不同赤霉素濃度對(duì)澳洲堅(jiān)果種子萌發(fā)后根系形態(tài)的影響

孫寅虎 李芹 張光勇 劉學(xué)敏 楊紹瓊 鄧成菊 高梅 陳偉強(qiáng) 李偉 杜浩 李宗鍇

摘 要 為了明確赤霉素對(duì)澳洲堅(jiān)果種子萌發(fā)后根系形態(tài)的影響。利用不同濃度的赤霉素處理澳洲堅(jiān)果‘O.C種子，在沙床上培養(yǎng)50 d后，對(duì)種子萌發(fā)數(shù)、株高、莖粗等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，并用根系分析軟件WinRHIZO對(duì)根系形態(tài)進(jìn)行分析。結(jié)果表明：（1）經(jīng)過(guò)赤霉素處理后，澳洲堅(jiān)果種子的萌發(fā)率、株高及莖粗均顯著高于對(duì)照組，其中以300 mg/L處理的萌發(fā)率最高、莖粗最大，而株高隨處理濃度的增加而增高。（2）處理后的根長(zhǎng)、根表面積和根體積均大于對(duì)照組；當(dāng)赤霉素濃度大于300 mg/L時(shí)，根系長(zhǎng)度達(dá)到谷值，但是根系平均直徑達(dá)到峰值，說(shuō)明當(dāng)赤霉素濃度增加到一定值（300 mg/L）時(shí)，先會(huì)抑制根系的縱向生長(zhǎng)，促進(jìn)根系的橫向生長(zhǎng)；超過(guò)峰值后，隨著濃度的增加，又會(huì)抑制根系的橫向生長(zhǎng)，促進(jìn)根系的縱向生長(zhǎng)。（3）不同濃度處理后，粗根（L>4.0 mm）根長(zhǎng)均大于對(duì)照，而細(xì)根（0

關(guān)鍵詞 澳洲堅(jiān)果 ；赤霉素 ；種子萌發(fā) ；根系形態(tài) ；WinRHIZO

中圖分類(lèi)號(hào) S664 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2018.03.002

Abstract In order to clarify the effect of gibberellin on root morphology of Macadamia （Macadamia ternifolia F. Muell） after seed germination， the seeds of Macadamia （O.C） were treated with gibberellin with different concentrations， and the numbers of germinated seeds， plant height and stem diameter were calculated and analyzed after the seed were cultured for 50 days on the sand bed. The results showed that the Macadamia seeds treated with gibberellin was significantly higher in germination rate， plant height and stem diameter than those of the control， and that the treatment with 300 mg/L of gibberellin was highest in germination rate and seedlings stem diameter whereas the plant height was increased with the concentration of gibberellin. The Macadamia seeds treated with gibberellin produced higher root length， root surface area and root volume than those of the control. When the gibberellin concentration was 300 mg/L， the root length reached the valley value， but the root mean diameter reached the peak value. This indicates that when the gibberellin concentration increased to a certain level （300 mg/L）， gibberellin would inhibit the longitudinal growth of the roots and promote the horizontal growth of the roots， whereas if the concentration was higher than this level gibberellin would restrain the horizontal growth and promote the longitudinal growth of the roots with the increase of the giberellin concentration. After treated with different concentrations of giberellin， the Macadamia seedlings produced larger coarse root （L>4.0 mm） and larger fine roots （0

Keywords Macadamia ternifolia F. Muell ； gibberellin ； seed germination ； root morphology ； WinRHIZO

澳洲堅(jiān)果（Macadamia ternifolia F. Muell）原產(chǎn)于澳大利亞，屬山龍眼科堅(jiān)果屬植物，有“干果之王”的美稱(chēng)。其果實(shí)質(zhì)地堅(jiān)硬而致密，不易吸收水，因而萌發(fā)時(shí)間長(zhǎng)，萌發(fā)率低[1]；此外，其根系分布淺，主根不明顯[2]。目前澳洲堅(jiān)果主要采用嫁接方法繁殖苗木。開(kāi)展提高種子萌發(fā)率和根系活力的相關(guān)研究對(duì)澳洲堅(jiān)果的種苗繁育具有重要意義。

