矮壯素對大麗花生長發(fā)育和內(nèi)源激素含量的影響及相關(guān)性分析

甄紅麗，苑兆和，馮立娟，丁雪梅，王曉慧，韓玲玲，楊尚尚

(1.山東省果樹研究所，山東 泰安 271000；2.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，山東 泰安 271018)

大麗花(Dahliapinnata)又名大理花、天竺牡丹、地瓜花等，原產(chǎn)墨西哥、危地馬拉及哥倫比亞一帶，是菊科大麗花屬(Dahlia)的多年生球根花卉，屬世界名花。大麗花花型千姿百態(tài)，色彩綺麗奪目，且品種繁多，適應(yīng)性強，可盆栽和地植，是美化公園、布置庭院的較好花卉材料[1]。但生產(chǎn)中適于盆栽且花色豐富、花型美觀、花期不同的矮生型品種較少，而中生和高生型品種易出現(xiàn)倒伏現(xiàn)象。目前，矮化大麗花的方法主要為調(diào)整栽培管理方法[1-2]及植物生長調(diào)節(jié)劑的利用，其中矮壯素[3]、比久[4]、多效唑[4-8]和烯效唑[8-9]在大麗花上的應(yīng)用已有報道，但都為多次施藥，且多集中在研究生長調(diào)節(jié)劑對大麗花形態(tài)指標及部分抗性生理指標的影響方面。

植物生長調(diào)節(jié)劑作為植物生長物質(zhì)的一種，通過調(diào)控植株內(nèi)源激素含量影響植物整體的生長發(fā)育，有效改善植株生長發(fā)育指標、抗逆性和產(chǎn)量[10]。植物生長延緩劑矮壯素在大麗花上的研究未見相關(guān)報道。本研究以大麗花品種‘隴上雄鷹’為試材，研究矮壯素不同施用方式和不同濃度對大麗花生長發(fā)育和內(nèi)源激素含量的影響，并分析二者的相關(guān)性，以期為闡明矮壯素對大麗花生長發(fā)育的調(diào)控機理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1試驗材料 試驗于2010年在山東省果樹研究所觀賞園藝室實驗基地進行。材料為大麗花高生型品種‘隴上雄鷹’，株高約為102.6 cm，花期7月上旬。于2010年4月23日分根，催芽；5月12日扦插，扦插苗株高約10 cm，基質(zhì)為園土、沙和草炭混合物(V園土∶V沙∶V草炭=5∶3∶2)，15 d生根后選生長健壯、株高一致的幼苗定植于口徑28 cm、高30 cm的塑料盆內(nèi)，盆土配制為V園土∶V沙∶V草炭∶V羊糞=5∶3∶2∶1，進行常規(guī)管理[11-12]。

矮壯素是河南富農(nóng)化工有限公司生產(chǎn)的質(zhì)量分數(shù)為96%的晶體顆粒。

1.2試驗方法 株高20 cm時(9月4日)進行噴施和根施處理1次。采用單因素隨機區(qū)組設(shè)計，以清水處理為對照。矮壯素濃度梯度為0、1 000、1 500、2 000、2 500、3 000 mg·L-1，每處理3個重復(fù)，每重復(fù)6盆，每盆1株。處理后分別在營養(yǎng)生長期(9月12日)和生殖生長期(10月12日)取完整的成熟葉片(自植株頂端向下4～5節(jié))，冷凍干燥后，放入-30 ℃冰箱中保存，用于測定內(nèi)源激素IAA、GA3和ABA含量，測定重復(fù)3次。

植株現(xiàn)蕾后用卷尺(精確度1 mm)測量株高、節(jié)間長和有效葉面積(長×寬×2/3)；用游標卡尺(精確度0.1 mm)測量莖粗；花朵完全開放后用直尺(精確度1 mm)測量花朵直徑，數(shù)花瓣數(shù)；花期測定為始花期到末花期的時間。

1.3激素的提取與測定 稱取0.3 g研磨好的葉片，放入15 mL離心管內(nèi)，加入含有30 μg·mL-1的二乙基二硫代氨基甲酸鈉的100%冷乙腈浸提3次，第1次加5 mL浸提36 h，第2次加4 mL震蕩2 h，第3次加2 mL清洗殘渣，離心。將浸提液全部倒入蒸餾瓶內(nèi)進行減壓濃縮，然后加8 mL磷酸緩沖液和4 mL三氯甲烷洗滌，將洗滌液倒入試管內(nèi)震蕩2 h，用三氯甲烷和PVPP去除色素和酚類物質(zhì)，離心；取上清液5 mL用乙酸乙酯萃取植物激素，將萃取液進行減壓濃縮后，用1 mL色譜流動相(甲醇∶0.5%乙酸=45∶55)溶解。

