Central South University of Forestry & Technology, Changsha 410004, Hunan, China
Cornous wilsoniana; grafted plants; endogenous hormones; peroxidase; indole acetic acid oxidase
以光皮树不同无性系砧木嫁接苗为试材，研究叶内源激素（ IAA、ABA、GA3、ZR）、过氧化物酶（ POD）以及吲哚乙酸氧化酶（ IOD）活性与嫁接苗生长的相关性。结果 表明，叶内 IAA、GA3、ABA、ZR单一激素含量与嫁接苗生长没有显著的相关性，而 IAA/ABA、IAA+GA3/ABA、IAA+GA3+ZR/ABA的相对含量与其生长呈显著正相关，生长素 IAA和 GA3相对 ABA含量高，光皮树嫁接苗生长快。叶片中的 IOD、POD活性与嫁接苗生长势呈不显著负相关，高活性 IOD、POD对嫁接苗生长具有抑制作用。
By taking the rootstock grafting seedlings of different clones Cornous wilsoniana as testing materials, the relationships of activity of four kinds of endogenous hormone( IAA, GA3，ABA，ZR), peroxidase(POD) and indole acetic acid oxidase (IOD) to grafted shoot’s leaves and growth potential of grafted plants of Cornous wilsoniana were measured and the correlation among them were analyzed. The results show that there was little correlation between any single IAA, GA3, ABA, or ZR and the growth of grafted plants, however the ratio of IAA/ABA，IAA+ GA3/ABA and IAA+GA3+ZR/ABA had positive correlation with the growth of grafted shoots respectively, and the auxins IAA and GA3 had higher content than ABA, the growth of grafted plants of Cornous wilsonian was fast. The enzyme activity of POD and IOD in leaves had a little negative correlation with growth of the grafted plants, which restricted the growth of grafted plants of Cornous wilsonian.
内源激素在植物的生长发育过程中起着重要的调控作用，它作为信号分子在时间和空间上调控植物生长发育的许多过程[1-2]。有研究表明，树体内相关激素的含量与生长势和矮化程度密切相关[3-8]，POD、IOD 酶活性亦与砧木及嫁接树体的矮化密切有关[9-11]。对苹果树体内吲哚乙酸氧化酶(IOD) 活性的研究认为， IOD 的作用是直接将IAA 氧化，使其失去生理活性, 抑制树体的生长。POD 酶亦与生长有关，高水平的POD 酶可将IAA氧化，同时加速木质化进程, 使细胞停止生长，由此使树体表现矮化[9]。光皮树幼树期营养生长旺盛, 影响其始花始果期，而有关植物内源激素和氧化酶对木本油料植物矮化的研究极少见报道。本研究以不同无性系砧木的嫁接苗为试材, 探讨不同无性系砧木嫁接苗叶片中主要内源激素和IOD、POD 酶活性与树体生长的关系，为探讨光皮矮化机理、开展能源油料植物矮化培育提供理论和技术依据。
光皮树不同无性系砧木嫁接苗。嫁接苗接穗为光皮树优良无性系湘 1号，采自湖南省林业科学院试验林场光皮树试验示范基地采穗圃内 5年生大田栽培健壮植株。砧木是由湖南省林业科学院生物能源所提供的种子繁殖的实生苗，分别为无性系 1、9、12、15、18、19、20、22、34和 36号，共计 10个无性系。 2008年秋末将来自同一无性系采穗母株、枝径大小相近的接穗采用斜面三刀腹接法嫁接在 10个不同无性系砧木嫁接苗分别编号为： J1、J12、J15、J18、J19、J20、J22、J34和 J36。各个无性系嫁接苗栽培管理条件一致，栽种土质为红壤土，土壤肥力中等。
从生长势相近的不同无性砧木嫁接苗中摘取结构完整、大小相近的叶片迅速用液氮固定备用，采用间接酶联免疫吸附分析法 (Enzyme-linked immuno-sorbent assays,即 ELISA)测定内源激素含量 (中国农大提供试剂盒 )[12]。
