陳 晨,李秉妍,范雙喜,郝敬虹
(北京農(nóng)學(xué)院 植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院/農(nóng)業(yè)應(yīng)用新技術(shù)北京市重點(diǎn)試驗(yàn)室,北京 102206)
植物生長受各種內(nèi)外因素的調(diào)節(jié)和控制[1],植物激素的作用在其中是必不可少的[2-3]。植物激素在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用于調(diào)節(jié)植物生長,如多效唑、矮壯素等植物生長調(diào)節(jié)劑有抑制作物細(xì)胞伸長,使植株變矮的作用[4],同時(shí),植物也受多種內(nèi)源激素的調(diào)控,如生長素(IAA)、赤霉素(GA3)等都有促進(jìn)植株生長的作用[5]。植物激素調(diào)節(jié)植物的生長從來都不是單一的,還會(huì)通過激素間的互相作用調(diào)節(jié)和控制植物的生長發(fā)育[6]。然而,對于混合噴施外源激素對植物生長的影響鮮見報(bào)道。因此,開展本研究,分析單獨(dú)噴施外源生長素、赤霉素以及生長素和赤霉素混合噴施對葉用萵苣(Lactucasativa.L)[7-8]生長及其內(nèi)源激素含量的影響。噴施外源植物生長調(diào)節(jié)劑調(diào)控植物生長發(fā)育,可以加快生長進(jìn)程,為育種工作的開展提供更好的技術(shù)手段,為進(jìn)一步探明外源激素協(xié)同調(diào)控葉用萵苣生長發(fā)育的內(nèi)在機(jī)制奠定基礎(chǔ)。
試驗(yàn)于2018年3~6月在北京農(nóng)學(xué)院東大地連棟溫室進(jìn)行,選用葉用萵苣品種GB-31(實(shí)驗(yàn)室保存編號)為試材,于6葉1心時(shí),選擇長勢一致、生長健康的葉用萵苣進(jìn)行處理。葉用萵苣外源激素噴施試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)處理:40 mg/kg生長素噴施;25 mg/kg赤霉素噴施;40 mg/kg生長素+25 mg/kg赤霉素混合噴施,以噴清水作對照(CK)。單獨(dú)噴施生長素的處理于噴施后0、2、4、6、8、12、18 d觀察植株生長狀況,噴施赤霉素和生長素、赤霉素混合噴施的處理于噴施后0、2、4、6、8、12 d觀察植株生長狀況,每時(shí)期每個(gè)處理隨機(jī)選取10株植株進(jìn)行觀察并拍照。并在同一時(shí)期取植株中部功能葉片,液氮速凍后-80 ℃保存?zhèn)溆?,用于測定內(nèi)源激素的含量,單株取樣為1次重復(fù),共3次重復(fù)。
采用酶聯(lián)免疫分析法測定內(nèi)源激素含量,ELISA試劑盒由中國農(nóng)業(yè)大學(xué)提供,所測激素為赤霉素(GA)、生長素(IAA)、脫落酸(ABA)、油菜素內(nèi)酯(BR)。樣品處理:稱取0.5 g植物樣品,加2 mL品樣品提取液,在冰浴下研磨成勻漿,轉(zhuǎn)入5 mL離心管,再用2 mL,提取液分次沖洗研缽并轉(zhuǎn)入離心管中。在4 ℃下提取8 h,3 000~4 000 r/min離離心15~20 min,取上清液,記錄體積,殘?jiān)鼦壢?。上清液通過Sep-PackC18固相萃取柱,將過柱后的樣品轉(zhuǎn)入離心管中,用氮?dú)獯蹈商崛∫褐械募状?,用樣品稀釋液定容? mL。在BIO-RAD Mode 550 酶聯(lián)免疫儀上讀數(shù),波長為490 nm。