赤霉素（Gibberellin，GAs）是四環(huán)二萜類(lèi)植物激素，參與調(diào)節(jié)植物整個(gè)生命周期生長(zhǎng)發(fā)育的許多方面[3-6]，它能解除種子休眠，提高種子的活力，促進(jìn)根系的發(fā)育[5-11]。目前，學(xué)術(shù)界針對(duì)澳洲堅(jiān)果萌發(fā)率低、根系淺的問(wèn)題已開(kāi)展了相關(guān)研究，如謝國(guó)干[12]等指出，采用沙床催芽方法及防治鼠害等可提高種子萌發(fā)率，賀熙勇等[1]研究指出，100～500 mg/L的赤霉素及人工脫殼處理均能提高澳洲堅(jiān)果萌發(fā)率。然而，關(guān)于如何提高澳洲堅(jiān)果根系活力的相關(guān)研究較為缺乏。因此，筆者通過(guò)沙床萌發(fā)實(shí)驗(yàn)探索不同濃度赤霉素處理對(duì)澳洲堅(jiān)果（O.C）種子萌發(fā)情況及其萌發(fā)后根系活力的影響，為澳洲堅(jiān)果種苗繁育提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 供試材料

供試種子采自云南省紅河熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所澳洲堅(jiān)果實(shí)驗(yàn)基地，試驗(yàn)品種為O.C。供試農(nóng)藥為金雷精甲霜錳鋅（瑞士先正達(dá)）、樂(lè)斯本毒死蜱（美國(guó)陶氏益農(nóng)）、赤霉素（上海同瑞生物科技有限公司）。

1.1.2 儀器和設(shè)備

計(jì)算機(jī)圖像分析儀（WinRHIZO，Regent Ins Inc，加拿大）、電子秤、游標(biāo)卡尺、直尺。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2017年7月在云南省紅河熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所育苗基地進(jìn)行。先將潔凈的細(xì)河沙鋪成250 cm×80 cm×10 cm的沙床；在播種前一天，用800倍液金雷精甲霜錳鋅對(duì)苗床進(jìn)行殺菌和消毒，以防治螞蟻、老鼠等危害；再用1 000倍液樂(lè)斯本毒死蜱對(duì)苗床進(jìn)行噴灑。

以O(shè).C品種為試驗(yàn)材料，試驗(yàn)共設(shè)置6個(gè)處理，分別為100、200、300、400、500 mg/L赤霉素和清水（CK）。2017年8月2日，對(duì)采摘的果實(shí)進(jìn)行人工脫殼處理后，每個(gè)處理浸泡種子50顆，浸泡時(shí)間為24 h，3次重復(fù)；2017年8月3日進(jìn)行播種，統(tǒng)計(jì)50 d后種子萌發(fā)情況，計(jì)算萌發(fā)率。

1.2.2 項(xiàng)目測(cè)定

（1）地上部分統(tǒng)計(jì)和測(cè)定。2017年9月25日，每重復(fù)各取3株真葉有6片的澳洲堅(jiān)果苗，用游標(biāo)卡尺測(cè)量假莖粗度，用直尺測(cè)量植株高度，用電子秤稱(chēng)量植株地上部分鮮重、地下部分鮮重和植株總質(zhì)量。

（2）根系形態(tài)的測(cè)定。將植株根系鮮樣充分洗凈整理后，用計(jì)算機(jī)圖像分析儀掃描，并利用軟件分析其總根長(zhǎng)、根表面積、根體積、根直徑、根尖數(shù)等數(shù)據(jù)。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2007和SPSS（V17.0）軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，利用Duncan法進(jìn)行多重比較，顯著性水平ɑ=0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度赤霉素處理對(duì)澳洲堅(jiān)果種子萌發(fā)率和生長(zhǎng)狀況的影響

種子萌發(fā)可看作是胚恢復(fù)活躍生長(zhǎng)的過(guò)程，是種子植物生命周期的開(kāi)始。有生命力的種子，解除休眠并滿足發(fā)芽條件后則開(kāi)始萌發(fā)。不同濃度赤霉素處理對(duì)澳洲堅(jiān)果種子萌發(fā)率的影響存在顯著性差異，詳見(jiàn)表1。赤霉素處理的種子萌發(fā)率均高于對(duì)照（空白），其中以300 mg/L赤霉素處理的澳洲堅(jiān)果種子萌發(fā)率最高，達(dá)到94.67%，說(shuō)明赤霉素對(duì)澳洲堅(jiān)果種子的萌發(fā)有良好的促進(jìn)作用。

不同濃度赤霉素處理對(duì)苗木株高的影響存在顯著性差異，其中以500 mg/L處理的苗木最高，達(dá)到30.38 cm，顯著高于其他處理；此外，隨著赤霉素濃度的增加，株高也隨著增高。