IOD活性测定：参照张志良的方法 [13]，称取叶样 0.5 g于 0.02 mmol/L，pH值 6.0磷酸缓冲液中冰浴研磨， 4 000 r/min，4℃离心 20 min，留上清液备用。以 0.001 mol/LMnCl2，0.001 mol/L二氯酚，0.001 mol/LIAA，pH6.0磷酸缓冲液及酶液配成反应体系，30 ℃水浴 30 min，吸取定量反应液与试 B(10 mL0.5 mol/L FeCl3和 5 mL 35%的过氯酸混合而成 )30 ℃下暗反应 30 min，530 nm波长下测定酶处理液的吸光值，根据 IAA标准曲线求得残留的 3-吲哚乙酸 (IAA)的量，以 1 h内分解破坏吲哚乙酸量表示酶活力 (以 IAAng/gFW·h表示 )。
POD活性测定：参照 Omran的方法 [14]，称取样品约 0.5 g，pH5.4HAc-NaAc缓冲液 6 mL，加 PVP、石英砂少许，冰浴研磨成匀浆， 8 000 r/ min，4 ℃离心 15 min，取上清液即为酶液。测定时取 pH5.4缓冲液 4 mL，0.25%愈创木酚 2 mL，酶液 1 mL，3%H2O21 mL，摇匀后立刻倒入比色杯中，缓冲液调零， 470 nm测吸光值。根据标准曲线计算 POD活性。
接穗来自同一无性系、砧木来自不同无性系的嫁接苗叶片内源激素 IAA、ABA、GA3、ZR含量均有较存在较显著的差异（见图1）。
图1 不同无性系砧木嫁接苗叶内源激素含量
Fig.1 Endogenous hormone contents of leaves from different grafted plants
细胞分裂素 ZR含量在 10个无性系砧木嫁接苗新鲜叶片中的变化范围在 40.44～ 141.78 ng/g。其中 J36含量最高， J19含量最低，平均含量为 (75.00±30.07) ng/g，变化幅度达 40.09%，即不同无性系砧木的嫁接苗 ZR含量差异显著。
IAA含量在 10个不同无性系砧木嫁接苗新鲜叶片中变化是 182.86～ 457.41 ng/g，平均值为（320.74±112.09） ng/g，变化幅度较大（达 34.95%），即不同嫁接苗之间 IAA含量差异性显著。 J36叶片 IAA含量最高，而 J1叶片含量最低。
GA3含量在 10个不同无性系砧木嫁接苗叶片中变化范围是 100.08 ～ 503.01 ng/g，平均值为 (216.98±96.80) ng/g，变化幅度为 44.61%，不同无性系砧木嫁接之间叶内源 GA3含量差异性显著，其中 J15含量最高，J19含量最低。
ABA含量在 10个不同无性系砧木的嫁接苗叶片中差异性亦显著。变化范围为 208.84～ 802.75 ng/g，平均值 (516.50±198.46) ng/g，变化幅度为 38.42%。其中， J9叶片含 ABA最高（ 802.75 ng/g）， J20含量最低（208.84 ng/g）。
4种激素含量在同一无性系砧木的嫁接苗存在差异， 4种内源激素的相对含量在不同无性砧木的嫁接中亦存在差异。由表1可知， 10个无性系砧木的嫁接苗叶片中细胞分裂素和生长素总含量与脱落酸的比值即 IAA+GA3+ZR/ABA在 J20叶中最大（比值为 2.18），而 J9最小（比值为 0.51）。生长素（ IAA+ GA3）类激素总含量与 ABA的比值在不同嫁接苗植株中的变化与 IAA+GA3+ZR/ ABA相似；单一种类生长素或细胞分裂素与脱落酸（ABA）的相对含量（ IAA/ABA、GA3/ABA、ZR/ABA）、生长素与细胞分裂素含比值（ IAA+ GA3/ZR、ZR/GA3）均存在差异。
表1 不同嫁接苗叶片中不同内源激素含量比值
Table 1 Ratio of different kind of endogenous hormone in different grafted plants
观测嫁接在不同无性系砧木上的嫁接苗的生长情况，结果（表2）显示，不同嫁接苗 1、2年生植株高、地径粗、株高年生长量及地径年生长均存在显著的差异。
表2 不同无性系砧木嫁接苗生长特性
Table 2 Growth characteristics of grafted plants of different clones
对叶内源激素含量、激素相对含量与嫁接苗生长势进行相关分析，表3 结果显示，生长素IAA 和GA3 与嫁接苗株高地径和株高年生长量呈不正相关，而脱落酸ABA 与生长势成负相关，细胞分裂素ZR 与株高年生长量和地径年生长量成负相关，但相关性均不显著，即单一种类内源激素含量与嫁接苗生长势的相关性不明显。
表3 内源激素含量与生长势的相关性
Table 3 Correlation between endogenous hormone and growth vigor of different grafted plants
生长素与细胞分裂素总含量与脱落酸含量的比值 (IAA+GA3+ZR/ABA）、生长素与脱落酸含量的比值（ IAA+GA3/ABA、IAA/ABA、GA3/ ABA）、生长素与细胞分裂素含量比值（ IAA+GA3/ ZR）均与嫁接苗株高和株高年生长显成显著正相关关系，尤其是生长素类激素含量与脱落酸含量的比值（ IAA/ABA、IAA+GA3/ABA）与株高和株高年生长量成极显著的正相关关系（ r=0.758*、0.827**、 0.774**，0.776**）；地径粗和地径年生长量正不显著正相关。分析结果表明， 10个不同无性系砧木嫁接苗的生长势受生长素 IAA和 GA3与 ABA的相对含量的调控，在一定范围内 IAA+GA3/ABA的比值可以早期预测嫁接苗树体的生长趋势或矮化趋势。
