用比色法[14]。用Yaxin-1241 手持葉面儀對(duì)葉片進(jìn)行掃描,測(cè)定葉面積、葉長(zhǎng)、葉寬、葉周長(zhǎng)及長(zhǎng)寬比。
采用Excel 作圖,采用SPSS 22.0 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析和相關(guān)性分析。
利用隸屬函數(shù)法對(duì)不同濃度多效唑的調(diào)控效果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[6,15]。
隸屬函數(shù)值計(jì)算公式:
指標(biāo)與調(diào)控效果呈正相關(guān)時(shí):Xij= (Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)。
指標(biāo)與調(diào)控效果呈負(fù)相關(guān)時(shí)利用反隸屬函數(shù)計(jì)算:Xij=1-(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)。
式中:Xij為i處理組不同處理j性狀平均值,Xmin、Xmax分別為j性狀中的最小值和最大值。
可溶性糖和可溶性蛋白是葉片光合作用的主要產(chǎn)物。在花芽分化早期澆灌多效唑,香花油茶葉片可溶性糖含量在不同濃度下均有所增加,2 000~4 000 mg/L 多效唑處理可溶性糖含量顯著高于CK,其中2 000 mg/L 處理促進(jìn)效果最好,比CK 高出19.67%(圖1a)。一定濃度范圍的多效唑處理也能提高葉片可溶性蛋白的含量,500~4 000 mg/L 多效唑處理能提高葉片可溶性蛋白含量,但與CK差異不顯著,而高濃度5 000 mg/L多效唑處理降低了可溶性蛋白含量(圖1b)。
圖1 多效唑?qū)ο慊ㄓ筒枞~片可溶性糖和可溶性蛋白含量的影響Fig.1 Effects of paclobutrazol on contents of soluble sugar and soluble protein in Camellia osmantha leaves
3種保護(hù)酶活性隨多效唑濃度的變化一致,均在500~2 000 mg/L 濃度范圍內(nèi)隨濃度的升高而增加,在3 000~5 000 mg/L 濃度范圍內(nèi)減少,多效唑濃度為2 000 mg/L 時(shí)3種保護(hù)酶活性均達(dá)到最大值(圖2)。5 000 mg/L 多效唑處理顯著降低了SOD 活性,2 000 mg/L 處理顯著提高了SOD 活性(圖2a);不同濃度多效唑處理對(duì)CAT 活性的影響差異不顯著(圖2b);2 000和3 000 mg/L 多效唑處理顯著提高了POD活性(圖2c)。
圖2 多效唑?qū)ο慊ㄓ筒枞~片3種保護(hù)酶活性的影響Fig.2 Effects of paclobutrazol on activities of three protective enzymes in Camellia osmantha leaves
5月20日對(duì)3月26日不同濃度多效唑處理的香花油茶葉片性狀進(jìn)行分析,CK 的葉面積、葉長(zhǎng)、葉寬、周長(zhǎng)和長(zhǎng)寬比分別為10.69 cm2、7.17 cm、2.69 cm、17.25 cm、2.68;不同濃度多效唑處理后,在500~3 000 mg/L 范圍內(nèi),葉面積與CK沒有顯著差異,4 000和5 000 mg/L 處理對(duì)葉面積產(chǎn)生了抑制效應(yīng),說明高濃度多效唑處理能對(duì)香花油茶葉片生長(zhǎng)產(chǎn)生顯著影響(表1)。500~5 000 mg/L 處理時(shí),葉長(zhǎng)和長(zhǎng)寬比均顯著低于CK,500~3 000 mg/L 處理對(duì)葉寬有一定的促進(jìn)效果,但不顯著,說明不同濃度多效唑處理對(duì)香花油茶葉片形態(tài)的影響較為明顯,在一定程度上會(huì)使香花油茶葉片變得扁平。
表1 多效唑?qū)ο慊ㄓ筒枞~片生長(zhǎng)狀況的影響Tab.1 Effects of paclobutrazol on growth of Camellia osmantha leaves
