激素和損傷處理對(duì)煙草根系發(fā)生及抗氧化酶活性的影響

張琳 翟雪琴 張進(jìn) 彭劍濤

摘 要：探討外源激素及損傷處理對(duì)煙草根系的影響，為煙草（Nicotiana tabacum L）的優(yōu)質(zhì)栽培提供科學(xué)依據(jù)。以云煙87為材料，采用盆栽試驗(yàn)，設(shè)置不同激素和損傷處理，研究了激素和損傷處理對(duì)煙草根系發(fā)生及抗氧化酶活性的影響。結(jié)果表明：?jiǎn)为?dú)施外源激素IBA或ETH對(duì)不定根發(fā)生無顯著作用，但兩者混合后能促進(jìn)不定根的發(fā)生;損傷處理及激素處理均對(duì)不定根生長(zhǎng)及根系活力具有促進(jìn)作用，且兩者結(jié)合后效果更好;在抗氧化酶活性上，不定根與原生根的影響規(guī)律基本相反。這為進(jìn)一步探索激素及損傷誘導(dǎo)對(duì)煙草根系的影響奠定了一定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：煙草;激素;損傷;煙草根系;酶活性

中圖分類號(hào)：Q554

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1008-0457（2019）02-0015-05 ? ? 國(guó)際DOI編碼：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2019.02.003

Abstract：Exploring the effects of exogenous hormones and damage treatment on tobacco roots could provide a scientific basis for cultivation of high-quality tobacco （Nicotiana tabacum L）. In this study， a tobacco pot experiment with different hormones and damage treatments was conducted using Yunyan 87 as material to investigate the effects of exogenous hormones and damage treatment on root development and antioxidant enzyme activity in tobacco. The results showed that single indole butyric acid （IBA） treatment or etherel （ETH） treatment had no significant effect on adventitious root initiation， but a mixture of IBA and ETH promoted adventitious root initiation. Both damage treatment and mixed hormonal treatment promoted the growth of adventitious roots and root activity， and the effect of combined treatment was better. In terms of antioxidant enzyme activity， the treatment had the opposite effect on induce adventitious roots compared with primary roots. These results will provide reference for exploration of the effects of hormones and damage induction on tobacco roots.

Key words：tobacco; hormones; damage treatment; tobacco roots; enzyme activity

移栽后根系的發(fā)生發(fā)育對(duì)煙草還苗及大田生長(zhǎng)起著關(guān)鍵作用。良好的根系發(fā)育不但能縮短還苗時(shí)間，提早進(jìn)入旺長(zhǎng)期，還有助于煙株氨基酸、激素的合成以及促進(jìn)葉片中煙堿和一些香味前體物質(zhì)的合成與積累[1-4]。 當(dāng)前，烤煙生產(chǎn)中普遍采用“井窖式移栽”技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)煙苗適期早栽、提高成活率[5]。但煙苗從移栽到覆土期間莖上不形成不定根，覆土后新產(chǎn)生不定根主要位于土表附近，與原生根之間出現(xiàn)根系斷層，不利于其固定、吸收和合成功能的發(fā)揮。

植物根的發(fā)育受多種激素調(diào)控，其中生長(zhǎng)素和乙烯促進(jìn)根的分枝以及不定根的發(fā)生[6-7]。因而，吲哚丁酸和乙烯利等植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑常用于誘導(dǎo)作物和果蔬不定根的形成。Mudge等[8]研究表明吲哚丁酸能有效促進(jìn)綠豆下胚軸不定根發(fā)生;Sangeeta等[9]發(fā)現(xiàn)，乙烯利對(duì)促進(jìn)西紅柿不定根和側(cè)根生成效果顯著。為解決“井窖式移栽”導(dǎo)致根系斷層的問題，本文以云煙87為材料，探討了吲哚丁酸（IBA）、乙烯利以及損傷刺激對(duì)煙草幼苗不定根發(fā)生及根系抗氧化酶活性的影響，以期為優(yōu)質(zhì)煙苗的培育提供一條有效途徑。

