立竹密度调控对毛金竹地下茎内源激素和营养成分的影响

杨 明， 孟 勇， 彭凌云， 李美群， 涂 佳， 彭 超，兰才文， 艾文胜

(1.湖南省林业科学院， 湖南 长沙 410004； 2.炎陵县到坑楠竹培育专业合作社， 湖南 炎陵 412500)

毛金竹(Phyllostachysnigravar.henonis)又名金毛竹、金竹等，是紫竹的变种，为禾本科竹亚科刚竹属植物，广泛分布于长江流域及河南、四川等地，是以笋用为主的笋、竹两用中小型竹种。密度调控是竹林经营中的重要技术手段。通过对立竹进行间伐，可以促进竹林系统的补偿性生长和资源再分配，从而提高竹林生产力。另外，密度调控也可以促进侧枝分生，产生大量分枝(芽)。立竹密度的变化影响了光照、温度、湿度、养分等环境因子，立竹为保证其生存和生长，只得适应新环境[1]，在光能利用率、新竹(鲜笋)产量、立竹胸径、竹高、秆质量、秆形结构、出材率等方面均会发生改变[2]。立竹密度调控是广大竹农用于干预竹林生长发育的主要措施之一，根据竹林生长发育过程中林分密度的作用规律，及时调整竹林的密度，可以改善竹林结构，提高竹林生产力。

内源激素和营养成分含量对竹笋的生长发育影响较大。李效文等[3]认为植物内源激素参与并调整植物的新陈代谢过程。黎祖尧等[4]研究了厚竹孕笋成竹过程中内源激素的动态变化，结果表明，其内源激素的种类、质量分数及相互间的协调或拮抗作用对厚竹的孕笋成竹具有明显的调控作用。范慧慧等[5]研究了厚竹笋芽萌动期、竹笋速生期和新竹长成期竹鞭的鞭节间、鞭节、鞭根和鞭芽中内源激素的动态变化，结果表明，不同的内源激素对厚竹生长发育的影响不同，内源激素间的协同和拮抗作用较大。胡超宗等[6]的研究结果表明，IAA、GA3等内源激素参与了竹鞭侧芽分化，竹鞭侧芽分化成笋芽或鞭芽是在特定发育阶段和特定部位受到内源激素影响的结果。何奇江等[7]研究了内源激素对竹林产量的影响，认为内源激素作为植物生长的重要调节物质，在竹林出笋中起着重要的调控作用。郑炳松等[8]研究了雷竹笋芽分化过程中竹鞭含水量以及糖类和蛋白质含量的动态变化，结果表明，竹鞭积累养分的时期，须做好竹林肥水管理，以满足行鞭和笋芽分化的养分需求，较高的营养成分含量，有利于竹林行鞭和笋芽分化。但是目前关于毛金竹地下茎内源激素、营养成分含量动态变化的研究鲜见报道。笔者研究毛金竹地上部分密度调控对其地下茎内源激素、营养成分含量的影响，为合理调控毛金竹林立竹密度，提高其鲜笋产量和质量提供参考。

1 研究区概况

试验地设在湖南省炎陵县策源乡梨树洲村，位于炎陵县东部，湘赣边界，其地理位置为113°96′—114°03′E，26°29′—26°37′N，平均海拔为1500 m。该区属中亚热带季风湿润气候区，常年平均气温10～15 ℃，1月平均气温0.8 ℃，7月平均气温21 ℃。试验地土壤为砂质壤土，土层厚度大于80 cm。

2 材料与方法

2.1 试验材料

2.1.1 试验林 试验林为毛金竹纯林，立竹密度约为7.0万株·hm-2，立竹平均地径为2.5 cm。

2.1.2 试剂 吲哚乙酸(IAA)标准品、脱落酸(ABA)标准品、赤霉素(GA3)标准品和反式玉米素核苷(TZR)标准品均购自Sigma公司；色谱级甲醇购自Tedia公司；其它试剂均为国产分析纯。

