陸日惠， 周曉星， 唐 麗， 許 琪， 周桂圓， 陳 釧， 盛世紅

(1.中南林業(yè)科技大學(xué)林學(xué)院， 湖南 長沙 410004； 2.岳陽市林業(yè)科學(xué)研究所，湖南 岳陽 414000； 3.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，北京 100125； 4.岳陽市林業(yè)局，湖南 岳陽 414000)

福建山櫻花(Cerasuscampanulata)又名鐘花櫻桃或山櫻花等，為薔薇科(Rosaceae)櫻屬(Cerasus)落葉喬木，先花后葉，其花期早，花朵色彩艷麗呈鐘狀下垂，因其花多色艷而具有重要的觀賞價(jià)值，是早春時(shí)節(jié)重要的觀賞樹種[1]。近年來，作者種植于岳陽市林業(yè)科學(xué)研究所科研基地的福建山櫻花在雨季都出現(xiàn)了水淹現(xiàn)象，導(dǎo)致其生長不良甚至死亡。因此，緩解淹水對福建山櫻花的傷害成為一個(gè)值得研究的問題。由于全球氣候持續(xù)變暖，極端天氣增多，降水分布不均，常出現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)的強(qiáng)降水，導(dǎo)致排水不良，易形成澇害環(huán)境，對植物的生長十分不利。改善淹水對植物生長的影響一般采用兩種方式，一是改變環(huán)境，解除逆境對植物的脅迫，此種方式費(fèi)時(shí)、費(fèi)工；二是提高植物對逆境的適應(yīng)性和抵抗能力，如用藥劑改變植物的生長方式、生理狀態(tài)，增強(qiáng)植物對逆境的抵抗能力。亞精胺(Spermidine，簡稱Spd)是一種能夠提高植物對逆境脅迫抵抗能力的生物活性物質(zhì)[2]。關(guān)于噴施Spd調(diào)控作物淹水脅迫的研究較多，如調(diào)控玉米(Zeamays)[3-5]、小麥(Triticumaestivum)[6]、水稻(Oryzasativa)[7]、大豆(Phaseolusvulgaris)[8]和黃瓜(Cucumissativus)[9]等作物淹水脅迫的研究。另外，噴施亞精胺對淹水脅迫下紫丁香(Syringaoblata)和小葉丁香(Syringamicrophylla)[10]、油茶(Camelliaoleifera)[11]、桃樹(Amygdaluspersica)[12]和東北櫻桃(Cerasussachalinensis)等產(chǎn)生的傷害[13]具有一定的緩解作用。對淹水敏感的植物在遭遇淹水時(shí)，其生長、光合特性及細(xì)胞膜系統(tǒng)會受到負(fù)面影響，當(dāng)噴施亞精胺時(shí)，植物應(yīng)對淹水的耐受性會提高[2]。本試驗(yàn)對福建山櫻花葉片噴施亞精胺，研究亞精胺是否能緩解淹水脅迫對福建山櫻花造成的傷害，為確定福建山櫻花生長的適宜環(huán)境，促進(jìn)福建山櫻花的推廣提供參考。

1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地位于湖南省岳陽市林業(yè)科學(xué)研究所苗圃，地處29°18′E，113°10′N。該區(qū)屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫18.12 ℃，全年無霜期258～275 d；年均降雨量1 200～1 800 mm，降雨量主要集中在4—7月，4—7月的降雨量占全年降雨量的51.27%。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料

福建山櫻花種子由浙江省林業(yè)科學(xué)院提供。2020年10月下旬精選經(jīng)沙藏破殼一致的福建山櫻花種子，播種于底部帶孔的32孔穴盤中，每孔1粒種子，播種后置于岳陽市林業(yè)科學(xué)研究所苗圃養(yǎng)護(hù)。

