国际上植物衰老研究从20世纪60年代的植物整株、器官水平，80年代末组织、细胞，甚至亚细胞结构水平，发展到现在的分子水平。目前植物衰老机制已有营养亏缺说、植物激素调控说、衰老基因调控说等(朱玉贤等，2001)。近十几年来，国内在植物整株水平、器官水平衰老调控、转基因植株等方面取得一些进展，但与国外差距较大(沈成国，2001)。有关竹子衰老的研究主要集中在以下两方面：一是开展早竹(Phyllostachys violascens)林整体衰老及竹林结构和土壤关系的研究。早竹林衰老原因是连年栽培导致地力下降、母竹平均胸径下降、1~3年母竹所占比例少(方伟等，1994；周国模等，1998)；覆盖过厚使竹林长期处于高湿和缺氧状态造成地下鞭根系统严重退化(金爱武，1999)；施用复合肥造成土壤磷残留积累过高、养分含量比例失调和土壤磷酸酶活性下降(杨芳等，2003)；连年用高C/N的稻草等材料覆盖竹林导致土壤C/N明显升高(姜培坤等，1999)；土壤重金属元素Cu、Pb、Zn含量高(姜培坤等，2005)。二是开展竹株和离体器官衰老过程中的一些生理生化变化的研究。茶秆竹(Pseudosasa amabilis)、福建茶秆竹(Pseudosasa amabilis var. convexa)、异叶苦竹(Pleioblatus simonii)叶片衰老是ABA含量上升，IAA，GA₃，Zr含量下降所致(张春霞等，2003)；福建毛竹(Phyllostachys edulis)叶片衰老过程中N和K元素从衰老叶片中转出，而Ca在老叶中累积(Lin et al., 2004)。本文通过对竹子衰老与激素和C/N的关系的研究，来揭示竹子衰老生理机制，丰富植物衰老理论和指导退化竹林更新复壮。

1 材料与方法 1.1 材料和样品采集

试验地设在浙江德清县王桥镇德清早竹丰产示范园区，属北亚热带季风气候，温暖湿润，四季分明，年降雨量1 400 mm左右。红壤，覆盖栽培地有机质丰富，pH值4.5~5.5。竹林立竹度11 000株·hm^-2左右，竹子生长均匀，经营管理水平中等。

选择生长状况相近，未覆盖、2~3年覆盖、4~5年覆盖和6~7年覆盖4类竹林为研究对象。每个样地面积为0.6 hm²，3个重复。2005年4月28日采样。在上述4类竹林中选择1年生、2年生和3年生生长正常健康竹株各3株。竹叶采样从下往上进行，依次是第1，3，5，7枝，每一竹枝上间隔1枝交叉采集同量叶子混合；竹鞭选择正常生长中间段为样本，用水洗干净，置于冰壶中带回实验室，置于－20℃以下低温冰箱中保存。3个重复。

1.2 淀粉、还原糖、总糖和C/N测定

用蒽酮法测定可溶性总糖含量，用酸解法测定淀粉含量，用半微凯氏定氮法测定总氮(N)。C/N=(淀粉含量+总糖含量)/总氮，总糖含量=可溶性总糖含量+淀粉含量(王学杰，2006)。

1.3 植物激素测定

植物激素采用酶联免疫吸附法(ELISA)(王学杰，2006)，由中国农业大学生物学院测定。

2 结果与分析 2.1 不同覆盖时间对竹子内源激素变化的影响 2.1.1 竹鞭内源激素的变化

从未覆盖到6~7年覆盖过程中，早竹内源激素变化呈现很强的规律：1) ABA含量最高，比iPA，Zr，IAA高几倍，GA₃其次，IAA，iPA和Zr含量最低。2) ABA含量随覆盖时间增加而提高，特别是从4~5年覆盖至6~7年覆盖增幅为最大；ABA含量随覆盖时间增长率随竹鞭年龄增长而提高，即3年生>2年生>1年生。GA₃, IAA, iPA和Zr含量随覆盖时间增加而下降，但其下降的模式和幅度有所不同：GA₃和IAA从未覆盖到6~7年覆盖整个过程均呈下降，降幅以4~5年覆盖和6~7年覆盖之间为最大，但降幅小于ABA，大于iPA和Zr；1年生、2年生和3年生不同年龄GA₃和IAA含量差异不明显。3)从未覆盖至4~5年覆盖iPA，Zr含量略有增长，到6~7年覆盖均下降，但降幅较小；1年生、2年生和3年生不同年龄竹鞭iPA和Zr含量分别以1年生和2年生为最高。

