外源激素對(duì)碗蓮開(kāi)花及酶活性的影響1)

孔德政 申雪瑩 孟偉芳 張?jiān)品?劉藝平

(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)，鄭州，450002)

荷花(Nelumbo nucifera Gaertn．)作為中國(guó)十大傳統(tǒng)名花之一，其花朵碩大，花色凈潔，清香淡遠(yuǎn)，深受人們的喜愛(ài)。其小型品種碗蓮因其體型較小，易栽培易管理更是進(jìn)入了千家萬(wàn)戶(hù)。在觀賞應(yīng)用中荷花的花期較短、著花數(shù)量少是限制其發(fā)展的重要因素，因此，荷花開(kāi)花調(diào)控的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，目前，荷花花期調(diào)控的研究主要在光照和溫度調(diào)節(jié)等方面［1-3］，但是利用外源內(nèi)源激素調(diào)控荷花生長(zhǎng)發(fā)育還鮮有報(bào)道。因此，本試驗(yàn)研究了外源生長(zhǎng)素(IAA)、赤霉素(GA3)、細(xì)胞分裂素(6-BA)對(duì)碗蓮品種‘紅霞’生長(zhǎng)發(fā)育及生長(zhǎng)過(guò)程中酶活性的影響，為碗蓮的栽培管理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

供試材料為碗蓮品種‘紅霞’(Nelumbo nucifera‘Hongxia’)，購(gòu)于河南省鄭州市田園情水生花卉基地。2013 年4 月5 日，選擇生長(zhǎng)健壯、無(wú)病蟲(chóng)害、頂芽完好無(wú)損、具有三節(jié)粗壯藕鞭的種藕，種植于2 m×1 m 的水池中，土壤為泥層深厚肥沃、富含有機(jī)質(zhì)的黃泥土。

2013 年5 月23 日選擇材料的第3 片立葉進(jìn)行試驗(yàn)處理。在距葉心2 cm 處進(jìn)行1 cm2大小的劃傷處理，然后在創(chuàng)傷處涂抹外源激素，每片葉子處理2處。3 種外源激素的質(zhì)量濃度處理分別為50、100、150 mg·L-1，每個(gè)處理10 株，對(duì)照只進(jìn)行同樣的劃傷處理。酶活性測(cè)定從處理當(dāng)天開(kāi)始取樣，選取生長(zhǎng)良好的完整立葉，放入液氮帶回實(shí)驗(yàn)室。以后每隔20 d，即6 月12 日、7 月2 日、7 月22 日、8 月11日、8 月31 日進(jìn)行取樣。

生長(zhǎng)發(fā)育指標(biāo)測(cè)定:記錄各處理碗蓮的立葉數(shù)量、葉面積(葉片縱徑代表)、葉柄高度、開(kāi)花總量、花期。計(jì)算各指標(biāo)的絕對(duì)生長(zhǎng)率，絕對(duì)生長(zhǎng)率=［(處理100 d 時(shí)生長(zhǎng)量-未處理時(shí)生長(zhǎng)量)/未處理時(shí)生長(zhǎng)量］×100%。

生理生化指標(biāo)的測(cè)定:SOD 活性測(cè)定采用氮藍(lán)四唑法［4］;POD 活性測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法［5］;PPO活性測(cè)定采用朱廣廉等［6］和王鵬［7］的方法;CAT 活性測(cè)定采用李合生等［8］的方法。

數(shù)據(jù)處理:數(shù)據(jù)采用SPSS 19．0 和Excel 2007 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2．1 外源激素對(duì)碗蓮葉片生長(zhǎng)與開(kāi)花的影響

從表1 可以看出，經(jīng)不同質(zhì)量濃度IAA 處理后，立葉數(shù)、葉面積和葉高絕對(duì)生長(zhǎng)率比對(duì)照均有了不同程度的降低，開(kāi)花總數(shù)有了一定的增加。其中，經(jīng)150 mg·L-1IAA 處理的立葉數(shù)目絕對(duì)生長(zhǎng)率比對(duì)照降低了200%，達(dá)到極顯著水平;經(jīng)100、150 mg·L-1IAA 處理的葉面積絕對(duì)生長(zhǎng)率分別比對(duì)照減小了79%和81%，差異顯著;葉高在100 mg·L-1IAA處理下的絕對(duì)生長(zhǎng)率比對(duì)照降低了205%，差異顯著。開(kāi)花總數(shù)在50、100 mg·L-1IAA 的處理下增加2朵，開(kāi)花時(shí)間提前了3 d;經(jīng)150 mg·L-1IAA 處理的增加7 朵，開(kāi)花時(shí)間比對(duì)照提前了10 d。各處理的落花日期沒(méi)有變化。

