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  热带亚热带植物学报  2019, Vol. 27 Issue (4): 439-445  DOI: 10.11926/jtsb.3989
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引用本文  

徐倩, 李华雄, 黄文沛, 等. GA3和Spd对杜鹃开花期光合特性和抗氧化系统的影响[J]. 热带亚热带植物学报, 2019, 27(4): 439-445. DOI: 10.11926/jtsb.3989.
XU Qian, LI Hua-xiong, HUANG Wen-pei, et al. Effects of GA3 and Spd on Photosynthetic Characteristics and Antioxidant System during Florescence in Rhododendron simsii[J]. Journal of Tropical and Subtropical Botany, 2019, 27(4): 439-445. DOI: 10.11926/jtsb.3989.

基金项目

内江市自然科学基金项目(2015KFN06);成都市自然科学基金项目(2015-NY02-00023-NC)资助

通信作者

潘远智.E-mail:scpyzls@163.com

作者简介

徐倩(1992~), 女, 在读研究生, 主要从事园林植物的培育和应用研究。E-mail:xq713720@163.com

文章历史

收稿日期:2018-09-03
接受日期:2018-10-28
GA3和Spd对杜鹃开花期光合特性和抗氧化系统的影响
徐倩 1, 李华雄 2, 黄文沛 1, 鲜小林 3, 李青 4, 赵胤 1, 陈睿 3, 潘远智 1     
1. 四川农业大学风景园林学院, 成都 611130;
2. 四川省内江市农业科学院, 四川 内江 641000;
3. 四川省农业科学院园艺研究所, 成都 610066;
4. 西藏自治区农牧科学院, 拉萨 850000
摘要:为探讨GA3和Spd对杜鹃(Rhododendron simsii)开花花期和开花品质的影响,研究了外源GA3和Spd对杜鹃开花期光合特性和抗氧化系统的变化。结果表明,外源GA3对花期有显著的提前作用,Spd对花期有明显的延迟作用,但两者均使花期延长、花径增大且成花率提高。GA3和Spd处理提高了花期叶片的光合色素含量和净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和胞间CO2浓度(Ci);GA3处理提高了叶片的蒸腾速率(Tr),而Spd使叶片的Tr下降,两者均有效缓解了末花期叶绿素含量的下降。GA3和Spd处理显著降低了花瓣MDA含量,提高了抗氧化酶SOD、POD和CAT活性,并减缓了末花期SOD的下降,有效延缓了衰老进程,延长花期。以1 600 mg L-1 GA3和0.10 mmol L-1 Spd处理效果较好,能有效提高杜鹃花的观赏品质。
关键词杜鹃    花期    GA3    Spd    光合特性    抗氧化酶    
Effects of GA3 and Spd on Photosynthetic Characteristics and Antioxidant System during Florescence in Rhododendron simsii
XU Qian 1, LI Hua-xiong 2, HUANG Wen-pei 1, XIAN Xiao-lin 3, LI Qing 4, ZHAO Yin 1, CHEN Rui 3, PAN Yuan-zhi 1     
1. College of Landscape Architecture, Sichuan Agricultural University, Chengdu 611130, China;
2. Neijiang Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Biology, Neijiang 641000, Sichuan, China;
3. Horticulture Institute, Sichuan Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Biology, Chengdu 610066, China;
4. Tibet Academy of Agriculture and Animal Husbandry Sciences, Lhasa 850000, China
Foundation item: This work was supported by the Natural Science Foundation in Neijiang City (Grant No. 2015KFN06), and the Natural Science Foundation in Chengdu (Grant No. 2015-NY02-00023-NC)
Abstract: In order to understand the effects of exogenous GA3 and Spd on florescence and flowering quality of Rhododendron simsii, the changes in photosynthetic characters and antioxidant system during the flowering period were studied. The results showed that GA3 had a significant ahead effect on florescence, while Spd delayed. Both of GA3 and Spd could prolong florescence, increase flower diameter and flowering formation rate. Both of GA3 and Spd significantly promoted photosynthetic rate (Pn), stomatal conductance (Gs) and intercellular CO2 concentration (Ci). The transpiration rate (Tr) increased by GA3, but inhibited by Spd. Both of GA3 and Spd had relieve effect on decline of chlorophyll content at the end of the flowering. MDA content in petals significantly decreased treated with GA3 and Spd, and the activities of SOD, POD and CAT increased. At the same time, The decrease of SOD activity in the end flowering stage was slowed down treated with GA3 and Spd, relieved the ageing process, and extended the flowering. In conclusion, it was better with 1 600 mg L-1 GA3 and 0.10 mmol L-1 Spd, could improve effectively the quality of flowers.
Key words: Rhododendron simsii    Flowering    GA3    Spd    Photosynthetic    Antioxidant enzyme    

