2 種外源生長調(diào)節(jié)物質(zhì)對(duì)達(dá)烏里胡枝子種子萌發(fā)的影響

倪順剛，佟莉蓉，周亞楠，王 娟

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院，山西太谷030801）

達(dá)烏里胡枝子（Lespedeza davurica）是豆科胡枝子屬多年生優(yōu)質(zhì)飼用灌木，不僅營養(yǎng)價(jià)值豐富[1-2]，各種營養(yǎng)成分含量高，同時(shí)在華北平原上被當(dāng)作一種防止水土流失的重要先鋒樹種使用，具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和生態(tài)價(jià)值[3]。但是達(dá)烏里胡枝子的種子較小，且其種子內(nèi)的營養(yǎng)成分較低，使得其萌發(fā)期抵御外部逆境能力較差，這是限制達(dá)烏里胡枝子在農(nóng)業(yè)及畜牧業(yè)上不能開展大規(guī)模繁育的原因[4]。因此，在達(dá)烏里胡枝子種子育苗時(shí)，關(guān)鍵要解決“種子出得來”和“幼苗長得好”這2 個(gè)技術(shù)難題，高萌發(fā)率的種子和健壯的幼苗是保證牧草產(chǎn)量和質(zhì)量的前提基礎(chǔ)。

植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)或稱之為植物生長調(diào)節(jié)劑，廣泛應(yīng)用于農(nóng)林生產(chǎn)過程中，不僅可以促進(jìn)細(xì)胞的分裂分化，還可以提高植物營養(yǎng)器官的生命力[5]。其對(duì)植物的功效同內(nèi)源激素類似，可以促進(jìn)種子萌發(fā)、根系生長分化、果實(shí)提前成熟，還可以使果實(shí)有較好的品質(zhì)[5]。常見的植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)有褪黑素（MT）[6]、萘乙酸（NAA）[7]、蕓苔素內(nèi)脂（NBR）[8]、茉莉酸甲酯（MeJA）[9]、水楊酸（SA）[10]等。

水楊酸（SA）學(xué)名為鄰羥基苯甲酸，不僅在植物細(xì)胞內(nèi)參與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的作用，還起著調(diào)節(jié)植物生長的作用，經(jīng)過水楊酸處理后，植物的萌發(fā)、生長發(fā)育會(huì)有顯著變化[10]。萘乙酸（NAA）是一種人工合成的化學(xué)試劑，是一種廣譜且高效的植物生長調(diào)節(jié)劑，可以在較低的濃度條件下調(diào)控植物細(xì)胞的伸長分裂、不定根的形成等，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上也常常被用作種子催芽、植物生長[7，11]。目前，NAA 和 SA 等生長調(diào)節(jié)物質(zhì)對(duì)提高達(dá)烏里胡枝子種子萌發(fā)的研究鮮有報(bào)道。

本試驗(yàn)通過NAA 和SA 浸種，研究不同濃度NAA 和SA 浸種對(duì)達(dá)烏里胡枝子品種晉農(nóng)1 號(hào)種子萌發(fā)及幼苗生長的影響，旨在尋找促進(jìn)達(dá)烏里胡枝子種子萌發(fā)和幼苗生長的適宜植物激素濃度，為闡明達(dá)烏里胡枝子種子萌發(fā)及幼苗內(nèi)部激素調(diào)控提供參考依據(jù)，并且為高效栽培達(dá)烏里胡枝子提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為山西農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院自主選育的晉農(nóng)1 號(hào)達(dá)烏里胡枝子種子，收獲于2017 年，保存于種子資源庫中。

1.2 試劑

萘乙酸、水楊酸均為分析純，購于上海藍(lán)季生物科技有限發(fā)展公司。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2019 年9 月在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)草業(yè)學(xué)院草學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。試驗(yàn)共13 個(gè)處理，每個(gè)處理4 個(gè)重復(fù)。選取飽滿堅(jiān)硬且均勻有光澤的種子，在試驗(yàn)前先用5%的次氯酸鈉溶液對(duì)選取的達(dá)烏里胡枝子種子進(jìn)行消毒10 min，然后用蒸餾水沖洗3 遍。之后將種子分別放于 0.1、1.0、5.0、10.0、15.0、20.0 mg/L的 NAA 溶液（分別記作 N1、N2、N3、N4、N5、N6）和0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 mmol/L 的 SA 溶液（分別記作 S1、S2、S3、S4、S5、S6）中，并以不進(jìn)行浸種處理作為對(duì)照（CK），浸種時(shí)以沒過種子作為標(biāo)準(zhǔn)，黑暗條件下浸種24 h，浸種結(jié)束后將處理好的種子用清水洗凈備用。在直徑為9.00 cm 的培養(yǎng)皿中鋪上3 層濾紙，每個(gè)培養(yǎng)皿內(nèi)放100 粒種子，加入5 mL 蒸餾水，每天稱取培養(yǎng)皿質(zhì)量，補(bǔ)充失去的水分，保持質(zhì)量一定。同時(shí)每天統(tǒng)計(jì)達(dá)烏里胡枝子種子的萌發(fā)情況，于第10 天停止試驗(yàn)，并進(jìn)行相關(guān)萌發(fā)指標(biāo)和生長指標(biāo)的測定。