測定采用高效液相色譜(HPLC)法，用外標法進行定性和定量分析；植物激素標樣為生長素(IAA)、赤霉素(GA3)、脫落酸(ABA)，均為上海伯奧生化公司產(chǎn)品；色譜條件：美國Agilent 高效液相色譜儀，Agilent C18柱；流動相：甲醇∶0.5%乙酸=45∶55；柱溫控制在28 ℃；檢測波長為254 nm；進樣量：20 μL；流速0.9 mL·min-1。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析方法 所獲數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2003軟件進行處理，用DPS(7.05版)統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，采用單因素方差分析和最小顯著差異法(Tukey)多重比較法進行顯著性檢驗及相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1矮壯素對大麗花生長發(fā)育的影響 噴施和根施矮壯素，可使大麗花株高顯著矮化，節(jié)間縮短，葉面積、莖粗、花徑和花瓣數(shù)量增加，花期延長；隨著施用質(zhì)量濃度的增加，對大麗花各形態(tài)指標的作用效果逐漸增強(表1)。噴施1 000 mg·L-1處理只顯著影響株高、節(jié)間長、葉面積和花瓣數(shù)(P<0.05)；1 500 mg·L-1處理使花徑也有顯著變化，而2 000～3 000 mg·L-1對各生長發(fā)育指標的作用均達顯著水平(2 000 mg·L處理莖粗除外)。3 000 mg·L-1使株高矮化27.6 cm，節(jié)間長縮短3.1 cm，莖粗、葉面積、花徑和花瓣數(shù)分別較對照增加3.38 mm、20.63 cm2、1.7 cm和82枚，花期延長6 d。

除1 500 mg·L-1處理莖粗外，根施處理對‘隴上雄鷹’各生長發(fā)育指標影響均達顯著水平，且各質(zhì)量濃度間的影響差異顯著。在相同質(zhì)量濃度處理條件下，根施處理效果>噴施處理效果(表1)。與對照和其他各處理相比，以2 500和3 000 mg·L-1根施效果最顯著，株高矮化30.6～33.0 cm，節(jié)間長縮短3.5～3.8 cm，莖粗、葉面積分別增加4.06～5.02 mm和74.80～100.19 cm2，花徑增大4.7～5.0 cm，花瓣數(shù)增加121～153枚，花期延長8～12 d?？梢?，相同處理水平的矮壯素，根施效果優(yōu)于噴施，這可能由于大麗花為球根花卉，根部吸收養(yǎng)分能力大于葉面。

表1 矮壯素對大麗花生長發(fā)育指標的影響

2.2矮壯素對大麗花內(nèi)源激素IAA、GA3和ABA含量的影響 營養(yǎng)生長期隨著噴施質(zhì)量濃度的增加，‘隴上雄鷹’葉片內(nèi)IAA和GA3含量逐漸降低，ABA含量逐漸升高，作用效果逐漸增強(表2)。IAA、GA3含量噴施處理較對照均顯著降低，且各處理間差異顯著(P<0.05)；ABA含量提高，但僅3 000 mg·L-1處理與對照差異顯著(表2)。

根施條件下，1 000和1 500 mg·L-1矮壯素處理對IAA和GA3含量影響均顯著(P<0.05)，對ABA含量影響不顯著(P>0.05)，2 000～3 000 mg·L-1處理使3種內(nèi)源激素較對照均有顯著變化。以3 000 mg·L-1處理效果最好，IAA和GA3含量分別較對照降低47.59%和22.45%，ABA提高30.95%。與同水平下噴施處理相比，IAA和GA3含量降低22.32%和15.74%(表2)，ABA含量提高15.79%。說明根施較噴施矮壯素對大麗花營養(yǎng)生長影響效果好。

與營養(yǎng)生長期相比，大麗花生殖生長期內(nèi)源激素含量變化明顯不同，在矮壯素處理條件下，IAA和GA3含量較對照均顯著提高，ABA含量降低；且施用質(zhì)量濃度越高作用效果越顯著(表2)。噴施各處理內(nèi)源激素含量較對照大多差異顯著，但1 000與1 500 mg·L-1處理對GA3含量的影響雖顯著，但處理間差異卻不顯著(P>0.05)，1 500和2 000 mg·L-1處理對ABA含量的處理間差異也不顯著。以3 000 mg·L-1處理作用效果最好，IAA和GA3含量分別較對照提高0.216和0.497 μg·g-1，ABA含量下降0.033 μg·g-1。