测定不同嫁接苗叶内生长激素氧化酶（ IOD）和过氧化物酶（ POD）酶活性如果（见图2、图3）表明：接穗相同砧木不同的嫁接苗叶内 IOD、 POD酶活存在比较显著的差异。
图2 不同无性系嫁接苗叶 IOD活性
Fig.2 IOD activities in leaves of different grafted plants
图3 不同无性系嫁接苗叶 POD活性
Fig.3 POD activities in leaves of different grafted plants
IOD酶活性： 10个光皮树不同无性系砧木的嫁接苗 IOD活性变化范围 20.73～ 40.38 μg/g，平均值 (31.15±6.72) μg/g，变化幅度为 21.56%，即不同嫁接苗叶内 IOD活性差异较显著，活性从高至低的顺序为： J22>J19>J20>J1>J18>J12>J34> J36>J9>J15。
POD活性：由图3可知，不同嫁接苗叶内 POD含量变化范围 4.46～ 11.64 μg/g，平均值 (7.03±1.98)，变化幅度为 28.22%,即光皮树不同无性系砧木嫁接苗的 POD活性有着较显著的差异，其中， J1叶内 POD活性最高， J15叶内 POD活性最低。 10个不同嫁接苗叶内 POD活性的由高至低的顺序为： J1>J22>J20>J9>J19>J12>J36>J18>J34 >J15。
对嫁接苗株高、地径及其年生长量与 IOD、POD酶活性进行相关性分析，结果如表4。
表4 IOD、POD与光皮树嫁接苗生长势的相关性分析 †
Table 4 Correlation between IOD, POD and growth vigor of different grafted plants
除地径年生长量与叶内 IOD、POD活性成不显著正相关外， 10个不同无性系砧木嫁接苗 1年生株高、 2年生株高、株高年生长量、 1年生地径和2年生地径均与叶片内IOD、POD酶活成负相关，其中， 1年生株高与叶片的 IOD活性存在显著的负相关关系，相关系数为 -0.644*(在 P0.05水平相关显著 )，结果分析表明 IOD、POD活性负向影响嫁接苗高生长，而对地径年生长量有正向影响，即叶内 IOD、POD酶活性越高，嫁接苗生长较慢，植株较矮，但地径生长加快，地径相对较粗。
内源激素在植物的生长发育过程中起着重要的调控作用，它作为信号分子在时间和空间上调控植物的许多过程 [1-2]。树体内相关激素的含量与生长势和矮化程度密切相关 [3-8]。邵开基 [15等研究证明 ABA含量与树体的矮化程度显著正相关,与幼树的树高、新梢长度显著负相关。刘魁英等 [19]对苹果砧木的研究证明， ABA可以提高 IAA氧化酶的活性，减弱 IAA刺激树体生长的作用。赵大中 [7]等对柑桔的研究也证明，随株高的增加， ABA的含量下降， GA3/ABA比值上升，并与株高呈显著正相关。本文对内源激素与生长势的分析结果表明，单一种类生长素、细胞分裂素或是脱落酸与光皮树植株的生长势相关性不显著。生长素与 ABA的相对含量如 IAA/ABA、IAA+GA3/ ABA、IAA+GA3+ZR/ABA的比值与 2年生植株的株高、地径以株高、地径年生长量都呈显著和极显著的正相关关系，生长素、细胞分裂素与脱落酸的平衡作用调控植株的生长势，且相对较高的生长素和细胞分裂素或相对浓度较低的ABA含量，有利于植株的生长。 IAA/ABA、IAA+GA3/ABA， IAA+GA3+ZR/ABA在一定程度上反映光皮树嫁接苗的生长趋势，可以作为矮化砧早期选择和树体矮化程度的预测指标。
Cunningham、Schertz等研究发现 POD酶活性与植株的矮化性有关 [16-17]。随后在苹果、柑桔等树体上也相继报道 POD、IOD酶活性与砧木的矮化有关 [9-11]，认为 POD、IOD活性大小直接影响到 IAA的分布与代谢，而 IAA含量的多少则控制着植物的生长发育；高水平 POD的强氧化作用可以使生长 CTK和 IAA浓度下降，生长趋于缓慢，木质化程度加速，从而导致树体的矮化 [18]。本文研究结果表明 IOD、POD活性与光皮树嫁接苗株高年生长量有着不显著的负相关关系，如 J15 叶内 IOD、POD酶活性较低，株高年生长量较高，而 J1叶内 IOD活性相对较高，植株高生长量相对较小，即植株相对较矮。但 J22叶内 IOD、POD活性均较高，植株年生长量仍较高，树体矮化不明显。这可能与 J22叶内源激素 IAA与 GA3含量较高， ABA含量相对较低有关。由此可见， IOD、POD酶活影响植株生长势，但影响程度受内源激素含量的调控。 IOD、POD酶含量或酶活只能作为嫁接苗树体矮化预测的辅助指标。
中南林业科技大学学报
《中南林业科技大学学报》原名《中南林学院学报》，是中南林业科技大学主办的以林为特色的自然科学学术期刊。该刊1981年创刊，2010变更为月刊，月底出版，国内外公开发行。国际刊号为ISSN 1673-923X，国内刊号为CN43-1470/S。该刊是教育部优秀科技期刊，全国优秀高校学报，湖南省一级期刊。是全国中文核心期刊，中国科学引文数据库来源期刊，中国精品科技期刊，中国科技核心期刊。该刊入编了国内所有的期刊数据库。
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