外源脱落酸对茶树生理指标的影响

周琳 申加枝 段玉

摘要：以二年生龙井43茶苗为材料，研究不同浓度外源脱落酸（ABA）对茶树生理指标的影响。结果表明，不同浓度外源ABA均可显著提高茶苗叶片中可溶性蛋白、可溶性糖、游离脯氨酸含量，显著增强超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和过氧化物酶（POD）的活性;但也提高了叶片中丙二醛（MDA）和ABA的含量。对照组在48 h内，可溶性物质含量、抗氧化酶活性、MDA和ABA含量略有波动;在不同浓度外源ABA处理下，低浓度（10、20、50 mg/L）ABA处理可在48 h时内提高可溶性物质含量及抗氧化酶，高浓度（100、200 mg/L）的ABA可导致叶片中MDA的大量积累，并导致内源ABA含量的显著增加，可能是由于高浓度ABA对茶苗造成胁迫伤害，进而引发可溶性物质的大量积累和抗氧化酶活性的增强。结合各项指标，施加低浓度的ABA可提高渗透调节物质含量以及抗氧化酶活力，从而提高植物抗逆性;而高浓度的ABA，则可能会对茶苗造成一定的胁迫伤害。因此，在冬季或初春时，适当施用低浓度的ABA可在一定程度上提高茶苗的抗逆性，增加新植茶园茶苗的成活率。

关键词：茶树;脱落酸;叶片;生理生化指标;可溶性物质;抗氧化酶;抗逆性

脱落酸（ABA）是广泛存在于植物体不同组织中且具有多种功能的激素[1]，在种子休眠、生长发育、生物和非生物胁迫响应等方面均起着重要作用[2-3]。近几十年来，ABA在低温、干旱、盐碱、重金属等非生物胁迫中的作用备受关注，其作用机制和信号转导途径现已有深入的研究[4-6]。逆境胁迫下，植物内源ABA积累以缓解逆境胁迫对植物的伤害，并提高植物的抗逆性[7]。施加外源ABA可提高植物抗寒性、抗旱性、耐鹽性等非生物胁迫抗性，近年来，已在多种植物中先后被证实。例如，外源ABA处理可提高玉米[8]、辣椒[9]、小麦[10]、番茄[11]等植物的抗寒性;可提高大豆[12]、玉米[13]、美国红枫[14]等的抗旱性;此外，还可提高菜豆[15]、灰毡毛忍冬[16]、玉米[17]等的耐盐性。党秋玲等的研究结果表明，0.01%～0.06%的ABA浸种可提高番茄幼苗内容物含量，增强幼苗抗寒性[11];杜鹃花和山茶花的最适ABA处理浓度均为 10 mg/L[18-19];番木瓜的最佳ABA处理浓度则为5 mg/L[20]，可见不同物种的最适ABA处理浓度存在一定差异。不同品种间最适ABA处理浓度也不同，孙庆玲等对狗牙根的研究发现，抗寒性强品种的最适ABA处理浓度为15 mg/L，而寒敏感品种则为5 mg/L[21]。

茶树[Camellia Sinensis （L.） O. Kuntze.]为山茶科山茶属多年生常绿木本植物，是我国的重要经济作物，喜温暖湿润气候。全球气候的变化导致极端气候（低温、干旱、高温等）频发，春季的“倒春寒”、夏季的高温以及秋季的干旱严重影响了茶树生长，并降低了茶叶的产量和品质，最终严重影响茶农和企业的效益，制约茶叶产业的稳步发展[22-23]。因此，通过施加外源ABA来预防低温、高温和干旱胁迫对茶园茶苗成活率、茶树发芽和茶叶产量、品质的危害，对茶产业发展具有极其重要的意义。前期研究已证实，外源ABA可提高茶树的抗寒性[24]和抗旱性[25]，例如张丽等以舒茶早1年生离体的枝条为材料，比较了5组不同浓度的ABA对低温胁迫下茶树叶片可溶性物质含量的影响[26]。但尚未见不同浓度ABA对茶树完整植株的生理生化尤其是内源激素含量变化影响的报道。龙井43为江浙地区优质茶树品种，近年来其无性系被大量用于替换老茶树;然而，江浙地区的“倒春寒”使新植茶园幼龄茶树长势欠佳，严重时甚至导致新植菜苗大量死亡。研究不同浓度的外源ABA对茶树生理生化指标的影响，可筛选出适宜的外源ABA施用浓度，有利于预防春季冻害对新建茶园的影响，避免过量施用导致生产成本增加，甚至影响茶树生长。因此，本试验以龙井43为材料，研究不同浓度外源ABA对茶树可溶性物质含量、抗氧化酶活性和激素含量的影响，为筛选最适外源ABA施用浓度奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2014年4月在南京农业大学园艺学院茶叶研究所进行。以南京雅润茶业有限公司扦插繁育的二年生龙井43茶苗为试验材料，栽培方法参照李磊等的茶苗水培方法[24]。茶苗培养于南京农业大学茶叶研究所人工气候箱中，光照度为 120 μmol/（m2·s）、光照时间为12 h/d，昼/夜温度为（25±2） ℃/（20±2） ℃，相对湿度为75%。

