暗期短暫遠(yuǎn)紅光處理對(duì)南瓜幼苗生長(zhǎng)、細(xì)胞形態(tài)和激素含量的影響

劉齊，梅延豪，李琦，馬宏秀，武永軍，楊振超

（1西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西北設(shè)施園藝工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西楊凌 712100；2西北農(nóng)林科技大學(xué)生命學(xué)院，陜西楊凌712100；3楊凌凌宇現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院，陜西楊凌 712100）

0 引言

【研究意義】光照不僅可以作為植物生長(zhǎng)的能量來源，對(duì)于植物形態(tài)建成也具有重要影響。外界光環(huán)境變化會(huì)極大地影響植物的生長(zhǎng)形態(tài)，特別是在植物生長(zhǎng)的早期階段[1]。隨著設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展，人工補(bǔ)光成為設(shè)施栽培生產(chǎn)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。設(shè)施內(nèi)光環(huán)境較外界相比，存在光強(qiáng)較弱與光譜較窄等問題，均不利于作物早期生長(zhǎng)。因此，研究設(shè)施生產(chǎn)中遠(yuǎn)紅光的合理應(yīng)用及其影響植物生長(zhǎng)的機(jī)制，對(duì)設(shè)施栽培生產(chǎn)具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】近年來，波長(zhǎng)范圍在700—800 nm的遠(yuǎn)紅光開始受到研究人員的關(guān)注。已有研究發(fā)現(xiàn)設(shè)施內(nèi)適當(dāng)添加遠(yuǎn)紅光照射，有助于調(diào)節(jié)光形態(tài)發(fā)生，在一定程度上促進(jìn)葉片展開和莖伸長(zhǎng)，有利于提高設(shè)施栽培產(chǎn)量，縮短作物生產(chǎn)時(shí)間，且不會(huì)導(dǎo)致植株莖葉過度生長(zhǎng)[2]。JI等[3]發(fā)現(xiàn)，施加遠(yuǎn)紅光后，可以提高番茄果實(shí)干重，但會(huì)降低葉片對(duì)于灰霉病的抵抗力；GOMMERS等[4]通過對(duì)天竺葵的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，添加一定強(qiáng)度的遠(yuǎn)紅光照射后，會(huì)顯著提高葉柄內(nèi)IAA和GA1的含量。有關(guān)研究表明，在一天暗期開始前，單獨(dú)對(duì)植物進(jìn)行短時(shí)間遠(yuǎn)紅光處理（End-Of-Day Far-Red），會(huì)導(dǎo)致植物出現(xiàn)與接受日間遠(yuǎn)紅光處理（Day Far-Red）相類似的反應(yīng)[5]。浩二島[6]和圭弘竹村[7]分別在暗期前短時(shí)外施遠(yuǎn)紅光處理菊花和桔梗，發(fā)現(xiàn)其莖均得到了顯著伸長(zhǎng)。STEWART等[8]通過對(duì)燕麥的研究發(fā)現(xiàn)，暗期前短時(shí)外施遠(yuǎn)紅光照射提高了幼苗鮮重與芽高，但對(duì)植株干重?zé)o顯著影響。除植株形態(tài)外，暗期前外施遠(yuǎn)紅光對(duì)植物組織細(xì)胞形態(tài)和多種激素含量也具有顯著影響，如OLSEN等[9]通過對(duì)山楊的研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過暗前遠(yuǎn)紅光處理后，植株節(jié)間細(xì)胞數(shù)目和長(zhǎng)度顯著增加；曹凱等[10]研究發(fā)現(xiàn)，暗期前遠(yuǎn)紅光處理后，番茄葉片內(nèi)IAA和GA3的含量顯著上升?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】盡管眾多研究表明，暗期前短時(shí)外施遠(yuǎn)紅光對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育造成顯著影響，但有關(guān)其對(duì)植物不同組織、細(xì)胞形態(tài)與激素含量影響程度的研究卻鮮有報(bào)道，且少有植株生長(zhǎng)形態(tài)、組織細(xì)胞形態(tài)和激素水平三者之間變化關(guān)聯(lián)的探究。【擬解決的關(guān)鍵問題】本試驗(yàn)以南瓜為研究對(duì)象，于每日暗期前單獨(dú)照射不同劑量遠(yuǎn)紅光，探究南瓜幼苗生長(zhǎng)形態(tài)、組織與細(xì)胞形態(tài)以及生長(zhǎng)素（IAA）、赤霉素（GA3）、玉米素（ZT）和油菜素內(nèi)酯（BR）4 種內(nèi)源激素含量的變化，為完善和發(fā)展遠(yuǎn)紅光調(diào)控植物生長(zhǎng)理論提供依據(jù)。

