植物生長調(diào)節(jié)劑對紅心杉組培苗生長及內(nèi)源激素的影響*

陳振科，徐圓圓，林小花，覃儀，韋素潔，劉旭慶，楊梅

(1.廣西國有維都林場，廣西 來賓546100；2.廣西大學(xué)林學(xué)院，廣西 南寧530004)

植物生長調(diào)節(jié)劑對紅心杉組培苗生長及內(nèi)源激素的影響*

陳振科1，徐圓圓2，林小花1，覃儀1，韋素潔2，劉旭慶2，楊梅2

(1.廣西國有維都林場，廣西 來賓546100；2.廣西大學(xué)林學(xué)院，廣西 南寧530004)

以紅心杉優(yōu)良單株組培苗為材料，采用L4(23)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)探討不同植物生長調(diào)節(jié)劑濃度及其配比對紅心杉組培苗生長及內(nèi)源激素的影響。結(jié)果表明:不同植物生長調(diào)節(jié)劑對紅心杉組培苗的高生長及莖段的增殖生長均有促進(jìn)作用，IBA 0.3mg/L、6-BA 0.8mg/L是有利于紅心杉增殖培養(yǎng)的植物生長調(diào)節(jié)劑濃度，當(dāng)KT 1mg/L時(shí)有利于其苗高生長，KT 2mg/L時(shí)有利于其莖段增殖培養(yǎng)；IBA 0.2mg/L、6-BA 0.8mg/L、KT 1mg/L組合下，葉綠素a、葉綠素b、葉綠素總含量及內(nèi)源IAA、GA、ZT、ABA含量、IAA/ZR比值均達(dá)到最大；IBA對苗高生長、葉綠素總含量及內(nèi)源ZR含量的影響較大，6-BA對莖段增殖培養(yǎng)及內(nèi)源ABA含量的影響較大，KT對內(nèi)源IAA、GA含量影響較大。苗高與ABA/GA間呈極顯著負(fù)相關(guān)，莖段增殖系數(shù)與IAA/ZR存在一定的負(fù)相關(guān)關(guān)系，但相關(guān)性均不顯著；葉綠素總含量與ABA/ZR間呈極顯著負(fù)相關(guān)。ABA/GA比值的減少有利于苗高生長，而IAA/ZR比值的減少則有利于腋芽的誘導(dǎo)，ABA/ZR比值的減少能促進(jìn)葉綠素的積累。

紅心杉；植物生長調(diào)節(jié)劑；組培苗生長；內(nèi)源激素

杉木〔Cunninghamialanceolata(Lamb.)Hook.〕是我國南方重要的用材樹種，其木材質(zhì)地柔軟、生長速度快、用途廣泛[1]。紅心杉是杉木的特殊變異類型，其木材呈紅色、木材密度大、抗壓性強(qiáng)、出材率高，是優(yōu)良的建筑、家具、裝潢用材[2～3]，其心材部分可隨樹齡增大而逐步變紅加深，紅心比率較優(yōu)良種源大28.2%～40.0%，紅心比率變異系數(shù)小[4]。植物激素是控制植物生長發(fā)育的重要物質(zhì)之一，其參與植物生長過程中組織的生長分化、果實(shí)發(fā)育、衰老、抗逆性等生理過程[5]。從20世紀(jì)60年代，國內(nèi)外學(xué)者就開始了植物組織培養(yǎng)過程中內(nèi)源激素的研究[6～8]，在組織培養(yǎng)過程中，不同生長調(diào)節(jié)劑的使用常會有不同的組培效果，江香梅等[9]以陳山紅心杉為材料，研究指出，1/2 MS+BA 1.5mg/L+NAA 0.5mg/L+適量有機(jī)物為增殖培養(yǎng)基，可使增殖系數(shù)達(dá)4.5，吳大忠[10]認(rèn)為MS+BA 0.6mg/L+IBA 0.3 mg/L可全面滿足不同杉木優(yōu)良無性系組培增殖的需求，具有一定的廣譜性，而2,4-D有利于誘導(dǎo)紅心杉胚性愈傷組織的生成，而NAA用于其繼代階段效果較好，6-BA對其胚性愈傷組織的生長有抑制作用[11～12]，不同生長調(diào)節(jié)劑處理，對同一樹種的組培效果亦不同，這可能與組培苗內(nèi)源激素的變化密切相關(guān)。關(guān)于植物生長調(diào)節(jié)劑對紅心杉組培苗生長及內(nèi)源激素的影響還未見報(bào)道，本試驗(yàn)采用L4(23)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)探討不同植物生長調(diào)節(jié)劑IBA、6-BA、KT組合及其濃度促進(jìn)紅心杉增殖生長的同時(shí)內(nèi)源激素的變化，以期篩選適宜紅心杉組培苗生長的植物生長調(diào)節(jié)劑組合及濃度，為加速紅心杉離體快繁提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為紅心杉第10代生長一致的組培瓶苗，其外植體取于賀州市昭平縣大寧鎮(zhèn)宮保村16年生紅心杉林分的優(yōu)樹。

