外源GA3和SA對棉花幼苗根系生長的影響

趙栗

摘 要：為了解外源赤霉素（GA3）和水楊酸（SA）對棉花幼苗根系生長的影響，量化不同外源調(diào)節(jié)劑對棉花根系的調(diào)控作用，采用萌發(fā)袋試驗方法，定量分析了不同濃度外源調(diào)節(jié)劑下根系形態(tài)參數(shù)的變化。結果表明，高濃度GA3和較低濃度SA均可促進棉花幼苗主根生長，與CK相比，0.8mg/L GA3和0.05mmol/L SA可增加幼苗主根長24.6%、33.3%;高濃度GA3會降低棉花總根長、根表面積、根體積和根平均直徑，而低濃度SA可通過增加總根長、根表面積和根體積促進棉花根系發(fā)育;GA3可促進棉花幼苗地上部分的生長，SA則增加地下部干質(zhì)量，并提高棉花根冠比。由此可知，0.05mg/L GA3和0.05mmol/L SA是促進棉花幼苗根系發(fā)育和增加生物量的適宜濃度。

關鍵詞：棉花;赤霉素;水楊酸;根系;生長發(fā)育

中圖分類號 S562.062文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2021）10-0045-04

Effects of Gibberellins and Salicylic Acid on Cotton Seedling Root Growth

ZHAO Li

（College of Water Resource and Architecture Engineering， Tarim University， Alaer 843300， China;Key Laboratory of Modern Agricultural Engineering， Tarim University， Alaer 843300， China）

Abstract： To study the effects of different exogenous regulating substances gibberellins （GA3） and salicylic acid （SA） on the root growth of cotton seedlings， and quantify the regulatory effects of different exogenous sources on the root system of cotton. Compared with CK， 0.8mg/L GA3 and 0.05 mmol/l SA can increase the main root length of cotton seedlings by 24.6% and 33.3%. At the same time， high concentration of GA3 can reduce the total root length， root surface area， root volume and root average diameter of cotton， while low concentration of SA can promote cotton root development by increasing the total root length， root surface area and root volume. In addition， GA3 can promote the growth of aboveground parts of cotton seedlings， while SA can increase the dry weight of underground parts and increase the ratio of root to shoot. To sum up， 0.05mg/L GA3 and 0.05mmol/L SA are the best concentrations to promote root development and increase biomass of cotton seedlings.

Key words： Cotton; Gibberellins; Salicylic acid; Roots; Growth and development

根系是植物輸送土壤水分和養(yǎng)分的重要器官[1]，但根系的生長極易受到外界環(huán)境的刺激[2]，影響作物的正常生長及產(chǎn)量的最終形成。外源調(diào)節(jié)劑可通過影響植物內(nèi)源激素的合成、運輸、代謝、與受體的結合以及信號轉導過程，改變植物的生長發(fā)育過程[3]。赤霉素（gibberellins，GA3）和水楊酸（Salicylic acid，SA）是目前應用較為廣泛的外源調(diào)節(jié)劑。赤霉素可以促進主根伸長，調(diào)控側根的生長發(fā)育。研究發(fā)現(xiàn)，GA3溶液可促進棉花幼苗主根、側根及莖葉的發(fā)育[4]，也有研究認為GA3浸種會抑制棉苗胚根的發(fā)育和側根的發(fā)生[5]。水楊酸在誘導植物對非生物脅迫產(chǎn)生抗性中發(fā)揮著重要功能。外施SA能明顯增加脅迫環(huán)境下的作物幼苗根長和根系活力[6]，增加生物量在根系的分配[7]，有利于根系對水分和營養(yǎng)的獲取，從而增強植株的生長能力。目前，關于不同濃度外源對棉花幼苗根系生長影響的研究還較少。為此，本研究以“新陸早45號”為試材，研究不同濃度外源GA3和SA對棉花幼苗根系生長的影響，確定適宜棉花的施用濃度范圍，以期為棉花生產(chǎn)外源調(diào)節(jié)劑的應用提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 試驗于2020年5—9月在塔里木大學人工氣候室內(nèi)進行，采用萌發(fā)袋（CYG-98LB，長30cm，寬25cm）試驗。供試品種為“新陸早45號”。赤霉素由杭州木木生物科技有限公司生產(chǎn)，水楊酸由天津福晨化學試劑有限公司生產(chǎn)。

