黃腐酸鉀對(duì)高溫脅迫下田七生理特性的影響

沈偉 岑湘濤 李玥瑩

(百色學(xué)院農(nóng)業(yè)與食品工程學(xué)院，廣西 百色 533000)

引言

植物田七在我國(guó)是一種傳統(tǒng)的珍貴草藥，用于入藥的部位為植物田七的干燥根和根莖，擁有化瘀、止血，消腫定痛等多種功效[1]。植物田七適合種植在低緯度地區(qū)，冬天溫暖，夏天涼爽，熱量豐富，年溫差變化不大，年平均氣溫15.8～19.3°C的地區(qū)。分布范圍狹窄，主要分布于云南文山和廣西百色一帶，在百色已有400a以上的栽培歷史。百色是廣西田七的主產(chǎn)區(qū)，而廣西百色市的地形是復(fù)雜多變的，其受亞熱帶季風(fēng)氣候影響明顯。夏季炎熱多雨，冬季溫和干燥，全年濕潤(rùn)。田七產(chǎn)業(yè)的發(fā)展使得田七種植地由山區(qū)向溫度較高的河谷地帶轉(zhuǎn)移，而高溫限制是田七種植場(chǎng)地增加的一大障礙[2,3]。

黃腐酸鉀是一種黃腐酸肥料，既能為植物提供生長(zhǎng)所需的鉀，又能對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，還能改善土壤滲透性，增加土壤水分，保護(hù)肥料，提高作物抗旱能力等，同時(shí)由于其有效成分含量高，無毒副作用，產(chǎn)量顯著增加等特點(diǎn)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用[4-8]。目前，黃腐酸鉀可以被用作生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，以提高小麥、玉米、花生、番茄和大豆等農(nóng)作物的抗逆性。劉迎等[9]的研究表明，黃腐酸鉀顯著提高了金釵石斛的莖粗、鮮重和干重，對(duì)金釵石斛生長(zhǎng)和品質(zhì)改善明顯，可以作為金釵石斛的葉面肥。張彩虹等[10]的研究發(fā)現(xiàn)，黃腐酸鉀可在低鹽脅迫下提高小白菜幼苗的存活率、促進(jìn)其地上部生長(zhǎng)。周莉娜等[11]研究表明，黃腐酸鉀能促進(jìn)小麥和玉米新根生長(zhǎng)，提高葉綠素、吲哚乙酸和脫落酸含量，增強(qiáng)抗氧化酶活性，促進(jìn)作物氣孔開放度降低，蒸騰速率降低，凈光合速率增加，從而提高作物抗逆性，增加作物產(chǎn)量，改善品質(zhì)。

本研究以一年生田七為材料，通過測(cè)定田七葉片抗氧化酶(POD、SOD、CAT)活性、脯氨酸、可溶性蛋白和丙二醛含量來探究不同濃度的黃腐酸鉀對(duì)高溫脅迫下田七耐熱性的影響，以期為田七的區(qū)域種植和抗逆性育種提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試田七為一年生實(shí)生苗，購于云南七農(nóng)之家有限公司；黃腐酸鉀由合肥千盛生物科技有限公司生產(chǎn)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2019年7月1日開始，將購買回來的一年生田七幼苗定植于百色學(xué)院中草藥種植基地的遮陰棚內(nèi)，7d后將其移入盆高10cm的塑料盆內(nèi)，每盆裝土280g，栽種1株。14d后選擇長(zhǎng)勢(shì)大小一致的田七壯苗，分別對(duì)植株葉面噴施不同濃度(0g·L-1、0.5g·L-1、0.8g·L-1、1.1g·L-1)的外源黃腐酸鉀溶液，噴至葉片正反面濕潤(rùn)且滴水為度。每隔2d噴施1次，噴施時(shí)間為當(dāng)天18∶00，共噴施3次。每個(gè)濃度處理5株，平行處理3次，以噴施蒸餾水(0g·L-1)作為對(duì)照(CK)。最后一次噴施后的第10小時(shí)，將幼苗置于32℃的人工溫度培養(yǎng)箱，高溫脅迫24h后剪取幼苗葉片進(jìn)行抗氧化酶活性(SOD、POD、CAT)、丙二醛(MDA)含量、可溶性蛋白含量、游離脯氨酸(Pro)含量測(cè)定。