根施效果顯著優(yōu)于同水平處理下的噴施效果(表2)。對IAA和GA3的影響，各處理較對照和同水平的噴施處理都顯著增加(P<0.05)；1 000和1 500 mg·L-1處理間對ABA影響差異不顯著(P>0.05)，且較同水平噴施處理也無顯著。與對照和其他處理相比，以2 500和3 000 mg·L-1矮壯素處理效果最好，IAA含量提高了0.797和1.00 μg·g-1，GA3含量提高1.129和1.657 μg·g-1，ABA含量降低0.034和0.037 μg·g-1。表明根施矮壯素較噴施對大麗花生殖生長影響效果顯著。

2.3生長期內(nèi)大麗花生長發(fā)育指標與激素含量之間的相關(guān)性 ‘隴上雄鷹’的生長發(fā)育指標(株高、節(jié)間長、莖粗和葉面積)與內(nèi)源激素IAA、GA3和ABA之間存在一定的相關(guān)性，但同一指標與相同內(nèi)源激素的相關(guān)性有差異(表3)。噴施處理，株高與IAA和GA3、小葉面積與ABA含量是極顯著正相關(guān)(P<0.01)，葉面積與IAA和GA3、株高與ABA是極顯著負相關(guān)。節(jié)間長分別與IAA、ABA是顯著正相關(guān)和負相關(guān)(P<0.05)，與GA3相關(guān)性不顯著(P>0.05)。莖粗與GA3是極顯著負相關(guān)，與IAA和ABA是顯著負相關(guān)和正相關(guān)。

表2 矮壯素對大麗花內(nèi)源激素含量的影響

根施處理，株高與IAA是極顯著正相關(guān)(P<0.01)，與GA3、ABA分別是顯著正相關(guān)和負相關(guān)(P<0.05)。節(jié)間長與IAA是極顯著正相關(guān)，與GA3是顯著正相關(guān)，與ABA相關(guān)性不顯著(P>0.05)。莖粗與3種激素均表現(xiàn)為極顯著相關(guān)。葉面積均與IAA是顯著負相關(guān)與GA3和ABA呈極顯著正相關(guān)(表3)。說明矮壯素的使用方式不同會影響生長發(fā)育指標與內(nèi)源激素的相關(guān)性。

與營養(yǎng)生長期相比，大麗花生殖生長期生長發(fā)育指標與3種內(nèi)源激素之間的相關(guān)性不同(表4)。噴施處理，花期、花徑與IAA和GA3是極顯著正相關(guān)(P<0.01)，與ABA是極顯著負相關(guān)。花瓣數(shù)與IAA是極顯著正相關(guān)，與GA3和ABA是顯著正相關(guān)和負相關(guān)(P<0.05)。

表3 營養(yǎng)生長期大麗花生長發(fā)育指標與激素含量之間的相關(guān)性

表4 生殖生長期大麗花生長發(fā)育指標與激素含量之間的相關(guān)性

根施處理，花期、花徑、花瓣數(shù)與IAA、GA3均是極顯著正相關(guān)；而與ABA相關(guān)性有差異，花期、花徑與ABA顯著負相關(guān)，花瓣數(shù)與ABA極顯著負相關(guān)(表4)。說明花的不同發(fā)育指標受不同內(nèi)源激素的調(diào)控。

3 討論

3.1矮壯素對大麗花生長發(fā)育的影響 矮壯素為常用的植物生長延緩劑，可以使節(jié)間縮短，植株變矮，莖變粗，葉色加深，還可增強植株抗逆性[13-14]。本研究發(fā)現(xiàn)，1 000～3 000 mg·L-1處理范圍的矮壯素可使大麗花株高顯著矮化，節(jié)間縮短，主莖增粗，葉面積、花徑明顯增加，花期延長。且隨著藥劑濃度的增加，作用效果增強，株型得到顯著改善，大麗花觀賞價值提高。此外，根施效果明顯優(yōu)于噴施，以根施3 000 mg·L-1處理最顯著，各生長發(fā)育指標較對照差異均顯著。

3.2矮壯素對大麗花內(nèi)源激素IAA、GA3和ABA含量的影響 IAA和GA3有相同的合成前體焦磷酸法呢脂(FPP)，F(xiàn)PP既可生成牻牛兒牻牛兒焦磷酸(GGPP)，經(jīng)過環(huán)化過程合成GA3；也能產(chǎn)生倍半萜(脫落酸為倍半萜)。因此，若GGPP的環(huán)化受抑制，GA3的合成會受阻，脫落酸的生成會得到促進[15]。GGPP的環(huán)化過程由貝殼杉烯合成酶A及B所控制，矮壯素為季銨類化合物，對兩種酶有抑制效果，可使GGPP的環(huán)化步驟受阻[16]。本研究發(fā)現(xiàn)，在矮壯素處理條件下，營養(yǎng)生長期大麗花葉片內(nèi)GA3含量下降，ABA含量升高；說明矮壯素通過影響貝殼杉烯合成酶A及B活性，抑制了GA3的生物合成，間接促進了ABA水平的升高。但生殖期GA3含量升高，ABA含量下降，這可能與植物生長延緩劑的雙重效應(yīng)有關(guān)，即隨著處理時間的延長，內(nèi)源ABA含量會表現(xiàn)出先提高后降低的效應(yīng)[17]。ABA與GA3有拮抗作用，從而使GA3含量在后期出現(xiàn)上升的趨勢，且上升效果高濃度>低濃度，根施>噴施。