1.4 測定指標(biāo)及方法

參考牛冰潔等[12]的研究方法，發(fā)芽勢在第5 天時(shí)測定；發(fā)芽率在第10 天測定；根長、苗長采用直尺測定。

式中，Gt為第 t 天的發(fā)芽數(shù)；Dt為與 Gt所對(duì)應(yīng)的天數(shù)；St為發(fā)芽t 天后鮮苗的平均芽長；GI為發(fā)芽指數(shù)。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，用SPSS 21.0 軟件進(jìn)行單因素方差分析（ANOVA），并通過LSD 法在α＝0.05 時(shí)進(jìn)行多重比較，運(yùn)用Origin 2017軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 萘乙酸處理對(duì)達(dá)烏里胡枝子種子萌發(fā)的影響

2.1.1 萘乙酸處理對(duì)達(dá)烏里胡枝子發(fā)芽勢和發(fā)芽率的影響 不同濃度的萘乙酸會(huì)對(duì)達(dá)烏里胡枝子萌發(fā)產(chǎn)生不同程度的影響（圖1）。與CK 相比，N1、N2、N3、N4 處理的發(fā)芽率較CK 分別提高了10.29%、13.23%、25.73%、11.76%。在所有處理中，施用N3處理（5.0 mg/L）的萘乙酸較其他處理有最高的發(fā)芽率，且差異顯著（P＜0.05）；隨著萘乙酸濃度的升高，表現(xiàn)出抑制種子萌發(fā)的趨勢，N6 處理的發(fā)芽率比CK 降低了2.21%，但差異不顯著（P＞0.05）。

由圖1 可知，達(dá)烏里胡枝子種子經(jīng)萘乙酸處理后，其種子的發(fā)芽勢隨萘乙酸濃度的增大呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。其中，N3 處理（5.0 mg/L）與 CK 間存在顯著差異（P＜0.05），較CK 提高了24.56%。低濃度（N1、N2、N3）處理可以促進(jìn)達(dá)烏里胡枝子的生長勢，而高濃度（N5、N6）則抑制了達(dá)烏里胡枝子的生長勢，但這些處理與CK 間均未存在顯著性差異（P＞0.05）。

2.1.2 萘乙酸處理對(duì)達(dá)烏里胡枝子根長及苗高的影響 從圖2 可以看出，達(dá)烏里胡枝子幼苗的根長和苗高均隨萘乙酸濃度的增加表現(xiàn)先升高后降低的趨勢。低濃度處理（N1、N2、N3）的萘乙酸均顯著促進(jìn)了幼苗的根長，其中，N3 處理（5.0 mg/L）對(duì)達(dá)烏里胡枝子根長的促進(jìn)作用最明顯，根長較CK 顯著增加37.68%（P＜0.05）。由圖2 可知，萘乙酸對(duì)苗高影響較小，總體上呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。低濃度萘乙酸處理（N1、N2、N3、N4）會(huì)促進(jìn)苗的生長，但與CK 間無顯著性差異，高濃度萘乙酸處理（N5、N6）較CK 顯著降低了達(dá)烏里胡枝苗高，抑制了苗的生長。

2.1.3 萘乙酸處理對(duì)達(dá)烏里胡枝子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的影響 達(dá)烏里胡枝子種子的發(fā)芽指數(shù)隨萘乙酸濃度的升高呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢（表1）。N3 處理（5.0 mg/L）的發(fā)芽指數(shù)最高，較 CK 提高了 34.89%，差異顯著（P＜0.05），但 N1、N2、N4、N5、N6 處理的發(fā)芽指數(shù)與CK 間差異不顯著（P＞0.05）。由表1 可知，達(dá)烏里胡枝子的活力指數(shù)隨著萘乙酸濃度的升高總體呈先上升后下降的趨勢，N1、N2、N4 處理的活力指數(shù)與CK 間沒有顯著性差異（P＞0.05）。當(dāng)使用N3（5.0 mg/L）處理達(dá)烏里胡枝子時(shí)，活力指數(shù)較CK 提高了60.45%（P＜0.05），但使用N5、N6 處理達(dá)烏里胡枝子時(shí)，顯著降低其活力指數(shù)（P＜0.05），較 CK 分別下降了 29.13、34.29（P＜0.05）。說明達(dá)烏里胡枝子的活力指數(shù)變化與萘乙酸濃度有關(guān)。綜上發(fā)現(xiàn)，5.0 mg/L 萘乙酸提高達(dá)烏里胡枝子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的效果最明顯。