采用Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。使用SPPS 20.0軟件進(jìn)行差異顯著性分析,采用OriginPro9.0軟件作圖。
不管是單獨(dú)噴施外源激素還是混合噴施,短時(shí)間處理都能不同程度地促進(jìn)葉用萵苣生長,但長時(shí)間處理導(dǎo)致莖迅速伸長。如圖1,對照植株莖長變化不明顯,葉片寬大,葉柄短,花莖強(qiáng)壯,植株生長健康,生長勢良好;單獨(dú)噴施生長素 9 d內(nèi)能夠促進(jìn)植株生長,之后莖明顯伸長,較為健壯,葉片寬大,植株生長健康,生長勢良好;單獨(dú)噴施赤霉素以及赤霉素、生長素混合噴施3 d后植株生長迅速,之后莖的伸長變化非常明顯,其中單獨(dú)噴施赤霉素后,莖伸長速度快,但是莖較為細(xì)弱,植株生長勢弱;赤霉素、生長素混合噴施的處理中,莖伸長速度較快,且莖較為粗壯,植株生長勢良好。
圖1 不同外源激素處理后葉用萵苣生長變化Fig.1 The growth change of lettuce after different exogenous hormones treatments
2.3.1 赤霉素 如圖2所示,外源激素處理后,3個(gè)處理葉用萵苣葉片赤霉素含量變化趨勢相似,都呈先下降后上升再下降的趨勢,且皆在第4天達(dá)到峰值,其中,單獨(dú)噴施赤霉素的處理植株葉中赤霉素濃度最高,生長素、赤霉素混合噴施次之,生長素單獨(dú)噴施的處理中赤霉素濃度最低,第4天僅達(dá)到18.68 ng/g,但均高于對照葉中赤霉素含量。清水噴施后,對照植株葉片中赤霉素濃度不斷降低,第4天起趨于穩(wěn)定,保持在4.5 ng/g左右。
2.3.2 生長素 隨著處理時(shí)間的延長,噴清水后,對照葉片中生長素濃度緩慢下降,第4天降為最低值12.41 ng/g,然后緩慢上升,在第12天趨于平緩。不同激素處理后,葉片中生長素含量變化不同,噴施生長素后,葉片中生長素含量緩慢上升,第6天達(dá)到最高值42.27 ng/g,第8天起迅速下降為19.77 ng/g,接下來生長素濃度緩慢上升,第18天上升為25.87 ng/g。噴施赤霉素后,葉片中的生長素含量先下降,后上升,在第6天達(dá)到峰值30.76 ng/g,然后下降,第12 天又迅速上升。生長素、赤霉素混合噴施后,植株葉片中的生長素濃度先下降后上升,第4~8天維持在較高濃度,第12天則降為19.78 ng/g。
2.3.3 脫落酸 由圖2可知,外源生長素、赤霉素處理后,3個(gè)處理葉用萵苣葉片中ABA含量變化趨勢相似,均在噴施激素的處理在第4 天濃度達(dá)到最高值,然后迅速下降,保持在較低水平,而噴施清水處理的對照中ABA含量一直上升,自第12天起保持在較高水平。
2.3.4 油菜素內(nèi)酯 由圖2可以看出,不同處理中BR含量變化沒有明顯趨勢,外源噴施生長素和生長素、赤霉素混合噴施葉片中BR含量都會(huì)上升,生長素、赤霉素混合噴施處理中葉片BR濃度在達(dá)到最高值后逐漸下降,單獨(dú)噴施生長素的處理中BR含量在第4天達(dá)到峰值后有所下降但在第8天后上升且一直保持在較高水平,單獨(dú)噴施赤霉素后,莖中BR含量在第6天前一直維持在較低水平,第6天迅速上升,而對照中,葉中BR含量除了在第4~8天出現(xiàn)短暫上升外一直維持在較低水平。
圖2 不同外源激素處理后葉用萵苣生長過程中內(nèi)源激素含量的變化Fig.2 The endogenous hormones contents in lettuce after different exogenous hormones treatments
