GA₃和ABA對(duì)小豆種子萌發(fā)和苗期生理參數(shù)的影響

任帥 董偉欣 張?jiān)鲁?/p>

摘要：為了探索促進(jìn)小豆良好生長(zhǎng)的適宜激素濃度，采用3個(gè)不同熟性的小豆品種，研究不同GA3和ABA濃度對(duì)種子萌發(fā)及苗期形態(tài)指標(biāo)和生理參數(shù)的影響。結(jié)果表明：0.2 μmol/L GA3可以促進(jìn)白紅2號(hào)和冀紅9218的萌發(fā)，0.1 μmol/L GA3可以促進(jìn)唐山紅小豆的萌發(fā);3個(gè)品種對(duì)0.6 μmol/L ABA的敏感性最強(qiáng)，種子萌發(fā)受到明顯抑制。0.6 μmol/L ABA處理對(duì)不同小豆品種的莖粗、莖節(jié)數(shù)和葉片數(shù)沒有明顯影響，但顯著影響株高和葉面積;顯著降低葉片的葉綠素和可溶性糖含量，增加可溶性蛋白和淀粉的含量?？梢?，適宜的激素濃度對(duì)小豆種子萌發(fā)以及苗期形態(tài)發(fā)育具有重要的調(diào)控作用。

關(guān)鍵詞：小豆;GA3;ABA;種子萌發(fā);幼苗形態(tài)指標(biāo);生理參數(shù)

中圖分類號(hào)：S521.01文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2019）07-0103-05

小豆起源于中國(guó)[1]，是我國(guó)傳統(tǒng)的特色農(nóng)作物。世界上已有30余個(gè)國(guó)家種植小豆[2]，我國(guó)是主要種植國(guó)家之一[3]。小豆的經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高，適口性較好，是深受人們喜愛的保健食品。但小豆落花落莢嚴(yán)重，加之生長(zhǎng)后期自然災(zāi)害的影響，產(chǎn)量較低且不穩(wěn)定，因此，研究植物激素對(duì)小豆種子萌發(fā)、花芽形成及生長(zhǎng)發(fā)育的作用，對(duì)小豆良好生長(zhǎng)及產(chǎn)量提高具有重要意義。

植物激素在調(diào)控種子萌發(fā)和植株生長(zhǎng)發(fā)育方面的研究已有許多報(bào)道。不同濃度的激素可以促進(jìn)或抑制種子的萌發(fā)，種子內(nèi)抑制萌發(fā)物質(zhì)濃度過(guò)高是種子休眠的主要原因之一[4]，而適宜濃度的赤霉酸、生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素可以打破種子休眠[5，6]，使種子提前萌發(fā)，并能影響種子的生理代謝。例如GA3和6-BA能夠顯著提高三島柴胡（Bupleurum falcatum L.）種子的萌發(fā)率[7];GA3可以抑制草莓芽的休眠，促進(jìn)萌發(fā)[8];外源GA3和6-BA處理對(duì)光滑高粱泡種子休眠未顯示出顯著性影響[9];鳶尾種子經(jīng)0.01 g/L NAA或0.1 g/L GA3處理后發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)均極顯著提高[10]。外源激素法已成為闡明種子休眠和萌發(fā)調(diào)控機(jī)理的重要手段之一，且其在調(diào)節(jié)幼苗生長(zhǎng)[23]方面的應(yīng)用也在多個(gè)物種中開展。有研究發(fā)現(xiàn)，CTK、IAA和GA能夠刺激新稍生長(zhǎng)，ABA和ETH抑制新稍生長(zhǎng)[8];IAA和GA能夠參與并調(diào)控果實(shí)前期發(fā)育[11]，ABA能夠啟動(dòng)葡萄的成熟[9，10]。GA、CTK、ABA、IAA對(duì)花芽的形成也起到重要作用。Dickens發(fā)現(xiàn)在體外成花誘導(dǎo)系統(tǒng)中，CTK可增加或誘導(dǎo)花芽的形成;在大豆、煙草、馬鈴薯、柑桔以及竹子等離體培養(yǎng)誘導(dǎo)花芽形成時(shí)，也都發(fā)現(xiàn)了CTK的存在[11]?？梢姡参锷L(zhǎng)發(fā)育的任何一個(gè)階段，都是由多種激素相互作用共同誘導(dǎo)同一個(gè)生理反應(yīng)。

但目前植物激素在小豆種子萌發(fā)和生長(zhǎng)發(fā)育調(diào)控中的應(yīng)用尚缺乏系統(tǒng)研究，因此，本研究采用不同熟性的小豆品種作為研究材料，采用不同濃度GA3和ABA處理來(lái)研究其對(duì)小豆種子萌發(fā)以及苗期形態(tài)和生理指標(biāo)的影響，以期為植物激素在促進(jìn)小豆良好生長(zhǎng)和提高產(chǎn)量方面的應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 種子萌發(fā)試驗(yàn)