2.2 研究方法

2.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 2021年8月中旬，選擇長勢一致、健康的福建山櫻花幼苗，采用套盆法開展試驗(yàn)。共設(shè)置3種處理，分別為：對照(CK， 正常管理，不進(jìn)行淹水脅迫)、淹水脅迫(WT， 水位高于基質(zhì)2 cm)、淹水脅迫+噴施亞精胺(WT+Spd)。詳見表1。每種處理15株，共計(jì)45株。脅迫時(shí)間共12 d，分別于第3、第6、第9、第12天早上8: 00—9: 00取幼苗中上部著生位置大體相同的成熟葉片用于生理指標(biāo)測定。試驗(yàn)期間，每天17: 00—18: 00噴施亞精胺或清水于植株葉面，以葉片正反面滴水為度。

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.2.2 生理指標(biāo)測定

(1) 葉綠素和類胡蘿卜素含量。用打孔器(φ 4 mm)在完全展開的成熟葉片主葉脈兩側(cè)區(qū)域取樣，稱取葉片0.1 g，然后將稱取的葉片浸沒于10 ml 85%的丙酮溶液中，暗中提取，不定時(shí)搖晃，直到葉片全部變成白色；以85%的丙酮為對照，用紫外可見光分光光度計(jì)(型號:SPECORD 210PLUS)測定葉綠素和類胡蘿卜素濃度。設(shè)置3個(gè)波長(440 nm、645 nm、662 nm)測吸光度，按照以下公式計(jì)算葉綠素a(Chla)、葉綠素b(Chlb)和類胡蘿卜素(Car)的濃度(mg·L-1)[14]。

Ca=9.78×E662-0.99×E645

(1)

Cb=21.4×E645-4.65×E662

(2)

Cc=4.69×E440-0.268×C(a+b)

(3)

式中：Ca為葉綠素a濃度；Cb為葉綠素b濃度；Cc為類胡蘿卜素濃度；E440、E645和E662分別代表提取液在440 nm、645 nm和662 nm處的吸光度。求得各種色素濃度后再計(jì)算其含量(mg·g-1)。色素含量(mg·g-1)=(色素濃度×提取液總體積×稀釋倍數(shù))/鮮質(zhì)量。

(2) 其他生理指標(biāo)測定?？扇苄蕴?SS)含量測定采用蒽酮比色法；可溶性蛋白(SP)含量測定采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法；丙二醛(MDA)含量測定采用硫代巴比妥酸法；過氧化物酶(POD)活性測定采用愈創(chuàng)木酚染色法。這4個(gè)指標(biāo)的測定方法參考《植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)》[15]。

2.2.3 數(shù)據(jù)處理 用Excel 2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入及繪圖；用SPSS 22.0軟件進(jìn)行單因素方差分析；用Duncan檢驗(yàn)法進(jìn)行多重比較。

3 結(jié)果與分析

3.1 噴施亞精胺對淹水脅迫下福建山櫻花葉綠素含量的影響

3.1.1 葉綠素a和葉綠素b含量 如圖1 A所示：淹水脅迫處理的Chla含量相對CK處理的均呈先下降后上升再下降的趨勢(P<0.05)，但WT處理的較WT+Spd處理的下降幅度更大。脅迫至第3天時(shí)，WT+Spd和WT處理的分別較CK處理的下降了7.71%、15.53%(P<0.05)；脅迫至第6天時(shí)，2種脅迫處理的均顯著上升，WT+Spd和WT處理的分別較其脅迫至第3天時(shí)的上升了30.13%、18.92%；脅迫至第12天時(shí)，WT+Spd和WT處理的分別較CK處理的下降了18.69%、26.24%。WT+Spd處理的下降緩慢可能是因?yàn)镾pd有一定的調(diào)節(jié)作用，能夠緩解淹水脅迫導(dǎo)致的Chla降解。

如圖1 B所示：Chlb含量的變化趨勢與Chla的基本一致。脅迫至第3天時(shí)，WT+Spd和WT處理的Chlb含量相對CK處理的顯著(P<0.05)下降，較CK處理的分別下降了10.63%、22.29%；脅迫至第6天時(shí)，WT+Spd處理的上升至最大值，較CK處理的上升了27.07%；脅迫至第9天、第12天時(shí)，WT+Spd和WT處理的均顯著(P<

