外源褪黑素对油松苗木生理特性的影响

张海文

(本溪满族自治县林业发展服务中心，辽宁 本溪 117100)

油松是辽宁乡土树种和主要造林树种，总面积已经达到70万hm2，但油松天然林却不足1%[1]。油松是重要的造林树种，在辽宁的荒山造林、水土保持及木材供给等林业生态环境建设和林业生产中发挥了巨大的作用[2-3]。由于造林苗木质量较差、立地选择不当等原因，致使辽宁省油松人工林出现大面积的衰退、生长不良等。因而，研究提高油松造林苗木质量进而提高造林成活率的关键技术显得十分必要[4-5]。

褪黑素(Melatonin)是广泛存在于植物体内的一种保守小分子物质。近年来研究表明，褪黑素能够显著提高植物的抗逆性，而这些功能逐渐受到学术界的重视[6]。目前已经开展了许多外源褪黑素调节植物生长发育和抗逆性及抗氧化方面的研究[7]。外源褪黑素可以有效提高番茄的耐热性[8]。本研究以辽宁地区1年生油松幼苗为研究对象，初步探索喷施外源褪黑素是否能提高油松幼苗的抗逆性。

1 材料与方法

1.1 试验材料

将油松种子用1%高锰酸钾溶液消毒20 min，清水冲洗数次后，用灭菌湿纱布包裹保湿，在人工气候箱中25 ℃催芽，每天早晚用无菌水各冲洗1次，直至出芽。将种子装入盛有草炭土的花盆中。每盆30粒左右，浇透水后放入谢家崴子苗木大棚中培养，幼苗出土后生长1周，定苗至每盆1株，进行日常管护。

1.2 试验设计

待缓苗结束，苗木在正常管理状态生长1个月，苗木生长稳定、长势一致，对苗木进行处理。通过前期预试验，对苗木针叶喷施100 μmol·L-1褪黑素50 mL，苗木生长状态最好。因此，本研究选用100 μmol·L-1褪黑素，喷洒50 mL。喷施以针叶不滴水为准，以喷施等量的清水为对照，早晚各处理1次，连续处理 3 d 后将植株移至温室中，每个处理5盆苗木，每盆1株。苗木生长30 d 后进行收获。取样部位为苗木针叶，每株随机摘取针叶5 g。取后立即放入冰盒中保存，带回实验室测定相关指标。

1.3 相关指标测定

1.3.1 苗木抗氧化酶活性

准确称取针叶0.1 g，液氮研磨，按质量体积比加入pH值7.0的50 mmol·L-1冷磷酸缓冲液10 mL，4 ℃、10 000 r·min-1低温离心20 min，上清液即为粗酶液。过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)、超氧化物歧化酶(SOD)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)采用南京建成公司试剂盒按照说明书测定。

1.3.2 苗木可溶性蛋白含量

准确称取针叶0.5 g，加入10 mL 蒸馏水，冰浴研磨，吸取上清液，10 000 r·min-1离心5 min，留上清液。每个处理3次重复。采用考马斯亮蓝G250法测定可溶性蛋白含量。

1.4 数据处理

采用Excel 2010处理数据并进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 外源褪黑素对苗木抗氧化酶活性的影响

由表1可知，喷施褪黑素能够显著提高油松苗木针叶内的抗氧化酶活性(P<0.05)。喷施褪黑素的CAT、POD、SOD和APX活性分别达到12.3、45、657和57 U·mg-1，分别比对照高61.8%、73%、35.2%和84%。由此可见，喷施褪黑素可以有效提高油松苗木的抗氧化酶活性水平与抗氧化胁迫能力，进而提高其苗木质量和生长势。

2.2 外源褪黑素对苗木可溶性蛋白含量的影响

由表1可知，喷施褪黑素能够显著提高油松苗木针叶的可溶性蛋白含量，苗木针叶可溶性蛋白含量达7.6 mg·g-1，显著高于对照的3.5 mg ·g-1(P<0.05)。该结果表明，喷施褪黑素可以在一定程度上提高苗木可溶性蛋白的含量，提高苗木细胞的渗透势，以抵御不良的生活环境。

表1 喷施褪黑素对1年生油松针叶生理指标的影响

3 结论与讨论

植物在受到病原物胁迫时会产生大量的活性氧(ROS)，ROS积累造成细胞内部产生大量的H2O2，进而毒害细胞。CAT、POD和SOD是植物体内主要抗氧化环境胁迫的酶系，它们的变化程度可以反映植物的抗逆性[9]。本研究采用盆栽试验，对1年生油松苗木叶面喷施100 μmol·L-1褪黑素50 mL，测定苗木抗氧化酶活性和蛋白质含量，初步探索外源褪黑素对油松苗木生长的影响。结果表明，外源褪黑素可以有效提高油松苗木抗氧化酶活性。可溶性蛋白是植物细胞内主要的渗透调节物质，其含量是机体代谢过程中蛋白质损伤的重要指标，其变化可以反映细胞内蛋白质的合成、变性及降解等多方面信息。可溶性蛋白具有较强的亲水性，它能明显增强细胞的持水力，而可溶性蛋白含量的增加可以束缚更多的水分，减少外界条件下胁迫对细胞的损害[10-12]。本研究结果表明，喷施100 μmol·L-1褪黑素50 mL处理油松1年生苗木可以在一定程度上提高苗木可溶性蛋白含量，通过提高苗木细胞内可溶性蛋白含量，可以有效提高油松苗木细胞的渗透调节能力，抵御高渗透压环境给油松带来的不利影响，同样起到提高植物抗逆能力的作用。