有關(guān)矮壯素直接影響IAA的研究未見報道，但GA3可促進L-色氨酸向IAA的合成前體(D-色氨酸)轉(zhuǎn)化，并調(diào)控外消旋酶活性，促進D-色氨酸合成IAA；此外GA3對氧化IAA側(cè)鏈的IAA氧化酶有抑制作用[15]。本研究中，噴施和根施矮壯素后，‘隴上雄鷹’葉片內(nèi)IAA含量呈先下降后升高的變化，與GA3含量變化一致。這與矮壯素降低了地榆(Sanguisorbaofficinalis)[18]和高羊茅(Festucaarundinace)[19]營養(yǎng)生長期IAA和GA3含量的研究結(jié)果相符。表明矮壯素通過對GA3的調(diào)控作用，間接影響IAA含量變化，從而影響大麗花植株的變化。

3.3生長發(fā)育指標和內(nèi)源激素相關(guān)性 植物生長發(fā)育進程中，任何一種生理過程都是多種激素共同調(diào)控來實現(xiàn)的[10]。GA3和IAA是調(diào)控植物生長的主要激素，可促進細胞的伸長，使節(jié)間伸長、株高增加[20-21]。ABA與IAA和GA3相拮抗，可抑制細胞伸長和促進細胞的橫向擴大，抑制植株的縱向生長[22]。相關(guān)分析表明，矮壯素處理條件下，‘隴上雄鷹’株高和節(jié)間長與IAA和GA3是正相關(guān)，與ABA是負相關(guān)；而莖粗和葉面積與GA3是極顯著負相關(guān)，與IAA是顯著負相關(guān)，與ABA是極顯著正相關(guān)。說明矮壯素降低GA3和IAA含量，提高ABA含量，抑制了植物細胞的伸長，導(dǎo)致大麗花株高和節(jié)間長的生長受抑制，同時促進了莖稈的加粗和葉面積的擴大。這與矮壯素降低赤霉素和生長素含量抑制藍花棘豆(Oxytropiscierulea)[23]花序節(jié)間生長的結(jié)果一致。

ABA能促進離層的形成，加快器官的脫落。GA3促進細胞分裂，加強IAA對養(yǎng)分的動員效應(yīng)，延緩植物器官衰老。IAA可增加細胞壁的伸展性，促進細胞分裂，抑制花朵脫落、葉片老化[10]。相關(guān)分析顯示，大麗花花期和花徑與IAA和GA3是極顯著正相關(guān)，與ABA是負相關(guān)；花瓣與IAA和GA3是正相關(guān)，與ABA是負相關(guān)。表明生殖期IAA、GA3含量的升高及ABA含量水平的下降有利于促進細胞的繼續(xù)分裂，促使花瓣增加，花朵增大，同時延緩花朵衰老，延長花期。此外，相關(guān)分析表明，IAA與以上5個生長發(fā)育指標均呈極顯著相關(guān)。因此，本研究認為矮壯素對大麗花‘隴上雄鷹’生長發(fā)育指標的影響主要是調(diào)控了IAA含量的變化。

本研究還發(fā)現(xiàn)，矮壯素使‘隴上雄鷹’整個生長發(fā)育進程中內(nèi)源激素均發(fā)生變化，且受不同施藥方法的影響，同一生長發(fā)育指標與同一種內(nèi)源激素的相關(guān)性有差異。這可能由于不同激素的作用也依賴于器官、組織和生長發(fā)育階段的特異性[24]。

4 結(jié)論

大麗花‘隴上雄鷹’在噴施和根施矮壯素后，營養(yǎng)生長期和生殖生長期內(nèi)源激素IAA、GA3和ABA含量均較對照發(fā)生顯著變化，有效調(diào)控了生長發(fā)育指標，株高顯著矮化，節(jié)間縮短，莖稈變粗，葉面積和花徑增加，花期明顯延長；且認為矮壯素主要間接調(diào)控了IAA含量變化影響了各生長發(fā)育指標。其中根施效果較噴施效果好，以3 000 mg·L-1處理效果最顯著。

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