叶面喷施多效唑对金槐生长及生理的影响

覃 芳，张俊杰，史艳财，秦惠珍，邹 蓉，蒋运生

（1.广西师范大学生命科学学院，广西 桂林 541006；2.广西壮族自治区中国科学院广西植物研究所，广西 桂林 541006）

槐树（Sophora japonica）系豆科（Leguminosae）槐属（Sophora）多年生乔木，又名国槐［1］，其干燥的花蕾俗称槐米，富含芦丁、黄碱素等活性成分，有降低毛细血管通透性、抗炎、解痉等功效，被广泛应用于医药、保健食品和化妆品中，具有极高的经济价值［2］。金槐是槐树其中的一个优良品种，槐米中活性成分—芦丁含量高达30%以上，因其槐米呈金黄色而得名，如今已在广西、湖南以及贵州等地推广种植30余万亩［3］。多效唑（PP333）是一种具有促进植物矮化、花芽分化等多种功能的植物生长延缓剂，可用于控制植株生长、促进花芽分化、提高作物抗逆性、提高产量等方面［4-6］，已广泛应用于果树、蔬菜、花卉和农作物生产中［7］。多年的生产实践表明，PP333也可提高金槐抗性和促进花芽分化，使用率日渐提高。因此，开展PP333对金槐影响机制的研究对于金槐产业具有极为重要的意义。诸多研究表明，PP333可通过调节植物生长及其体内的生理生化代谢（保护酶、渗透调节物质等）进而提高其抗性。

目前，许多研究者对金槐展开了研究，主要集中于金槐的芦丁含量、种质资源、遗传多样性以及化学成分等方面［8-11］。多效唑的使用方法、浓度等与植物生物学特性、气候条件等因素均有较大的关系，其对不同物种间的调控机制存在较大差异［12］。作为豆科类植物中药用植物典型代表的金槐在华南地区推广面积日趋扩大，而关于多效唑对金槐抗性调控机制方面的研究还极为欠缺。为此，本研究采用不同浓度的多效唑对金槐进行叶面喷施处理，测定其相应的生长及生理指标，探讨多效唑提高金槐抗性的作用机制及最佳浓度，以期为金槐生产中多效唑的合理使用提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验在广西壮族自治区中国科学院广西植物研究所内的试验基地进行。选取金槐J2两年生嫁接苗为试验材料。该品种为华南地区种植的主流金槐品种，占金槐种植总面积的70%以上。

试验仪器有TU-1901型双光束紫外可见分光光度计（北京普析通用仪器有限责任公司）；多功能荧光酶标仪（SP-Max 3500 FL）。试验中所用试剂盒均采购于南京建成生物工程研究所；冰乙酸、乙醇等试剂均为分析纯。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计 2019年4月，选择长势一致、无病虫害、株高约50 cm的两年生金槐嫁接苗进行试验。多效唑采用叶面喷施（金槐生产中多效唑主要施用方式），根据生产中常用浓度设置了300、375、500、750、1 500 mg/L 5个水平，以清水处理作对照（CK），共6个处理，每个处理5次重复。

1.2.2 生长指标测定 用直尺和游标卡尺测量处理前后金槐株高、基径、叶长、叶宽等形态指标，株高增长量=处理30 d后的幼苗株高-处理前株高，基径增长量=处理后基径-处理前基径。测量主根长和主根直径后将植株分为地上部与根部，根冠比=根鲜重/地上部鲜重。

1.2.3 金槐抗逆性测定 选取不同处理的3～4片健康成熟的叶片，保存于冰盒中，当天采用试剂盒进行丙二醛、脯氨酸、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶以及过氧化物酶等指标的测定；膜透性测定采用相对电导率法；可溶性糖含量测定采用蒽酮比色法；可溶性蛋白质含量测定采用考马斯亮蓝法；叶相对含水量测定采用烘干法；叶绿素含量测定采用浸提法；每个处理设3个重复［13］。

1.3 数据分析

数据采用Microsoft Excel 2007软件进行数据整理和作图；采用SPSS26.0软件进行数据差异显著性分析，所用数据均为平均值±标准误。采用隶属函数法对6个处理金槐的抗性进行综合评价，隶属函数值的计算公式参考相关文献［12］。