1 材料與方法

試驗(yàn)于 2019年在西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院進(jìn)行。

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)以南瓜品種‘日本雪松’為材料，采用蒙大育苗基質(zhì)育苗。試驗(yàn)處理所用LED燈板和控制器由西安因變科技有限公司提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

將南瓜種子置于室外晾曬8 h，使用55℃熱水浸種10 min并不斷攪拌，待水溫下降至30℃以下，浸泡6 h撈出。使用無菌水沖洗種子表面并輕輕揉搓。30℃恒溫培養(yǎng)箱催芽，種子萌發(fā)后，選擇出芽長(zhǎng)度一致的種子播入50孔穴盤內(nèi)，覆蓋基質(zhì)并充分灌水，直至穴盤底部排水孔出現(xiàn)水滴。于日光溫室內(nèi)進(jìn)行育苗。待幼苗出土、下胚軸直立，兩片子葉完全展開時(shí)，選擇長(zhǎng)勢(shì)均勻健壯，下胚軸長(zhǎng)度一致的幼苗，作為待處理植株。試驗(yàn)共分為 7個(gè)小組，每組 20株。根據(jù)外施遠(yuǎn)紅光劑量不同，共分為6個(gè)處理（表1）。于每天19：30進(jìn)行遠(yuǎn)紅光處理。試驗(yàn)所用遠(yuǎn)紅光波長(zhǎng)峰值在 730 nm，光照強(qiáng)度為 100 μmol·m-2·s-1，通過控制不同處理組處理時(shí)長(zhǎng)進(jìn)而達(dá)到外施不同遠(yuǎn)紅光劑量的目的，連續(xù)處理 6 d。夜間溫度控制在24—27℃，濕度控制在 60%—65%。于第二日 7:30移至室外接受光照。試驗(yàn)期間外界環(huán)境穩(wěn)定，無大風(fēng)降雨等天氣發(fā)生。

不同處理所用遠(yuǎn)紅光強(qiáng)度、時(shí)間與劑量如表1所示：

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 下胚軸長(zhǎng)度測(cè)定 于處理前 1 d至處理第 6天，每天17：00對(duì)南瓜幼苗下胚軸長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量，具體方法為使用鋼尺測(cè)量每株幼苗生長(zhǎng)點(diǎn)到基質(zhì)的距離。

1.3.2 生長(zhǎng)指標(biāo)的測(cè)定 處理后的第 6天，每組隨機(jī)取 6株植株，測(cè)量株高、莖粗，使用感量為0.001 g的電子天平測(cè)定植株地上部和地下部干重和鮮重，并計(jì)算壯苗指數(shù)（壯苗指數(shù)=莖粗/株高×全株干重）。

1.3.3 細(xì)胞形態(tài)測(cè)定 處理6 d后在各小組中選取3株長(zhǎng)勢(shì)均勻健壯的植株，取其下胚軸中間部位制作石蠟切片。石蠟切片采用番紅-固綠染色。使用正置熒光顯微鏡進(jìn)行細(xì)胞觀察和拍照，觀察和測(cè)量細(xì)胞所采用的軟件為 CellSens Standard。

1.3.4 激素測(cè)定 處理3 d后，各小組選擇7株幼苗，分別取其根部、下胚軸、子葉與真葉0.5 g，液氮速凍保存樣品。使用酶聯(lián)免疫法（Elisa）測(cè)定IAA、ZT、GA3和 BR 4種植物激素含量。具體方法參照文獻(xiàn)[11-12]并相應(yīng)改進(jìn)，使用酶標(biāo)儀為Thermo Multiskan MK3型。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，數(shù)據(jù)的方差分析與顯著性測(cè)試采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行，采用單因素方差分析（ANOVA）進(jìn)行數(shù)據(jù)比較，利用Duncan’s新復(fù)極差法檢驗(yàn)處理間差異的顯著性水平，并分別在P＜0.01和P＜0.05水平上進(jìn)行檢驗(yàn)。使用Origin 2017繪圖。

