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践踏处理下高羊茅分蘖与内源激素的关系



全 文 :388-392
03/2014
草 业 科 学
PRATACULTURAL SCIENCE
31卷03期
Vol.31,No.03
DOI:10.11829\j.issn.1001-0629.2013-0250
践踏处理下高羊茅分蘖与
内源激素的关系
郑扬帆,奇 凤,宋桂龙
(北京林业大学草坪研究所,北京100083)
摘要:以高羊茅(Festuca arundinacea)为试验材料,探讨了不同梯度践踏处理后分蘖数和内源激素的变化,并对二
者进行了相关性分析,旨在探讨践踏处理下分蘖的激素调节机制,以期从生理调控入手提高草坪草的耐践踏性。
结果表明,践踏后高羊茅分蘖是多种激素共同作用的结果。轻度践踏处理时,高羊茅吲哚乙酸(IAA)含量、脱落
酸(ABA)含量和IAA/ZT(玉米素)的比值下降,ZT含量上升,这些均有利于高羊茅的生长发育,说明轻度践踏促
进高羊茅分蘖;中度和重度践踏下,IAA含量、ABA含量和IAA/ZT的比值上升,ZT含量下降,抑制类激素含量
升高,生长类激素含量减少,分蘖数下降,显著降低高羊茅的生长。践踏6周后,各激素与高羊茅分蘖数相关性大
小按相关系数的绝对值排序为:IAA/ZT>IAA>ABA>ZT。
关键词:分蘖数;践踏;吲哚乙酸;脱落酸;玉米素
中图分类号:S812.8   文献标识码:A   文章编号:1001-0629(2014)03-0388-05

Relationship between dynamics of tilering and
endogenous hormones of tal fescue under trample stress
ZHENG Yang-fan,QI Feng,SONG Gui-long
(Institute of Turf,Beijing Forestry University,Beijing 100083,China)
Abstract:Present study investigated the effect of trample treatment on the changes of tilers number,
endogenous hormones and their relationship of Tal fescue(Festuca arundinacea)to clarify the hormone
mechanism of tilering and improve turfgrass traffic tolerance from physiological regulation aspect.The
results showed that,tal fescue tilering performance was the result of the combined effects of a variety of
hormones after trample treatment.IAA,ABA content and IAA/ZT ratio decreased while ZT content rised
under mild trample treatment.These changes favored growth and development of tal fescue and it showed
that,mild trampling promoted tilering of tal fescue.IAA content,ABA content and IAA/ZT ratio rised
while ZT content decreased under moderate trample.The correlation between each hormone and tal fescue
tilering ranked by the correlation coefficient was:IAA/ZT>IAA>ABA>ZT.
Key words:tiler number;trampling;IAA;ABA;ZT
Corresponding author:SONG Gui-long E-mail:syihan@163.com
  践踏是草坪不得不应对的一种重要胁迫。分蘖
是指禾本科植物从腋芽鞘内长出新地上枝条,属于
无性繁殖[1]。分蘖对禾本科植物意义重大,可促进
植物有效地利用土壤中营养物质,促进植株个体发
*收稿日期:2013-05-08  接受日期:2013-06-25
基金项目:“京承高速公路(沙峪沟-市界段)边坡综合防护及治理技术研究”;国家林业局林业科学技术推广项目“裸露坡面植被恢复综合