1.2 研究方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

生長調(diào)節(jié)劑IBA、6-BA、KT濃度采用L4(23)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，其他條件相同，附加活性炭(Ac)0.5g/L，蔗糖(Su)30g/L，瓊脂(Ag)5.5g/L，繼代苗每段長1.5cm，取帶芽的莖段接種，在溫度25±1℃下培養(yǎng)30天，光照時(shí)間為12h/d，于處理的第30天取樣測定相關(guān)指標(biāo)，每個(gè)處理頂芽與莖段分別為15瓶，每瓶5株苗，3個(gè)重復(fù)。

1.2.2 指標(biāo)測定及方法

試驗(yàn)結(jié)束后統(tǒng)計(jì)其苗高及莖段增殖系數(shù)，用直尺測量其苗高，莖段增殖系數(shù)=腋芽萌發(fā)總數(shù)/接種數(shù)。葉綠素含量采用丙酮乙醇提取法測定[13]，采用酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)法測定IAA、ABA、GA、ZR 4種內(nèi)源激素含量，試劑盒購于中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，按吳頌如等[14]的方法進(jìn)行測定。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，然后運(yùn)用SPSS 21.0軟件進(jìn)行方差分析和多重比較(Duncan法)，并對各指標(biāo)進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 植物生長調(diào)節(jié)劑對紅心杉組培苗生長的影響

對不同植物生長調(diào)節(jié)劑處理下紅心杉組培苗的苗高進(jìn)行極差分析(表1)，由表1R值可看出，各因素對苗高生長影響的大小次序?yàn)镮BA>6-BA>KT，試驗(yàn)號2(IBA 0.3mg/L、6-BA 0.8mg/L、KT 2.0mg/L)的苗高達(dá)到最大，為3.86cm，說明IBA、6-BA同時(shí)保持較高濃度有利于苗高生長，而KT對紅心杉組培苗苗高的生長具有一定的影響。不同植物生長調(diào)節(jié)劑對莖段增殖系數(shù)的影響大小次序?yàn)?-BA>KT>IBA，試驗(yàn)號2(IBA0.3mg/L、6-BA 0.8mg/L、KT 2mg/L)為有利于紅心杉莖段增殖的最優(yōu)組合，此處理下莖段增殖系數(shù)為2.68，極顯著大于其他處理。

表1 不同植物生長調(diào)節(jié)劑對紅心杉組培苗生長的影響

注：大寫字母不同表示差異極顯著(P<0.01)，小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)，下同。

2.2 植物生長調(diào)節(jié)劑對紅心杉組培苗葉綠素的影響

由表2可知，不同植物生長調(diào)節(jié)劑處理下紅心杉組培苗的葉綠素總含量的影響大小次序?yàn)镮BA>6-BA>KT，IBA 0.2mg/L、6-BA 0.8mg/L、KT 1mg/L為最優(yōu)組合(試驗(yàn)號4)，此處理下葉綠素總含量為1.61mg/gFW，極顯著大于其他處理，此時(shí)葉綠素a含量、葉綠素b含量也達(dá)到最大值。不同植物生長調(diào)節(jié)劑下，葉綠素a/b變化不明顯，試驗(yàn)號1的葉綠素a/b值最大，為2.09。

