外源抗热剂对马缨杜鹃抗热性的影响初探

汪蓉 叶向斌 岳保超 刘黾 管璞怡

摘要：以4年生马缨杜鹃Rhododendron de！avayi为材料，采用4因素2水平正交试验设计，探讨不同抗热剂及其不同浓度处理对马缨杜鹃抗热性的影响。结果显示：在高温胁迫下（42℃）施用对氨基水杨酸（PAS）、海藻酸（AA）和氯化钙（CaCl₂），对马缨杜鹃抗热性有显著的影响，22℃时以200mg/L PAS+400mg/L AA+800rng/L CaCl₂，组合处理对提高马缨杜鹃的抗热性效果最好，42℃时则以200mg/L PAS+200mg/L AA+1200mg/L CaCI，组合处理效果最佳。

关键词：马缨杜鹃；高温胁迫；抗热剂；抗热性

中图分类号：S688.9

文献标志码：A

文章编号：1671-2641（2015）06-0026-04

收稿日期：2015-07-07

修回日期：2015-10-19

1 研究目的及意义

马缨杜鹃Rhododendron delavayi为常绿小乔木，高可达12m，枝条粗壮，直立，叶革质，长圆状披针形，幼叶表面及背面均有灰白色及淡棕色海绵状薄毡毛，成叶表面光绿色，无毛；顶生伞形花序，有花10～20朵，花冠钟状，深红色；蒴果圆柱形，长约1.8cm，厚约8mm，纵向5裂。花期5～6月，果期8～9月。主要分布于我国西南地区海拔1200～2900m、气候冷凉、空气湿润的山坡。近年来，有对马缨杜鹃的繁殖技术、种苗生长规律、花期调控、植物激素对其光合作用日变化的影响等研究报道，但对马缨杜鹃幼苗抗热性的报道很少。

马缨杜鹃南移至城市低海拔地区面临的主要困难是高温制约。人们多从野外山林地区直接挖苗种植，而作为三大高山花卉之一的杜鹃多自然分布于我国西南各省山地，被挖取的苗木往往难以适应城市炎热的环境，导致大量野生资源遭到破坏。本研究旨在找出较好的可提高马缨杜鹃抗热性的外源抗热剂配方，为其在热带低海拔气候炎热地区的引种和应用提供参考。大量研究报道表明，外源水杨酸类物质、海藻酸剐及Ca²⁺处理能减轻或抵御植物因逆境引起的不利生理变化，对提高植物的抗性起着重要作用。何亚丽等研究了0-1.5mmol/L的水杨酸对3叶龄高羊茅幼苗具抗热性的作用，王三根等研究表明一定浓度的海藻糖能有效提高小麦的抗盐能力，赵冰等研究表明20mmol/L的Ca²⁺处理能有效抑制高温胁迫对秦岭高山杜鹃幼苗叶片的伤害，刘悦萍等报道Ca²⁺可促进水杨酸类物质对植物耐热性的诱导。为探索对氨基水杨酸、海藻酸、Ca²⁺三者分别及共同对马缨杜鹃的抗热性影响，根据文献资料选取适宜浓度范围进行探索，采用正交试验方法进行方案设计。

2 材料和方法

2.1 试验材料及方案

本试验用4年生马缨杜鹃实生苗，购自云南省昆明市呈贡区苗木基地，其经纬度分别为102°80′、24°88′，属低纬度高原平坝地区，海拔高1900～2000m，气候属低纬度高原季风气候型，年平均气温14.7℃，年日照数2200h，年均降雨量800mm。实生苗平均高度为26cm，植株基茎平均粗10cm，叶片10～13片，植株长势良好，能在苗圃内半遮荫条件下自然度夏。本试验场地位于广东省广州市仲恺农业工程学院科学楼二楼平台。

试验采用四因素两水平正交设计，详见表1。表中，22/10℃为试验进行时正常状态下白天及夜晚的温度，42/30℃为高温胁迫下白天及夜晚的温度。

本试验用外源抗热剂为对氨基水杨酸、海藻酸及CaCl₂，试剂购自阿拉丁试剂（上海）有限公司，均为分析纯级别。

试验共设9个处理，每个处理重复20株，具体实施方案见表2。试验中温度控制采用小型温室隔离、加热器保温与温度控制器控制温度相结合的方式。温室内的环境为：自然光照，因温室位于一冠幅较大的叶树下方，既避免了正午阳光直射，又为植株提供了足够的光照。经照度计测定，试验期间12：00的平均光照强度为12825Lux，上午和下午时段的平均光强为4902Lux，空气湿度为12%-19%。

