探究外源性GA3和6—BA對NaCl脅迫下紅小豆種子萌發(fā)的影響

王猛猛

摘 要 通過拓展實驗探究外源性植物激素對于NaCl脅迫下紅小豆種子萌發(fā)的影響，加深學生對植物激素知識點的理解，豐富實驗課教學。

關(guān)鍵詞 植物激素 種子萌發(fā) 拓展實驗

中圖分類號 Q-331 文獻標志碼 B

“植物生長發(fā)育的調(diào)節(jié)”是上?？萍及嫔茖W教材第二冊第五章的教學內(nèi)容，教材以生長素為例闡述植物激素的發(fā)現(xiàn)過程、作用機理和生產(chǎn)應用，對于其他幾種植物激素僅簡要提及，不利于學生積極性的調(diào)動和興趣愛好的培養(yǎng)。為了加深學生對植物激素知識點的理解，增強學生的動手能力，培養(yǎng)學生的興趣愛好，通過研究外源性赤霉素和細胞分裂素對NaCl脅迫下紅小豆種子萌發(fā)的影響實驗來彌補教材配套實驗的不足。

1 實驗原理

赤霉素（GA3）和6-芐基腺嘌呤（6-BA）均是重要的植物生長調(diào)節(jié)劑，可以促進細胞分裂和種子的萌發(fā)，從而提高種子的活力。

2 實驗材料

紅小豆、赤霉素、6-芐基腺嘌呤、植物生長培養(yǎng)液、質(zhì)量分數(shù)為0.1%的HgCl2溶液、NaCl溶液、蒸餾水、棉花、培養(yǎng)皿、鑷子、量筒、燒杯、直尺、移液槍、恒溫培養(yǎng)箱。

3 實驗設計

3.1 方法設計

選取飽滿、大小均勻一致的紅小豆，用質(zhì)量分數(shù)為0.1%的HgCl2溶液浸泡種子20～30 min 進行消毒，并用蒸餾水沖洗6次，再浸種24 h后，進行發(fā)芽試驗。實驗時，先在直徑為15 cm的培養(yǎng)皿中放一層棉花，并加入200 mL的處理液，實驗設置兩組對照：一組對照不加NaCl溶液也不加植物激素，200 mL處理液僅是蒸餾水（CK）；另一組對照不加植物激素，處理液為200 mL含150 mmol/LNaCl的溶液（S）。實驗組僅含一種植物激素，且每組處理液中都含有物質(zhì)量濃度為150 mmol/L的NaCl溶液，GA3和6-BA分別設置物質(zhì)量濃度為10、30、50、70、90 mmol/L五個梯度。在每個培養(yǎng)皿中擺放40粒浸種24 h后的紅小豆種子。每個梯度設3個重復，然后把所有培養(yǎng)皿都放在25℃恒溫培養(yǎng)箱中發(fā)芽，每天換1次培養(yǎng)液，保證溶液的濃度。以芽長超過種子長度為發(fā)芽標準，每天統(tǒng)計發(fā)芽數(shù)，連續(xù)統(tǒng)計7 d。第三天統(tǒng)計種子發(fā)芽勢，第七天統(tǒng)計發(fā)芽率并測定種子芽長、根長，計算發(fā)芽勢和根芽比。

3.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與處理

發(fā)芽勢（%）=3 d內(nèi)種子發(fā)芽個數(shù)/40（供試種子數(shù)）×100%；發(fā)芽率（%）=7 d內(nèi)種子發(fā)芽個數(shù)/40（供試種子數(shù)）×100%；發(fā)芽指數(shù)GI=（Gi/Di），其中Gi為第i天發(fā)芽數(shù)，Di為發(fā)芽天數(shù)；根芽比=發(fā)芽終期種子根長/種子芽長×100%；活力指數(shù)VI=GI×S，其中S為幼苗的芽長。該試驗用3 d內(nèi)發(fā)芽總數(shù)計算發(fā)芽勢，用7 d內(nèi)發(fā)芽總數(shù)計算發(fā)芽率，用直尺測量幼苗芽長和根長。所有數(shù)據(jù)均采用采用Microsoft Excel 2003錄入并作圖。采用SPSS 13.0進行數(shù)據(jù)分析。

4 結(jié)果與分析

4.1 GA3和6-BA對NaCl脅迫下紅小豆種子萌發(fā)的影響

由表1看出，90 mmol/L的GA3溶液和150 mmol/L NaCl溶液共同處理對紅小豆種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)比150 mmol/LNaCl溶液單獨處理有顯著提高，甚至略高于正常條件下的正在狀況。GA3溶液濃度在10～90 mmol/L范圍內(nèi)，隨著濃度的增加對鹽脅迫的緩解作用逐漸增強。