2.3 植物生長調(diào)節(jié)劑對紅心杉組培苗內(nèi)源激素的影響

植物生長調(diào)節(jié)劑對紅心杉組培苗內(nèi)源激素的影響見表3。

表2 不同植物生長調(diào)節(jié)劑對紅心杉組培苗葉綠素的影響

表3 不同植物生長調(diào)節(jié)劑對紅心杉組培苗內(nèi)源激素含量的影響

由表3R值可知，對紅心杉組培苗內(nèi)源IAA含量的影響大小次序?yàn)镵T>6-BA>IBA，IBA 0.2mg/L、6-BA 0.8mg/L、KT 1mg/L為最有利于紅心杉組培苗內(nèi)源IAA合成的組合(試驗(yàn)號4)，且此處理下內(nèi)源IAA含量為89.39ng/gFW，極顯著大于其他處理，較試驗(yàn)號2大57.47%。本試驗(yàn)中，試驗(yàn)號4的內(nèi)源GA含量達(dá)到最大，為4.74ng/gFW，各因素對內(nèi)源GA含量的影響大小次序?yàn)镵T>6-BA>IBA。IBA 0.2mg/L、6-BA 0.8mg/L、KT 1mg/L為最有利于紅心杉組培苗內(nèi)源ZR合成的組合，此處理下紅心杉組培苗內(nèi)源ZR含量極顯著大于其他處理，為7.70ng/g FW；各因素對其內(nèi)源ZR含量的影響大小次序?yàn)镮BA>6-BA>KT。IBA 0.2mg/L、6-BA 0.8mg/L、KT 1mg/L為最有利于紅心杉組培苗內(nèi)源ABA合成的組合，此時(shí)內(nèi)源ABA含量極顯著大于其他處理，為126.67ng/gFW；各因素對紅心杉組培苗內(nèi)源ABA含量的影響大小次序?yàn)?-BA>IBA>KT。

植物體內(nèi)常含有多種植物激素，并通過多種激素共同調(diào)節(jié)植物的生長發(fā)育，IAA/ZR、ABA/GA、ABA/ZR等比值的變化較單種激素含量的變化更能反映植物的生長狀況。IAA與ZR具有協(xié)同作用，共同調(diào)節(jié)著植物的芽、葉的分化和根的發(fā)育，ABA為抑制生長激素，ZR、GA均為促進(jìn)生長類植物激素，ABA與ZR、GA的比值能反映植物是向著促進(jìn)生長的方向發(fā)展還是向著抑制生長的方向發(fā)展，當(dāng)IAA/ZR較小時(shí)，有利于植株葉、芽的分化，當(dāng)IAA/ZR較大時(shí)，有利于根的發(fā)生，ABA與ZR、GA比值較大，說明植株生長將受抑制。圖1所示，不同植物生長調(diào)節(jié)劑作用下紅心杉組培苗內(nèi)源IAA/ZR比值變化較大，試驗(yàn)號4中內(nèi)源IAA/ZR比值極顯著高于其他處理，達(dá)到11.61，而試驗(yàn)號3的內(nèi)源IAA/ZR比值最小；相反，試驗(yàn)號3的內(nèi)源ABA/GA比值極顯著高于其他處理，為30.4，而試驗(yàn)號1的內(nèi)源ABA/GA比值最??；不同植物生長調(diào)節(jié)劑作用下紅心杉組培苗內(nèi)源ABA/ZR比值變化相對較小，其中試驗(yàn)號4的比值較小，為16.45，顯著小于其他處理。

圖1 不同植物生長調(diào)節(jié)劑對紅心杉組培苗內(nèi)源激素比值的影響

2.4 紅心杉組培苗生長與內(nèi)源激素的相關(guān)性分析

紅心杉組培苗生長與內(nèi)源激素的相關(guān)性分析見表4。

表4 紅心杉組培苗生長與內(nèi)源激素間的相關(guān)系數(shù)

注：* 表示P<0.05的顯著水平，** 表示P<0.01的極顯著水平。

由表4可知，苗高與內(nèi)源GA間存在極顯著正向相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.718，與內(nèi)源ABA/GA間呈極顯著負(fù)相關(guān)；莖段增殖系數(shù)與內(nèi)源IAA、GA、IAA/ZR存在一定的負(fù)相關(guān)關(guān)系，與內(nèi)源ZR、ABA間存在一定的正相關(guān)關(guān)系，但相關(guān)性均不顯著；葉綠素總含量與內(nèi)源IAA間存在顯著正相關(guān)關(guān)系，與內(nèi)源ZR、ABA間存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，與內(nèi)源ABA/ZR間呈極顯著負(fù)相關(guān)；內(nèi)源IAA與內(nèi)源GA、ZR、ABA、IAA/ZR間存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，與內(nèi)源ABA/ZR間呈極顯著負(fù)相關(guān)；內(nèi)源GA與IAA/ZR呈極顯著正相關(guān)；內(nèi)源ZR與內(nèi)源ABA/GA呈極顯著正相關(guān)；內(nèi)源IAA/ZR與內(nèi)源ABA/ZR間存在極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為-0.764；內(nèi)源ABA/GA與內(nèi)源ABA/ZR間呈極顯著正相關(guān)。