2 結(jié)果

2.1 不同劑量的遠(yuǎn)紅光對(duì)于南瓜幼苗下胚軸長(zhǎng)度的影響

由圖1可得，通過暗前遠(yuǎn)紅光處理后，不同處理間南瓜幼苗下胚軸長(zhǎng)度與對(duì)照組相比均顯著伸長(zhǎng)，且在處理第1天就達(dá)到了極顯著水平（P＜0.01）。處理第6天，各處理組植株下胚軸長(zhǎng)度均極顯著高于對(duì)照，其中下胚軸長(zhǎng)度以T5最高，T1最低，但不同處理組間下胚軸長(zhǎng)度均無顯著差異（P＞0.05）。

圖1 不同劑量的遠(yuǎn)紅光對(duì)南瓜幼苗下胚軸長(zhǎng)度的影響Fig. 1 Effects of different end-of-day FR doses on hypocotyl length of pumpkin seedlings

2.2 不同劑量的遠(yuǎn)紅光處理對(duì)于南瓜幼苗其他生長(zhǎng)指標(biāo)和生物量的影響

由表2可知，與對(duì)照相比，各處理組南瓜幼苗株高均有一定程度的增加；而莖粗，地上、地下部干鮮重以及壯苗指數(shù)無顯著變化（P＞0.05）。這說明，當(dāng)外施遠(yuǎn)紅光的劑量在 2—12 μmol·m-2·d-1時(shí)，對(duì)于南瓜幼苗莖粗以及生物量等指標(biāo)無顯著影響，而株高增加可能與下胚軸的伸長(zhǎng)有關(guān)。

2.3 不同劑量的遠(yuǎn)紅光處理對(duì)南瓜幼苗細(xì)胞形態(tài)的影響

2.3.1 對(duì)下胚軸縱切面細(xì)胞形態(tài)的影響 暗期前不同劑量遠(yuǎn)紅光處理后，南瓜下胚軸薄壁細(xì)胞軸向長(zhǎng)度顯著增加，與對(duì)照組相比，分別增加了 34.6%、20.7%、31.3%、25.6%、32.8%和20.9%（P＜0.01）。與對(duì)照組相比，T3、T4與T6處理的薄壁細(xì)胞徑向長(zhǎng)度分別增加了14.3%、15.8%和11.1%（P＜0.05）（圖2）。

表2 不同劑量的遠(yuǎn)紅光處理對(duì)南瓜幼苗其他生長(zhǎng)指標(biāo)和生物量的影響Table 2 Effects of different doses of end-of-day FR on the other growth indicators and biomass of pumpkin seedlings

由表3可知，不同處理組篩管分子細(xì)胞軸向長(zhǎng)度與對(duì)照組相比有所增加，其中T3、T4與T6達(dá)到了顯著水平（P＜0.05）。各處理間篩管分子細(xì)胞的徑向長(zhǎng)度無顯著差異（P＞0.05）。各處理組表皮細(xì)胞軸向長(zhǎng)度與對(duì)照組相比，僅T3、T4與T6顯著增加（P＜0.05），各組表皮細(xì)胞的徑向長(zhǎng)度無顯著差異（P＞0.05）。因此，暗期前短時(shí)遠(yuǎn)紅光處理會(huì)導(dǎo)致南瓜下胚軸薄壁細(xì)胞軸向長(zhǎng)度顯著增加，對(duì)篩管分子細(xì)胞和表皮細(xì)胞軸向長(zhǎng)度也具有一定的促進(jìn)作用，但對(duì)篩管分子細(xì)胞、表皮細(xì)胞的徑向長(zhǎng)度無顯著影響。

2.3.2 對(duì)下胚軸縱橫切面組織與細(xì)胞的影響

圖2 不同劑量的遠(yuǎn)紅光處理對(duì)南瓜幼苗下胚軸薄壁細(xì)胞的影響Fig. 2 Effects of different dose of end-of-day FR on the parenchyma cells of hypocotyl in pumpkin seedlings