3月26日,對(duì)香花油茶植株進(jìn)行不同濃度多效唑2 L 澆灌處理,其花芽分化率均顯著高于CK,其中1 000~3 000 mg/L 處理的效果最明顯,花芽分化率均超過33.00%,顯著高于其它濃度處理(表2)。4月7日1 000~3 000 mg/L 處理以及4月19日1 000和2 000 mg/L 處理的香花油茶花芽分化率也均超過30%,顯著高于CK。從時(shí)間上看,3月26日和4月7日用2 000 mg/L 多效唑2 L 進(jìn)行澆灌處理,花芽分化率分別為35.27%和34.25%,而4月19日用同濃度進(jìn)行處理的花芽分化率降到了30.37%??梢姡ㄑ糠只跗谟? 000~3 000 mg/L多效唑2 L 進(jìn)行澆灌處理可有效促進(jìn)香花油茶的花芽分化。
表2 多效唑?qū)ο慊ㄓ筒杌ㄑ糠只挠绊慣ab.2 Effects of paclobutrazol on blossom bud differentiation of Camellia osmantha
對(duì)不同濃度多效唑處理后香花油茶的調(diào)控效果進(jìn)行相關(guān)性分析,葉片形狀因子、可溶性糖含量與多效唑濃度呈正相關(guān)關(guān)系,利用隸屬函數(shù)公式計(jì)算其隸屬函數(shù)值;葉面積、葉長(zhǎng)、葉寬、葉片周長(zhǎng)、葉片長(zhǎng)寬比、可溶性蛋白含量、SOD 活性、CAT 活性、POD 活性與多效唑濃度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,利用反隸屬函數(shù)公式計(jì)算其隸屬函數(shù)值(表3)。
利用隸屬函數(shù)法對(duì)不同濃度多效唑處理對(duì)香花油茶調(diào)節(jié)效果的綜合評(píng)價(jià)表明,5 000 mg/L 多效唑處理對(duì)香花油茶生長(zhǎng)抑制效果最大,2 000 mg/L處理的抑制效果最?。ū?)。
表3 多效唑濃度與各性狀指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)Tab.3 Correlation coefficient between concentration of paclobutrazol and characteristics
表4 不同濃度多效唑處理對(duì)香花油茶調(diào)節(jié)效果的綜合評(píng)價(jià)Tab.4 Comprehensive evaluation of regulating effect of different concentrations of paclobutrazol on Camellia osmantha(mg/L)
可溶性糖和可溶性蛋白是植物花芽分化不可缺少的重要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和結(jié)構(gòu)物質(zhì),也是植物體內(nèi)的重要滲透調(diào)節(jié)物質(zhì),可以緩和植物逆境傷害[15-16],SOD、CAT、POD 酶也是衡量植物抗性的主要指標(biāo),本研究中2 000和3 000 mg/L 多效唑處理顯著提高了香花油茶葉片中可溶性糖、可溶性蛋白的含量和SOD、CAT、POD 酶活性,說明2 000和3 000 mg/L 為多效唑提高香花油茶花期抗性的合適濃度。
多效唑在不同植物上對(duì)其葉片的影響效果不同,在盆栽火棘(Pyracantha fortuneana)和盆栽金錢樹(Zamioculcas zamiifolia)以及東魁楊梅(Myrica ru?bracv.DongKui Orient Pearl)上增加了葉片厚度和寬度[17-19],在龍眼(Dimocarpus longan)上噴施低濃度多效唑可增大葉面積,高濃度抑制葉面積[20]。本試驗(yàn)中500~5 000 mg/L 多效唑處理均抑制葉長(zhǎng)和長(zhǎng)寬比,高濃度4 000和5 000 mg/L 處理亦抑制了葉片寬度。
多效唑的作用機(jī)理是通過調(diào)控內(nèi)源激素平衡來調(diào)控植物營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)及花芽形成,本試驗(yàn)中雖然沒有研究?jī)?nèi)源激素的變化情況,但與前人對(duì)植物花芽分化的研究得到了相似的結(jié)果[11,21],在花芽分化初期澆灌500~3 000 mg/L多效唑能促進(jìn)花芽分化,而高濃度會(huì)過度抑制營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)而導(dǎo)致花芽形成數(shù)量減少。