技术示范推广”(201131)
第一作者:郑扬帆(1989-),女,山东滨州人,在读硕士生,研究方向为草坪草逆境生理。E-mail:yangfan2674@126.com
通信作者:宋桂龙(1976-),男,河北沧州人,副教授,博士,研究方向为草坪科学与管理、植被恢复与重建理论。E-mail:syihan@163.com
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育[2]。另外,促进分蘖和增加分蘖数可提高草坪密
度和品质。
分蘖是一个动态变化过程,且植物激素在分蘖
的发生与衰亡过程中起着关键作用[3-5]。尚玉磊
等[6]研究了3种禾本科作物生育初期内源激素的动
态及其作用,发现水稻 (Oryza sativa)和小麦
(Triticum aestivum)的分蘖能力与其内源吲哚乙酸
(IAA)和细胞分裂素(CTK)相对含量有关。IAA
含量下降对草坪草分蘖有利,而CTKs含量迅速升
高并较长时间维持高水平有利于植株分蘖[7-8]。刘
杨等[9]认为,分蘖芽的萌发生长是由多种激素共同
作用的,即芽中 ABA/(ZT+ZR)值低、节中IAA/
(ZT+ZR)值低有利于分蘖芽生长,值较高则抑制
分蘖芽生长。梁振兴和马兴林[5]、代西梅等[10]研究
小麦分蘖时发现,IAA、玉米素核苷(ZR)和玉米素
(ZT)的含量,特别是二者间的比值与分蘖的发生密
切相关,而高ZR+Z含量利于分蘖发生,高IAA含
量对分蘖不利。IAA/(ZR+ZT)值与分蘖数呈负相
关关系,低比值促进分蘖发生。魏育明和郑有良[11]
对不同发育阶段小麦主茎茎尖组织中内源激素的变
化和平衡进行了系统研究,发现较高水平的ZT含
量可增加单株有效分蘖数;而较高水平的IAA则抑
制分蘖发生,且ZT/IAA值与单株有效分蘖数呈显
著正相关关系,表明ZT/IAA的平衡值对单株有效
分蘖数的调节作用更明显。
本研 究 测 定 践 踏 处 理 下 高 羊 茅 (Festuca
arundinacea)的分蘖数及其内源激素含量的变化,
并对二者进行相关性分析,探讨分蘖发生的激素调
控机制,以期为科学调控践踏处理下草坪草分蘖和
提高其耐践踏性提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验地位于北京市昌平区白浮村(115°50′-
116°29′E,40°02′-40°23′N),为北京林业大学草坪
研究所试验基地。属于暖温带半湿润大陆性季风气
候,年平均气温8.5~9.6℃,年平均降水量约为
600mm,无霜期150d左右。土壤全氮含量为
0.752g·kg-1,有机质含量为13.9g·kg-1,有效
磷含量为35.6mg·kg-1,有效钾含量为103.2
mg·kg-1,土壤pH值为7.79。
1.2 试验材料
本研究选择高羊茅品种王朝(Dynasty)为试验
材料。
1.3 试验处理
将成坪后的高羊茅草坪修剪至3.5~4.0cm,
保持各处理草坪草层初始高度均匀,之后使用截面
为圆形中空的辊子(直径45cm,长1m),用沙装载
至150kg,进行践踏处理。该辊子与地的接触面积
为0.07m2,践踏过程对草坪产生的压强为2.1×
104 Pa。辊子践踏两次相当于成年人(假设该成年
人体质量为65kg,每只鞋的底面积为150cm2)在
草坪上行走一次。从2011年5月底开始进行第1
次践踏处理,每周一次,持续践踏6周。
践踏处理设为3个强度,对照为不践踏。轻度
践踏频率20次·周-1,中度践踏频率40次·周-1,
重度践踏频率60次·周-1。每处理3次重复,每个
小区4m2,各小区间隔20cm。
1.4 指标测定
第1、第3和第6周践踏处理完成后,分别测定
高羊茅单位面积内的分蘖数和内源激素IAA、ABA
和ZT的含量。
1.5 测定方法
分蘖数测定采用实测法。使用内径10cm、长
15cm的土钻取出完整的草皮柱,带回实验室,人工
计数草皮柱圆形平面内的草坪草枝条数,以确定其
分蘖数(株·78.5cm-2)。
内源激素采用高效液相色谱法测定。
IAA 和 ABA 测定的色谱条件:C18反相柱
(XDB-C18);流动相为甲醇 ∶0.075% 乙 酸 =
40%∶60%,梯度洗脱;进样量10μL;柱温30℃;
流速1mL·min-1;DAD检测器,检测波长分别为
280和262nm。ZT 测定的色谱条件:C18反相柱
(XDB-C18);流动相为甲醇∶纯水=3%∶97%,梯
度洗脱;流速0.7mL·min-1;进样量10μL;柱温
35℃;DAD检测器,检测波长分别为269nm。
2 结果与分析
2.1 践踏处理对高羊茅分蘖数的影响
践踏1周和持续践踏3周后高羊茅对照组和轻
