吲哚乙酸和矮壯素對(duì)苦草種子萌發(fā)和矮化特征的影響

徐恩兵，余 平，朱志強(qiáng)

(南京中科水治理股份有限公司，江蘇南京 210016)

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吲哚乙酸和矮壯素對(duì)苦草種子萌發(fā)和矮化特征的影響

徐恩兵，余 平，朱志強(qiáng)

(南京中科水治理股份有限公司，江蘇南京 210016)

[目的]提高富營(yíng)養(yǎng)化水體中的苦草沉水植物群的凈化效率，避免修復(fù)后的苦草種群過度性生長(zhǎng)。[方法]用0(CK)、50、100、150、200、250、300 mg/L的吲哚乙酸(IAA)溶液處理苦草種子24 h，研究種子的萌發(fā)率與后期幼苗的生長(zhǎng)狀況，以及0(CK)、0.01、0.02、0.10、0.20、0.50、0.75、1.00、1.25 g/L的矮壯素溶液對(duì)培育出的苦草矮化特征的影響。[結(jié)果]苦草種子的最大萌發(fā)率為58%。150 mg/L的IAA溶液處理24 h對(duì)苦草種子的萌發(fā)、幼苗株高的促進(jìn)效果最好，而高濃度IAA(300 mg/L)對(duì)苦草種子萌發(fā)和幼苗株高有一定的抑制作用。不同濃度的矮壯素處理苦草后的矮化特征差異性明顯(P<0.05)，其中0.02、0.10、0.20、0.50、0.75、1.00、1.25 g/L 處理對(duì)苦草的矮化效果較好。矮壯素濃度為0.01～1.25 g/L時(shí)，苦草的葉寬、濕重增加明顯(4.8%～118.0%)；在0.01～0.50 g/L時(shí)根冠比增加，但在0.70～1.25 g/L時(shí)減小。因此，矮壯素濃度在0.01～0.50 g/L時(shí)對(duì)苦草的矮化較適宜。[結(jié)論]該試驗(yàn)為苦草用于治理富營(yíng)養(yǎng)化水體的水環(huán)境提供技術(shù)參考。

富營(yíng)養(yǎng)化；苦草；吲哚乙酸；矮壯素；矮化；種子萌發(fā)

近年來，隨著社會(huì)的大力發(fā)展，大量污水排入河湖，造成了嚴(yán)重的水體外源污染，進(jìn)而導(dǎo)致河湖泊水體的富營(yíng)養(yǎng)化，不良水質(zhì)對(duì)于人們的生活和健康狀況造成了不同程度的危害。沉水植物對(duì)于富營(yíng)養(yǎng)化的水體能起到良好的治理效果，是將富營(yíng)養(yǎng)化的湖泊水體恢復(fù)成良好水生態(tài)環(huán)境的有效技術(shù)手段之一[1-2]，其對(duì)TN、TP的去除率分別達(dá)到了42%～94%、32%～92%[3-5]?？嗖?Vallisneriaspiralis)屬水鱉科苦草屬沉水植物，是廣泛存在于我國(guó)河流湖泊水體環(huán)境中的一種常見沉水植物，其本身的生理性能具有凈化水體的良好功能，能作為一種優(yōu)勢(shì)先鋒種應(yīng)用于河湖的水生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的構(gòu)建[6-7]。

由于透明度低、水體底部厭氧程度高，苦草種子在藻型富營(yíng)養(yǎng)化的水環(huán)境中生長(zhǎng)時(shí)獲得光照強(qiáng)度弱、供氧不足，引起苦草生長(zhǎng)不良，發(fā)芽率低下。因此苦草種子在藻型富營(yíng)養(yǎng)化水環(huán)境中生長(zhǎng)時(shí)，縮短萌發(fā)時(shí)間、促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)能有效地避開部分不良水環(huán)境對(duì)苦草種子生長(zhǎng)造成的逆境效應(yīng)，促進(jìn)苦草種子的萌發(fā)生存比率。沉水植物的生長(zhǎng)受溫度的影響較大，溫度較高時(shí)能很好地促進(jìn)植株的生長(zhǎng)，沉水植物在夏季易于瘋長(zhǎng)，浮于水體表面的過度生長(zhǎng)苦草葉片造成了遮光作用，削弱了水體內(nèi)部的光照，引起對(duì)水環(huán)境中其他水生植藻類生長(zhǎng)的遏制作用。與此同時(shí)，存在于水體表面的能量和相應(yīng)的物質(zhì)交換作用也不同程度地受到了抑制，對(duì)存在于水底的植物造成了嚴(yán)重的不良光合作用，最終導(dǎo)致水體的各項(xiàng)水質(zhì)數(shù)據(jù)惡化。

