外源生長素和赤霉素對葉用萵苣生長的影響

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)北京市重點試驗室，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，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道。因此，開展本研究，分析單獨噴施外源生長素、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)。

1 材料與方法

1.1 供試材料及處理

試驗于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(實驗室保存編號)為試材，于6葉1心時，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共設(shè)4個處理：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，每時期每個處理隨機(jī)選取10株植株進(jìn)行觀察并拍照。并在同一時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)。

1.2 內(nèi)源激素含量的測量

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，殘渣棄去。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，用氮氣吹干提取液中的甲醇，用樣品稀釋液定容至2 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。

2 結(jié)果與分析

2.1 噴施外源生長素和赤霉素對葉用萵苣生長的影響

不管是單獨噴施外源激素還是混合噴施，短時間處理都能不同程度地促進(jìn)葉用萵苣生長，但長時間處理導(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

2.2 單獨和混合噴施外源生長素和赤霉素后葉用萵苣內(nèi)源激素含量的變化

2.3.1 赤霉素 如圖2所示，外源激素處理后，3個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

3 討 論

植物的生長發(fā)育是一個很復(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，隨著時間的增加，莖長顯著增長；單獨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道，本實驗得出，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，能夠在短時間內(nèi)顯著促進(jìn)植株生長，且莖較單獨噴施赤霉素更為健壯，因此在田間栽培時，短時間生長素和赤霉素混合噴施有利于葉用萵苣的生長，但是長時間噴施導(dǎo)致其莖迅速伸長，不利于商品品質(zhì)的形成。