1.2 处理方法

试验设6组处理，分别为蒸馏水处理（对照）和5种不同浓度（10、20、50、100、200 mg/L）外源ABA处理，每组处理均设6个重复。对茶苗整株喷施蒸馏水和外源ABA，直至叶片完全湿润。在处理的0、4、8、12、24、48 h时，采集茶苗顶部从上往下数第 2～4 张叶片，称质量后用液氮进行速冻，然后在 -80 ℃ 下冻存，用于后续生理生化指标测定。

1.3 测定指标及测定方法

可溶性蛋白含量的测定参考Bradford的考马斯亮蓝法[27];可溶性糖含量的测定参考Yemm等的蒽酮比色法[28];丙二醛（MDA）含量的测定参考李合生的硫代巴比妥酸法[29];游离脯氨酸（Pro）含量的测定参考李合生的酸性茚三酮显色法[29];超氧化物歧化酶（SOD）活性的测定参考Giannopolitis等的氮蓝四唑（NBT）法[30];过氧化氢酶（CAT）活性的测定参考Aebi的紫外吸收法[31];参考Bergmeyer的愈创木酚法[32]测定过氧化物酶（POD）活性;采用酶联免疫吸附分析法（ELISA）[33]测定叶片中脱落酸含量。

1.4 数据统计分析

试验数据采用Excel 2010与SPSS 22.0统计软件进行处理和分析，差异显著性分析采用Duncan's新复极差法。

2 结果与分析

2.1 不同浓度ABA对茶树叶片可溶性物质含量的影响

2.1.1 可溶性蛋白含量变化 由表1可知，对照处理中茶树可溶性蛋白含量在15.60～16.17 μg/g之间波动，不同时间点差异并不显著。施加外源ABA后，叶片中可溶性蛋白含量明显增加，且其含量始终高于同时期的对照。10、20 mg/L ABA处理下的可溶性蛋白含量在处理12 h时分别增加至20.50、23.14 μg/g，为初始浓度的1.25、1.42倍，48 h时含量分别达到初始浓度的1.41、1.51 倍;50 mg/L ABA处理下，可溶性蛋白含量在处理4～24 h 期间与20 mg/L ABA处理较为接近，但在处理48 h时浓度增加并显著高于 20 mg/L ABA处理，达到初始浓度的1.62倍;100、200 mg/L ABA处理下，处理12 h时可溶性蛋白含量分别达到25.40、26.72 μg/g，为初始浓度的1.57、1.65 倍，处理48 h时分别为初始浓度的1.66、1.96倍。

2.1.2 可溶性糖含量变化 由表2可知，对照组可溶性糖含量在处理 0～48 h 内变化不显著，范围为10.23%～11.07%。施加外源ABA后，可溶性糖含量变化与可溶性蛋白相似，即随着施加浓度的增加总体增加。不同浓度ABA处理下，在处理4～48 h内可溶性糖含量极显著增加，处理12 h时分别是初始浓度的1.33、1.32、1.33、2.00、2.24倍，处理48 h时分别为初始浓度的1.52、1.52、1.58、2.23、2.62倍。10、20、50 mg/L ABA处理下，同期可溶性糖含量较接近;而100、200 mg/L ABA处理下，4～48 h內可溶性糖含量显著高于同时期对照组及10、20、50 mg/L ABA处理。