不同濃度赤霉素處理對(duì)苗木莖粗的影響存在顯著性差異，300 mg/L赤霉素處理的平均直徑最大，與對(duì)照存在顯著性差異。

用赤霉素處理后，苗木的地上部鮮重、根鮮重、植株總鮮重及根冠比與對(duì)照無(wú)顯著性差異，但根鮮重、植株總鮮重及根冠比均大于對(duì)照。

2.2 不同濃度赤霉素處理對(duì)植株根系形態(tài)變化的影響

不同濃度赤霉素處理對(duì)植株根系形態(tài)變化的影響如表2和圖1所示。結(jié)果表明，不同濃度赤霉素處理的根長(zhǎng)、根系平均直徑、交叉數(shù)均存在顯著差異，然而根表面積、體積、根尖數(shù)和分枝數(shù)無(wú)顯著性差異。赤霉素處理的根表面積和體積均大于對(duì)照，但無(wú)顯著性差異。由此可見(jiàn)，不同濃度的赤霉素處理均對(duì)澳洲堅(jiān)果根系的生長(zhǎng)有促進(jìn)作用。澳洲堅(jiān)果根系長(zhǎng)度和根表面積隨著赤霉素濃度的增加先遞減，達(dá)到谷值后，又逐漸遞增。當(dāng)赤霉素濃度為300 mg/L時(shí)，根系長(zhǎng)度達(dá)到谷值，但是根系平均直徑達(dá)到峰值。說(shuō)明當(dāng)赤霉素濃度增加到一定值（300 mg/L）時(shí)，先是抑制根系的縱向生長(zhǎng)，促進(jìn)根系的橫向生長(zhǎng)；超過(guò)300 mg/L后，隨著濃度的增加，又會(huì)抑制根系的橫向生長(zhǎng)，促進(jìn)根系的縱向生長(zhǎng)。

根據(jù)不同處理的植株根系形態(tài)（圖1）可知，用赤霉素處理后的澳洲堅(jiān)果苗木中，500 mg/L處理的須根和主根最多，且分布最為均勻，其次是100 mg/L處理；而300 mg/L處理的根系粗度明顯大于其他處理及對(duì)照。說(shuō)明300及500 mg/L處理對(duì)苗木的根系生長(zhǎng)最好。

2.3 不同濃度赤霉素處理對(duì)澳洲堅(jiān)果不同徑級(jí)根系長(zhǎng)度及表面積的影響

根長(zhǎng)反應(yīng)了根系的延伸范圍，根系的擴(kuò)展延伸有利于植物更好地吸收土壤中的養(yǎng)分和水分。從吸收利用的角度出發(fā)，根毛和較細(xì)的根系是植物土壤水分、養(yǎng)分的吸收者和利用者。根據(jù)根系直徑的大小，可將根系劃分為細(xì)根（0 mm4.0 mm）3個(gè)等級(jí)。根系長(zhǎng)度及所占比例如表3所示。不同處理中，細(xì)根所占比例均明顯高于中等根和粗根，且細(xì)根和中等根的長(zhǎng)度均以500 mg/L處理的最長(zhǎng)，說(shuō)明500 mg/L赤霉素更有利于澳洲堅(jiān)果根系的生長(zhǎng)。粗根則以300 mg/L處理的長(zhǎng)度最大，且此時(shí)的粗根所占比例最大，說(shuō)明300 mg/L處理顯著增加了粗根的比例。用赤霉素處理的粗根長(zhǎng)度均大于對(duì)照，說(shuō)明赤霉素對(duì)主根有促進(jìn)生長(zhǎng)的作用。

根系的表面積由根長(zhǎng)和根系直徑共同決定，根表面積越大，根系與土壤接觸的面積越大。由表4可知，不同濃度赤霉素處理對(duì)不同徑級(jí)根系表面積和根長(zhǎng)的影響并不一致。細(xì)根的根表面積及其占總根表面積的比例均以100 mg/L處理的最大；中等根的根表面積及其占總根表面積的比例均以500 mg/L處理的最大；粗根的根表面積及其占總根表面積的比例均以300 mg/L處理的最大，且與對(duì)照存在顯著性差異，說(shuō)明300 mg/L處理對(duì)主根有明顯的促進(jìn)作用。

3 討論與結(jié)論

經(jīng)過(guò)不同濃度赤霉素處理的澳洲堅(jiān)果‘O.C種子的萌發(fā)率、株高和莖粗均存在顯著性差異，且數(shù)值均高于對(duì)照組。當(dāng)用赤霉素濃度為300 mg/L時(shí)，萌發(fā)率最高。苗木的地上部分鮮重、根鮮重、植株總鮮重及根冠比在各處理間無(wú)顯著性差異，說(shuō)明赤霉素處理過(guò)的種子萌發(fā)后，苗木無(wú)纖細(xì)現(xiàn)象，這與賀熙勇等[1]的研究結(jié)果類(lèi)似。綜上可知，赤霉素對(duì)澳洲堅(jiān)果具有打破種子休眠、促進(jìn)種子萌發(fā)和植株生長(zhǎng)等作用，對(duì)苗木無(wú)不良影響，可用于生產(chǎn)實(shí)踐。