經(jīng)不同質(zhì)量濃度GA3處理后，立葉數(shù)、葉面積和葉高絕對(duì)生長(zhǎng)率均有不同程度的降低，開(kāi)花總數(shù)增加。經(jīng)50、100、150 mg·L-1GA3處理的立葉數(shù)目絕對(duì)生長(zhǎng)率分別比對(duì)照降低了261%、243%、114%，差異均達(dá)到極顯著水平;經(jīng)50、100 mg·L-1GA3處理的葉面積絕對(duì)生長(zhǎng)率分別比對(duì)照減小了76%和83%，葉高絕對(duì)生長(zhǎng)率分別比對(duì)照減小了199%和204%，差異均達(dá)到顯著水平。經(jīng)50 mg·L-1GA3處理的開(kāi)花總數(shù)比對(duì)照增加了5 朵，開(kāi)花時(shí)間提前了7 d;經(jīng)100 mg·L-1GA3處理的比對(duì)照增加了2朵，開(kāi)花時(shí)間提前了3 d;而經(jīng)150 mg·L-1GA3處理的開(kāi)花時(shí)間與對(duì)照相同，但落花時(shí)間延遲了7 d。

經(jīng)不同質(zhì)量濃度6-BA 處理后，僅經(jīng)100 mg·L-16-BA 處理的立葉數(shù)、葉面積和葉高絕對(duì)生長(zhǎng)率有所增加，比對(duì)照分別增加了45%、26%、158%，差異極顯著;經(jīng)50、150 mg·L-16-BA 處理的立葉數(shù)目絕對(duì)生長(zhǎng)率分別比對(duì)照降低了218%和164%，差異達(dá)到極顯著水平，而葉面積、葉高絕對(duì)生長(zhǎng)率與對(duì)照無(wú)顯著差異。經(jīng)150 mg·L-16-BA 處理的開(kāi)花總數(shù)比對(duì)照增加了4 朵，開(kāi)花日期提前了7 d。

表1 不同激素處理對(duì)碗蓮葉片生長(zhǎng)與開(kāi)花的影響

注:表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差;CK 為對(duì)照;同列不同小寫(xiě)字母表示在0．05 水平上差異顯著，不同大寫(xiě)字母表示在0．01 水平上差異顯著。

2．2 外源激素對(duì)碗蓮酶活性的影響

2．2．1 SOD 活性的變化規(guī)律

SOD 與細(xì)胞活性氧代謝密切相關(guān)，主要功能是清除超氧陰離子自由基，活性增加說(shuō)明其清除自由基的能力增強(qiáng)，反之則弱。從表2 可以看出，試驗(yàn)過(guò)程中各處理與對(duì)照葉片的SOD 活性整體呈先上升后下降的趨勢(shì)，對(duì)照的SOD 活性在處理60 d(7 月22 日)達(dá)到最高值221 U·g-1，顯著高于其他時(shí)期。經(jīng)50、100 mg·L-1IAA 和50 mg·L-1GA3處理的SOD 活性也在處理60 d 時(shí)達(dá)到最高值，而其他各處理SOD 活性均在處理40 d(7 月2 日)時(shí)達(dá)到最高值，各處理的SOD 活性最高值均大于對(duì)照，且與其他時(shí)期的SOD 活性值差異顯著。說(shuō)明外源IAA、GA3和6-BA 均在不同程度上提高碗蓮葉片的SOD 活性，從而促進(jìn)碗蓮的生長(zhǎng)發(fā)育。

2．2．2 POD 活性的變化規(guī)律

POD 可以促進(jìn)植物體內(nèi)的代謝、反映植物的生長(zhǎng)發(fā)育特性，其活性的高低反映了植物代謝能力的大小。從表2 看出，對(duì)照的POD 活性在處理20 d(6月12 日)迅速達(dá)到最高值372 U·g-1·min-1，而后急劇下降，然后又略有上升。經(jīng)150 mg·L-1IAA 處理的POD 活性于處理60 d(7 月22 日)達(dá)到最高值，比對(duì)照最高值高出37 U·g-1·min-1，其他處理的最高值均小于對(duì)照。經(jīng)50 mg·L-1GA3、6-BA 處理的POD 活性分別在處理40 d(7 月2 日)和80 d(8 月11 日)達(dá)到最高值，其他處理的POD 活性和對(duì)照相同均在處理20 d 達(dá)到最高值。從POD 活性結(jié)果來(lái)看，150 mg·L-1IAA 能夠明顯刺激碗蓮的新陳代謝活動(dòng)，而對(duì)50 mg·L-1GA3、6-BA 處理不敏感。