以早熟白紅二號(hào)、中熟冀紅9218、晚熟唐山紅小豆為試驗(yàn)材料，在河北農(nóng)業(yè)大學(xué)作物生長(zhǎng)調(diào)控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。設(shè)三種處理：①GA3處理，用100 mL濃度分別為0.1、0.2、0.3 μmol/L GA3溶液浸泡不同品種的小豆種子10 h;②ABA處理，用100 mL濃度分別為0.3、0.6、0.9 μmol/L ABA溶液浸泡不同品種的小豆種子10 h;③對(duì)照，用100 mL自來(lái)水浸泡種子。每個(gè)培養(yǎng)皿放60粒種子，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)。用脫脂棉鋪平培養(yǎng)皿底部，在其上面鋪兩層濾紙。將浸泡好的小豆種子放在鋪好的濾紙上，分別再加入35 mL相應(yīng)的浸泡溶液，立即放入智能培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，培養(yǎng)條件為光照14 h、黑暗10 h，溫度（25±2）℃，光照度為3 500 lx，培養(yǎng)3 d后統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)。

1.2 ABA對(duì)小豆幼苗生理指標(biāo)影響試驗(yàn)

將充實(shí)、飽滿的中熟品種冀紅9218和晚熟品種唐山紅小豆種子播于裝滿蛭石和珍珠巖的塑料盆（高19 cm，直徑10 cm，底部有透水孔），每個(gè)品種分成兩組，一組作為對(duì)照，一組每天噴灑兩次0.6 μmol/L的ABA溶液。在溫室（光照14 h、黑暗10 h，溫度35℃，光照度為7 500 lx）中培養(yǎng)8 d后，每個(gè)品種挑選長(zhǎng)勢(shì)良好、均勻的植株18株，測(cè)量株高、莖粗、莖節(jié)數(shù)、葉片數(shù)和葉面積，并采集葉片測(cè)定葉綠素、可溶性糖、淀粉和蛋白質(zhì)的含量。

1.3 各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定和計(jì)算方法

（1） 發(fā)芽率（%）=測(cè)試種子發(fā)芽數(shù)/測(cè)試種子總數(shù)×100。

GI=∑Gt/Dt，其中，GI為發(fā)芽指數(shù)，Gt為每天發(fā)芽數(shù)，Dt為與Gt相對(duì)應(yīng)的天數(shù)。

（2） 葉綠素含量參照鄒琦[12]的方法測(cè)定;可溶性蛋白含量參照Read等[13]的方法測(cè)定;可溶性糖和淀粉含量采用白寶璋等[14]的方法測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2013整理，使用SPSS 17.0和SAS 9.4軟件在α=0.05水平上進(jìn)行方差分析及多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度GA3處理對(duì)小豆種子萌發(fā)的影響

適宜濃度的GA3可以促進(jìn)小豆種子的萌發(fā)（表1）。白紅2號(hào)和冀紅9218均在0.2 μmol/L時(shí)發(fā)芽數(shù)、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)最高，白紅2號(hào)分別高于對(duì)照2.98%、3.02%和7.26%，冀紅9218分別高于對(duì)照3.04%、2.95%和5.81%;其次為0.1 μmol/L GA3處理，與對(duì)照相當(dāng);但在0.3 μmol/L GA3處理時(shí)，兩品種的種子萌發(fā)均受到抑制。唐山紅小豆則是在0.1 μmol/L GA3處理時(shí)發(fā)芽數(shù)、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)最高，分別比對(duì)照增加2.97%、2.93%和5.91%，0.2、0.3 μmol/L GA3處理的種子萌發(fā)均受到抑制。說(shuō)明低濃度GA3可以促進(jìn)小豆種子的萌發(fā)，而高濃度GA3抑制其萌發(fā);不同小豆品種對(duì)GA3濃度的適應(yīng)性存在差異。

2.2 不同濃度ABA處理對(duì)小豆種子萌發(fā)的影響

除0.3 μmol/L ABA對(duì)白紅2號(hào)的種子萌發(fā)有輕微促進(jìn)作用外，其余ABA處理均抑制了各品種小豆種子的萌發(fā)，且均以0.6 μmol/L ABA的抑制作用最明顯，白紅2號(hào)、冀紅9218、唐山紅小豆的發(fā)芽率分別比對(duì)照降低18.01%、25.65%、8.38%（表2）。