3 討論與結(jié)論

植物激素是控制植物生長發(fā)育的最重要物質(zhì)之一，它影響著植物胚胎、根、花的發(fā)育，維管的分化，頂端優(yōu)勢等過程[5]，而植物生長調(diào)節(jié)劑是植物組織培養(yǎng)器官分化的關(guān)鍵因素，人們通常通過調(diào)節(jié)其水平和配比來控制植物組織分化[15]。本研究結(jié)果表明，不同植物生長調(diào)節(jié)劑對紅心杉組培苗的高生長及莖段的增殖生長均有促進(jìn)作用，IBA 0.3mg/L、6-BA 0.8mg/L是較有利于紅心杉增殖培養(yǎng)的植物生長調(diào)節(jié)劑濃度，當(dāng)KT 1mg/L時(shí)有利于其苗高生長，KT 2mg/L時(shí)有利于其莖段增殖培養(yǎng)。在植物的生長發(fā)育過程中，任何一種生理過程往往是多種激素相互作用的結(jié)果，它們之間可以相互促進(jìn)增效，也可相互抑制拮抗[16]。細(xì)胞分裂素的添加多數(shù)情況下能促進(jìn)植物內(nèi)細(xì)胞分裂素的合成[17]，芽的誘導(dǎo)和發(fā)育與其體內(nèi)細(xì)胞分裂素增加有關(guān)[18]，植物器官再生是由生長素與細(xì)胞分裂素之間的比值決定，而不取決于它們的絕對水平[19]。IBA 0.2mg/L、6-BA 0.8mg/L、KT 1mg/L組合下，紅心杉組培苗高生長及增殖系數(shù)較大，且葉綠素含量較高，這與其內(nèi)源IAA/ZR、ABA/GA比值相對較低有關(guān)，內(nèi)源ZR與內(nèi)源IAA具有協(xié)同作用，調(diào)節(jié)著植物的芽、葉的分化和根的發(fā)育，當(dāng)內(nèi)源IAA/ZR較大時(shí)，則有利于根的發(fā)生，內(nèi)源IAA/ZR較小時(shí)，植株傾向于葉、芽的分化[20]；內(nèi)源ABA在植物生長發(fā)育過程中起抑制生長并促進(jìn)休眠與衰老的作用，內(nèi)源ABA和內(nèi)源GA合成都源于甲羥戊酸，內(nèi)源ABA是內(nèi)源GA的拮抗物，它的消長過程與外源6-BA質(zhì)量濃度完成相反，芽的生長速度與內(nèi)源ABA含量呈負(fù)相關(guān)[21～22]。

肖關(guān)麗等[23]指出植物生長調(diào)節(jié)劑的添加對內(nèi)源IAA、GA有不同程度的抑制作用；而2,4-D、GA、IAA的添加對烤煙(Nicotianatabacum)內(nèi)源GA3、IAA表現(xiàn)為不同程度的促進(jìn)作用，而對其內(nèi)源ABA有抑制作用[24]，6-BA的添加可促進(jìn)內(nèi)源ZR的生物合成[25～26]。植物生長調(diào)節(jié)劑對分化苗中的內(nèi)源激素有促進(jìn)或抑制作用，而不同植物生長調(diào)節(jié)劑在不同植物上的表現(xiàn)亦不同，IBA對紅心杉組培苗高生長、葉綠素總含量及內(nèi)源ZR含量的影響較大，6-BA對莖段增殖培養(yǎng)及內(nèi)源ABA含量的影響較大，KT對內(nèi)源IAA、GA含量影響較大。紅心杉組培苗苗高與內(nèi)源GA間存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，而其莖段增殖系數(shù)與內(nèi)源ZR間存在一定的正相關(guān)關(guān)系，葉綠素總含量與內(nèi)源IAA、ZR間存在顯著正相關(guān)關(guān)系，這可能是因?yàn)閮?nèi)源IAA、GA和ZR具有促進(jìn)植物細(xì)胞生長、分裂和分化等生理作用；苗高與內(nèi)源ABA/GA間呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，莖段增殖系數(shù)與內(nèi)源IAA/ZR存在一定的負(fù)相關(guān)關(guān)系，這與鄧正正等[27]在水曲柳(FraxinusmandshuricaRupr.)組培苗上的研究結(jié)果相一致。葉綠素總含量、內(nèi)源IAA與ABA/ZR間呈極顯著負(fù)相關(guān)，說明內(nèi)源ABA/GA比值的減少有利于苗高生長，而內(nèi)源IAA/ZR比值的減少則有利于腋芽的誘導(dǎo)，內(nèi)源ABA/ZR比值的減少能促進(jìn)葉綠素的積累。