圖1 噴施Spd對淹水脅迫下福建山櫻花Chla含量和Chlb含量的影響Fig.1 Effect of spraying spermidine on Chla content and Chlb content of C.campanulata under flooding stress注：不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。下同。

0.05)低于CK處理的，WT+Spd處理的較CK處理的分別下降了5.96%、12.81%，WT處理的較CK處理的分別下降了17.27%、21.69%。

3.1.2 胡蘿卜素含量 Car具有保護(hù)葉綠素免受光氧化的功能。如圖2所示：WT+Spd和WT處理的Car含量相對CK處理的總體均呈先上升后下降的趨勢。脅迫至第6天時(shí)，WT+Spd和WT處理的均顯著(P<0.05)高于CK處理的，分別較CK處理的上升了2.69%、9.40%。脅迫至第9天時(shí)，WT+Spd和WT處理的較CK處理的分別下降了0.70%、1.98%。脅迫至第12天時(shí)，WT+Spd和WT處理的均下降至最低水平，分別較CK處理的下降了13.21%、20.14%。

圖2 噴施Spd對淹水脅迫下福建山櫻花Car含量的影響Fig.2 Effect of spraying spermidine on Car content of C.campanulata under flooding stress

3.1.3 葉綠素(a+b)含量和葉綠素a/b比值 如圖3 A所示：Chl(a+b)含量相對CK處理的總體呈下降趨勢，變化趨勢與Chla和Chlb基本一致。脅迫至第3天時(shí)，WT+Spd和WT處理的Chl(a+b)含量分別較CK處理的下降了8.56%、17.51%；脅迫至第6天時(shí)，WT+Spd和WT處理的分別較其脅迫至第3天時(shí)的上升了35.20%、20.34%；此后，Chl(a+b)含量一直下降。Chl(a+b)含量的變化規(guī)律由Chla和Chlb含量共同變化引起，Chla和Chlb含量與Chl(a+b)含量的變化具有同步性。

Chla/b比值反映植物葉片光合活性的強(qiáng)弱[16]。如圖3 B所示：WT+Spd和WT處理的Chla/b比值相對CK處理的總體變化趨勢均為先上升后下降，在不同的脅迫時(shí)間內(nèi)變化有些差異。脅迫至第3天時(shí)，WT+Spd和WT處理的Chla/b比值較CK處理的分別上升了3.26%、8.68%；脅迫至第12天時(shí)，WT+Spd和WT處理的較CK處理的分別下降了6.75%、5.28%。

圖3 噴施Spd對淹水脅迫下福建山櫻花Chl(a+b)含量和Chla/b比值的影響Fig.3 Effect of spraying spermidine on Chl(a+b)content and Chla/b ratio of C.campanulata under flooding stress

3.1.4 類胡蘿卜素/葉綠素(a+b)比值 如圖4所示：WT處理的Car/Chl(a+b)比值總體呈下降趨勢，WT+Spd處理的變化趨勢與WT處理的大體一致。脅迫至第3天時(shí)，WT+Spd和WT處理的Car/Chl(a+b)比值分別較CK處理的上升了19.26%、21.01%。脅迫至第9、第12天時(shí)，WT+Spd和WT處理的Car/Chl(a+b)比值相對CK處理的均呈上升趨勢；WT+Spd處理的分別較CK處理的上升了7.85%、4.51%，WT處理的分別較CK處理的上升了15.06%、6.24%。說明淹水脅迫降低了Car含量，且Car降解速率慢于Chl(a+b)，因此提高了Car/Chl(a+b)的比值。

圖4 噴施Spd對淹水脅迫下福建山櫻花Car/Chl(a+b)比值的影響Fig.4 Effect of spraying spermidine on Car/Chl(a+b) of C.campanulata under flooding stress