吲哚乙酸(IAA)在種子萌發(fā)和幼苗成長(zhǎng)方面表現(xiàn)出了良好的促進(jìn)效果，但I(xiàn)AA用于提高沉水植物種子生長(zhǎng)性能方面的提升作用研究較少[8-9]。目前生長(zhǎng)調(diào)節(jié)素對(duì)植株影響的研究多集中在陸生植物，而對(duì)于沉水植物方面的植株矮化特征的影響研究較少[10]。鑒于此，該研究配置不同濃度的IAA水溶液對(duì)苦草種子進(jìn)行浸泡處理作用，考察不同濃度的IAA水溶液對(duì)種子發(fā)芽率以及幼苗生長(zhǎng)狀況的影響，以及不同濃度的矮壯素水溶液對(duì)由IAA水溶液培養(yǎng)得到的苦草植株矮化特征的影響，以期為苦草用于治理富營(yíng)養(yǎng)化水體的水環(huán)境提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料 催芽試驗(yàn)用苦草種子購(gòu)于成都種子公司。試驗(yàn)用于培養(yǎng)苦草種子的塑料盆鋪滿厚約10 cm的湖泥。塑料盆置于20 L的水桶內(nèi)，水桶內(nèi)注水10 L，試驗(yàn)開始前培養(yǎng)盆已靜置24 h。矮壯素試驗(yàn)用苦草植株源于前期苦草種子萌發(fā)培養(yǎng)出的植株，挑選的苦草生長(zhǎng)狀態(tài)良好、性狀基本一致，株高均為25.00 cm。

1.2 方法

1.2.1 催芽試驗(yàn)。純度99%的IAA配置成50、100、150、200、250、300 mg/L的溶液，以0 mg/L為對(duì)照組(CK)。適量的苦草種莢分別浸泡于上述配置的溶液24 h后，清洗脫皮洗凈表層粘液獲取苦草種子，每個(gè)濃度浸泡的種子選取50粒插入事先制備的塑料盆的湖泥中約1.00 cm深處，再將塑料盆置于水桶中培養(yǎng)。每處理設(shè)3次重復(fù)，每5 d記錄1次發(fā)芽數(shù)，35 d后結(jié)束試驗(yàn)，計(jì)算累積發(fā)芽率并統(tǒng)計(jì)苦草株高。

1.2.2 矮壯素試驗(yàn)。選取催芽試驗(yàn)獲得的苦草移植到透明乙烯桶內(nèi)(桶內(nèi)置厚度約10 cm湖泥)，每桶3株，選取的苦草初始長(zhǎng)度均修剪至25.00 cm。加入由矮壯素配置而成的0.01、0.02、0.10、0.20、0.50、0.75、1.00、1.25 g/L水溶液，以及空白對(duì)照0 g/L(CK)，每處理設(shè)3次重復(fù)，桶內(nèi)水深均為70.00 cm(試驗(yàn)中通過添加純水的方式以維持桶內(nèi)水深)。每隔1 d測(cè)定苦草株高，30 d后測(cè)定苦草葉寬、根長(zhǎng)、根冠比、濕重。

1.3 數(shù)據(jù)分析 采用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)并結(jié)合Origin軟件作圖。通過SPSS 19.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)的單因素方差分析(ANOVA)，通過Duncan法對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 IAA對(duì)苦草種子萌發(fā)的影響

2.1.1 苦草種子發(fā)芽率。由圖1可知，苦草種子經(jīng)IAA水溶液處理后，對(duì)發(fā)芽率的促進(jìn)效果明顯。除300 mg/L IAA處理外，其余各處理均對(duì)苦草種子的萌發(fā)率產(chǎn)生了一定的促進(jìn)作用；而當(dāng)溶液濃度達(dá)300 mg/L時(shí)，不僅未對(duì)苦草種子的萌發(fā)產(chǎn)生一定的促進(jìn)作用，相反遏制了種子的萌發(fā)，其累積發(fā)芽率低于CK。由單因素方差分析可知，不同濃度的IAA處理均能對(duì)苦草種子的萌發(fā)產(chǎn)生顯著影響(P<0.05)。其中，150 mg/L IAA水溶液促進(jìn)萌發(fā)比率效果最好，100 mg/L IAA對(duì)萌發(fā)比率的促進(jìn)效果次之。50、200、250 mg/L IAA水溶液處理得到的苦草種子在生長(zhǎng)20 d后，種子萌發(fā)率顯著提高。而300 mg/L IAA水溶液對(duì)種子萌發(fā)率有顯著抑制作用。因此，通過IAA水溶液對(duì)苦草種子進(jìn)行前置處理時(shí)，濃度為150 mg/L的IAA水溶液浸泡苦草種子24 h后發(fā)芽率最高，相較于其他濃度處理促進(jìn)作用最明顯。