綜上所述，不同植物生長調(diào)節(jié)劑濃度及其配比對紅心杉增殖培養(yǎng)效果不同，這與其內(nèi)源激素含量有密切關(guān)系，植物生長調(diào)節(jié)劑的調(diào)控與內(nèi)源激素含量影響著植物的生長發(fā)育，不同IBA、6-BA、KT濃度及其配比對紅心杉組培苗內(nèi)源激素的合成有一定的促進(jìn)作用，且不同組合下其內(nèi)源激素含量及其比值相差較大，IAA、GA、ZT、ABA 4 種內(nèi)源激素相互協(xié)調(diào)、共同作用影響著紅心杉組培苗的增殖生長，因此，找到合適的植物生長調(diào)節(jié)劑及處理濃度對紅心杉組培苗的增殖培養(yǎng)具有重要意義。

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Effects of Plant Growth Regulators on Growth and Endogenous Hormones ofCunninghamialanceolata

CHEN Zhen-ke1,XU Yuan-yuan2,LIN Xiao-hua1,QIN Yi1,WEI Su-jie2,LIU Xu-qing2,YANG Mei2

(1.Weidu Forest Farm, Laibin Guangxi 546100,P.R.China;2.College of Forestry,Guangxi University,Nanning Guangxi 530004,P.R.China)

The effects of various plant growth regulators with different concentrations and ratios on seedling growth and endogenous hormones ofCunninghamialanceolatatissue culture were studied based on L4(23) orthogonal experimental design.The results showed that different plant growth regulators could promote seedling height growth and stem growth ofCunninghamialanceolatatissue culture seedling,the more suitable plant growth regulator concentration for proliferation was IBA 0.3 mg/L and 6-BA 0.8 mg/L,the KT 1 mg/L was favorable for the seedlings growth,the KT 2 mg/L was favorable for the stem segment growth.The contents of chlorophyll a,chlorophyll b,total chlorophyll content,and the content of IAA,GA,ZT,ABA,and IAA/ZR ratio were all the maximum at the combination of IBA 0.2 mg/L,6-BA 0.8 mg/L,KT 1 mg/L.The effect of IBA on the seedling height growth,chlorophyll content and the content of ZR was the highest,and the effect of 6-BA on the stem segment growth and the content of ABA was greater,and the effect of KT on the content of IAA and GA was higher.An extremely significant negative correlation were found between seedling height and ABA/GA,the negative correlation between stem segment multiplication coefficient and IAA/ZR was not so significant,an extremely significant negative correlation were found between total chlorophyll content and ABA/ZR.The decrease of the ratio of ABA/GA was favorable for the seedling height growth,and the decrease of the ratio of IAA/ZR was favorable for the induction of axillary buds,and the decrease of the ratio of ABA/ZR was favorable for the accumulation of chlorophyll.

Cunninghamialanceolata; plant growth regulators; growth of tissue culture seedling;endogenous hormones

10.16473/j.cnki.xblykx1972.2016.06.025

2016-01-06

廣西科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(桂科能13278008),廣西高校科學(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目(2013LX011),廣西國有維都林場

陳振科(1971-)，男，工程師，主要從事森林培育研究。E-mail:wlsck@163.com

簡介：楊梅(1970-)，女，教授，博士，主要從事森林培育方面的研究及教學(xué)工作。E-mail：fjyangmei@126.com

S 791

A

1672-8246(2016)06-0142-06

科研項(xiàng)目(杉木)。