杜鹃花(Rhododendron sp.)是杜鹃花科(Ericaceae)杜鹃花属多年生木本花卉,是我国十大名花之一, 其种类繁多,花色艳丽,具有较高的观赏价值和经济价值,目前在园林中应用广泛[1]。随着城市化水平的提高,花卉产业快速发展。植物生长调节剂因其具有微量、高效的特点在促进植物开花和提高花卉品质方面应用越来越广泛。其中,赤霉素(GA3)和亚精胺(Spd)是两种不同性质的植物生长调节剂, 对植物开花有不同的作用机理。GA3可以促进植物在非诱导条件下开花,完全代替或部分代替低温解除休眠或辅助解除休眠。作为花期调控的重要手段,陈娟等[2]的研究表明,1 000~1 500 mg L–1 GA3喷施锦绣杜鹃(R. pulchrum)花蕾可提前开花。锦绣杜鹃花蕾经0~3 000 mg L–1 GA3涂抹后, 花蕾发育快、开花期提前,开花质量高[3]。多胺可直接或间接地与多种激素途径相互作用,参与植物发育[4]。在含0.3 mmol L–1 Spd的培养基中培养拟南芥(Arabidopsis thaliana)种子可使开花延迟[5]。精氨酸脱羧酶的过表达导致叶片中腐胺积累,矮化植株并且延迟开花[6]。目前,在植物花期调控中,有关植物生长调节剂对光合作用和抗氧化作用影响的报道较少。因此,本试验以夏鹃(R. simsii)为材料,研究在GA3和Spd不同浓度处理下的开花进程、开花品质、光合生理和抗氧化酶的变化,探讨外源激素对夏鹃花期的调节机制,为其商品化、规模化生产提供科学的栽培养护技术。

1 材料和方法 1.1 材料

试验材料为夏鹃‘紫辰殿’品种(Rhododendron simsii ‘Zichendian’),由四川省农业科学院园艺研究所提供,为同一批次扦插的3年生扦插苗。2016年10月中旬选择生长健壮、长势基本一致的植株,平均株高32.7 cm,平均冠幅26.7 cm,从塑料营养袋中取出,剪除老叶,用清水洗净根系,剪去烂根, 定植于上口径26 cm,下口径20 cm,高度26 cm的塑料营养袋中,基质为泥炭土,pH 4.85,碱解氮、速效磷和速效钾含量分别为212.46、97.35和92.64 mg kg–1, 有机质含量为11.2 g kg–1,土壤可溶性盐浓度(EC值)为0.82,每盆定植1株,移入四川农业大学成都校区试验基地大棚中。温室白天和夜晚的温度分别为(25±3)℃和(9±2)℃,平均相对湿度为79.4%。每3 d的早上9:00浇静置隔夜自来水1次,每次500 mL, 待植株恢复生长后进行处理。

1.2 试验设计

待植株缓苗后进行处理,共设置6个处理。2016年12月25日起,分别用800、1 600、2 400 mg L–1的GA3 (分别标记为T1、T2和T3)和0.01、0.10、1.00 mmol L–1 Spd (分别标记为T4、T5和T6)对处于花芽分化结束开始现蕾的植株进行整株喷洒,以叶片滴液为度,每7 d喷1次,连续喷施3次,以不喷为对照(CK)。每处理4盆,试验设置3次重复。

1.3 方法

观察并记录植株在不同处理后的开花进程。参考岳静等[7]的花期划分:露色期30%花蕾露色,大部分处于闭合状态;初花期花少量开放,大部分仍处于半闭合状态,花梗挺立;盛花期50%以上的花开放,花色深;末花期花被与花梗容易分离,花色暗淡,萎蔫焦枯,开始落花。开花持续天数为从初花期开始到末花期开始的天数。于露色期、初花期、盛花期和末花期摘取花瓣(整片花瓣去基部)和功能叶置于冰盒中[7],迅速带回实验室,经液氮冷冻后放入–80℃冰箱保存。设3次重复。

花径  花蕾盛开时最大的花朵直径。

成花率   开花总数和花蕾总数的比值。

光合参数测定   各花期选择晴朗无云的天气,采用Li-6400便携式光合仪(Li-COR,USA), 测定时每处理随机选取6盆,每盆取1株,共6株植株,选取从新梢顶往下4~6片叶(主要功能叶的代表)测定植物功能叶片的净光合速率(photosynthetic rate, Pn)、胞间二氧化碳浓度(intercellular CO2 concentration, Ci, μmol CO2 mol–1)、蒸腾速率(transpiration rate, Tr, mmol H2O m–2s–1)、气孔导度(stomatal conductance, Gs, mol H2O m–2s–1)。测定时光照强度为(1 000±10) μmol m–2s–1,CO2浓度为(400±10) μmol mol–1