1年生、2年生和3年生竹鞭GA₃/ABA，IAA/ABA和(GA₃+IAA)/ABA比值从未覆盖到6~7年覆盖变化见图 1，各比值均随覆盖时间增加而急剧下降，特别是从覆盖4~5年至6~7年降幅最大；降幅随年龄增加而提高，即3年生>2年生>1年生。1年生、2年生和3年生竹鞭中Zr/ABA，iPA/ABA比值随覆盖时间增加而降低，降幅亦从4~5年覆盖至6~7年覆盖最大；其1年生、2年生和3年生竹鞭中Zr/ABA降幅分别为70%，49%，63%。

综上所述，GA₃/ABA，IAA/ABA，(GA₃+IAA)/ABA，Zr/ABA和iPA/ABA比值均随着覆盖时间增加而降低，从4~5年覆盖至6~7年覆盖期间降幅最大。竹鞭调查显示其衰老时间与竹鞭上述激素比值相吻合，都是在4~5年覆盖与6~7年覆盖之间，表明从4~5年覆盖到6~7年覆盖是衰老抑制型激素/衰老促进型激素阈值转折点, 其衰老是GA₃，IAA，Zr，iPA衰老抑制激素与ABA衰老促进型激素的平衡结果, 特别是(GA₃+IAA)/ABA比值降低超过其阈值时，显著促进竹子衰老，ABA和GA₃，IAA，Zr，iPA之间步调一致，调控着竹子衰老。从比值可知，GA₃/ABA最大，IAA/ABA其次，Zr/ABA和iPA/ABA最小，表明GA₃，IAA，Zr和iPA衰老抑制激素抑制衰老作用中，GA₃作用最大，IAA其次，Zr较小，而iPA似乎没有直接参与这一衰老过程。因iPA/ABA比值无论是从未覆盖到4~5年覆盖，还是从4~5年覆盖到6~7年覆盖，其变化甚小，远小于GA₃，IAA和Zr等衰老抑制型激素和ABA衰老促进型激素变化。

2.1.2 竹叶内源激素的变化

竹叶激素含量变化可分为3类：第1类是ABA。含量高，为1 000~2 000 ng·g^-1(以鲜质量计), 与竹鞭相接近，ABA含量随覆盖时间增加而增大, 但增长率低于竹鞭。一般认为叶是ABA合成的主要器官，因此竹鞭ABA增长率高于竹叶表明在竹子衰老中竹鞭比竹叶起的作用更大。ABA含量在4~5年覆盖和6~7年覆盖处有一个显著的增加, ABA含量水平随竹叶年龄增加而增大。第2类是GA₃。含量介于ABA和iPA，Zr和IAA之间，为600 ng·g^-1左右(以鲜质量计), 随覆盖时间增加而略有降低，在4~5年和6~7年处有一个明显的降低，竹叶年龄与GA₃水平相关性不强。第3类是iPA，Zr和IAA。随覆盖时间增加而略有降低，但在4~5年和6~7年处没有一个显著的减少；竹叶年龄与iPA，Zr和IAA水平相关性不强。

GA₃/ABA，IAA/ABA，(GA₃+IAA)/ABA，Zr/ABA和iPA/ABA激素比值均随着覆盖时间增加而略有降低，但幅度很小，特别是(GA₃+IAA)/ABA变化更为平稳，从4~5年覆盖至6~7年覆盖期间也没有明显下降；GA₃/ABA比值最大，而IAA/ABA，Zr/ABA和iPA/ABA三者相近。表明不同覆盖时间对竹叶激素含量有些影响，但对其比值影晌不大。因此认为不同覆盖时间对竹叶衰老影响不大。

2.2 不同覆盖时间对竹子淀粉、总糖、还原糖、全N和C/N变化的影响 2.2.1 对竹叶的影响

1年生、2年生和3年生各龄竹叶淀粉含量从未覆盖至4~5年覆盖缓慢下降，而后略有提高，总体而言变化幅度不大。1年生、2年生和3年生各龄竹叶总糖、还原糖和全N无明显差异，随覆盖时间增加也基本不变。C/N比值随不同覆盖时间变化不大，1年生、2年生和3年生不同年龄竹叶C/N比值之间差异不大。因此认为不同覆盖时间对竹叶衰老影响不大。