1.2.2 指標(biāo)測(cè)定方法

指標(biāo)測(cè)定參考施海濤[12]2016年的方法，采用硫代巴比妥酸法測(cè)定丙二醛(MDA)含量；采用考馬斯亮藍(lán)染色法測(cè)定可溶性蛋白含量；采用磺基水楊酸法測(cè)定游離脯氨酸含量；超氧化物歧化酶(SOD)活性測(cè)定采用氮藍(lán)四唑(NBT)法；過氧化物酶(POD)活性測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚顯色法；過氧化氫酶(CAT)活性測(cè)定采用紫外吸收法。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

使用SPSS 20和Excel 2010對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析。運(yùn)用隸屬函數(shù)法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[13]。

2 結(jié)果與分析

2.1 黃腐酸鉀對(duì)高溫脅迫下田七葉片超氧化物歧化酶(SOD)活性的影響

圖1 黃腐酸鉀對(duì)高溫脅迫下田七葉片SOD活性的影響

從圖1可以看出，0.5g·L-1、0.8g·L-1、1.1g·L-1黃腐酸鉀處理的田七幼苗葉片的SOD活性分別比對(duì)照提高29.3%、74.5%和27.3%，表明在高溫脅迫下，適宜濃度的黃腐酸鉀處理可有效提高田七幼苗葉片中的SOD活性，且隨著濃度的升高呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)。

2.2 黃腐酸鉀對(duì)高溫脅迫下田七葉片過氧化酶活性(POD)的影響

圖2 黃腐酸鉀對(duì)高溫脅迫下田七葉片POD活性的影響

從圖2可以看出，在高溫脅迫下，用黃腐酸鉀處理的田七葉片的POD活性隨著黃腐酸鉀濃度的增加出現(xiàn)了先上升后下降的趨勢(shì)。用不同濃度處理的田七葉片POD活性較對(duì)照組都具有顯著性差異(P<0.05)，并在0.8g·L-1處理時(shí)活性達(dá)到峰值。黃腐酸鉀處理后可以使高溫脅迫下的田七POD活性升高。

2.3 黃腐酸鉀對(duì)高溫脅迫下田七葉片過氧化氫酶(CAT)的影響

圖3 黃腐酸鉀對(duì)高溫脅迫下田七葉片CAT活性的影響

從圖3可以看出，在高溫脅迫下，噴施黃腐酸鉀也能夠有效提高田七CAT的活性。黃腐酸鉀在0.5g·L-1、0.8g·L-1、1.1g·L-1時(shí)，CAT含量增長(zhǎng)率分別為80.6%、118.3%、98.9%，其中0.8g·L-1濃度對(duì)田七幼苗葉片CAT活性影響最大，顯著(P<0.05)提高田七幼苗葉片CAT活性。

2.4 黃腐酸鉀對(duì)高溫脅迫下田七葉片丙二醛(MDA)含量的影響

從圖4可以看出，各個(gè)濃度黃腐酸鉀處理的田七幼苗丙二醛含量與對(duì)照處理都具有顯著性差異(P<0.05)，整體丙二含量隨著黃腐酸鉀處理濃度的升高呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)，在濃度為0.8g·L-1的處理下丙二醛含量達(dá)到最低值，表明0.8g·L-1的處理下，能夠顯著(P<0.05)緩解高溫對(duì)田七幼苗的脅迫。

圖4 黃腐酸鉀對(duì)高溫脅迫下田七葉片MDA活性的影響

2.5 黃腐酸鉀對(duì)高溫脅迫下田七葉片脯氨酸(Pro)含量的影響

圖5 黃腐酸鉀對(duì)高溫脅迫下田七葉片Pro活性的影響

根據(jù)圖5的試驗(yàn)結(jié)果，葉面噴施黃腐酸鉀能夠提高在高溫脅迫下田七葉片Pro的含量，且隨著處理濃度的提高，其Pro含量增長(zhǎng)率逐漸提高，在0.5g·L-1、0.8g·L-1、1.1g·L-1濃度時(shí)，Pro的增長(zhǎng)率分別為76.7%、111.6%、97.7%，說明黃腐酸鉀對(duì)高溫脅迫下田七葉片Pro含量也有顯著的提升作用，有利于提高田七幼苗對(duì)高溫脅迫的耐受程度。