2.1.3 游离脯氨酸含量变化 由表3可知，对照处理的游离脯氨酸含量为9.58～11.11 μg/g，在处理0～48 h期间变化不显著，且在处理4～48 h内显著低于施加外源ABA处理。施加不同浓度外源ABA后，各处理的游离脯氨酸含量在处理0～48 h均极显著增加。10、20、50 mg/L ABA处理下，处理12 h时的游离脯氨酸含量分别为初始浓度的1.40、1.67、1.74倍，处理48 h时分别为初始浓度的 1.72、2.26、2.34倍;100、200 mg/L ABA处理下，处理12 h时游离脯氨酸含量分别为初始浓度的1.74、1.99倍，处理48 h时则为初始浓度的2.92、3.89倍。

2.1.4 丙二醛含量变化 由表4可知，对照组的丙二醛含量为0.44～0.59 nmol/g。施加10 mg/L ABA时，处理48 h后丙二醛含量由初始的 0.44 nmol/g 增加至0.88 nmol/g，为初始浓度的2倍;施加20、50、100、200 mg/L ABA时，丙二醛含量在处理0～24 h期间，随着时间延长而增加，均在处理24 h时达到最高值，随后在处理48 h时有所下降。10、20、50 mg/L ABA处理下，丙二醛含量在处理 48 h 时均下降至 1.00 nmol/g 左右;然而，高浓度（100、200 mg/L）的ABA处理下，处理24 h时丙二醛含量分别是初始值的 4.81、7.50倍，即使在处理48 h时有所下降，但含量分别为1.90、3.12 nmol/g，仍是初始值的 3.96、6.78倍。虽然高浓度ABA可显著提高叶片中可溶性糖、可溶性蛋白和游离脯氨酸的含量，但同时也导致丙二醛含量较高，可能导致过量施用后对茶树造成胁迫伤害。

2.2 不同浓度ABA对茶树叶片抗氧化酶活性的影响

表5、表6、表7分别为不同浓度ABA对茶树SOD、CAT、POD活性的影响。对照组的SOD、CAT、POD活性在处理48 h内变化不显著。经外源ABA处理后，茶树叶片中SOD活性在处理0～12 h内极显著增强，12～48 h内极显著下降。10 mg/L ABA处理下，SOD活性在处理12 h时达到111.36 U/g，48 h时下降至84.91 U/g。20、50、100、200 mg/L ABA处理下，在处理12 h时SOD活力分别为125.02、157.17、158.66、167.98 U/g，48 h时分别下降至100.33、107.00、113.64、125.46 U/g，但仍极显著高于初始活力。茶树叶片中CAT活力变化趋势与SOD类似，除了对照外，其他处理的CAT活力均在0～12 h内增强，12～48 h内下降，且处理48 h时CAT活力仍高于初始活力。高浓度（100、200 mg/L）ABA处理下，茶树叶片CAT活力显著增强，但随着时间延长（24～48 h），200 mg/L ABA处理下的CAT活力略高于100 mg/L ABA处理。除了对照与 200 mg/L ABA处理外，经外源ABA处理后，茶树叶片中POD活性总体在处理0～24 h内增强，24～48 h 内下降，处理48 h时仍保持较高活力。200 mg/L ABA处理下，茶树叶片POD活性在处理 0～12 h 内增强，12～48 h内先下降再增强。由表5、表6和表7可知，外源ABA基本在处理12 h内显著提高了茶树叶片中抗氧化酶活力，虽然在处理 12～48 h内有所波动，但在处理48 h时仍能保持较高活力，对于提高茶树抗逆性具有重要意义。

2.3 不同浓度外源ABA对茶树叶片ABA含量的影响

由表8可知，未施加外源ABA时，茶树叶片中ABA含量为55.72～62.71 ng/g，其中，在处理4 h时最高，为62.71 ng/g;在处理12 h时最低，为55.72 ng/g。喷施不同浓度ABA后，叶片中ABA含量在0～48 h内均显著增加，并在48 h时达到最大值;在处理12 h时，各处理（对照除外）ABA浓度分别为初始浓度的1.25、1.27、1.63、1.75、1.98倍，而 48 h 时则为初始浓度的1.35、1.42、1.73、1.81、2.17倍。由此可见，施加外源ABA可在12 h内显著增加茶树叶片中ABA含量，并且可使其在48 h 时仍保持在较高浓度，从而提高茶树的抗逆性。