圖 3 不同劑量的遠(yuǎn)紅光對(duì)南瓜下胚軸厚角組織厚度的影響Fig. 3 Effects of the different doses of end-of-day far-red light on the thickness of the collenchyma of pumpkin

2.3.2.1 對(duì)下胚軸厚角組織的影響 由圖3可知，通過暗期前遠(yuǎn)紅光處理后，南瓜下胚軸厚角組織厚度顯著增加，各處理分別比對(duì)照組高19.6%，22.4%，21.2%，23.9%，19.6%和28%（P＜0.01）。由圖4可以看出，與對(duì)照組相比，各處理厚角組織細(xì)胞面積得到了一定程度的擴(kuò)張。

2.3.2.2 對(duì)下胚軸皮層組織的影響 遠(yuǎn)紅光處理后，南瓜下胚軸皮層組織厚度得到了提高，與對(duì)照組相比，分別提高了28.6%、6.8%、27.5%、5.1%、9.5%和31.4%，其中T1、T3和T6達(dá)到了極顯著水平（P＜0.01）（圖5）。由此可見，暗期前外施遠(yuǎn)紅光對(duì)南瓜幼苗下胚軸皮層增厚具有促進(jìn)作用。

2.3.2.3 對(duì)下胚軸導(dǎo)管細(xì)胞和維管束的影響 由表4可得，暗期前短時(shí)外施遠(yuǎn)紅光對(duì)南瓜幼苗下胚軸導(dǎo)管細(xì)胞面積和維管束面積無顯著影響（P＞0.05）。

2.4 不同劑量的遠(yuǎn)紅光處理對(duì)于南瓜幼苗內(nèi)源激素水平的影響

圖4 不同劑量的遠(yuǎn)紅光處理對(duì)南瓜下胚軸厚角組織形態(tài)的影響Fig. 4 Effects of the different doses of end-of-day far-red light on the collenchyma of pumpkin

表3 不同劑量的遠(yuǎn)紅光處理對(duì)南瓜下胚軸縱切面篩管分子細(xì)胞和表皮細(xì)胞的影響Table 3 Effects of different doses of end-of-day FR on the Phloem cells and epidermal cells in vertical section of hypocotyl of pumpkin

圖 5 不同劑量的遠(yuǎn)紅光對(duì)于南瓜下胚軸厚角組織厚度的影響Fig. 5 Effect of the different doses of end-of-day far-red light on the thickness of the cortex of pumpkin

2.4.1 對(duì)南瓜幼苗 IAA水平的影響 暗期前外施遠(yuǎn)紅光后，各小組IAA含量發(fā)生顯著變化。根部IAA含量以T6最高，與對(duì)照相比，各處理分別增加34.3%、23.7%、4.6%、18.6%、32.6%和39.8%（P＜0.05），其中 T1、T2、T5和 T6都達(dá)到了極顯著水平（P＜0.01）。暗期前遠(yuǎn)紅光處理后，T2、T4、T5、T6下胚軸內(nèi)IAA含量均高于對(duì)照，其中T6處理比對(duì)照高16.8%，差異達(dá)顯著（P＜0.05）。子葉中IAA含量最高的處理為T6，6個(gè)處理分別比對(duì)照高 33.3%、25.8%、21.4%、32.5%、32.1%和 50.0%（P＜0.05），其中 T1、T2、T4、T5和T6達(dá)到極顯著水平（P＜0.01）。真葉中 IAA含量最高的處理為T1，各處理分別比對(duì)照高30.7%、11.1%、29.0%、11.7%、27.2%和10.3%（P＜0.05），其中T1、T3和T5達(dá)到極顯著水平（P＜0.01）（表5）。經(jīng)過不同劑量的遠(yuǎn)紅光處理后，南瓜幼苗IAA含量呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。對(duì)于南瓜幼苗不同部位而言，IAA的含量也存在差異，葉片中IAA含量要明顯高于根和下胚軸。

表4 不同劑量的遠(yuǎn)紅光處理對(duì)南瓜下胚軸導(dǎo)管細(xì)胞面積和維管束面積的影響Table 4 Effect of the different doses of end-of-day far-red light on the size of duct cells and the size of vascular of pumpkin