3.2 噴施亞精胺對淹水脅迫下福建山櫻花可溶性糖和可溶性蛋白含量的影響

3.2.1 可溶性糖含量 可溶性糖是植物組織中調(diào)節(jié)細(xì)胞滲透平衡的重要物質(zhì)[17]。如圖5 A所示：WT處理的SS含量相對CK處理的呈上升趨勢，前期上升緩慢，后期急速上升；WT+Spd處理的與WT處理的變化趨勢一致，但上升速度較慢，與CK處理的差異顯著(P<0.05)。脅迫至第3天時(shí)，WT+Spd和WT處理的較CK處理的分別上升了12.88%、35.76%；脅迫至第12天時(shí)，WT+Spd和WT處理的分別較CK處理的上升了13.44%、49.27%，WT+Spd處理的較WT處理的下降了24.00%。

3.2.2 可溶性蛋白含量 如圖5 B所示：WT處理的SP含量相對CK處理的不斷上升，WT+Spd處理的較WT處理的上升相對較緩慢。脅迫至第3天時(shí)，WT+Spd和WT處理的較CK處理的分別上升了61.33%、193.22%；脅迫至第9、12天時(shí)，與CK處理的相比，WT處理的分別上升了230.57%和353.67%(P<0.05)，WT+Spd處理的分別上升了94.51%、205.38%(P<0.05)，WT+Spd處理的比WT處理的分別低41.16%、32.69%。

圖5 噴施Spd對淹水脅迫下福建山櫻花SS含量和SP含量的影響Fig.5 Effect of spraying spermidine on soluble sugar content and souluble protein content of C.campanulata under flooding stress

3.3 噴施亞精胺對淹水脅迫下福建山櫻花丙二醛含量和過氧化物酶活性的影響

3.3.1 丙二醛含量 如圖6 A所示：隨著淹水脅迫時(shí)間的延長，脅迫處理的MDA含量均呈上升趨勢，與CK處理的差異顯著(P<0.05)。脅迫至在第3、第6、第9和第12天時(shí)，與CK處理的相比，WT處理的MDA含量分別上升了46.45%、52.05%、72.04%和96.48%(P<0.05)，WT+Spd處理的分別上升了30.90%、30.12%、29.80%和78.67%(P<0.05)， WT+Spd處理的較WT處理的上升緩慢。

3.3.2 過氧化物酶活性 如圖6 B所示：WT處理的POD活性呈先上升后下降的趨勢，與CK處理的差異顯著(P<0.05)，而WT+Spd處理的則一直呈上升的趨勢。脅迫至第3、第6、第9天時(shí)，WT處理的較CK處理的分別上升了55.81%、96.78%、162.84%；脅迫至第12天時(shí)，WT處理的較其脅迫至第9天時(shí)的下降了42.61%(P<0.05)，但仍比CK處理的高16.57%。脅迫至第3、第6、第9和第12天時(shí)，WT+Spd處理的較CK處理的分別上升了23.53%、35.74%、100.68%和80.48%(P<0.05)，說明噴施Spd在一定程度上提高了POD活性。

圖6 噴施Spd對淹水脅迫下福建山櫻花MDA含量和POD活性的影響Fig.6 Effect of spraying spermidine on MDA content and POD activity of C.campanulata under flooding stress.

4 結(jié)論與討論

(1) 葉綠素是植物體內(nèi)普遍存在的色素，也是光合作用中重要的吸光色素。研究表明，水分脅迫會導(dǎo)致植物光合色素含量及組成比例發(fā)生改變[18-20]。Chla和Chlb都可以吸收光能，但只有少數(shù)特殊狀態(tài)的Chla可以將光能轉(zhuǎn)換為電能[21]；Chlb決定植物可吸收的波長(460～645 nm)[22]；Car可清除逆境中植物產(chǎn)生的活性氧自由基，使光合反應(yīng)中心免遭破壞[23]。本試驗(yàn)中，淹水脅迫降低了福建山櫻花葉片中葉綠素含量，其中Chla含量的下降速率大于Chlb含量的，因此，Chla/b的比值降低了。淹水脅迫至第12天時(shí)，淹水脅迫處理的Chla含量和Chlb含量分別較CK處理的下降了26.24%、21.69%。這可能是因?yàn)镃hla比Chlb對淹水脅迫更敏感[24]，也有可能是Chla的降解產(chǎn)物可以促進(jìn)Chlb的產(chǎn)生[25]，這樣Chlb可以在Chla的降解過程中得到補(bǔ)償。淹水脅迫也降低了Car的含量，并且Chl(a+b)的降解速率快于Car的，淹水脅迫至第12天時(shí)，淹水脅迫處理的Chl(a+b)和Car含量分別較CK處理的下降了24.90%、20.14%，因此Car/Chl(a+b)的比值提高了，這可能是福建山櫻花應(yīng)對淹水脅迫的一種保護(hù)機(jī)制。噴施Spd前期，福建山櫻花的Chl(a+b)和Car含量有所增加，隨后緩慢下降，并提高了Chla/b的比值。這可能是因?yàn)镾pd能調(diào)節(jié)淹水脅迫下福建山櫻花葉綠素生物合成和分解代謝相關(guān)酶的活性，延緩了葉綠素的分解和代謝[26]。