度处理组分蘖数显著高于其他两个践踏处理(P<
0.05),轻度处理组分蘖数最高,重度处理组分蘖数
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最低;持续践踏6周后,高羊茅对照组和轻度处理组
分蘖数显著高于其他两个处理,对照组分蘖数最高,
为137株·78.5cm-2,重度处理组最低,分蘖数为
86株·78.5cm-2。随着践踏时间的延续,高羊茅
分蘖数变化幅度较小,只有对照组6周后的分蘖数
显著高于践踏1周和3周的,其他均差异不显著
(P>0.05)。
2.2 践踏处理对高羊茅内源激素的影响
2.2.1 IAA含量 首次践踏后,中度处理IAA含
量最高,重度和轻度处理含量低,且轻度处理组
IAA含量显著低于对照组(P<0.05)。践踏处理3
周后,中度处理组IAA水平依然最高,且显著高于其
他处理组。践踏处理完成后,轻度、中度和重度处理
IAA水平都显著高于对照组(图1)。
  高羊茅各处理组IAA含量在不同时间上未呈
现出显著差异。轻度处理组一直维持在较低水平,
中度和重度处理组表现出先下降后上升的趋势。
2.2.2 ABA含量 高羊茅ABA含量随践踏时间
表1 不同践踏强度下78.5cm2 高羊茅的分蘖数
Table 1 Number of tilers within 78.5cm2 area of tal fescue under different traffic stress
践踏强度/次·周-1
Trampling intensity/times·week-1
践踏时间Trampling duration
1周 Week   3周 Week   6周 Week  
0(对照Control) 117±13aB  120±6aB  137±3aA
20(轻度 Mild) 122±13aA  130±12aA  132±5aA
40(中度 Moderate) 91±14bA  88±3bA  108±12bA
60(重度Severe) 82±2bA  85±8bA  86±6cA
注:同列不同小写字母表示同一时间的不同践踏处理差异显著(P<0.05);同行不同大写字母表示同一践踏处理在不同时间差异显著(P<0.05)。
Note:Different lowercase letters within the same column show significant difference among different traffic treatments at the same time at 0.05
level,and different capital letters within the same row show significant difference among different trampling durations at 0.05level.
图1 不同践踏处理高羊茅内源激素的变化
Fig.1 Variation of endogenous hormones of tal fescue under different traffic stress
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的持续大体呈现上升趋势。对照组、轻度和中度处
理组随践踏时间的持续ABA含量并未表现出显著
变化,重度处理组则随践踏时间的持续呈现出显著
升高趋势,践踏6周较践踏1周上升约50%(图1)。
高羊茅ABA含量随着践踏强度的加大呈现出
先下降后上升的趋势。中度和重度处理组ABA水
平最高,且一直显著高于对照组(P<0.05),轻度处
理组水平最低。首次践踏后,轻度处理 ABA含量
呈现出先下降后上升的趋势,且其 ABA含量略高
于对照组,两者差异不显著,随时间持续,ABA含量
先下降后上升,在践踏3周和6周后均显著低于对
照组。
2.2.3 ZT含量 初次践踏完成后,高羊茅ZT含
量随着践踏强度的加大而逐渐降低,对照组显著
高于中度和重度处理组(P<0.05)。持续践踏3
周后,各处理ZT含量均有下降趋势,但对照组和
轻度处理组仍显著高于中度处理组,中度处理组
又显著高于重度处理组,重度处理组下降幅度最
大,为最低值。践踏处理完成后,轻度处理组ZT
含量最高,显著高于对照组和中度、重度处理组,
重度处理组显著低于其余组。随着践踏时间的持
续,高羊茅处理间ZT含量发生了显著变化,表现
为除对照组为持续下降外,其他处理随时间均表
现为先下降后升高趋势。这表明对于ZT含量而
言,时间的累积效应和践踏强度之间的差异均明
显,且轻度、中度和重度处理下的ZT含量均显著
低于对照,即践踏持续时间和践踏强度对ZT含量
的变化是协同影响的(图1)。
2.2.4 IAA/ZT的比值 首次践踏完成后,高羊