2.4.2 對(duì)南瓜幼苗ZT水平的影響 由表6可知，通過暗期前短時(shí)外施遠(yuǎn)紅光處理，南瓜幼苗 ZT含量差異主要體現(xiàn)在下胚軸上。下胚軸ZT含量以T5最高，各處理比對(duì)照分別增加24.2%、21.8%、40.9%、37.5%、40.9%和17.9%，其中T1、T2、T3、T4和T5達(dá)到極顯著差異（P＜0.01）。在南瓜幼苗的不同部位，子葉中 ZT含量明顯高于其他位置，真葉次之，根與下胚軸中ZT含量最少。

表5 不同劑量的遠(yuǎn)紅光處理對(duì)于南瓜幼苗IAA水平的影響Table 5 Effect of the different doses of end-of-day far-red light on content of IAA in pumpkin

表6 不同劑量的遠(yuǎn)紅光處理對(duì)南瓜幼苗ZT水平的影響Table 6 Effects of the different doses of end-of-day far-red light on content of ZT in pumpkin

2.4.3 對(duì)南瓜幼苗 GA3水平的影響 南瓜幼苗 GA3含量在遠(yuǎn)紅光處理后表現(xiàn)出差異（表 7），其中下胚軸和子葉GA3含量變化較大，下胚軸中GA3含量最高的處理組為 T5，各處理分別比對(duì)照高9.9%、7.4%、19.2%、2.3%、27.4%和 16.7%，其中 T3、T5和 T6達(dá)到顯著水平（P＜0.05）。子葉中GA3含量以T3最高，各處理分別比對(duì)照增加6.3%、6.6%、24.0%、4.2%、8.1%和14.5%，其中T3和T6與對(duì)照的差異達(dá)到顯著水平（P＜0.05）。GA3在植物體內(nèi)的含量以子葉和新葉內(nèi)居多，根部次之，下胚軸含量較低。

表7 不同劑量的遠(yuǎn)紅光處理對(duì)南瓜幼苗GA3水平的影響Table 7 Effects of the different doses of end-of-day far-red light on content of GA3 in pumpkin

2.4.4 對(duì)南瓜幼苗 BR水平的影響 暗期前短時(shí)遠(yuǎn)紅光處理后，南瓜幼苗葉片內(nèi)BR含量發(fā)生顯著變化。子葉內(nèi)BR含量以T3最高，T1、T2、T3、T5的BR含量分別比對(duì)照提高了 14.7%、10.0%、24.7%和22.7%，其中，T1、T3和T5子葉內(nèi)BR含量與對(duì)照差異達(dá)到顯著水平（P＜0.05）。與對(duì)照相比，各處理真葉中BR含量分別提高了17%、25.3%、32.6%、39.0%、39.5%和 16.0%（P＜0.05）（表 8）。不同處理的根與下胚軸內(nèi)BR含量變化無明顯規(guī)律。此外，同劑量處理下，真葉中BR含量均明顯高于其他組織。

表8 不同劑量的遠(yuǎn)紅光處理對(duì)南瓜幼苗BR水平的影響Table 8 Effect of the different doses of end-of-day far-red light on content of BR in pumpkin