试验用材料均为生长良好、长势一致的植株，所有植株均进行统一的水分和营养管理。待植株生长基本稳定后，按照表2编号并进行处理，将PAS、AA及CaCl₂分别用喷雾器在9：30-10：00进行喷施，每种抗热剂喷完后，待叶片干后再继续喷施下种抗热剂，各抗热剂均匀喷施在叶片的正反面，每2d喷施1次，连续喷3次，对照试验植株喷施清水，喷药后让植株稳定生长5d后移入温室进行高温胁迫，胁迫时间共计96h。在高温胁迫前取第一次样，此后每48h取1次样，每次取样时间均在9：00左右，剪取长势良好的新鲜叶片即刻用于各项生理生化指标的测定，每个指标重复3次。

2.2 测定指标与分析

高温对于植物的危害是极其复杂的，包括间接伤害和直接伤害两方面，间接伤害包括饥饿、蛋白质的破坏和氨毒害，直接伤害包括蛋白质变性和生物膜破坏，高温会使植物出现叶片灼伤、枯死，树干干裂，叶芽与花芽损伤等热害症状。结合植物抗热性鉴定方法和试验条件等因素综合考虑，确定用丙二醛及可溶性糖2个生理生化指标进行测定，同时结合植物生长形态指标的观测对不同抗热剂处理下马缨杜鹃进行较综合的抗热性测定。

植物在高温胁迫期内，其生长形态会发生一系列的变化，首先受到影响的是植株幼叶部分，幼叶逐渐枯萎、烧灼、脱落，继而老叶出现枯黄、萎焉、脱落等现象。根据植株的生长表现，参考陈文志的分级标准制定以下评定标准：

Ⅰ级：全部植株长势良好，叶色正常，植株伤害率为O。

Ⅱ级：小部分植株的小部分叶片干枯，植株伤害率为20%。

Ⅲ级：小部分植株的大部分叶片干枯并脱落，植株伤害率为40%

IV级：大部分植株的小部分叶片干枯，植株伤害率为60%。

V级：大部分植株的大部分叶片干枯并脱落，植株伤害率为80%。

经过高温胁迫后，各处理下马缨杜鹃抗热性强弱按如下划分：1～II级为强，III～Ⅳ级为中等，V级为弱。对高温胁迫1个月后植株的生长状况进行观测，并统计死亡植株占各处理总数的比例，得出伤害率，进行抗热剂效果比较。

试验测定数据均采用Minitab16、Exce12003和SPSS17.0软件进行正交试验设计、多重比较和方差分析，并运用隶属函数法对不同药物处理下马缨杜鹃幼苗抗热性进行综合评价。

3 结果与分析

3.1 不同抗热剂处理对马缨杜鹃叶片丙二醛含量的影响

MDA是膜脂过氧化作用产物之一，通常利用它作为脂质过氧化指标，表示细胞膜脂过氧化程度和植物对逆境条件反应的强弱。研究表明，植物的抗热性越强，高温胁迫下MDA含量的增幅越小。如图1所示，各处理在0-96h的高温胁迫期间，MDA含量基本呈上升趋势。各处理的增幅在22℃时由小到大为处理2（15%）<处理3（4.83%）<处理1（17.05%）<处理4（45.11%），42℃时处理5（29.88%）<处理6（37.27%）<处理9（72%）<处理7（85.44%）<处理8（107.09%）。

方差分析结果表明，在高温胁迫初期，除了处理5和处理8间以及处理7和处理6间无显著性差异（P>0.05）外，其它互相之间有显著性差异（P<0.05）。在高温胁迫中期，各处理间均有显著性差异（P<0.05）。在高温胁迫后期，处理1和处理5间无显著性差异（P>0.05），其它各处理间均有显著性差异（P<0.05）。22℃和42℃条件下，处理4（300mg/L PAS+600mg/L AA+1200 mg/L CaCl₂）和处理7（200mg/L PAS+200mg/LAA+1200mg/L CaCl₂）的MDA含量增幅较大，2种抗热剂组合中均有1200mg/L CaCl₂，说明高浓度的CaCl₂不能有效地改善由高温引起的膜系统伤害情况，低浓度的CaCl₂对于降低膜系统受伤害的程度有帮助。

3.2 不同抗热剂处理对马缨杜鹃叶片可溶性糖含量的影响

可溶性糖是植物体内一种重要的渗透调节物质，植物为了适应逆境条件，常主动积累一些可溶性糖，降低渗透势和冰点，增加细胞液浓度，提高植物对水分的吸收能力和保水能力，以适应外界环境条件的变化。有研究显示，高温胁迫下渗透调节能力强的植物抗热性强。如图2所示，马缨杜鹃植株可溶性糖含量基本随着高温胁迫时间的增加而逐渐增加。在0-96h高温胁迫期间，22℃时各处理可溶性糖含量增幅从大到小为处理4（0.054%）>处理1（0.052%）>处理3（0.051%）>处理2（0.029%），42℃时处理5（0.048%）>处理8（0.042%）>处理6（0.033%）>处理7（0.025%）>处理9（0.0089%）。