茅IAA/ZT比值随着践踏强度的加大呈先下降后
上升的趋势,轻度处理组最低,但与对照组和重度
处理组间无显著差异(P>0.05),只有中度处理组
显著高于其他3个处理组(P<0.05)。随着践踏
时间的延续至践踏3周,各处理下均有升高,中度
处理组升高幅度最大,轻度处理组升高幅度最小,
各处理间差异显著。践踏6周后,各处理组均随
着践踏强度的加大呈逐渐上升的趋势,重度和中
度处理组无显著差异,但均显著高于轻度处理组
和对照组(图1)。
2.3 高羊茅内源激素与分蘖的相关性分析
践踏后高羊茅内源激素与分蘖的相关性很高。
践踏6周后IAA/ZT与高羊茅分蘖数相关系数高
达-0.945,即IAA/ZT比值越低,越有利于高羊茅
分蘖的发生。ABA含量与分蘖数一直存在极显著
负相关,相关系数最高时为-0.860,即抑制激素
ABA含量增加,高羊茅分蘖数减少。ZT含量从持
续践踏3周后开始与分蘖数呈极显著正相关,即ZT
含量增加,高羊茅分蘖数增加。IAA含量在践踏完
成后 与 高 羊 茅 分 蘖 数 呈 极 显 著 负 相 关 (r=
-0.740)。践踏6周后,各激素与高羊茅分蘖数相
关性由高到低排序为IAA/ZT>IAA>ABA>ZT
(表2)。
表2 高羊茅内源激素与分蘖的相关性分析
Table 2 Correlation between endogenous hormones and tiler of tal fescue
指标
Parameter
处理
Treatment
激素 Hormone
IAA  ABA  ZT  IAA/ZT
分蘖数
Tiler
践踏强度/次·周-1
Trampling intensity/
times·week-1
0(对照Control) -0.758* 0.497 -0.703* 0.668*
20(轻度 Mild) 0.141  0.077 -0.219  0.352
40(中度 Moderate) -0.233  0.672* 0.216 -0.350
60(重度Severe) -0.277  0.132 -0.249 -0.017
践踏时间
Trampling duration
1周 Week -0.433 -0.709** 0.499 -0.517
3周 Week -0.109 -0.860** 0.854** -0.753**
6周 Week -0.740** -0.734** 0.637** -0.945**
注:**表示两个变量为极显著相关(P<0.01);*表示两个变量为显著相关(P<0.05)。
Note:*and**show significant correlation at 0.05and 0.01level,respectively.
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3 讨论
已有研究表明,IAA能促进细胞伸长,但超过
一定浓度可通过顶端优势抑制侧芽生长。ABA能
抑制细胞的分裂和伸长,抑制腋芽的生长[12]。学术
界对IAA抑制侧芽生长是否与 ABA有关存在争
议,有假说认为ABA可作为第二信使受IAA诱导
进而抑制侧芽生长[13]。本研究表明,轻度践踏可促
进高羊茅分蘖,而践踏超过一定程度后会抑制分蘖
的发生。高羊茅的分蘖发生与内源激素水平密切相
关,激素的竞争或激素平衡的改变是引起分蘖衰亡
的主要原因[14]。践踏6周后,各激素与高羊茅分蘖
数相关性按相关系数的绝对值排序为:IAA/ZT>
IAA>ABA>ZT。轻度践踏处理时,高羊茅IAA
含量、ABA含量和IAA/ZT的比值下降,ZT含量
上升,这些均有利于高羊茅分蘖,进而提高高羊茅的
耐践踏性。中度和重度践踏下,IAA含量、ABA含
量和IAA/ZT的比值上升,ZT含量下降,抑制类激
素含量升高,生长类激素含量减少,分蘖数下降。
IAA与ZT的比值与高羊茅的分蘖数相关性更高,
表明两者的平衡对高羊茅分蘖的发生尤为重要,这
与魏育明等[11]的研究结果一致。
草坪草分蘖过程中,各激素并非单独作用,因
此,欲对草坪草分蘖进行合理的激素调控,不但要清
楚每种激素的生理作用,还要对激素之间的关系进
行深入了解。通过外施生长调节剂来调控草坪草分
蘖,从而提高其耐践踏性是可行的,但在具体操作中
需要对外源物质的作用机理及最佳施用浓度、时间
等进行深入全面了解。因条件限制,本试验未对其
他影响分蘖的激素如细胞分裂素和赤霉素等进行测
定,两者与草坪草分蘖的关系尚待进一步研究。
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(责任编辑 武艳培)
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