(2) 植物滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)可在植物葉片失去膨壓，體內(nèi)水勢、滲透勢降低時(shí)發(fā)生調(diào)節(jié)作用。本試驗(yàn)中，淹水脅迫下噴施Spd仍能增加SS含量，但是上升幅度較不噴施Spd僅淹水處理的小，如淹水脅迫至第12天時(shí)，WT+Spd處理(淹水+噴施Spd)和WT處理(淹水)的SS含量分別較CK處理的上升了7.97%、29.21%，說明Spd對緩解淹水脅迫下福建山櫻花SS含量的變化有效果。這一結(jié)果與尤東玲等[3]對玉米研究的結(jié)果一致。

(3)植物遭遇淹水脅迫時(shí)體內(nèi)會積累可溶性蛋白，以平衡細(xì)胞的吸水和保水。本試驗(yàn)中，WT+Spd處理的福建山櫻花SP含量明顯低于WT處理的，淹水脅迫至第12天時(shí)，WT+Spd處理的SP含量比WT處理的低11.24%。說明隨著淹水時(shí)間的延長，福建山櫻花受到的傷害越大；噴施Spd能緩慢提高福建山櫻花SP含量，以維持細(xì)胞較低的滲透勢，在一定程度上抑制或減輕淹水脅迫對福建山櫻花的傷害，這與劉聰聰[27]對番茄(Solsnumlycopersicum)的研究結(jié)果一致。

(4)植物細(xì)胞內(nèi)過量的MDA會造成其膜損傷和脂質(zhì)過氧化。本試驗(yàn)中，相對CK處理，WT+Spd處理的MDA含量較WT處理的上升緩慢，說明噴施Spd使MDA含量減少，抑制了MDA對氧化的損傷作用。噴施Spd對于保護(hù)細(xì)胞膜系統(tǒng)和清除淹水脅迫下福建山櫻花所產(chǎn)生的膜脂過氧化物有一定的作用。這一結(jié)果與黃金富等[2]對油茶在淹水脅迫下噴施Spd的研究結(jié)果相似。

(5)缺氧或少氧環(huán)境下會導(dǎo)致植株活性氧的過量積累[28]。本試驗(yàn)中，在淹水脅迫的前9天，WT+Spd處理較WT處理在一定程度上降低了福建山櫻花的POD活性，但淹水脅迫至第12天時(shí)，WT+Spd處理的POD活性仍呈上升趨勢，較CK處理的上升了80.48%，而WT處理的則明顯下降，較其脅迫至第9天時(shí)的下降了42.61%。WT+Spd處理的POD活性上升可能是因?yàn)镾pd降低了活性氧數(shù)量，提高了福建山櫻花淹水適應(yīng)能力，這與王雙玥琪[13]對東北山櫻的研究結(jié)果一致。WT處理的POD活性在后期下降可能是因?yàn)楦＝ㄉ綑鸦ú荒芾^續(xù)抵抗淹水脅迫對其的傷害。有研究[29]表明，淹水脅迫造成桐花樹(Aegicerascorniculatum)的POD活性先升后降，與本研究的結(jié)果一致。