圖1 IAA濃度對(duì)苦草種子各時(shí)間段累積發(fā)芽率的影響Fig.1 Effects of IAA concentration on the accumulated germination rate of V.spiralis seeds in different time periods

2.1.2 苦草幼苗株高。由圖2可知，不同濃度的IAA水溶液處理中，苦草株高與對(duì)照組之間差異明顯。其中，50、100、150 mg/L處理的苦草株高明顯高于對(duì)照組(P<0.05)，200 mg/L處理的苦草株高與對(duì)照組之間差距不大，不存在明顯差異，而250、300 mg/L處理的苦草株高明顯小于對(duì)照組。

注：不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著。Note: Different lowercases indicated significant differences at 0.05 level.圖2 IAA濃度對(duì)苦草幼苗株高的影響Fig.2 Effects of IAA concentration on plant height of V.spiralis seedlings

2.2 矮壯素對(duì)苦草矮化特征處理的影響

2.2.1 苦草株高。由圖3可知，6月28日—7月7日(前期)，對(duì)照組(CK)苦草植株高度凈增長(zhǎng)20.60 cm，而0.01、0.02、0.10、0.20、0.50、0.75、1.00、1.25 g/L處理分別增加了18.60、13.60、12.50、13.20、11.70、11.20、10.80、8.90 cm。各濃度的矮壯素處理均對(duì)株高的升高造成了一定的阻礙作用。7月7—17日(中期)，CK處理的苦草株高增加了22.20 cm，0.01 g/L處理株高增加了21.60 cm，而其他濃度處理的株高增長(zhǎng)量均在16.00 cm以下；7月17—27日(后期)，相比于試驗(yàn)前期和中期，各矮壯素濃度組的增長(zhǎng)量較小。由單因素方差分析可知，不同濃度的矮壯素溶液對(duì)苦草植株高度的影響顯著(P<0.05)。CK處理的苦草株高為(75.08±3.81)cm，各濃度的矮壯素溶液均造成了苦草植株不同程度地變矮。0.01 g/L處理的苦草株高為73.05 cm；0.02、0.10、0.20、0.50、0.75、1.00、1.25 g/L處理的平均株高均在50.00 cm左右，低于CK的株高，尤其是0.75、1.00、1.25 g/L處理株高均低于48.00 cm。

圖3 不同日期矮壯素濃度對(duì)苦草株高的影響Fig.3 Effects of cycocel concentration on plant height of V.spiralis in different dates

2.2.2 苦草葉寬。對(duì)苦草葉寬進(jìn)行單因素方差分析可知，不同濃度的矮壯素溶液對(duì)苦草葉寬的影響顯著(P<0.05)(圖4)。CK的苦草葉寬最小，僅為(0.81±0.03)cm，各處理矮壯素濃度均使苦草葉寬增加。0.01 g/L處理的苦草葉寬僅為(0.96±0.04)cm，與其他濃度處理的苦草葉寬相比明顯較窄。0.01、0.02、0.10、0.20、0.50、0.75、1.00、1.25 g/L處理下生長(zhǎng)得到的苦草葉寬均在1.00 cm以上，其中0.50 g/L處理的苦草葉寬增加量最大，達(dá)(1.35±0.03)cm。

注：不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著。Note: Different lowercases indicated significant differences at 0.05 level.圖4 矮壯素濃度對(duì)苦草葉寬的影響Fig.4 Effects of cycocel concentration on leaf width of V.spiralis