方差分析显示，在高温胁迫初期，各处理间大部分无显著性差异（P>0.05）；在高温胁迫中后期，各处理间出现显著性差异（P<005）。其中在22℃时除处理1和处理3间无显著性差异（P<0.05），其余各处理间均有显著性差异（P<005），处理4即300mg/L PAS+600mg/LAA+1200mg/L CaCl₂组合喷施对于提高植株可溶性糖含量效果最好；42℃时各处理间均有显著性差异（P<0.05）， 处理5即600mg/LAA+400mg/L CaCI2对于提高植株可溶性糖含量效果最好。

3.3 不同抗热剂处理对马缨杜鹃生长的影响

表3显示，22℃时表现较好的是处理2和处理4，在高温胁迫后期，大部分叶色基本正常，有20%-40%的老叶干枯焦黄；42℃时表现较好的是处理7，有40%-60%的植株出现老叶脱落。

在高温胁迫结束后一个月内，继续对受试植株进行跟踪观测，得出42℃条件下的植株受伤害程度最大，未经抗热剂处理的植株伤害率高达83%，经抗热剂处理的植株除处理7外，其它处理的伤害率均达到50%以上。在22℃条件下植株恢复生长状态最好，大部分植株均有8-14片新叶长出，新叶长约15cm。42℃条件下的植株死亡数最多，且枯落叶为22℃条件下的两倍多，在该温度条件下未喷施抗热剂的植株大部分患病，致使植株叶片继续干枯，最后死亡。说明在自然状态下，4年生马缨杜鹃难以耐受42℃高温。

3.4 不同抗热剂处理下马缨杜鹃抗热性的综合评价

运用模糊数学隶属函数法计算，由表4可知，未施用抗热剂的植株的函数值均低于施用了抗热剂的植株的函数值，说明抗热剂的施用有助于提高植株的抗热性，在22℃时的效果处理3>处理4>处理2>处理1，42℃时处理7>处理6>处理5>处理8>处理9。隶属函数法综合评价结果与实际观测结果基本一致。

4 结论与讨论

在高温胁迫下，抗热剂的施用对4年生马缨杜鹃抗热性有显著的影响，它们对维持植株在高温胁迫下生理活动的正常进行有一定的作用。在试验设定的温度条件下，通过测定未施抗热剂的马缨杜鹃的生理生化指标，表明高温胁迫严重影响了马缨杜鹃的正常生长，植株很难耐受42℃高温。在对经过不同抗热剂处理的马缨杜鹃的生理指标及植株实际生长情况的测定与观察中，运用模糊数学隶属函数法，得出2个温度条件下耐热性最强的抗热剂组合：22℃时使用200mg/L PAS+400mg/LAA+800mg/L CaCI2处理，42℃时使用200mg/L PAS+200mg/LAA+1200mg/L CaCl₂处理。

对于马缨杜鹃等一类野生乔状杜鹃的引种，应先从幼苗做起，幼苗相对于大树有更强的适应性，且对于野生资源的破坏更小，在引种目的地之前，应先在引种地种植一段时间，待其生长状态良好，再移至目的地，通过喷施合适的抗热剂及合理的管理，植株定能顺利度夏。

何亚丽等研究发现，浓度为0.1-1.0μmol/L的水杨酸可提高3叶龄高羊茅幼苗的抗热性；孙艳等研究显示，浓度为50μmol/L的水杨酸可提高黄瓜四叶期幼苗的抗热性；陈文志等研究显示在38℃条件下，150mg/L的水杨酸和1000mg/L的CaCI，混合喷施有助于提高四季报春植株的抗热性；赵冰等研究表明，20mmol/L Ca²⁺处理秦岭高山杜鹃能有效抑制高温胁迫引起的幼苗叶片内丙二醛含量的快速积累，并使热害指数降低约75%，从而在一定程度上提高高山杜鹃的耐热性。

将氨基水杨酸、海藻酸和氯化钙本身作为营养物质作用于植株，可促进植株生长。大量研究表明，水杨酸类、海藻糖类及钙离子可提高植株耐热性。本试验结果表明，其不同浓度组合亦有助于提高马缨杜鹃的抗热性，对于在高温胁迫中受伤害的植株，抗热剂的施用可以增强受伤害植株的恢复能力。故3种物质的施用对于马缨杜鹃引种至广州地区有积极的作用，可以作为马缨杜鹃引种的抗热剂使用。