2.1.3 实验仪器 主要实验仪器包括台式高速离心机(德国SORVAL公司)、AR5120电子天平(美国AHOΜS公司)、Aglient1290高效液相色谱仪(美国Aglient公司)、SCIEX-6500 Qtrap(MSMS)(美国AB公司)、UYC-200全温培养摇床(上海新苗医疗器械制造公司)、氮吹仪(杭州米欧仪器有限公司)、梅特勒ML204型万分之一天平(瑞士梅特勒-托利多联合公司)、美国MD SpectraMax 190全波长酶标仪(美国分子仪器公司(MDC))、TU-1810紫外-可见分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司)等。

2.2 研究方法

2.2.1 样地设置 2018年10月，于毛金竹林设皆伐(保留0.00%)、间伐(保留15.50%、22.41%、39.66%、48.30%)和不间伐(保留100.00%)共6种处理，每种处理设置2 m×2 m的样地3个，共设置样地18个。

2.2.2 保留竹和新竹的密度、地径调查 分别于2018年10月、2019年5月调查保留竹(老竹)和新竹的密度、地径。

2.2.3 样品采集与处理 2019年3月下旬，挖取样地内壮龄竹鞭，每段竹鞭长度为50～80 cm；选取萌动膨大侧芽及其两侧竹鞭样品，每种处理重复取样3次，每个重复的样品选择竹鞭10～15段。竹鞭样品用铡刀切碎，质量大于100 g，并装袋、标记；侧芽样品质量大于30 g，也装袋、标记。样品均用干冰运输、送检。

2.2.4 内源激素含量测定 以异丙醇/水/盐酸提取法提取样品中植物内源激素。将侧芽样品置于液氮中研磨至粉碎，准确称取1 g粉碎的新鲜植物样品；向称好的样品中加入10 mL异丙醇/盐酸提取缓冲液，4℃震荡30 min；加入20 mL二氯甲烷，4℃震荡30 min；4℃，13 000 r·min-1离心5 min，取下层有机相；避光，以氮气吹干有机相，以400 μL甲醇(0.1%甲酸)溶解；过0.22 μm滤膜，进HPLC-MS/MS检测。

用安捷伦1290高效液相色谱仪、SCIEX-6500Qtrap(MSMS)质谱仪测定植物内源激素ABA、IAA、TZR、GA3的含量。以甲醇(0.1%的甲酸)为溶剂配制梯度为0.1、0.2、0.5、2.0、5.0、20.0、50.0、200.0 ng·mL-1的ABA、IAA、TZR、GA3等标准溶液，在实际绘制标准曲线方程时去掉线性不好的点。液相条件为：poroshell 120 SB-C18反相色谱柱(2.1 mm×150 mm，2.7 μm)；柱温30 ℃；流动相A∶B=(甲醇/0.1%甲酸)∶(水/0.1%甲酸)。洗脱梯度0.0～1.0 min，A=20%；1.0～9.0 min，A递增至80%；9.0～10.0 min，A=80%；10.0～10.1 min，A递减至20%；10.1～15.0 min，A=20%；进样体积2 μL。质谱条件：气帘气15 psi，喷雾电压4 500 V，雾化气压力65 psi，辅助气压力70 psi。

2.2.5 营养物质含量测定 分别对地下茎侧芽和侧芽两侧竹鞭营养成分含量进行测定，其中侧芽测定可溶性总糖含量和可溶性蛋白含量，侧芽两侧竹鞭测定总淀粉含量、蔗糖含量、可溶性总糖含量、还原性总糖含量、葡萄糖含量、可溶性蛋白含量、总游离氨基酸。

将侧芽及侧芽两侧竹鞭样品分别置于液氮中研磨至粉碎待用。采用盐酸水解-DN法测定淀粉含量[9]；采用蒽酮比色法测定可溶性糖含量[10]；采用蒽酮法测定糖组分含量[11]；采用DNS法测定还原糖含量[10]；采用考马斯亮蓝法测定可溶性蛋白含量[10]；采用茚三酮显色法测定总游离氨基酸含量[12]。