3 討論

相關(guān)研究表明，遠(yuǎn)紅光在光合作用過程中效率較低。若光譜內(nèi)添加較多遠(yuǎn)紅光時(shí)，會(huì)導(dǎo)致植株的光合效率下降[13]。而VIR?IL?等[14]研究表明，在日間光譜中添加微量（2%）遠(yuǎn)紅光后，將顯著影響烏塌菜多種內(nèi)含物質(zhì)含量。說明遠(yuǎn)紅光對(duì)植物的作用更多的是作為信號(hào)傳導(dǎo)而不是直接參與光合作用。遠(yuǎn)紅光作為調(diào)控植物形態(tài)建成的重要信號(hào)，由植物體內(nèi)特定的光受體接收，即兩種不同的光敏色素（Pr與 Pfr），其中活躍的遠(yuǎn)紅光吸收型 pfr吸收遠(yuǎn)紅光會(huì)轉(zhuǎn)換為不活躍的紅光吸收型 pr[15]。因此，環(huán)境中 R∶FR的比值對(duì)植物體內(nèi)兩種光敏色素的相對(duì)含量具有重要影響，進(jìn)而導(dǎo)致植物體內(nèi)產(chǎn)生一系列生理反應(yīng)[16]。而暗期開始前對(duì)植株進(jìn)行遠(yuǎn)紅光照射，可以加速植物體內(nèi)的 Pfr轉(zhuǎn)換為Pr，使植物夜間Pfr含量保持較低水平[17]，進(jìn)而對(duì)植株形態(tài)產(chǎn)生顯著影響。前人研究表明，暗期前短時(shí)遠(yuǎn)紅光處理會(huì)顯著影響植物的生長(zhǎng)形態(tài)，導(dǎo)致番茄[10,18]、西瓜[19]、黃瓜[20]莖的伸長(zhǎng)，且對(duì)植株生物量等指標(biāo)無顯著影響。本研究結(jié)果與前人所得結(jié)論一致，不同處理組下胚軸伸長(zhǎng)的同時(shí)，植株莖粗與干重等指標(biāo)無顯著變化。本試驗(yàn)所用遠(yuǎn)紅光劑量范圍為 2—12 mmol·m-2·d-1，隨著遠(yuǎn)紅光劑量不斷增加，下胚軸表現(xiàn)出先迅速伸長(zhǎng)后逐漸變緩并趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)，這與CHIA 等[18]研究結(jié)果一致。CHIA 等[18]研究還表明，當(dāng)外施遠(yuǎn)紅光劑量為 1 mmol·m-2·d-1時(shí)，試驗(yàn)處理植株下胚軸長(zhǎng)度與其他處理組間有一定差距；當(dāng)遠(yuǎn)紅光劑量達(dá)到 2 mmol·m-2·d-1以上時(shí)，植株下胚軸長(zhǎng)度不再出現(xiàn)差異。本試驗(yàn)結(jié)果與其相似，出現(xiàn)差異部分可能與試驗(yàn)材料選擇有關(guān)。本試驗(yàn)中外施遠(yuǎn)紅光劑量為 2 mmol·m-2·d-1時(shí)，下胚軸長(zhǎng)度小于其他處理組但未達(dá)到顯著水平；當(dāng)遠(yuǎn)紅光劑量增加至 4 mmol·m-2·d-1以上時(shí)，下胚軸伸長(zhǎng)與遠(yuǎn)紅光劑量之間規(guī)律性不明顯，此時(shí)高劑量遠(yuǎn)紅光處理可能無法有效促進(jìn)下胚軸進(jìn)一步伸長(zhǎng)，還會(huì)造成實(shí)踐中的能源浪費(fèi)。因此，對(duì)于試驗(yàn)材料而言，使用暗前遠(yuǎn)紅光調(diào)控下胚軸伸長(zhǎng)劑量范圍以 2—4 mmol·m-2·d-1最適宜，既可調(diào)控植株下胚軸快速伸長(zhǎng)，又可減少調(diào)控過程中無意義的能源消耗。除下胚軸長(zhǎng)度顯著變化外，本試驗(yàn)還得出下胚軸不同組織與細(xì)胞形態(tài)變化結(jié)果，這可能是導(dǎo)致植株形態(tài)發(fā)生變化的直接原因。

外界光環(huán)境的改變對(duì)于植物組織與細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)同樣具有重大影響[21]。前人研究結(jié)果表明，低R∶FR會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生變化，進(jìn)而影響植株形態(tài)[22]。MOUTINHO-PEREIRA等[23]通過對(duì)葡萄的研究發(fā)現(xiàn)，隨著外界光環(huán)境中R∶FR比值減小，其葉片薄壁組織厚度得到增加。本試驗(yàn)中，通過觀察植株下胚軸縱切面發(fā)現(xiàn)，薄壁細(xì)胞軸向長(zhǎng)度均顯著增加。通過觀察下胚軸橫切面發(fā)現(xiàn)，厚角組織與皮層組織得到不同程度增厚，厚角組織對(duì)于正在旺盛生長(zhǎng)的植物具有重要的作用與意義[24]，若沒有厚角組織的機(jī)械支持作用，植物在成長(zhǎng)初期的高度將受到抑制[25]。厚角組織增厚原因目前尚不明確，還需更加深入探究。皮層組織和厚角組織具有相似的功能，前期具有一定的支持能力，同時(shí)還具有一定的營(yíng)養(yǎng)儲(chǔ)存功能。皮層組織的增厚與薄壁細(xì)胞擴(kuò)張生長(zhǎng)有密切聯(lián)系。薄壁細(xì)胞長(zhǎng)度增加可能是下胚軸伸長(zhǎng)的重要因素，厚角組織與皮層組織厚度的增加，增強(qiáng)了下胚軸的支持能力，這在設(shè)施蔬菜砧木培育上具有重要意義[18]。下胚軸組織與細(xì)胞的變化，可能是導(dǎo)致植株形態(tài)改變的直接原因；而組織與細(xì)胞的變化，則依賴于多種植物激素協(xié)調(diào)作用。