根系是植物吸收、轉(zhuǎn)化和儲(chǔ)藏營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的主要器官，對(duì)地上部分的生長(zhǎng)、形態(tài)建成作用較大，根系的發(fā)達(dá)程度直接影響地上部分的產(chǎn)量和植株水土保持的能力。本研究利用根系分析軟件WinRHIZO將根系分為細(xì)根（04.0 mm）3個(gè)等級(jí)，用赤霉素處理過(guò)的澳洲堅(jiān)果主根（粗根）長(zhǎng)度均大于對(duì)照，而側(cè)根（細(xì)根）長(zhǎng)度只有300 mg/L處理的略小于對(duì)照，其余處理都大于對(duì)照；細(xì)根和粗根的根系表面積均大于對(duì)照，說(shuō)明赤霉素對(duì)澳洲堅(jiān)果的主根及側(cè)根都有促進(jìn)生長(zhǎng)的作用。

當(dāng)用300 mg/L的赤霉素處理后，植株莖粗和根系平均粗度明顯增加，說(shuō)明此濃度有利于植株橫向生長(zhǎng)；當(dāng)用500 mg/L的赤霉素處理后，植株株高和根系總根長(zhǎng)明顯增加，說(shuō)明此濃度有利于植株縱向生長(zhǎng)。

赤霉素作為一種植物激素，其作用的發(fā)揮受濃度、不同品種、不同植物器官、不同生長(zhǎng)發(fā)育階段等因素的影響。本研究只是針對(duì)澳洲堅(jiān)果（O.C）品種在種子萌發(fā)時(shí)期的植株生長(zhǎng)情況和根系形態(tài)進(jìn)行研究和探討。因此，應(yīng)用赤霉素是否可以提高其他澳洲堅(jiān)果品種種子萌發(fā)率及其在植株不同生長(zhǎng)發(fā)育階段是否有促進(jìn)植株和根系生長(zhǎng)的作用，有待于在以后的實(shí)踐中進(jìn)行反復(fù)的研究和驗(yàn)證。

參考文獻(xiàn)

[1] 賀熙勇，羅興蓮，孔廣紅，等. 不同處理對(duì)澳洲堅(jiān)果種子萌發(fā)的影響[J]. 中國(guó)南方果樹(shù)，2010，39（2）：34-37.

[2] 陸超忠，李仍然，張漢周，等. 澳洲堅(jiān)果根系在土壤中生長(zhǎng)、分布調(diào)查[J]. 云南熱作科技，1997，（2）：12-16.

[3] 辛 霞，景新明. 孑遺植物水杉種子萌發(fā)的生理生態(tài)特性研究[J]. 生物多樣性，2004，12（6）：572-577.

[4] Gabrieleá S， Rizza A， Martone J， et al. The Dof protein DAG1 mediates PIL5 activity on seed germination by negatively regulating gibberellinbiosynthetic gene AtGA3ox1[J]. The Plant Journal： for Cell and Molecular Biology， 2010， 61（2）： 312-323.

[5] Ubedatomás S， Beemster GTS， Bennett MJ. Hormonal regulation of root growth： Integrating local activities into global behaviour[J]. Trends in Plant Science， 2012， 17（6）：326-331.

[6] 劉永慶，BINO R J. 赤霉素與脫落酸對(duì)番茄種子萌發(fā)中細(xì)胞周期的調(diào)控[J]. 植物學(xué)報(bào)（英文版），1995，37（4）：274-282.

[7] 左天覺(jué). 煙草的生產(chǎn)、生理和生物化學(xué)[M]. 朱尊權(quán)，譯. 上海：上海遠(yuǎn)東出版社，1993：53-60.

[8] 龐士銓. 赤霉素浸種對(duì)促進(jìn)種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的作用[J]. 東北農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào)，1978（3）：48-56.

[9] 石 英. 種子萌發(fā)過(guò)程中不同赤霉素含量對(duì)大豆根系建成的影響[D]. 大慶： 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)，2016.

[10] 趙東興，李 春，李 濤，等. 4種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)馬檳榔種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響[J/OL]. 南方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2015，46（10）：1834-1838.（2015-12-15）[2017-10-09]. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/45.1381.s.20151215.1321.032.html.

[11] 羅培四，何新華，韋巧云，等.澳洲堅(jiān)果繁育技術(shù)研究進(jìn)展[J].中國(guó)南方果樹(shù)，2017，46（3）：179-183.

[12] 謝國(guó)干，王青干，羅振標(biāo). 澳洲堅(jiān)果種子催芽育苗的經(jīng)驗(yàn)[J]. 熱帶作物科技，1997（3）：49-52.