3 结果与分析

3.1 立竹密度调控对毛金竹出笋成竹的影响

表1结果表明，立竹密度调控对毛金竹老竹密度、老竹地径、新竹地径的影响均达到了极显著水平(P<0.01)。

表1 不同立竹保留比例下毛金竹老竹和新竹的密度、地径方差分析Tab.1 Variance analysis of the density and ground diameter of old and new bamboo of Phyllostachys nigra var. henonis by different treatments变异来源平方和df均方F显著性老竹密度4 883 333 333.0005976 666 666.70023.8370.000老竹地径28.45255.69046.3710.000新竹密度1 628 125 000.0005325 625 000.0002.4810.092新竹地径14.67152.9349.1010.001

由表2可知：立竹保留比例为39.66%处理的老竹平均地径最大，达3.8 cm，极显著高于立竹保留比例为100.00%和0.00%处理的，与其他处理的差异不显著。立竹保留比例为39.66%处理的新竹平均地径也最大，为4.5 cm，极显著高于立竹保留比例为15.50%和0.00%处理的。新竹密度在各处理间的差异均不显著。当立竹保留比例为0.00%时，促进了新竹的萌发，大幅增加了新竹密度，但是由于新发笋缺乏母竹营养供应，新竹普遍较小；当立竹保留比例为100.00%时，由于老竹密度过大，一定程度上制约了新竹萌发，使得新竹密度较小。综合而言，立竹保留比例在39.66%、48.30%时，新竹萌发和生长最佳。

表2 不同立竹保留比例下毛金竹老竹与新竹的密度及其地径多重比较 Tab.2 Multiple comparison of the density and ground diameter of old and new bamboo Phyllostachys nigra var. henonis by different treatments立竹保留比例/%老竹密度/(株·hm-2)平均地径/cm新竹密度/(株·hm-2)新竹地径/cm0.000.0 C0.0 C35 000.01.6 C15.507 500.0 BC3.3 A12 500.03.2 B22.4110 833.3 BC3.1 A22 500.03.9 AB39.6619 166.7 BC3.8 A25 000.04.5 A48.3020 833.3 B3.3 A30 000.03.9 AB100.0051 666.7 A2.4 B7 500.03.5 AB 注: 同列不同大写字母表示在α=0.01水平差异极显著。

3.2 立竹密度调控对毛金竹地下茎侧芽内源激素含量的影响

表3结果表明，立竹密度调控对毛金竹地下茎侧芽IAA含量、ABA含量、GA3含量、TZR含量的影响均达到了极显著水平(P<0.01)。

表3 不同立竹保留比例下毛金竹地下茎侧芽的内源激素含量方差分析Tab.3 Variance analysis of the endogenous hormone con-tent in underground stem bud of Phyllostachys nigra var. henonis by different treatments 变异来源平方和df均方F显著性IAA2.74850.550960.3360.000ABA1 062.3635212.47385 751.2630.000GA30.00250.000108.8280.000TZR93.922518.78431 898.1660.000

由表4可知：当林分立竹保留比例为48.30%时，立竹地下茎侧芽的IAA含量最高；当林分立竹保留比例为100.00%时，立竹地下茎侧芽的ABA含量最高；当林分立竹保留比例为0.00%时，立竹地下茎侧芽的GA3含量、TZR含量均最高。地下茎侧芽IAA含量在39.66%和100.00%立竹保留比例的处理间无显著差异，在其他各处理间均有极显著差异；地下茎侧芽ABA含量在各处理间均有极显著差异；地下茎侧芽GA3含量在15.50%、22.41%、39.66%立竹保留比例的处理间无显著差异，在其他各处理间均有极显著差异；地下茎侧芽TZR含量在各处理间均有极显著差异。

表4 不同立竹保留比例下毛金竹地下茎侧芽的内源激素含量多重比较Tab.4 Multiple comparison of the endogenous hormone content in underground stem bud of Phyllostachys nigra var. henonis by different treatments 立竹保留比例/%IAA/(ng·g-1)ABA/(ng·g-1)GA3/(ng·g-1)TZR/(ng·g-1)0.002.33 eE11.16 fF0.04 aA10.84 aA15.503.26 bB17.92 eE0.02 cC7.17 bB22.412.50 dD21.18 dD0.02 cC4.71 eE39.663.06 cC27.20 cC0.02 cC3.91 fF48.303.44 aA31.21 bB0.01 dD5.04 dD100.003.09 cC33.13 aA0.03 bB6.78 cC 注: 同列不同大写字母表示在α=0.01水平差异极显著;不同小写字母表示在α=0.05水平差异显著。下同。