外界光環(huán)境改變會(huì)影響植物自身信號(hào)傳導(dǎo)和激素水平變化[26]，進(jìn)而影響植物生長(zhǎng)發(fā)育。前人研究表明，在暗期前短時(shí)外施一定強(qiáng)度的遠(yuǎn)紅光，能夠顯著提高植物不同部位IAA和GA的含量[10,27]。本研究同樣得出相似結(jié)論，通過暗期前短時(shí)外施遠(yuǎn)紅光處理，南瓜幼苗不同部位 IAA、GA3、ZT與 BR含量均發(fā)生一定程度變化。其中根、下胚軸、子葉與真葉內(nèi)IAA含量均有一定程度的提高，說明IAA對(duì)于遠(yuǎn)紅光介導(dǎo)的植株伸長(zhǎng)具有重要作用[28]。皮層組織增厚可能與生長(zhǎng)素促進(jìn)薄壁細(xì)胞分裂與生長(zhǎng)有關(guān)[29-30]。南瓜幼苗下胚軸和子葉內(nèi) GA3含量顯著提升，GA3可以促進(jìn)細(xì)胞伸長(zhǎng)，增加細(xì)胞壁延展性[31]，對(duì)下胚軸細(xì)胞伸長(zhǎng)具有積極作用。ZT對(duì)于調(diào)控細(xì)胞分裂與分化具有重要意義，研究發(fā)現(xiàn)，在組織培養(yǎng)中，外施ZT可以顯著促進(jìn)細(xì)胞增殖[32]。本試驗(yàn)通過暗前短時(shí)遠(yuǎn)紅光處理后，植株下胚軸內(nèi)ZT含量顯著增加。這說明南瓜下胚軸伸長(zhǎng)可能是由下胚軸細(xì)胞擴(kuò)張與增殖共同決定。BR與IAA和GA3具有類似的生理作用，可以與多種激素相互協(xié)調(diào)，對(duì)細(xì)胞分裂與擴(kuò)張以及下胚軸的伸長(zhǎng)具有重要的生理意義[33-34]。經(jīng)處理后葉片內(nèi)BR含量顯著提高，這有利于光合產(chǎn)物的運(yùn)輸，協(xié)調(diào)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)分配，進(jìn)而促進(jìn)植株下胚軸生長(zhǎng)[35]。通過暗期前遠(yuǎn)紅光處理，4種植物激素間復(fù)雜而交叉的調(diào)控過程，是導(dǎo)致植株下胚軸組織細(xì)胞形態(tài)變化的重要原因，并最終導(dǎo)致南瓜下胚軸發(fā)生顯著伸長(zhǎng)。該操作方法簡(jiǎn)便易行，對(duì)設(shè)施內(nèi)許多砧木幼苗的生產(chǎn)具有潛在價(jià)值。

4 結(jié)論

暗期前短時(shí)遠(yuǎn)紅光處理導(dǎo)致南瓜幼苗下胚軸長(zhǎng)度顯著增加。本試驗(yàn)條件下，遠(yuǎn)紅光劑量以 2—4 mmol·m-2·d-1對(duì)下胚軸伸長(zhǎng)最有利。暗期前短時(shí)外施遠(yuǎn)紅光可以顯著影響南瓜幼苗不同內(nèi)源激素水平，特別是植株內(nèi)IAA含量，進(jìn)而促進(jìn)幼苗下胚軸薄壁細(xì)胞伸長(zhǎng)生長(zhǎng)，最終導(dǎo)致植株下胚軸顯著伸長(zhǎng)，對(duì)下胚軸初生機(jī)械組織也具有一定程度的增強(qiáng)。