在不同濃度的6-BA溶液處理下各項指標均較單獨NaCl處理下有顯著提高，在10～70 mmol/L的濃度范圍內(nèi)隨處理濃度的增大而提高，濃度達到90 mmol/L時，各項指標有所下降，但仍高于單獨鹽脅迫下各指標。濃度為70 mmol/L的6-BA溶液比鹽脅迫下發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)分別提高350%、157%、101%、233%。

4.2 GA3和6-BA對NaCl脅迫下紅小豆芽長和根長的影響

由表2可知，GA3可顯著提高鹽脅迫下紅小豆幼苗高度和根長。高度有隨處理濃度的增大而增強的趨勢，90 mmol/L的GA3溶液處理過的種子高可達5.16 cm，比鹽脅迫下提高3.20 cm。根長在90 mmol/L處理時達最大值，長度為4.74 cm，比對照增加0.48 cm，比鹽脅迫下提高2.88 cm。

6-BA處理與對照相比可顯著降低紅小豆幼苗的株高并增加其根系長度，其作用有隨處理濃度的增大而增強的趨勢，說明6-BA促進地下部的生長效果要好于GA3。與鹽脅迫下相比，試驗范圍內(nèi)濃度均具有緩解脅迫的作用，提高了芽長和根長，溶液濃度為10 mmol/L的6-BA溶液對芽長促進效果最明顯比鹽脅迫下提高1.84 cm，90 mmol/L的6-BA溶液對根長促進最理想比鹽脅迫下提高7.26 cm。

4.3 GA3和6-BA對NaCl脅迫下紅小豆根芽比的影響。

根芽比=發(fā)芽終期種子根長/種子芽長×100%，用于反映不同處理在紅小豆種子萌發(fā)中對芽長和根長的促進作用的不同效果。以正常條件下芽根比為標準，根芽比越大表示該處理對根長的促進效果大于對芽長的促進效果。以正常狀態(tài)下正常生長條件下對照組CK的根芽比為標準，由圖1可知，用70 mmol/L濃度的GA3溶液處理的根芽比最低，6-BA影響下的紅小豆的根芽比隨著濃度的增加逐漸變大并超過赤霉素影響下的芽根比。

5 結(jié)論與討論

NaCl脅迫對種子萌發(fā)的抑制作用主要表現(xiàn)在妨礙了作物在鹽漬地上的立苗，造成種子萌發(fā)慢，萌發(fā)率低。但經(jīng)不同濃度GA3和6-BA溶液處理可不同程度地提高NaCl脅迫下紅小豆種子的發(fā)芽速率、發(fā)芽整齊度和幼苗健壯的潛勢。在10～90 mmol/L濃度范圍內(nèi)6-BA溶液的最佳處理濃度為70 mmol/L，GA3的最佳處理濃度為90 mmol/L。GA3緩解NaCl脅迫的機理可能是：GA3促進對Ca2+的吸收，增加了CaM水平，促進細胞質(zhì)中的Ca2+向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中運輸，促進α-淀粉酶的合成使其水解更多的貯藏物質(zhì)以滿足紅小豆種子抗NaCl脅迫能量的消耗，從而促進NaCl脅迫下紅小豆種子的萌發(fā)。6-BA緩解NaCl脅迫的機理可能是，6-BA能夠促進其內(nèi)的TTC值和POD活性，降低其浸提液的電導率，從而提高了種子的抗逆性。

筆者結(jié)合教材內(nèi)容，指導學生將教材中單純的植物激素內(nèi)容設計成探究性課題。該探究活動具有較強的可操作性，不僅培養(yǎng)了學生的興趣愛好，同時加深了學生對植物激素知識點的理解。以探究性課題為載體，使學生進一步增強了對實驗設計流程的學習，并且學生能根據(jù)實驗結(jié)果進行科學的分析和論證，對于提高學生科學創(chuàng)新能力具有重要意義。

參考文獻：

[1] 閆芳，張春梅，王勤禮，等.赤霉素和6-BA對苦豆子種子萌發(fā)生理特性的影響[J]，中國野生植物資源，2012，31（6）：28-31.

[2] 蔡蕾，丁同樓，王寶山.源GA3、ABA和Ca（NO3）2緩解NaCl對小麥種子萌發(fā)的抑制作用[J].西北植物學報，2004，24（4）：583-587.

[3] 李萍，華春，周泉澄，等.外源赤霉素對鹽脅迫下鹽角草種子萌發(fā)及幼苗生長的影響[J]，安徽農(nóng)業(yè)科學，2011，39（9）：5119-5121，5237.

[4] 韓晶宏，史寶勝，李淑曉.6-BA和GA3浸種對麥冬種子萌發(fā)及幼苗生長的影響[J]，江蘇農(nóng)業(yè)科學，2011，39（4）：189-190.endprint