2.2.3 苦草植株的根長(zhǎng)、根冠比。單因素方差分析表明，矮壯素對(duì)苦草根長(zhǎng)影響顯著(P<0.05)(圖5)，CK處理根長(zhǎng)最長(zhǎng)，為(14.32±0.13)cm。0.01 g/L水溶液處理的苦草根長(zhǎng)與CK差異不顯著，其根長(zhǎng)為(14.27±0.08)cm，因此0.01 g/L濃度處理對(duì)苦草根長(zhǎng)的影響很小，可忽略不計(jì)。其中0.02、0.10、0.20、0.50、0.75、1.00、1.25 g/L處理的根長(zhǎng)為13.62～9.45 cm，比其他2個(gè)處理的苦草根長(zhǎng)短。因此，苦草根部的生長(zhǎng)受矮壯素濃度的影響較大，高濃度矮壯素對(duì)根部生長(zhǎng)的抑制作用較大，其根部生長(zhǎng)緩慢，長(zhǎng)度較短。

注：不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著。Note: Different lowercases indicated significant differences at 0.05 level.圖5 矮壯素濃度對(duì)苦草根長(zhǎng)的影響Fig.5 Effects of cycocel concentration on root length of V.spiralis

由圖6可知，不同濃度矮壯素處理對(duì)根冠比的影響顯著(P<0.05)。0.01、0.02、0.10、0.20、0.50 g/L處理的苦草根冠比顯著高于CK處理，而0.75、1.00、1.25 g/L處理顯著低于CK處理。因此，當(dāng)矮壯素水溶液濃度高于0.75 g/L時(shí)，苦草根冠比顯著低于其他濃度處理。同時(shí)還觀察到0.01、0.02、0.10、0.20、0.50 g/L處理的苦草根呈現(xiàn)良好的白色，而其他處理，尤其是1.00、1.25 g/L的根呈現(xiàn)出微弱的淡黃色，有輕微的老化現(xiàn)象。

注：不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著。Note: Different lowercases indicated significant differences at 0.05 level.圖6 矮壯素濃度對(duì)苦草根冠比的影響Fig.6 Effects of cycocel concentration on root-shoot ratio of V.spiralis

2.2.4 苦草濕重。由單因素方差分析可知，不同濃度的矮壯素對(duì)苦草濕重的影響差異性顯著(P<0.05)(圖7)。CK的苦草總量顯著小于各濃度矮壯素水溶液處理，其濕重僅為(15.57±0.73)g。各濃度處理的苦草濕重相較于CK都有不同程度增加，其增加量為4.8%～118.0%。各濃度處理苦草濕重與CK存在顯著差異。

注：不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著。Note: Different lowercases indicated significant differences at 0.05 level.圖7 矮壯素濃度對(duì)苦草濕重的影響Fig.7 Effects of cycocel concentration on wet weight of V.spiralis

3 結(jié)論

(1)自然狀態(tài)下的苦草種子萌發(fā)比率較低，低于70%，并且各個(gè)種子的萌發(fā)時(shí)間參差不齊，整體萌發(fā)所需要的時(shí)間較長(zhǎng)，甚至可長(zhǎng)達(dá)49～56 d[11-12]。該試驗(yàn)得到的相關(guān)結(jié)果與之吻合，并且苦草種子的發(fā)芽存在于整個(gè)試驗(yàn)過程中，其最大萌發(fā)率出現(xiàn)在試驗(yàn)的第35天，達(dá)58%?？嗖莘N子經(jīng)150 mg/L的IAA水溶液處理后，其發(fā)芽率和幼苗生長(zhǎng)的高度明顯優(yōu)于其他處理，IAA水溶液對(duì)其生長(zhǎng)促進(jìn)作用最明顯。300 mg/L甚至更高濃度的IAA水溶液不利于苦草種子的萌發(fā)和后續(xù)幼苗的生長(zhǎng)，甚至對(duì)其產(chǎn)生了一定的阻礙作用。

(2)試驗(yàn)結(jié)果表明，不同濃度的矮壯素水溶液對(duì)苦草植株的生理特征具有一定的抑制效應(yīng)，其中0.02、0.10、0.20、0.50、0.75、1.00、1.25 g/L水溶液處理對(duì)苦草植株的生長(zhǎng)產(chǎn)生了良好的抑制作用。水溶液濃度在0.01～1.25 g/L時(shí)，對(duì)苦草植株的葉寬、濕重影響顯著，其增加量比例達(dá)4.8%～118.0%；水溶液濃度在0.01～0.50 g/L時(shí)，苦草植株的根冠比顯著高于CK，并且根部的生長(zhǎng)狀態(tài)優(yōu)良；水溶液濃度在0.70～1.25 g/L時(shí)，苦草植株的根冠比小于CK，并且其植株根部出現(xiàn)了發(fā)黃的現(xiàn)象。因此，矮壯素水溶液濃度0.01～0.50 g/L時(shí)，對(duì)苦草生長(zhǎng)的生理指標(biāo)產(chǎn)生良好的綜合抑制效果，即有良好的矮化效果。

[1] 劉旭富，石青.五種水生植物對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體凈化能力的研究[J].北方園藝，2012(22)：54-56.