1 材料與方法

1.1 供試材料培養(yǎng)

供試材料為煙草云煙87品種幼苗，采用烤煙專用育苗營(yíng)養(yǎng)液于溫室中（溫度22℃，光期8 h/暗期14 h）用育苗盤漂浮培養(yǎng)，試驗(yàn)材料每次育苗2盤，每盤160株。生長(zhǎng)至5葉1心時(shí)，選取生長(zhǎng)一致的幼苗用于盆栽，盆栽實(shí)驗(yàn)每盆高40 cm，直徑35 cm，每盆裝土25 kg，裝土?xí)r每盆施入專用基肥50 g。用柄長(zhǎng)為10 cm，柱高為20 cm，柱粗為8 cm，柱前端為15 cm的圓錐形的井窖器于每盆土中央打井窖。5月20 日移栽，每盆移栽一株苗，15 d 后施加肥 30 g并封土。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 不同激素處理試驗(yàn)

試驗(yàn)設(shè)置清水處理（對(duì)照組）、IBA（25 mg/L）處理、ETH（ 20 mg/L）、IBA （25 mg/L）+ ETH（ 20 mg/L）4個(gè)處理，IBA及ETH的濃度選取參照本實(shí)驗(yàn)室的前期考察結(jié)果。煙苗移栽前48 h處理，處理后立即移栽，移栽后15天取樣測(cè)定根數(shù)及根體積。每處理移栽10盆，處理時(shí)間為5月20日。

1.2.2 激素及損傷處理試驗(yàn)

在探討這4個(gè)處理對(duì)煙草根系影響的基礎(chǔ)上，采用混合激素進(jìn)一步進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理：分別為：A（對(duì)照組）、B（損傷處理組）、C（激素處理組）及D（損傷+激素處理組）。煙苗移栽前48 h處理，處理后立即移栽，移栽后15天封土，封土25天后取樣。每個(gè)處理10盆，處理時(shí)間為7月1日。

1.2.3 處理及取樣方法

對(duì)照組及激素處理方法：將帶基質(zhì)煙苗莖部8 cm用脫脂棉包裹，于棉花上施加30 mL清水或相應(yīng)的激素（根據(jù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)），并用保鮮膜包裹防止水分散失;損傷處理方法為：用型號(hào)為NO：1（100）的氧化鋁紗布將煙苗莖部表皮部分擦傷。

取樣方法：將盆從側(cè)面剪開，采用自來水將根系周圍土壤沖洗掉，最后將整個(gè)根系取出。

1.2.3 測(cè)定指標(biāo)方法

根部農(nóng)藝性狀的測(cè)定：分別測(cè)定根數(shù)、根體積[10];根系酶活性測(cè)定：根系活力采用TTC法[10]，CAT活性采用紫外分光光度法測(cè)定[10]，測(cè)定240 nm波長(zhǎng)處的OD降低速度。 將每分鐘OD減少0.01定義為1個(gè)活力單位。POD活性采用愈創(chuàng)木酚比色法測(cè)定[11]，以每分鐘OD470增加0.01定義為1個(gè)活力單位。SOD活性采用氮藍(lán)四唑（NBT）光還原法測(cè)定[11]，以能抑制反應(yīng)50%的酶量為一個(gè)SOD酶單位，PPO酶活性采用分光光度法[12]，以每分鐘OD398 變化0.01表示一個(gè)酶活力單位。

1.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

試驗(yàn)結(jié)果運(yùn)用SPSS 17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以x±s表示，多組間采用單因素方差分析，兩組間數(shù)據(jù)采用t檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同激素對(duì)煙草根系農(nóng)藝性狀的影響