2.2.2 对竹鞭的影响

1年生、2年生和3年生竹鞭淀粉含量在覆盖4~5年处有一个显著的上升。全N含量变化不大，保持2.5%左右，1年生、2年生和3年生竹鞭不同年龄间水平差异不大。总糖变化方式与淀粉类似，也在覆盖4~5年处出现一个上升，而还原糖则变化不大，含量水平与全N相当。1年生、2年生和3年生竹鞭C/N比值变化有明显规律可循(图 2)：3年生竹鞭C/N比值从未覆盖到2~3年覆盖呈下降，而后较大幅度增长直至6~7年覆盖；2年生竹鞭则从未覆盖到4~5年均下降，然后至6~7年覆盖时才大幅度增加；1年生竹鞭则总体上从未覆盖至6~7年覆盖呈下降。即2年生和3年生竹鞭分别是在4~5年覆盖和6~7年覆盖及未覆盖和2~3年覆盖间出现升高的拐点，或者说2年生竹鞭比3年生竹鞭C/N比值升高的拐点迟出现。

因此从竹叶和竹鞭C/N比值变化来看，竹叶C/N值小，且变化不大，表明不同覆盖对竹叶的影响较小；竹鞭C/N比值大，变化也大，2年生竹鞭C/N比值在4~5年覆盖和6~7年覆盖间表现显著的升高拐点，而3年生竹鞭则在未覆盖与2~3年间表现较小的升高转折，表明不同覆盖对竹鞭的影响较大。

3 结论与讨论 3.1 不同覆盖时间对竹叶、竹鞭激素和C/N比的影响

随覆盖时间增加，竹叶中ABA含量提高, IAA，GA₃，Zr，iPA含量降低，但GA₃/ABA，IAA/ABA和(GA₃+IAA)/ABA比值较稳定，从4~5年覆盖到6~7年覆盖均未见有明显变化；iPA/ABA和Zr/ABA随覆盖时间有所波动，但总体变化较小。表明不同覆盖时间对竹叶激素含量有些影响，但对其衰老抑制型激素/衰老促进型激素比值则影响不大。从未覆盖到覆盖6~7年过程中1年生、2年生和3年生竹叶淀粉含量略有增加，但还原糖、总糖、淀粉、全N和C/N基本不变；1年生、2年生和3年生叶间淀粉、还原糖、总糖、全N和C/N比无显著差异, 因此认为不同覆盖时间对竹叶衰老无影响。竹鞭ABA含量高，为其他激素几倍，ABA随覆盖时间加长而增长，且从4~5年到6~7年处显著增长；GA₃随覆盖时间增长而下降，在4~5年与6~7年处较大幅度下降；IAA, Zr, iPA随覆盖时间增长仅略微下降，且IAA, Zr, iPA在4~5年与6~7年处没有像ABA, GA₃那样大幅度变化。GA₃/ABA，IAA/ABA，(GA₃+IAA)/ABA随覆盖时间增长而下降，且在4~5年、6~7年处有显著下降拐点，表明不同覆盖时间对竹鞭激素影响较大。从竹鞭调查获知从4~5年覆盖到6~7年覆盖竹鞭开始明显衰老，竹鞭的激素变化恰好与竹鞭衰老变化相吻合，表明竹鞭的衰老是受激素调控。1年生、2年生、3年生竹鞭随不同覆盖时间淀粉、糖和C/N呈现很强的规律性，即淀粉含量、总糖和C/N比从未覆盖至4~5年覆盖明显地下降，然后到6~7年覆盖则为显著地增加，增加幅度较大，而全N和还原糖则变化较小，表明覆盖4~5年后对竹鞭代谢影响开始，特别到覆盖6~7年影响很大。本研究表明竹鞭C/N比升高主要是高含量的C所致，而N含量变化不大，即N素代谢仍正常进行，尽管竹鞭从4~5年表现出开始衰老的迹象，但叶子的N素从根部吸收尚未受到影响。从激素分析可知，竹鞭衰老主要是高含量ABA、低含量GA₃、IAA所致，而CTK变化较少，这与N素变化较少相吻合，因N素是一个CTK合成必须元素，某种程度上N含量与CTK含量呈正相关，竹鞭仍正常合成和运输CTK，供应给叶，维持正常生长。因此覆盖促进竹子衰老是从竹鞭衰老开始的，与竹叶无关。