[2] 胡彥春，魏錚，洪劍明.兩種水生植物凈化生活污水的影響因素研究[J].北方園藝，2008(6)：31-33.

[3] 王麗卿，李燕，張瑞雷.6種沉水植物系統(tǒng)對(duì)淀山湖水質(zhì)凈化效果的研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2008，27(3)：1134-1139.

[4] 王文林，王國(guó)祥，李強(qiáng)，等.菹草-伊樂藻群落對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體水質(zhì)的凈化效果[J].南京師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2006，29(4)：111-116.

[5] 黃子賢，張飲江，馬海峰，等.4種沉水植物對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體氮磷的去除能力[J].生態(tài)科學(xué)，2011，30(2)：102-106.

[6] 陳開寧，蘭策介，史龍新，等.苦草繁殖生態(tài)學(xué)研究[J].植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2006，30(3)：487-495.

[7] 許寬，劉波，王國(guó)祥，等.苦草(Vallisneriaspiralis)對(duì)城市緩流河道黑臭底泥理化性質(zhì)的影響[J].環(huán)境科學(xué)，2013，34(7)：2642-2649.

[8] 于翠玲，李明.6-BA和KT對(duì)設(shè)施黃瓜幼苗生長(zhǎng)的影響[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，30(1)：29-31.

[9] 王非，王金俠，李強(qiáng)，等.GA3和IAA處理對(duì)4種鐵線蓮種子萌發(fā)的影響[J].草業(yè)科學(xué)，2014，31(4)：672-676.

[10] 歐春青，姜淑苓，王斐，等.果樹矮化機(jī)理的研究進(jìn)展[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2010(3)：487-491.

[11] 袁龍義，江林枝.不同鹽度對(duì)苦草、刺苦草和水車前種子萌發(fā)的影響研究[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2008，14(17)：77-79.

[12] 韓翠敏，胡庚，武濤，等.不同水體條件和基質(zhì)類型對(duì)苦草(VallisneriaspiralisL.)種子萌發(fā)的影響[J].生態(tài)學(xué)雜志，2014，33(6)：1515-1519.

Effects of IAA and Cycocel on Seed Germination and Dwarfing Characteristics ofVallisneriaspiralis

XU En-bing, YU Ping, ZHU Zhi-qiang

(Nanjing Zhongke Water Environment Engineering Co.,Ltd., Nanjing, Jiangsu 210016)

[Objective] To enhance the purification efficiency ofVallisneriaspiralisin eutrophication water body, and to avoid the fast growth of submerged macrophyte. [Method] After using 0(CK), 50, 100, 150, 200, 250 and 300 mg/L IAA solutions to treatV.spiralisseeds for 24 h, the seed germination rate and seedling growth situation were researched. We also studied the effects of different concentrations (0, 0.01, 0.02, 0.10, 0.20, 0.50, 0.75, 1.00 and 1.25 g/L) of cycocel on the dwarfing characteristics ofV.spiralis. [Result] The maximum germination rate ofV.spiraliswas 58%. Seed germination and seedling height was apparently accelerated after treated with 150 mg/L IAA for 24 h. However, 300 mg/L IAA showed certain inhibitory effects on seed germination and seedling height ofV.spiralis. After treated with different concentrations of cycocel, the plant height ofV.spiralisshowed significant differences(P<0.05). Among them, 0.02, 0.10, 0.20, 0.50, 0.75, 1.00 and 1.25 g/L cycocel treatments showed relatively good dwarfing effects. When cycocel concentration was between 0.01 and 1.25 g/L, leaf width and wet weight enhanced significantly (4.8%-118.0%). Root-shoot ratio enhanced in 0.01-0.50 g/L cycocel, but reduced in 0.70-1.25 g/L cycocel. Thus, 0.01-0.50 g/L cycocel was more suitable forV.spiralisdwarfing. [Conclusion] This research provides technical references for the application ofV.spiralisin improving water environment with eutrophication water body.

Eutrophication;Vallisneriaspiralis; IAA；Cycocel; Dwarfing; Seed germination

徐恩兵(1989-)，男，江蘇揚(yáng)州人，碩士，從事水體污染控制與治理工程研究。

2016-09-30

S 482.8

A

0517-6611(2016)36-0041-03