從表1可以看出，單獨(dú)使用IBA或ETH處理，煙草不定根數(shù)、不定根體積及不定根體積占總根系的比例均高于對(duì)照組，但差異不顯著;兩種激素混合處理時(shí)，煙草不定根數(shù)、不定根體積及不定根占總根系的比例均顯著高于對(duì)照組（P< 0.05）。結(jié)果表明IBA+ETH混合處理能促進(jìn)不定根的發(fā)生和發(fā)育。

2.2 激素及損傷處理對(duì)煙草不定根發(fā)生及根系活力的影響

表2可知，損傷處理組（B）的不定根條數(shù)、不定根體積、不定根根系活力、原生根體積及原生根根系活力均高于對(duì)照組（A），其中不定根體積及原生根根系活力與對(duì)照組相比，具有極顯著性差異（P<0.01），不定根根系活力與對(duì)照組相比，具有顯著性差異（P<0.05），混合激素處理組與對(duì)照組相比，不定根數(shù)、不定根體積、不定根根系活力及原生根根系活力均高于對(duì)照組，且其中不定根體積，不定根根系活力與對(duì)照組具有顯著性差異（P<0.05），原生根根系活力與對(duì)照組具有極顯著差異（P<0.01）;D組（損傷+激素處理），不定根條數(shù)、不定根體積、不定根根系活力、原生根體積及原生根根系活力均高于對(duì)照組，且其中有四個(gè)指標(biāo)與對(duì)照組相比，具有極顯著差異（P<0.01）。結(jié)果表明，損傷處理及激素處理均對(duì)不定根的發(fā)生發(fā)育和根系活力具有促進(jìn)作用，且兩者結(jié)合處理的效果更好。

2.3 激素及損傷處理對(duì)煙草根系抗氧化酶活性的影響

2.3.1 激素及損傷處理對(duì)煙草不定根抗氧化酶活性的影響

由表3可知，與A（對(duì)照組）相比，B（損傷處理組）、C（激素處理組）及D（損傷+激素處理組）PPO酶活性較高，且A與B、C存在極顯著差異 （P<0.01）;B、C及 D組中不定根POD酶活性比對(duì)照組高，但無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;此外，在SOD和CAT酶活性方面，B、C、D組中不定根SOD和CAT酶活性均比對(duì)照組高，且B、C組中CAT酶活性與對(duì)照組存在極顯著差異 （P<0.01），SOD酶活性存在顯著性差異（P<0.05）?？傮w來說，損傷與激素處理均有助于提高不定根中PPO、POD、SOD及CAT酶活性的提高。

2.3.2 不同處理方式對(duì)煙草原生根抗氧化酶活性的影響

由表4可知，與A（對(duì)照組）相比，C（激素處理）、D（損傷+激素處理）組原生根中PPO酶活性較高，且存在極顯著差異 （P<0.01）;而B（損傷處理）組原生根中PPO酶活性較低，無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 （P>0.05）;B（損傷處理）、C（激素處理）及D組（損傷+激素處理）原生根中的POD均較高，但B、C與對(duì)照組相比，差異不顯著 （P>0.05）;對(duì)于SOD及CAT酶，B、C中原生根SOD和CAT酶活性均比對(duì)照組低，且存在極顯著差異 （P<0.01），但D組中原生根SOD和CAT酶活性均有提高，且SOD酶活性與對(duì)照組存在極顯著差異 （P<0.01）。結(jié)果表明損傷處理及激素處理對(duì)煙草原生根抗氧化酶活性有明顯影響。