2．2．3 PPO 活性的變化規(guī)律

PPO 是兒茶酚氧化酶和漆酶的統(tǒng)稱(chēng)，許多生物、非生物因素都可誘導(dǎo)PPO 活性增加。由表2 可以看出，對(duì)照的PPO 活性先是下降而后上升，在處理60 d 時(shí)(7 月22 日)急劇上升達(dá)到最高值，為170 U·g-1·min-1，而后迅速下降，后略有上升。經(jīng)100 mg·L-1IAA、6-BA 處理的PPO 活性與對(duì)照同樣于7 月22 日達(dá)到最高值，其他各處理的PPO 活性均早于對(duì)照達(dá)到最高值。各處理的PPO 活性最高值均低于對(duì)照最高值。

2．2．4 CAT 活性的變化規(guī)律

CAT 是生物防御系統(tǒng)的關(guān)鍵酶之一，能夠有效清除植物細(xì)胞內(nèi)過(guò)量的活性氧和自由基，酶活性越高，清除能力越強(qiáng)。從表2 可以看出，對(duì)照的CAT酶活性在處理20 d(6 月12 日)迅速達(dá)到最高值，為420 U·g-1·min-1，經(jīng)IAA、GA3、6-BA 各處理的CAT 活性最高值均出現(xiàn)在花期，而后下降，初期的酶活性最低。除50 mg·L-1IAA 處理外，CAT 活性最高值均與其他時(shí)期差異顯著。經(jīng)100、150 mg·L-16-BA 處理的CAT 活性最高值大于對(duì)照，分別為423、450 U·g-1·min-1，其他處理的CAT 活性的最高值均低于對(duì)照。經(jīng)100、150 mg·L-16-BA 處理的表現(xiàn)出較高的CAT 酶活性，有利于促進(jìn)碗蓮的開(kāi)花生長(zhǎng)。

3 結(jié)論與討論

植物激素與植物成花間的關(guān)系一直是成花研究的中心內(nèi)容，植物內(nèi)源激素水平的平衡，被認(rèn)為是比較重要的一個(gè)影響因素［9］。但內(nèi)源激素系統(tǒng)調(diào)控植物體生長(zhǎng)發(fā)育并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的過(guò)程，而是多種激素在時(shí)空上聯(lián)合后建立起來(lái)的某種平衡關(guān)系，而且這種關(guān)系隨著時(shí)空的變化而改變［10-11］。這種平衡狀態(tài)控制著SOD、POD、PPO、CAT 等酶活性，從而影響著植物生理功能和生長(zhǎng)發(fā)育。赤霉素類(lèi)、生長(zhǎng)素類(lèi)主要與營(yíng)養(yǎng)積累和運(yùn)輸有關(guān)，對(duì)促進(jìn)植物細(xì)胞的增長(zhǎng)較顯著，細(xì)胞分裂素類(lèi)主要控制細(xì)胞分裂和器官發(fā)育［12］。

本試驗(yàn)中隨著生長(zhǎng)素質(zhì)量濃度的增加，對(duì)碗蓮開(kāi)花數(shù)量和花期提前的促進(jìn)作用也越來(lái)越明顯。經(jīng)150 mg·L-1IAA 處理能增加碗蓮開(kāi)花數(shù)量及促進(jìn)提早開(kāi)花，在該處理下SOD 和POD 的活性在花期顯著提高，說(shuō)明經(jīng)150 mg·L-1IAA 處理可促進(jìn)碗蓮的花芽分化進(jìn)程，這與靳丹丹［13］研究結(jié)果一致。外施赤霉素對(duì)碗蓮的開(kāi)花表現(xiàn)為雙重作用，經(jīng)50 mg·L-1GA3處理后碗蓮的開(kāi)花數(shù)量顯著增加，開(kāi)花日期明顯提前，在仙客來(lái)［14］中也有同樣的結(jié)果;而經(jīng)150 mg·L-1GA3處理的則使落花期延緩，這一處理下SOD 和PPO 活性在開(kāi)花前期均顯著提高，并且之后仍保持在較高的水平，可能與落花期的延緩相關(guān)。章鐵等［15］、胡惠蓉等［16］在研究梅花時(shí)，發(fā)現(xiàn)赤霉素可有效延緩花期和明顯增加開(kāi)花量。經(jīng)100 mg·L-16-BA 處理能夠顯著促進(jìn)葉片的伸長(zhǎng)、葉面積和葉片數(shù)量的增加，該處理下CAT 活性在初花期保持在較高水平，而其他酶活性的變化與對(duì)照沒(méi)有明顯差異。經(jīng)150 mg·L-16-BA 處理也能夠提高碗蓮的開(kāi)花數(shù)量和提前花期，該處理下SOD 活性顯著提高、PPO 活性最大值提前、CAT 活性提高，說(shuō)明6-BA 主要是通過(guò)影響SOD、PPO、CAT 等活性來(lái)促進(jìn)碗蓮開(kāi)花的。

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