3 讨论

3.1 外源ABA对茶树可溶性物质含量和抗氧化酶活力的影响

以往的研究结果表明，施加外源ABA可提高植物中可溶性糖、可溶性蛋白、游离脯氨酸等渗透调节物质的含量，从而增强植物的抗寒性，并逐渐适应低温环境[9，18-20]。本试验中，常温下，施加不同浓度的外源ABA均能使茶树叶片中可溶性蛋白、可溶性糖和游离脯氨酸的含量明显增加;基本在处理4 h时含量显著增加，且随着施用时间和浓度的增加而增加，可见外源ABA可在短时间内提高茶苗中渗透调节物质含量，且使其在处理48 h后仍维持较高浓度，进而提高茶树的抗性。

丙二醛作为膜脂过氧化作用的最终分解产物，在植物衰老和逆境胁迫下会大量积累，其含量的高低可反映植物受伤害的程度。在冬小麦、山茶花、玉米等的研究[10，19，34]中，外源ABA可降低植物中MDA的积累量，从而减轻低温胁迫对细胞膜的破坏作用。本试验中，不同浓度的ABA处理0～24 h内，茶树叶片中MDA含量均有所升高。10、20、50 mg/L ABA处理下，MDA含量虽然明显增加，但其最终含量保持在1.0 nmol/g左右;然而，高浓度（100、200 mg/L）的ABA处理下，MDA含量在处理期间极显著增加，且在处理48 h时含量为初始值的3倍左右。不同浓度外源ABA处理下，茶树叶片MDA含量可显著增加，可能由于试验使用了2年生的茶苗，对外源ABA处理较为敏感。

以往研究表明，外源施加ABA后，抗氧化酶活力呈先上升后下降的趋势[20，25]。经外源ABA处理后，茶苗叶片中SOD、CAT活力基本表现为0～12 h内增强，12～48 h内下降;POD活力为0～24 h内增强，24～48 h内下降;但SOD、CAT、POD的活力在48 h时总体仍高于初始活力。可见外源ABA可提高茶苗抗氧化酶活性并使其在一定时期内保持较高活性，进而引起相应的抗性反应，从而增强茶苗抗逆性。

结合以上数据，可见低浓度（10、20、50 mg/L）ABA处理有利于渗透物质的积累和抗氧化酶活力的提高，从而可提高茶苗抗逆性;而高浓度（100、200 mg/L）ABA处理下渗透物质虽然大量积累，但其MDA含量和抗氧化酶活力均较高，可能大量施加外源ABA已对茶苗造成一定胁迫。

3.2 外源ABA对茶树ABA含量的影响

除了关注外源ABA对渗透调节物质含量和抗氧化酶活力的影响外，相较于其他研究，本试验检测了不同浓度的外源ABA施用对茶苗叶片中内源ABA浓度的影响。结果表明，施加外源ABA促进了内源ABA的积累，这也可能是可溶性糖、可溶性蛋白和游离脯氨酸积累以及抗氧化酶活力提高的原因。同时，研究发现，施用高浓度（100、200 mg/L）的ABA导致叶片中ABA含量极显著增加，甚至增长近1倍。黄丹娟等研究发现，叶片成熟度越高，其ABA含量越低，老叶中积累水杨酸（SA），嫩叶中积累脱落酸，叶片通过合成代谢平衡控制ABA含量和SA含量，以响应逆境胁迫[35]。在本试验中，采样部位为嫩叶，外源ABA促进了其内源ABA的积累，并伴随着可溶性物质含量增加和抗氧化酶活力的增强，可见外源ABA可通过增加内源ABA含量增强茶树的抗逆性。值得关注的是，黄丹娟等在茶树抗逆性评价研究中发现，ABA含量与大多数生理指标变化趋势相反[35]，而本试验中外源ABA施用导致内源ABA的增加，并伴随着可溶性物质含量增加和抗氧化酶活力的增强，有可能是由于过高浓度的ABA对于茶苗嫩叶造成一定胁迫，最终引起游离脯氨酸、MDA等的大量积累以及抗氧化酶活力的显著增强。