2 结果与分析

2.1 不同浓度多效唑处理对金槐幼苗生长的影响

由表1可知，不同浓度多效唑处理对金槐幼苗株高有明显影响，随着多效唑浓度的升高，株高增长量呈降低趋势，尤其是多效唑浓度高于375 mg/L后，其抑制作用更为明显；低浓度的多效唑（300～500 mg/L）对金槐基径增长量影响较小，各处理间未达显著水平（P＞0.05），而高浓度的多效唑（750～1 500 mg/L）可显著提高金槐的基径增长量；随着多效唑浓度的升高，金槐叶片的长宽比呈上升趋势，分别比对照提高了7.33%、14.14%、24.08%、26.18%、54.45%；随着多效唑浓度的升高，金槐叶片的叶面积呈降低趋势，分别比对照减少了2.66%、1.06%、8.51%、15.42%、17.55%；金槐主根长随着多效唑浓度的升高而呈降低趋势，5个处理分别降低了7.07%、13.69%、20.05%、20.38%、26.54%；当多效唑浓度为300～500 mg/L时，金槐主根直径呈上升趋势，继续提高多效唑浓度，主根直径逐渐降低；金槐根鲜重和根冠比呈现基本相同的趋势，都随着多效唑浓度的升高而呈上升趋势。

表1 不同浓度多效唑处理对金槐幼苗生长的影响

2.2 不同浓度多效唑对金槐幼苗生理的影响

2.2.1 不同浓度多效唑对金槐幼苗相对含水量的影响 由图1可知，低浓度多效唑（300 mg/L）处理后金槐幼苗相对含水量基本与对照相同，无显著差异（P＞0.05）。随着多效唑浓度的增大（375～500 mg/L），相对含水量逐渐上升。750 mg/L和1500 mg/L多效唑处理后金槐幼苗相对含水量明显高于其他处理，且差异达显著水平（P＜0.05），但两者间基本相同，无显著差异（P＞0.05）。

图1 不同浓度多效唑处理对金槐幼苗相对含水量的影响

2.2.2 不同浓度多效唑对金槐幼苗叶绿素含量的影响 由图2可知，不同浓度多效唑对金槐幼苗叶绿素含量影响的趋势为：随着多效唑浓度的升高，金槐叶绿素含量逐渐升高，当多效唑浓度为375 mg/L时，叶绿素含量达到最大值，为4.62 mg/g，随着多效唑浓度的继续升高，叶绿素含量逐渐降低。不同处理的叶绿素含量存在显著差异（P＜0.05）。

图2 不同浓度多效唑处理对金槐幼苗叶绿素含量的影响

2.2.3 不同浓度多效唑对金槐幼苗可溶性糖含量的影响 由图3可知，喷施不同浓度多效唑对金槐幼苗可溶性糖含量影响的趋势为：随着多效唑浓度的升高，金槐可溶性糖含量逐渐升高，其中375 mg/L和500 mg/L两个多效唑处理的可溶性糖含量基本一致，在34 mg/g左右，比对照组提高了6 mg/g；750 mg/L和1 500 mg/L两个多效唑处理的可溶性糖含量基本一致，在37 mg/g左右，比对照组提高了9 mg/g。

图3 不同浓度多效唑处理对金槐幼苗可溶性糖含量的影响

2.2.4 不同浓度多效唑对金槐幼苗可溶性蛋白质含量的影响 由图4可知，喷施不同浓度多效唑对金槐幼苗可溶性蛋白质含量影响的趋势为：随着多效唑浓度的升高，金槐可溶性蛋白质含量逐渐升高，分别比对照组提高了27、43、69、80、101 mg/g。

图4 不同浓度多效唑处理对金槐幼苗可溶性蛋白质含量的影响

2.2.5 不同浓度多效唑对金槐幼苗丙二醛含量的影响 由图5可知，不同浓度多效唑对金槐幼苗丙二醛含量影响的趋势为：随着多效唑浓度的升高，金槐丙二醛含量逐渐降低，当多效唑浓度高于500 mg/L时，丙二醛含量虽略有降低，但未达显著水平（P＞0.05）。

图5 不同浓度多效唑处理对金槐幼苗丙二醛含量的影响

2.2.6 不同浓度多效唑对金槐幼苗相对电导率的影响 由图6可知，不同浓度多效唑对金槐幼苗相对电导率影响的趋势为：随着多效唑浓度的升高，金槐相对电导率逐渐降低，300 mg/L和375 mg/L两个多效唑处理的相对电导率显著低于对照组，且达显著水平（P＜0.05），继续提高多效唑的浓度，相对电导率虽略有降低，但不同处理间无显著差异（P＞0.05）。

图6 不同浓度多效唑处理对金槐幼苗相对电导率的影响

2.2.7 不同浓度多效唑对金槐幼苗过氧化物酶（POD）活性的影响 由图7可知，不同浓度多效唑对金槐幼苗过氧化物酶活性影响的趋势为：随着多效唑浓度的升高，金槐过氧化物酶活性逐渐升高，当多效唑浓度为500 mg/L时，过氧化物酶活性达到最大值，随着多效唑浓度的继续升高，过氧化物酶活性逐渐降低。