3.3 立竹密度调控对毛金竹地下茎营养成分含量的影响

由表5可知，立竹密度调控对毛金竹地下茎侧芽可溶性总糖含量、可溶性蛋白含量的影响均达到了极显著水平(P<0.01)，对毛金竹地下茎侧芽两侧竹鞭总淀粉含量、蔗糖含量、可溶性总糖含量、还原性总糖含量、葡萄糖含量、可溶性蛋白含量、总游离氨基酸含量的影响也均达到了极显著水平(P<0.01)。

表5 不同立竹保留比例下毛金竹地下茎侧芽及其两侧竹鞭的营养成分含量方差分析Tab.5 Variance analysis of the nutrient contents in underground stem bud and bamboo root of Phyllostachys nigra var. henonis by different treatments变异来源平方和df均方F显著性侧芽可溶性总糖含量39.69257.938 35 580.4420.000可溶性蛋白含量22.46954.494825 397.8960.000总淀粉含量1 223.6775244.7351 469.4420.000蔗糖含量 279.8995 55.980187 431.4770.000可溶性总糖含量 268.6565 53.731578 626.8650.000

续表5 不同立竹保留比例下毛金竹地下茎侧芽及其两侧竹鞭的营养成分含量方差分析Continued Tab.5 Variance analysis of the nutrient contents in underground stem bud and bamboo root of Phyllostachys nigra var. henonis by different treatments变异来源平方和df均方F显著性侧芽两侧竹鞭还原性总糖含量 237.9255 47.585 94 738.7100.000葡萄糖含量27.82355.565238 626.8660.000可溶性蛋白含量0.31650.063325.4520.000总游离氨基酸含量0.03250.0061 106.4400.000

由表6可知：地下茎侧芽可溶性总糖含量、可溶性蛋白含量在各不同立竹保留比例的处理间均有极显著差异。立竹保留比例为48.30%处理的地下茎侧芽可溶性总糖含量最高，达27.030 mg·g-1。立竹保留比例为0.00%处理的地下茎侧芽可溶性蛋白含量最高，达8.805 mg·g-1。立竹保留比例为48.30%处理的地下茎侧芽两侧竹鞭总淀粉含量最高，达214.407 0 mg·g-1。立竹保留比例为22.41%处理的地下茎侧芽两侧竹鞭蔗糖含量最高，达26.678 0 mg·g-1；可溶性总糖含量也最高，达34.721 0 mg·g-1。立竹保留比例为0.00%处理的地下茎侧芽两侧竹鞭还原性总糖含量最高，达27.302 0 mg·g-1。立竹保留比例为15.50%处理的地下茎侧芽两侧竹鞭葡萄糖含量最高，达13.545 3 mg·g-1。立竹保留比例为48.30%处理的地下茎侧芽两侧竹鞭可溶性蛋白含量最高，达1.714 3 mg·g-1。立竹保留比例为0.00%处理的地下茎侧芽两侧竹鞭总游离氨基酸含量最高，达0.234 0 mg·g-1。