表1 萘乙酸處理對(duì)達(dá)烏里胡枝子種子發(fā)芽指數(shù)和幼苗活力指數(shù)的影響

2.2 水楊酸處理對(duì)達(dá)烏里胡枝子種子萌發(fā)的影響

2.2.1 水楊酸對(duì)達(dá)烏里胡枝子發(fā)芽率及發(fā)芽勢的影響 從圖3 可以看出，經(jīng)過水楊酸浸種后的達(dá)烏里胡枝子種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢均呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢，其中，當(dāng)水楊酸濃度達(dá)到S2 處理（1.0 mmol/L）時(shí)，其發(fā)芽率和發(fā)芽勢均最高，分別比CK 提高了20.59%和17.54%，且差異顯著（P＜0.05）。而水楊酸濃度越高，抑制達(dá)烏里胡枝子萌發(fā)的效果越明顯，在S6 處理時(shí)，達(dá)烏里胡枝子種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢在所有處理中均表現(xiàn)最低，分別為58.5%和50.5%，且與CK 間存在顯著性差異（P＜0.05）。

2.2.2 水楊酸處理對(duì)達(dá)烏里胡枝子根長及苗高的影響 水楊酸浸種處理影響達(dá)烏里胡枝子的根和苗的長度（圖4）。低濃度水楊酸（S1）與CK 相比，對(duì)達(dá)烏里胡枝子的根系生長沒有顯著性差異，S2 處理（1.0mmol/L）的根長最長，比CK 的根長增加1.31 mm，且差異顯著（P＜0.05）。低濃度水楊酸對(duì)達(dá)烏里胡枝子苗高有促進(jìn)作用，較低濃度處理的S1、S2 均提高了苗高，較CK 分別提高了15.36%、17.69%（P＜0.05）。但是高濃度水楊酸處理（S4、S5、S6）抑制幼苗和根系的生長，與CK 間差異顯著（P＜0.05）。

2.2.3 水楊酸處理對(duì)達(dá)烏里胡枝子發(fā)芽指數(shù)及活力指數(shù)的影響 由表2 可知，種子發(fā)芽指數(shù)會(huì)隨水楊酸濃度的升高呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，其中，S2 處理（1.0 mmol/L）的達(dá)烏里胡枝子種子發(fā)芽指數(shù)最高，比CK 提高了26.27%，隨著水楊酸濃度的提高，S6 處理顯著降低了達(dá)烏里胡枝子的發(fā)芽指數(shù)，較CK 降低17.69%（P＜0.05）。較低的水楊酸濃度表現(xiàn)出可以提高達(dá)烏里胡枝子幼苗活力指數(shù)的特性，而高濃度的水楊酸會(huì)降低幼苗的活力指數(shù)。其中，S1、S2 處理的活力指數(shù)分別為 80.58、88.05，分別較 CK 提高 35.57%、48.13%（P＜0.05）。經(jīng) S5、S6處理的幼苗其幼苗活力指數(shù)分別較CK 顯著降低29.59%、35.68%（P＜0.05）。說明高濃度的水楊酸會(huì)使幼苗活力指數(shù)減小，抑制幼苗的生長。綜上發(fā)現(xiàn)，1.0 mmol/L 水楊酸促進(jìn)達(dá)烏里胡枝子發(fā)芽指數(shù)及活力指數(shù)最佳。

表2 水楊酸處理對(duì)達(dá)烏里胡枝子種子發(fā)芽指數(shù)及幼苗活力指數(shù)的影

3 結(jié)論與討論

種子萌發(fā)期和幼苗期是形態(tài)建成的關(guān)鍵時(shí)期，在多種植物生長調(diào)節(jié)劑的協(xié)調(diào)或者拮抗作用下，可提前打破硬實(shí)，促進(jìn)種子萌發(fā)。有研究表明，達(dá)烏里胡枝子種子的硬實(shí)率與儲(chǔ)存時(shí)間存在正相關(guān)，儲(chǔ)存1 a 的種子硬實(shí)率為66.7%[12]，而本研究的目的就是使用外源植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)，提前打破硬實(shí)，促進(jìn)種子萌發(fā)。通過外源植物調(diào)節(jié)物質(zhì)浸種，可以在種子的正常吸水能力受阻時(shí)，提前準(zhǔn)備好植物代謝所需營養(yǎng)，達(dá)到提高種子發(fā)芽和保護(hù)幼苗應(yīng)對(duì)逆境的能力[13]。