光合色素测定   参考施海涛[8]的方法。

抗氧化酶测定   超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定参照Giannopolitis等[9]的方法,过氧化物酶(POD)活性的测定参照张志良等[10]的方法,过氧化氢酶(CAT)活性参照李和生[11]的方法。丙二醛(MDA)采用硫代巴比妥酸法[12]测定,设3次重复。

1.4 数据分析

采用SPSS 19.0软件中的一般线性模型对光合色素含量、光合参数、抗氧化酶活性进行方差分析(ANOVA),采用One-Way ANOVA对处理间进行方差分析,并利用LSD法在α=0.05水平进行多重比较。采用Excel 2007软件进行作图。

2 结果和分析 2.1 GA3和Spd处理对开花的影响

表 1可见,外源GA3处理使杜鹃始花期提前, 而Spd处理则延后了始花期。1 600 mg L–1 GA3处理(T2)的始花期比对照提前了6 d,且开花期最长,比对照多7 d;0.10 mmol L–1 Spd处理(T5)的始花期延后了8 d,随着Spd浓度增大,杜鹃开花持续时间先延长后缩短,分别比对照多5、11和7 d。与对照相比,各处理均不同程度地增大了花径,除T5处理的花径显著大于GA3和对照外(P < 0.05),其余处理间的差异不显著。随着GA3和Spd浓度的增大,成花率呈先上升后下降趋势,以T2、T3处理的成花率最高。

表 1 GA3和Spd处理对夏鹃开花的影响 Table 1 Effects of GA3 and Spd on flowering of Rhododendron indicum
2.2 GA3和Spd处理对开花期光合特性的影响

光合色素含量   由表 2可知,杜鹃叶片光合色素含量具有明显的花期变化。自然状态(对照)下, 叶绿素a (Chl a)、类胡萝卜素(carotenoid, Car)和总叶绿素(Chl a+b)含量随花期逐渐下降,而叶绿素b (Chl b)含量在初花期达到峰值后逐渐下降。方差分析表明,不同处理杜鹃叶片光合色素含量在不同花期具有极显著差异(P < 0.01)。GA3和Spd处理显著增加了杜鹃叶片Chl a、Chl b、Car和Chl a+b含量, 均显著高于对照,且以T5处理的促进作用最强,分别比对照增加了61.82%、17.24%、44.44%和52.45%。

表 2 GA3和Spd处理下夏鹃开花期叶片光合色素含量的方差分析 Table 2 Variance analysis of photosynthetic pigment contents in leaves of Rhododendron indicum treated with GA3 and Spd

气体交换参数  由表 3可见,杜鹃叶片的气体交换参数具有明显的花期变化。自然状态(CK)下,杜鹃叶片的Pn随花期先降低后升高,在盛花期达最低值,Gs随花期逐渐降低,Ci和Tr逐渐升高。方差分析表明,GA3和Spd处理显著提高了杜鹃花期的Pn、Gs和Ci,GA3处理显著增强了Tr, 而Spd处理显著降低了Tr,GA3和Spd处理的杜鹃气体交换参数与对照的差异均达显著水平。其中,GA3处理的Pn、Gs、Ci和Tr分别比对照增加了6.78%~ 41.36%、32.00%~84.00%、5.57%~25.78%和26.58%~ 39.24%;Spd处理的Pn、Gs和Ci分别比对照增加了30.17%~76.27%、92.00%~148.00%、10.50%~43.07%, 而Tr则减少了13.92%~39.24%。

表 3 GA3和Spd处理下夏鹃开花期叶片气体交换参数的方差分析 Table 3 Variance analysis of gas exchange peramenters in leaves of Rhododendron indicum treated with of GA3 and Spd
2.3 GA3和Spd处理对花瓣酶活性的影响

表 4可知,杜鹃开花过程中抗氧化酶活性和MDA含量具有较明显的花期变化。SOD和POD活性的高峰出现在盛花期,CAT活性高峰出现在初花期,MDA含量高峰出现在末花期。与对照相比, GA3和Spd处理显著提高了杜鹃花瓣的SOD、POD和CAT活性,显著降低了MDA含量。GA3处理下, SOD、POD和CAT活性分别比对照提高14.85%~ 50.25%、14.81%~45.30%和12.39%~64.16%,MDA含量比对照低7.66%~45.26%;Spd处理下,SOD、Pod和CAT活性分别增加30.73%~71.60%、16.03%~ 53.31%和-7.52%~79.65%,MDA含量下降了31.46%~58.11%。除T1处理的CAT活性与对照无显著差异外,其余GA3处理的SOD、POD、CAT活性和MDA含量均与对照差异显著;除T4处理的SOD、POD和CAT活性与对照无显著差异外, 其余Spd处理的抗氧化酶活性和MDA含量均与对照差异显著。