3.2 竹子衰老的生理机制

覆盖促进早竹衰老是从竹鞭衰老开始的, 与竹叶无关。一般植物的地上部分较地下部分衰老滞后现象普遍存在(武维华，2003)，表明竹子衰老地上地下部分关系符合植物衰老的一般规律。一般认为植株的衰老是因为根部合成的CTK量减少和向地上部分运输减少所致(Van Staden et al., 1988)。但本研究表明竹子的衰老不是根部CTK合成量减少和向地上部分运输减少所致，因为竹鞭和竹叶CTK含量均没有多大降低；而是由ABA和GA₃、IAA动态平衡调控所致，即根部GA₃/ABA，IAA/ABA，(GA₃+IAA)/ABA比值调控竹子衰老：(GA₃+IAA)/ABA降低到一定阈值时触动竹鞭的衰老，反之比值高抑制衰老；且以GA₃/ABA为主，IAA/ABA为辅，因GA₃含量始终较IAA高许多。其实毛竹退笋也是竹子衰老的一种特殊情况，它是生长抑制物质(ABA类)大大超过生长促进物质(IAA类)所致(吴贯明，1985；丁兴萃，1998)。这表明竹子衰老符合植物衰老一般是由抑制型激素/促进型激素比值调控的普遍规律。但竹子衰老不同于一般植物的激素调控机制模式，即CTK不是主要的衰老抑制型激素，没有参与激素衰老调控，或者说调控作用不大。作者的研究表明竹子开花后期竹鞭衰老也是由ABA，GA₃，IAA动态调控所致，而与CTK无关(丁兴萃，2007)。因此认为无论是其营养生长阶段，还是生殖生长阶段，竹子衰老过程不是根部CTK合成量减少和向地上部分运输减少所致，而是由ABA，GA₃，IAA所调控，与CTK无关。竹子是先定型生长植物，它没有次生形成层，新竹长成后不再有体积生长，只有材质生长(周芳纯，1998)。已知GA₃，IAA，ABA在促进细胞伸长中发挥主要作用，而CTK则是促进细胞分裂(潘瑞炽，1995)。因此有理由认为在竹子衰老过程中GA₃，IAA，ABA发挥主要作用，而CTK发挥次要作用，其实不同覆盖过程中竹鞭Zr，iPA含量很低也反过来证明这一点。因此CTK在竹子衰老中没有发挥重要作用也是可理解的，这是由竹子的生物学特性所决定的。

人们认为覆盖导致竹子衰败是由于覆盖打破竹子原来正常生长规律而大量提早出笋，光合作用较弱制造有机物较少，养分供不应求，导致竹鞭养分出现亏缺状态，C/N比升高，导致竹鞭衰老。本研究发现竹鞭随不同年龄覆盖C/N基本平稳，而且在覆盖6~7年淀粉含量反而升高。因此表明竹鞭衰老不是由于营养亏缺所引发。C/N的升高是激素调控的结果, 而不是导致竹子衰老的原因，至少C/N升高不是触动衰老的最初原因，竹子的衰老是由激素调控。GA₃/ABA激素系统控制着竹鞭衰老的发生和进行，ABA是抑制淀粉酶活性，抑制淀粉水解，而GA₃则相反，是促进淀粉水解，竹鞭中淀粉水平变化恰好是GA₃/ABA调控的结果。

因此目前认为早竹覆盖栽培导致竹林提早衰败是由于连续使用高C/N比稻草等材料的说法不妥。其实毛竹生产中大小年现象也是竹子生产中一个常见的问题，以前认为竹子的大小年是由营养决定的，但现在认为是由生长促进类激素和生长抑制类激素比例所决定的(郑郁善，1998)，表明竹子衰老中激素调控的主导性和重要性，印证了一般认为植物衰老整株水平上发生的器官衰老是受内源因子(激素)介导的、程序化的遗传控制过程(陆定志，1997；Nooden et al., 1993)。至于什么因子促进了激素代谢的改变，触动了衰老程序的启动，需进一步研究。