植物的生長發(fā)育是一個(gè)很復(fù)雜的過程,受到環(huán)境、激素等多方面的因素影響,植物激素對植物的生長發(fā)育的調(diào)節(jié)并不是單一的,而是受多種激素共同調(diào)節(jié)的結(jié)果,而且受激素間的相互作用控制和調(diào)節(jié)植物的生長。
外源噴施赤霉素能顯著促進(jìn)葉用萵苣植株生長。清水噴施植株后,植株在處理第30天才出現(xiàn)了莖開始抽長的跡象;赤霉素單獨(dú)噴施、赤霉素和生長素混合噴施后,植株第3天就出現(xiàn)莖抽長跡象,植株生長迅速,隨著時(shí)間的增加,莖長顯著增長;單獨(dú)噴施生長素也能促進(jìn)莖的抽長,在處理9天內(nèi)能促進(jìn)植株生長,之后莖開始明顯抽長,且在處理第24天莖長出現(xiàn)顯著增長。此外,單獨(dú)噴施生長素、赤霉素以及赤霉素和生長素混合噴施植株處理均可以促進(jìn)植株葉中內(nèi)源赤霉素含量的增加,其中噴施赤霉素效果最明顯;單獨(dú)噴施生長素、赤霉素、赤霉素和生長素混合噴施植株后,在植株發(fā)育生長前期,處理葉片中的生長素含量均高于對照,其中單獨(dú)噴施生長素處理效果最為明顯,在植株莖出現(xiàn)抽長變化后,處理葉片中生長素含量迅速下降,在植株生長進(jìn)入營養(yǎng)生長后期與生殖生長前期臨界點(diǎn)又迅速上升,推測植株內(nèi)生長素含量的降低有利于花芽分化,這與覃喜軍[9]的研究結(jié)果相似。
相比較對照,處理中葉片ABA含量在處理前期出現(xiàn)峰值,后迅速下降,在后期,處理葉片ABA含量均低于對照。關(guān)于ABA與植株生長的關(guān)系,目前認(rèn)識不一,Hoad等分析了蘋果、梨等果實(shí)擴(kuò)散的ABA,認(rèn)為ABA與植株生殖生長沒有關(guān)聯(lián)性[10],蘇凈則認(rèn)為ABA促進(jìn)花芽分化,外源噴施ABA使成花抑制基因TFL1下調(diào)表達(dá)[11],在本研究中,前期處理葉片中ABA含量出現(xiàn)峰值,高于對照,到處理后期,葉片中ABA含量迅速下降,推測ABA在植株生長前期的積累有利于促進(jìn)植株的生長進(jìn)程,促進(jìn)植株由營養(yǎng)生長進(jìn)入生殖生長的進(jìn)程。關(guān)于BR對植株生長的影響還未見報(bào)道,本實(shí)驗(yàn)得出,不同激素噴施植株,在植株莖出現(xiàn)明顯抽長變化后,葉中BR濃度都有所下降,因此推測低濃度的BR會(huì)促進(jìn)葉用萵苣莖的抽長,這與劉慧[12]等的研究結(jié)果相似。
未進(jìn)行外源激素噴施處理的葉用萵苣植株,在開始處理后第30天莖才開始出現(xiàn)抽長的現(xiàn)象。低濃度外源赤霉素可以有效促進(jìn)植物的生長,噴施赤霉素后,葉用萵苣莖長增長速度明顯加快,但是植株莖比較細(xì)弱,生長勢較弱。噴施外源生長素亦可促進(jìn)植株生長,促進(jìn)作用沒有噴施赤霉素明顯,第9天植株生長明顯且莖長表現(xiàn)出增長的現(xiàn)象,莖比較粗壯,葉片寬厚,植株生長勢強(qiáng)。外源赤霉素、生長素混合噴施后,能夠在短時(shí)間內(nèi)顯著促進(jìn)植株生長,且莖較單獨(dú)噴施赤霉素更為健壯,因此在田間栽培時(shí),短時(shí)間生長素和赤霉素混合噴施有利于葉用萵苣的生長,但是長時(shí)間噴施導(dǎo)致其莖迅速伸長,不利于商品品質(zhì)的形成。