图7 不同浓度多效唑处理对金槐幼苗过氧化物酶活性的影响

2.2.8 不同浓度多效唑对金槐幼苗过氧化氢酶（CAT）活性的影响 由图8可知，不同浓度多效唑对金槐幼苗过氧化氢酶活性影响的趋势为：随着多效唑浓度的升高，金槐过氧化氢酶活性逐渐升高，当多效唑浓度为750 mg/L时，过氧化氢酶活性达到最大值，随着多效唑浓度的继续升高，过氧化氢酶活性逐渐降低。

图8 不同浓度多效唑处理对金槐幼苗过氧化氢酶活性的影响

2.2.9 不同浓度多效唑对金槐幼苗超氧化物歧化酶（SOD）活性的影响 由图9可知，喷施不同浓度多效唑对金槐幼苗超氧化物歧化酶活性影响的趋势为：随着多效唑浓度的升高，金槐超氧化物歧化酶活性逐渐升高，5个处理分别比对照组提高了17%、16%、24%、25%、26%。

图9 不同浓度多效唑处理对金槐幼苗超氧化物歧化酶活性的影响

2.3 不同浓度多效唑处理后金槐幼苗抗性能力的综合评价

隶属函数法可综合各处理的生长和生理指标进行多指标综合评价，其值越大，表明该处理的抗性越好。由表2可知，6个处理的金槐抗性顺序从高到低为1 500、750、500、375、300 mg/L、CK，随着多效唑处理浓度的升高，金槐幼苗抗性水平逐渐升高，750～1 500 mg/L多效唑处理后金槐幼苗的抗性最强。

表2 不同浓度多效唑处理后金槐抗性综合评价

3 小结与讨论

经过多年快速发展，金槐已成为广西种植面积最大的十种药材之一，且逐步向周围省份扩展。在金槐生产中，槐农经常采用叶面喷施多效唑进而提高金槐其抗性和产量，然而对于其具体作用机制还知之甚少。本研究表明，施用多效唑对金槐的生长有着积极影响。叶面喷施多效唑可使株高增长量、主根长、叶面积降低，基径增长量、叶长宽比、根鲜重、根冠比显著提高。这主要是由于多效唑可促进植物细胞直径变大、长度变小以及层数增加，进而表现为株高降低；通过促进细胞分裂增加细胞层数，使得茎和根系增粗；通过降低叶面积降低蒸腾量。说明多效唑可通过降低金槐的蒸腾耗水、调节地上部与地下部的生物量分配的方式提高其对逆境的抗性［14］。该结果与多效唑在枇杷等植物上的应用效果相类似［15］。与此同时，试验中观察到经1 500 mg/L多效唑处理后，金槐的株高生长量和主根长受到的抑制作用较强，基径增粗虽有利于植株紧凑和防倒伏，但植株过于矮小也不利于冠幅和产量的形成，故对于金槐幼苗来讲，1 500 mg/L多效唑处理浓度偏高。

植物可通过快速调节生理活动进而迅速适应逆境条件。植物水分含量是影响其新陈代谢的速率的重要因素，金槐叶片含水率随着多效唑浓度的升高而升高，表明多效唑可通过调节含水率进而调节其代谢。叶绿素是植物进行光合作用和能量来源的基础，本试验中随着多效唑浓度的升高，金槐叶绿素含量先升后降，表明高浓度的多效唑处理对于叶绿素会产生极强的抑制作用。这与部分研究结果相反［16］，这种差异可能是由于植物生物学特性等方面的差异。逆境条件下，植物可通过调节可溶性糖等渗透调节物质和细胞膜透性的方式提高其逆境适应能力。可溶性糖和可溶性蛋白含量越高、丙二醛和相对电导率值越低，表明植物的生理活性越强，细胞膜结构的稳定性和完整性越好［17］。本研究中，随着多效唑浓度的升高，金槐幼苗叶片可溶性糖和可溶性蛋白含量增加，丙二醛和相对电导率降低，表明多效唑可提高金槐叶片细胞液的浓度和生理活性，从而提高其对逆境的适应性。POD等是植物体内保护细胞受过量活性氧损害而形成的具有防御功能的物质［18］。本研究中，随着多效唑浓度的升高，POD等的活性显著增强，说明多效唑处理可提高金槐幼苗的活性氧清除能力。然而本研究结果也表明，当多效唑浓度大于750 mg/L时，POD等的活性呈降低趋势，表明高浓度的多效唑会降低酶活性，多效唑施用浓度以低于1 500 mg/L为好。

综合生长和生理等指标可更为客观、全面评价各处理植物的抗性及差异。隶属函数分析结果显示高浓度（750～1 500 mg/L）多效唑处理后金槐幼苗的抗性较强，明显高于对照组和低浓度多效唑处理。然而考虑到，当多效唑浓度为1 500 mg/L时，金槐的株高增长量急剧降低，POD等的活性也受到抑制，该浓度偏高，理想的处理效果以750 mg/L多效唑为好。本研究中多效唑处理浓度与生产中所用浓度相符合，相关结果将为金槐生产中多效唑的合理使用提供科学依据。