萘乙酸（NAA）是一種廣譜高效的植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)，可以對(duì)植物生長各個(gè)時(shí)期產(chǎn)生影響。它可以在較低的濃度條件下調(diào)控植物細(xì)胞的伸長分裂、不定根的形成等，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上也常常被用作種子催芽、植物生長。達(dá)烏里胡枝子經(jīng)過萘乙酸浸種之后，其發(fā)芽力和幼苗活性會(huì)隨著外源萘乙酸濃度的變化而產(chǎn)生變化，其中，低濃度萘乙酸不僅促進(jìn)了種子萌發(fā)，還促進(jìn)了根的生長，這與陳功軒等[11]、張澤錦等[14]研究的結(jié)果基本相似，而高濃度萘乙酸處理后會(huì)抑制達(dá)烏里胡枝子種子萌發(fā)和幼苗生長，這與張鳴宇等[15]、翟書華等[16]研究結(jié)果基本相似。本試驗(yàn)結(jié)果表明，提高達(dá)烏里胡枝子萌發(fā)和生長最適的萘乙酸濃度為5 mg/L，同CK 相比，在該萘乙酸濃度下發(fā)芽率提高了25.74%，發(fā)芽勢提高了24.56%，根長和苗長分別提高了37.68%和18.64%，同時(shí)也提升了種子發(fā)芽指數(shù)（34.89%）和活力指數(shù)（60.45%），這與王夢田等[17]、尚宏芹等[18]發(fā)現(xiàn)“5 mg/L 的萘乙酸可以幫助種子打破硬實(shí)，促進(jìn)植物生長”的研究結(jié)果相似。

水楊酸（SA）是一種小分子酚類物質(zhì)，在自然界植物中廣泛存在，不僅可以調(diào)控植物的生長發(fā)育，加強(qiáng)對(duì)礦物質(zhì)的吸收，提高光合同化效率，還是調(diào)控逆境下酶活性的重要激素信號(hào)[19-20]。達(dá)烏里胡枝子經(jīng)過水楊酸浸種之后，其發(fā)芽能力會(huì)受到水楊酸濃度的顯著影響，在低濃度下可以促進(jìn)種子萌發(fā)，這與唐曉川等[21]、金曉弟[22]研究結(jié)果基本相似，在高濃度的水楊酸處理后會(huì)抑制種子的萌發(fā)和幼苗的生長，這與夏瑾華等[23]、萬志文等[24]研究結(jié)果一致。本試驗(yàn)結(jié)果表明，提高達(dá)烏里胡枝子萌發(fā)和生長最適的水楊酸濃度為1 mmol/L，在該濃度下的發(fā)芽率提高了20.59%，發(fā)芽勢提高了18.42%，根長、苗長分別提高了9.23%和17.69%，同時(shí)也提升了發(fā)芽指數(shù)（26.27%）和活力指數(shù)（48.13%），這與貢鑫等[25]及過雪瑩等[26]發(fā)現(xiàn)“1.0 mmol/L 的水楊酸可以幫助種子打破休眠，促進(jìn)植物生長”的研究結(jié)果相似。但是也有研究發(fā)現(xiàn)，高濃度（1.5～2.5 mmol/L）的水楊酸也會(huì)促進(jìn)側(cè)柏（Platycladus orientalis）[27]種子萌發(fā)以及提高幼苗活性，其原因可能是不同植物對(duì)水楊酸的耐受度和敏感度不同，導(dǎo)致結(jié)果差異。

本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，適宜濃度的外源生長調(diào)節(jié)物質(zhì)均有促進(jìn)達(dá)烏里胡枝子種子發(fā)芽的作用，5 mg/L 的NAA 和1 mmol/L 的SA 均提高了種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率以及發(fā)芽指數(shù)，但也發(fā)現(xiàn)2 種高濃度的植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)均對(duì)發(fā)芽有抑制效應(yīng)，并且高濃度的NAA和SA 均抑制了植物根和苗的生長發(fā)育，表明種子在萌發(fā)期時(shí)對(duì)外源物質(zhì)比較敏感，對(duì)外源物質(zhì)耐受度存在一定的濃度閾值，超過適宜濃度之后，則表現(xiàn)出顯著抑制生長的現(xiàn)象。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)，2 種激素對(duì)達(dá)烏里胡枝子促進(jìn)效果不同，可能是影響了不同內(nèi)源植物激素導(dǎo)致的，推測萘乙酸和水楊酸調(diào)控植物萌發(fā)生長的機(jī)制不一致，二者各自調(diào)控了哪些內(nèi)源激素信號(hào)以及生理生化反應(yīng)還需進(jìn)一步研究。

綜上所述，在實(shí)際大田生產(chǎn)中，可選用5 mg/L的NAA 和1 mmol/L 的SA 對(duì)達(dá)烏里胡枝子進(jìn)行浸種，可以有效提高種子萌發(fā)以及幼苗活力。