2.3 ABA處理對(duì)小豆苗期形態(tài)指標(biāo)的影響

由表3可見，經(jīng)0.6 μmol/L ABA處理，兩個(gè)小豆品種的莖粗、莖節(jié)數(shù)和葉片數(shù)與對(duì)照差異不顯著，而株高顯著降低，分別降低38.38%和13.42%;兩品種葉面積對(duì)0.6 μmol/L ABA處理的響應(yīng)不同，冀紅9218的葉面積與對(duì)照相比顯著降低，而唐山紅小豆卻顯著增加。說(shuō)明0.6 μmol/L ABA處理會(huì)抑制小豆植株的生長(zhǎng)，但不同品種不同部位的表現(xiàn)有所差異。

2.4 0.6 μmol/L ABA處理對(duì)小豆苗期生理指標(biāo)的影響

以冀紅9218幼苗為試材，分析0.6 μmol/L ABA處理對(duì)其葉片葉綠素含量、可溶性蛋白、可溶性糖和淀粉含量的影響，結(jié)果（圖1）顯示，ABA處理降低了小豆葉片葉綠素a（Chla）、b（Chlb）的含量，其中Chlb的降低幅度達(dá)到顯著水平;但顯著增加了類胡蘿卜素（Cxc）的含量。ABA處理顯著提高了小豆葉片中可溶性蛋白和淀粉的含量，而顯著降低了可溶性糖的含量，說(shuō)明0.6 μmol/L ABA處理有利于苗期小豆葉片可溶性蛋白和淀粉的積累。

3 討論與結(jié)論

研究表明赤霉素對(duì)種子萌發(fā)有促進(jìn)作用[14-16]，曾雙等[17]研究發(fā)現(xiàn)，50 mg/L GA3對(duì)西葫蘆種子的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率都達(dá)到了顯著的促進(jìn)作用;劉棟等[18]研究表明，250 mg/L GA3可明顯提高野生亞麻種子的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率，而不同濃度IBA和6-BA均會(huì)抑制胡麻種子的萌發(fā)。本研究發(fā)現(xiàn)，0.2 μmol/L GA3可以促進(jìn)白紅2號(hào)和冀紅9218的萌發(fā)，而0.1 μmol/L GA3可以促進(jìn)唐山紅小豆的萌發(fā)，太高則會(huì)抑制種子的萌發(fā);0.6 μmol/L ABA對(duì)三個(gè)品種小豆種子萌發(fā)的抑制作用最強(qiáng)。來(lái)自葉片的光合同化物，必先經(jīng)種皮卸出到質(zhì)外體空間，再被子葉主動(dòng)吸收，所以種皮的卸出和子葉的吸收是種子積累同化物的兩個(gè)調(diào)控部位，ABA可能參與這兩個(gè)調(diào)節(jié)過(guò)程。

適宜的植物激素濃度不僅可以調(diào)控種子萌發(fā)，也可以調(diào)控植物形態(tài)指標(biāo)和生理參數(shù)的變化。如外源GA3能促進(jìn)油茶抽梢、春梢伸長(zhǎng)、新生葉片生長(zhǎng)，但對(duì)油茶春梢直徑和葉片厚度的影響不顯著[19];CTK、IAA和GA能夠促進(jìn)葡萄植株和新梢的生長(zhǎng)，同時(shí)，IAA和GA會(huì)促進(jìn)果實(shí)生長(zhǎng)，ABA會(huì)抑制植株生長(zhǎng)，從而促進(jìn)由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)轉(zhuǎn)化，促進(jìn)果實(shí)成熟，不同的激素濃度會(huì)有不同的促進(jìn)或抑制效果[20];楊安中等[21]的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，GA3能減緩水稻生育后期劍葉葉綠素和蛋白質(zhì)的分解，提高其含量;對(duì)蠶豆葉片噴施氯吡苯脲可以延緩葉綠素a和b的分解，從而增加葉綠素的含量[22]。另外，噴施植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑可以使烤煙的凈光合速率提高3.36%，葉綠素含量增加14.04%，進(jìn)而促進(jìn)碳水化合物的合成，提高糖堿比，改善上部葉烤后感官質(zhì)量[23]。本研究表明，0.6 μmol/L ABA處理對(duì)小豆植株莖粗、莖節(jié)數(shù)和葉片數(shù)的影響不大，但會(huì)顯著抑制株高，降低葉片葉綠素和可溶性糖含量，提高可溶性蛋白和淀粉的含量。

本試驗(yàn)僅初步分析了不同濃度GA3和ABA對(duì)小豆種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響，今后將進(jìn)一步探究其他激素對(duì)小豆生長(zhǎng)發(fā)育的影響。

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