以往的研究结果表明，抗性越强的品种对外源ABA敏感性越差，例如孙庆玲等发现，抗寒性强的狗牙根最适ABA处理浓度高于寒敏感品种[21]。然而，梁新华等以抗旱耐瘠品种——红芒麥为研究材料时发现，该品种在试验中并未表现出对外源ABA不敏感性最大[36]。因此，施加外源ABA后，不同抗性茶树品种中生理生化指标的变化、抗性强弱与ABA敏感性的相关性均有待进一步的深入研究。

4 结论

综上，施加外源ABA在48 h内可提高茶苗叶片中可溶性糖、可溶性蛋白和游离脯氨酸的含量，并且提高SOD、CAT、POD的活性。低浓度（10、20、50 mg/L）的ABA在促进可溶性物质积累和提高抗氧化酶活力时，可增强茶苗抗逆性，但也会导致MDA的少量积累;而高浓度的ABA则会引起MDA的大量积累，可能会对茶苗造成胁迫伤害，继而引发可溶性物质的大量积累和抗氧化酶活力的显著增强。本试验比较了不同浓度外源ABA对常温下龙井43茶苗的影响，筛选出的ABA施用浓度，可以避免低浓度ABA不能显著提高抗逆性，同时避免过高浓度ABA抑制生长的情况，对新植茶园利用外源ABA提高茶苗抗寒性以及安全越冬具有重要意义。

参考文献：

[1]曹 婧，兰海燕. 植物激素脱落酸受体及其信号转导途径研究进展[J]. 生物技术通报，2014（6）：22-28.

[2]郭栋梁，李 玲. ABA对植物侧根发生的调节（综述）[J]. 亚热带植物科学，2008，37（1）：67-69.

[3]朱晓琛，张汉马，南文斌. 脱落酸调控植物根系生长发育的研究进展[J]. 植物生理学报，2017，53（7）：1123-1130.

[4]Yoshida T，Mogami J，Yamaguchi-Shinozaki K. ABA-dependent and ABA-independent signaling in response to osmotic stress in plants[J]. Current Opinion in Plant Biology，2014，21：133-139.

[5]刘娟娟，汪惠丽. 植物中脱落酸对非生物胁迫的耐受性研究进展[J]. 安徽农业科学，2017，45（16）：11-12，15.

[6]Zhang J，Jia W，Yang J，et al. Role of ABA in integrating plant responses to drought and salt stresses[J]. Field Crops Research，2006，97（1）：111-119.

[7]陈 康，李 杰，唐 静，等. 一氧化氮参与调节盐胁迫诱导的玉米幼苗脱落酸积累[J]. 植物生理与分子生物学学报，2006，32（5）：577-582.

[8]Anderson M D，Prasad T K，Martin B A，et al. Differential gene expression in chilling acclimated maize seedlings and evidence for the involvement of abscisic acid in chilling tolerance[J]. Plant Physiology，1994，105（1）：331-339.

[9]徐珊珊，史星雲，李 强. 外源ABA对辣椒幼苗抗冷性的影响[J]. 长江蔬菜，2015（24）：55-58.

[10]王军虹，徐 琛，苍 晶，等. 外源ABA对低温胁迫下冬小麦细胞膜脂组分及膜透性的影响[J]. 东北农业大学学报，2014，45（10）：21-28.

[11]党秋玲，于 超，王祯丽. ABA处理种子对加工番茄幼苗抗寒力及相关生理指标的影响[J]. 石河子大学学报，2005，23（3）：349-351.

[12]魏 鑫，倪 虹，张会慧，等. 外源脱落酸和油菜素内酯对干旱胁迫下大豆幼苗抗旱性的影响[J]. 中国油料作物学报，2016，38（5）：605-610.

[13]徐 乐，汪媛媛，叶开温，等. ABA和NO在印度梨形孢提高玉米苗期抗旱性的作用[J]. 分子植物育种，2018，16（9）：2939-2947.

[14]产祝龙，刘占国，施 冰，等. 外源脱落酸对干旱胁迫下美国红枫抗旱性的影响[J]. 林业科技，2019，44（3）：18-21.

