外源独脚金内酯对干旱胁迫下葡萄生长及生理指标的影响

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我国西北部地区是重要的葡萄与葡萄酒产区,但其干旱、半干旱的气候条件及水资源的匮乏大大制约了葡萄与葡萄酒产业的发展。独脚金内酯作为一种新型植物激素,具有刺激寄生植物种子萌发、抑制植物分枝、促进丛枝真菌共生、调控根部构型等众多功能,近年来越来越多的研究发现其在抵御非生物胁迫方面也可发挥重要作用。本试验以欧亚种酿酒葡萄品种‘赤霞珠’(Vitis.vinifera L.,Cabernet Sauvignon)的水培苗为试材,分别将三种浓度(1μM,3μM,5μM)的独脚金内酯(strigolactones)人工类似物GR24喷施于葡萄叶片,蒸馏水作为对照,进行预处理后,采用7%的PEG6000模拟干旱处理,干旱处理期间继续对叶片进行喷施激素处理。试验研究了GR24处理对干旱胁迫下‘赤霞珠’葡萄形态指标、光合特性、显微结构、抗氧化保护系统、渗透物质和内源激素含量变化的影响,探讨外源独脚金内酯对‘赤霞珠’抗旱能力的影响,得出的主要结果如下:(1)GR24处理可有效缓解干旱引起的葡萄叶片的缺水症状。干旱胁迫下,GR24处理使葡萄植株根冠比增加,叶片相对含水量显著提高,有效缓解了电导率的增加趋势,且随着激素浓度升高,缓解作用越明显。(2)干旱胁迫引起葡萄叶片气孔闭合,气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)值降低,而干旱初期GR24处理进一步降低葡萄叶片的气孔导度。第96 h时,随着激素浓度的升高,叶片净光合速率值(Pn)逐渐增大。另外,GR24处理可有效缓解叶绿素含量的下降,并使葡萄PSⅡ最大光化学量子产量(Fv/Fm)和非光化学淬灭系数q N显著提高。(3)干旱胁迫引起葡萄叶片和根系显微结构发生变化:叶片栅栏组织/海绵组织比值上升,组织结构更加紧密;GR24处理后叶片的栅栏组织/海绵组织比值更高。干旱胁迫引起根系组织失水,直径减小,内皮层和中柱鞘厚度增大,导管面积减小。GR24使干旱胁迫下根系直径下降和导管面积减小的趋势减缓,有利于对水分的吸收和运输。(4)干旱胁迫使葡萄叶片中超氧阴离子自由基(O2·-)和过氧化氢(H2O2)聚集,GR24处理后,O2·-和H2O2富集程度减轻;GR24处理提高了葡萄叶片过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)、谷胱甘肽还原酶(GR)活性和谷胱甘肽GSH含量,减少膜脂过氧化产物丙二醛MDA含量,有效缓解了活性氧的过度积累,增强了葡萄植株的抗氧化能力。(5)干旱胁迫显著提高了葡萄根系中渗透调节物质的含量,GR24处理引起根系中可溶性糖、可溶性蛋白和脯氨酸含量改变。此外,GR24处理后根系中丙二醛和超氧阴离子含量显著下降。干旱胁迫下独脚金内酯对根系有保护作用。(6)GR24处理改变了干旱胁迫中葡萄叶片和根系中的激素水平。第72 h时,5μM GR24喷施后,叶片中ZR、IAA含量上升,IAA/ABA、ZR/ABA比值显著提高。根系胁迫第72 h时,3μM GR24处理后IAA/ABA、ZR/ABA比值显著提高。通过列当种子萌发率试验发现,干旱胁迫引起根系中独脚金内酯含量降低,与叶片中含量相反。综上所述,在干旱条件下,GR24处理可有效促进干旱初期时葡萄叶片气孔关闭,降低蒸腾作用,缓解水分散失;在胁迫过程中GR24增强叶片抗氧化防御能力,同时对叶片和根系组织结构的完整性具有较好的维持作用,缓解干旱胁迫对根系造成的损害,并可促进葡萄根系对水分的吸收,从而增强葡萄的抗旱性。本试验选取的GR24浓度中,5μM GR24处理效果最佳。
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