3 結(jié)論與討論

從Robbins、徐曉婷、范才銀等[13-15]的研究發(fā)現(xiàn)，激素IBA、ETH或者損傷能促進(jìn)根系的發(fā)生，且有助于提高根系抗氧化酶活性。IBA是一種由吲哚乙酸轉(zhuǎn)變而來的內(nèi)源生長(zhǎng)素，能刺激吲哚乙酸向基部運(yùn)輸，施加IBA后能轉(zhuǎn)運(yùn)到煙草基部組織，進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)檫胚嵋宜?，從而起到促進(jìn)生根的作用;ETH促進(jìn)生根可能是：（1）促進(jìn)細(xì)胞周期基因的表達(dá)而促進(jìn)根系的發(fā)生[16];（2）ETH促進(jìn)細(xì)胞分裂素類物質(zhì)分解從而促進(jìn)根系發(fā)生[17]。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，IBA、ETH單獨(dú)處理與清水處理組相比，對(duì)煙草不定根的發(fā)生無顯著作用，兩者混合后能促進(jìn)不定根的發(fā)生。單獨(dú)處理對(duì)煙草不定根的發(fā)生無顯著作用的原因可能為：不定跟的發(fā)生雖然受激素調(diào)控，但還與激素濃度、溫度及光照等因素有關(guān)。此外，本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，損傷處理及激素處理均對(duì)不定根生長(zhǎng)及根系活力具有促進(jìn)作用，且兩者結(jié)合后效果更好，損傷處理能促進(jìn)不定根生長(zhǎng)及根系活力可能與植物受到外界機(jī)械傷害時(shí)，為適應(yīng)環(huán)境而啟動(dòng)自身的防御反應(yīng)有關(guān)，其中植物的相關(guān)防御酶的合成起著至關(guān)重要的作用，但關(guān)于IBA與ETH同時(shí)處理，損傷與激素同時(shí)處理對(duì)煙草不定根發(fā)生及根系活力的提高具有協(xié)同促進(jìn)作用及它們之間如何進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等問題還需進(jìn)一步深入研究。

PPO能催化酚類物質(zhì)和吲哚乙酸反應(yīng)產(chǎn)生促進(jìn)不定根發(fā)生的輔助因子“吲哚乙酸-酚酸復(fù)合物”，它直接調(diào)節(jié)酚類的合成來影響細(xì)胞的分裂、分化以及根原基的發(fā)育，與不定根的發(fā)生密切相關(guān)[18-20]。SOD、POD及CAT是植物體內(nèi)活性氧清除系統(tǒng)的主要保護(hù)酶，它們具有抵抗逆境脅迫的防御作用[21-23]。本試驗(yàn)中，單獨(dú)激素或損傷處理均使不定根中POD、SOD、CAT酶活性增加，這與劉曉輝、王艷穎等[22-23]的研究結(jié)果相似。但損傷與激素結(jié)合處理組中，不定根中SOD、POD及CAT酶活性與對(duì)照組相比，無顯著變化，這可能是因?yàn)闊煵葑陨頌榈挚鼓婢趁{迫，損傷刺激與激素刺激相互抑制的結(jié)果。在原生根中，POD、SOD及CAT活性變化規(guī)律與不定根中的變化規(guī)律基本相反。例如，分別進(jìn)行激素或損傷處理后，SOD及CAT活性顯著降低，POD酶活性無顯著變化，但損傷與激素結(jié)合處理后，POD、SOD及CAT活性顯著增強(qiáng)，這可能是因?yàn)橹参锔鱾€(gè)部位只有相互協(xié)調(diào)、平衡，才能有效保護(hù)植物免受逆境傷害。

綜上所述，外源激素IBA與 ETH混合后能促進(jìn)不定根的發(fā)生;損傷處理及激素處理均對(duì)不定根生長(zhǎng)及根系活力具有促進(jìn)作用，且兩者結(jié)合后效果更好;在抗氧化酶活性上，不定根與原生根的影響規(guī)律基本相反，具體表現(xiàn)為單獨(dú)激素和損傷處理能提高不定根抗氧化酶活性，激素和損傷結(jié)合處理反而降低不定根抗氧化酶活性;而單獨(dú)激素和損傷處理降低原生根抗氧化酶活性，激素和損傷結(jié)合處理提高原生根抗氧化酶活性。

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