[15]Khadri M，Tejera N A，Lluch C. Alleviation of salt stress in common bean （Phaseolus vulgaris） by exogenous abscisic acid supply[J]. Journal of Plant Growth Regulation，2006，25（2）：110-119.

[16]朱菲菲. 外源脱落酸提高灰毡毛忍冬耐盐性的生理机制的研究[D]. 重庆：西南大学，2013.

[17]高 山，孙伟峰，李 莹，等. 水杨酸（SA）和脱落酸（ABA）对盐胁迫玉米幼苗生长的影响[J]. 分子植物育种，2017，15（10）：4195-4164.

[18]刘旭梅. 杜鹃花品种的抗寒性评价及外源ABA对其抗寒性的影响[D]. 杨凌：西北农林科技大学，2017.

[19]章锦涛，王 华，王 松，等. 外施脱落酸对低温胁迫下山茶花生理生化指标的影响[J]. 安徽农业大学学报，2017，44（1）：142-145.

[20]陈 燕，潘祖建，甘卫堂，等. 外源ABA对低温胁迫下番木瓜幼苗抗寒性的影响[J]. 农业研究与应用，2019，32（2）：5-8.

[21]孙庆玲，李培英，孙宗玖，等. 外施脱落酸对不同抗寒性狗牙根品种的渗透调节物质响应研究[J]. 新疆农业大学学报，2012，35（2）：87-92.

[22]Zhou L，Xu H，Mischke S，et al. Exogenous abscisic acid significantly affects proteome in tea plant （Camellia sinensis） exposed to drought stress[J]. Horticulture Research，2014，1：14029.

[23]Zhu X J，Liao J R，Xia X L，et al. Physiological and iTRAQ-based proteomic analyses reveal the function of exogenous γ-aminobutyric  acid （GABA） in improving tea plant （Camellia sinensis L.） tolerance at cold temperature[J]. BMC Plant Biology，2019，19（1）：43.

[24]李 磊，周 琳，李庆会，等. 低温条件下ABA和钨酸钠对茶树叶片中渗透调节物质含量及抗氧化酶活力的影响[J]. 植物资源与环境学报，2016，25（4）：18-24.

[25]周 琳，徐 辉，朱旭君，等. 脱落酸对干旱胁迫下茶树生理特性的影响[J]. 茶叶科学，2014，34（5）：473-480.

[26]张 丽，周 欣，蒋家月，等. 外源ABA对茶树抗寒生理指标的影响[J]. 茶业通报，2012，34（2）：72-74.

[27]Bradford M M. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding[J]. Analytical Biochemistry，1976，72：248-254.

[28]Yemm E W，Willis A J. The estimation of carbohydrates in plant extracts by anthrone[J]. Biochemical Journal，1954，57：508-514.

[29]李合生. 植物生理生化实验原理和技术[M]. 北京：高等教育出版社，2000.

[30]Giannopolitis C N，Ries S K. Superoxide dismutase. Ⅰ. Occurrence in higher plants[J]. Plant Physiology，1977，59：309-314.

[31]Aebi H. Catalase in vitro[J]. Methods in Enzymology，1984，105：121-126.

[32]Bergmeyer H U. Methods of enzymatic analysis[M]. 2nd ed. New York：Academic Press，1974.

[33]姚永宏，徐 澤，侯渝嘉，等. 秋季茶树内源激素的ELISA分析及其在不同器官中的分布[J]. 渝西学院学报（自然科学版），2005，4（4）：26-27，33.

[34]石如意，王腾飞，李 军，等. 低温胁迫下外源ABA对玉米幼苗抗寒性的影响[J]. 华北农学报，2018，33（3）：136-143.

[35]黄丹娟，毛迎新，陈 勋，等. 不同成熟度茶树叶片抗逆性生理指标差异[J]. 中国农学通报，2018，34（19）：44-49.

[36]梁新华，许 兴，徐兆桢. 外源ABA对不同品种春小麦幼苗叶片叶绿素荧光动力学参数的影响[J]. 江苏农业科学，2004（4）：24-26.吉沐祥，王晓琳，黄洁雪，等. 江苏丘陵地区鲜食桃绿色标准化生产技术模式[J]. 江苏农业科学，2020，48（12）：108-112.