表6 不同立竹保留比例下毛金竹地下茎侧芽及其两侧竹鞭的营养成分含量多重比较Tab.6 Multiple comparison of the nutrient contents in underground stem bud and bamboo root of Phyllostachys nigra var. henonis by different treatments 立竹保留比例/%侧芽侧芽两侧竹鞭可溶性总糖含量/(mg·g-1)可溶性蛋白含量/(mg·g-1)总淀粉含量/(mg·g-1)蔗糖含量/(mg·g-1)可溶性总糖含量/(mg·g-1)0.0026.664 bB8.805 aA204.214 7 cC21.716 3 cC32.572 0 cC15.5024.192 dD7.579 bB190.830 7 fF19.445 7 dD27.695 0 eE22.4125.220 cC5.865 eE210.565 7 bB26.678 0 aA34.721 0 aA39.6623.785 eE6.287 cC195.577 0 eE19.415 3 dD28.327 0 dD48.3027.030 aA6.052 dD214.407 0 aA23.762 7 bB34.628 3 bB100.0022.964 fF5.697 fF198.402 3 dD14.048 3 eE24.334 7 fF立竹保留比例/%侧芽两侧竹鞭还原性总糖含量/(mg·g-1)葡萄糖含量/(mg·g-1)可溶性蛋白含量/(mg·g-1)总游离氨基酸含量/(mg·g-1)0.0027.302 0 aA10.962 0 eE1.590 0 bB0.234 0 aA15.5017.250 0 eE13.545 3 aA1.359 0 dD0.147 0 dD22.4115.994 0 fF12.667 0 cC1.576 7 bB0.114 0 fF39.6618.627 7 dD11.532 7 dD1.398 3 cC0.207 0 bB48.3018.678 3 cC10.008 7 fF1.714 3 aA0.191 7 cC100.0019.672 0 bB13.078 7 bB1.373 0 dCD0.130 7 eE

4 结论与讨论

竹林密度是影响发笋的重要因子[13-14]，为了实现竹林高产优质和可持续利用的目的，实行科学合理采伐至关重要[15]。本试验结果表明：当林分立竹保留比例为48.30%时，其立竹地下茎侧芽IAA含量最高，当林分立竹保留比例为100.00%时，其立竹地下茎侧芽ABA含量最高；当林分立竹保留比例为0.00%时，其立竹地下茎侧芽GA3和TZR含量均最高。立竹密度调控对毛金竹地下茎IAA含量、ABA含量、GA3含量、TZR含量的影响均达到了极显著水平。李应兰等[16]对厚竹群落的研究结果显示，在厚竹笋芽膨大期，竹鞭在进行笋芽膨大等孕笋活动时，生长激素IAA含量偏高,与本试验的结论一致。

本试验结果还表明：当林分立竹保留比例为48.30%时，其立竹地下茎侧芽可溶性总糖含量最高(27.030 mg·g-1)；当林分立竹保留比例为0.00%时，其立竹地下茎侧芽可溶性蛋白含量最高(8.805 mg·g-1)。当林分立竹保留比例为48.30%时，其立竹地下茎侧芽两侧竹鞭总淀粉含量最高(214.407 0 mg·g-1)；当林分立竹保留比例为22.41%时，其立竹地下茎侧芽两侧竹鞭蔗糖含量最高(26.678 0 mg·g-1)、可溶性总糖含量也最高(34.721 0 mg·g-1)；当林分立竹保留比例为0.00%时，其立竹地下茎侧芽两侧竹鞭还原性总糖含量最高(27.302 0 mg·g-1)；当林分立竹保留比例为15.50%时，其立竹地下茎侧芽两侧竹鞭葡萄糖含量最高(13.545 3 mg·g-1)；当林分立竹保留比例为48.30%时，其立竹地下茎侧芽两侧竹鞭可溶性蛋白含量最高(1.7143 mg·g-1)；当林分立竹保留比例为0.00%时，其立竹地下茎侧芽两侧竹鞭总游离氨基酸含量最高(0.234 0 mg·g-1)。立竹密度调控对毛金竹地下茎总淀粉含量、蔗糖含量、可溶性总糖含量、还原性总糖含量、葡萄糖含量、可溶性蛋白含量、总游离氨基酸含量的影响均达到了极显著水平(P<0.01)。竹林中地上部分和地下部分是一个整体系统，在竹林生长过程中，养分通过竹鞭在竹林系统中循环。当立竹保留比例为48.30%时，单位面积发笋成竹数量最多，新竹平均地径最大，其立竹地下茎内源激素和营养成分含量较高，对毛金竹的行鞭、侧芽分化、孕笋发竹具有明显的促进作用。

本试验中，间伐梯度设置较大，下一步可以考虑设置更小的间伐梯度试验。