2.6 黃腐酸鉀對(duì)高溫脅迫下田七葉片可溶性蛋白含量的影響

圖6 黃腐酸鉀對(duì)高溫脅迫下田七葉片可溶性蛋白的影響

根據(jù)圖6可知，葉面噴施黃腐酸鉀能夠提高在高溫脅迫環(huán)境下田七葉片蛋白質(zhì)的含量，在0.5g·L-1、0.8g·L-1、1.1g·L-1濃度時(shí)，田七可溶性蛋白的含量分別比對(duì)照高143.9%、68.3%、26.8%。而且，隨著噴施黃腐酸鉀濃度的提高，田七中可溶性蛋白的含量逐漸降低。

2.7 黃腐酸鉀對(duì)高溫脅迫下田七抗逆指標(biāo)的隸屬函數(shù)分析

為了綜合了解各個(gè)處理濃度對(duì)田七抗高溫脅迫能力的影響，利用隸屬函數(shù)法進(jìn)行分析[13]。在測(cè)定的6個(gè)指標(biāo)中SOD、POD、CAT、可溶性蛋白、脯氨酸這5個(gè)指標(biāo)與田七的抗高溫能力呈正相關(guān)，丙二醛與田七的抗高溫能力呈負(fù)相關(guān)。通過對(duì)以上指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，由表1可知，各個(gè)處理濃度影響田七的抗高溫能力比較結(jié)果為0.8g·L-1>1.1g·L-1>0.5g·L-1>0g·L-1。

表1 黃腐酸鉀對(duì)高溫脅迫下田七抗逆指標(biāo)的隸屬函數(shù)分析

3 討論與結(jié)論

黃腐酸鉀是一種黃腐酸肥料，黃腐酸占其成分的50%以上，具有分子量小、易被生物吸收利用、官能團(tuán)多、生理活性強(qiáng)和易溶于水等特征。黃腐酸鉀的作用是調(diào)節(jié)植物的生長(zhǎng)，為植物的生長(zhǎng)提供鉀。相關(guān)研究表明，黃腐酸鉀能促進(jìn)新根的形成，增加植物體中葉綠素含量，以及3-吲哚乙酸和脫落酸的含量，還可以促進(jìn)干物質(zhì)積累，提高抗氧化酶活性，降低氣孔的開度，減少蒸騰速率、凈光合速率增加，最終提高作物抗逆性，從而提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)[14,15]。

黃腐酸鉀能促進(jìn)植物在干旱和低溫脅迫下的生長(zhǎng)，減輕干旱和低溫脅迫對(duì)植物的危害。周毅等研究表明，黃腐酸鉀可促進(jìn)冬小麥生長(zhǎng)，增加穗粒數(shù)和千粒重，從而提高產(chǎn)量和抗旱性[16]。張小冰等對(duì)干旱脅迫下玉米的研究也表明，黃腐酸鉀處理可以提高SOD、POD和CAT等抗氧化酶活性，減輕膜脂過氧化的損傷，提高玉米抗旱性[17]。此外，在低溫脅迫下，黃腐酸鉀可以提高抗氧化酶活性，降低丙二醛的含量，提高凈光合速率。

在本研究中，在高溫脅迫下對(duì)田七葉面噴施黃腐酸鉀能夠提高田七的抗氧化酶活性，對(duì)于其MDA含量具有抑制增長(zhǎng)的作用，但隨著黃腐酸鉀濃度的不斷提高，田七M(jìn)DA含量又呈現(xiàn)有所上升的趨勢(shì)，對(duì)田七葉面噴施黃腐酸鉀能夠提高田七Pro的含量，且隨著所噴施黃腐酸鉀濃度的提高，其Pro含量增長(zhǎng)率逐漸提高，對(duì)田七葉面噴施黃腐酸鉀能夠緩解高溫脅迫下其葉片蛋白質(zhì)降解。結(jié)果表明，葉面噴施0.8g·L-1黃腐酸鉀對(duì)增強(qiáng)田七耐熱性作用最好。在今后可進(jìn)行黃腐酸鉀對(duì)田七栽培安全性評(píng)價(jià)方面的研究，如研究對(duì)田七次生代謝產(chǎn)物的影響、藥材質(zhì)量的影響等。