1.2 試驗設計 精選“新陸早45號”飽滿一致的種子用0.1%HgCl2消毒10min，蒸餾水洗凈，經(jīng)消毒處理后均勻置于種子萌發(fā)袋中，每袋放置6粒種子。將配好的不同濃度的GA3和SA溶液各量取50mL，分別加入萌發(fā)袋中，第5天加入20mL1/4Hoagland營養(yǎng)液，共培養(yǎng)12d。試驗處理見表1，每個處理3次重復。人工氣候室光照強度為5000μmol/（m2·s），空氣相對濕度為50%。白天室內(nèi)溫度為25℃，光照時長為14h，夜晚溫度為20℃，黑夜時長為10h。

1.3 根系參數(shù)分析 用根系掃描儀（Epson V800）對處理12d的棉花幼苗根系進行掃描，根系總根長、根表面積、根體積和根直徑采用根系分析軟件Win Rhizo進行定量分析。

1.4 數(shù)據(jù)處理 用Microsoft Excel 2016進行數(shù)據(jù)處理和繪圖，運用SPSS 25進行單因素方差分析及差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同濃度GA3和SA對棉花主根生長的影響 由圖1和表2可知，處理4d前，不同濃度GA3均促進了棉花幼苗的主根生長;處理4d后，G1處理主根長明顯低于CK，G2處理主根長與CK無明顯差異，而G3處理則明顯高于CK，各處理大小關系表現(xiàn)為G3>CK≈G2>G1。至培育結束時，G3處理主根長較G1、G2和CK分別增加34.1%、25.0%和24.6%，且差異均達顯著水平。以上說明，低濃度GA3（0.05mg/L）會抑制棉花幼苗主根生長，而高濃度GA3（0.8mg/L）則會顯著促進棉花幼苗主根生長。與GA3不同，較低濃度SA處理均可促進棉花幼苗主根的生長，其中S2處理主根長在整個培育期內(nèi)均明顯高于CK，S1處理主根長在處理5d后明顯高于CK;高濃度S3處理在培育期內(nèi)對棉花幼苗主根長無明顯的促進作用，且在處理7d后，S3處理主根長明顯低于CK。至培育結束時，較S1、S3和CK處理，S2處理分別增加棉花主根長24.6%、44.4%和33.3%且差異均達顯著水平?？梢?，0.05mmol/L濃度SA可有效促進棉花主根的生長。

2.2 不同濃度GA3和SA對棉花根系形態(tài)參數(shù)的影響 由圖2可知，較低濃度GA3對棉花總根長、根表面積、根體積和根平均直徑均未產(chǎn)生明顯影響，0.05mg/L和0.2mg/L濃度水平下總根長、根表面積、根體積和根平均直徑與CK差異均未達顯著水平。當濃度升至0.8mg/L時，總根長、根表面積、根體積和根平均直徑均受到明顯抑制;G3處理總根長、根表面積、根體積和根平均直徑較CK分別降低26.0%、13.9%、57.1%和14.7%，且差異均達顯著水平。以上表明，0.8mg/L濃度GA3可抑制棉花幼苗根系的發(fā)育，降低棉花的總根長、根表面積、根體積和根平均直徑。

不同濃度SA對棉花根系形態(tài)指標的影響顯著。低濃度SA對棉花總根長、根表面積和根體積均表現(xiàn)出促進作用，各指標均明顯高于CK，且差異達到顯著水平。隨著SA濃度的升高，促進作用逐漸減弱，表現(xiàn)S3處理的總根長、根表面積與CK無明顯差異。此外，不同濃度SA均對棉花平均直徑無明顯影響，各處理差異均未達顯著水平。以上分析表明，低濃度SA可通過增加總根長、根表面積和根體積促進棉花根系發(fā)育，而高濃度SA對棉花幼苗根系無明顯影響。

2.3 不同濃度GA3和SA對棉花生物量的影響 不同濃度GA3和SA對地上、下部干質(zhì)量及根冠比的影響如表3所示。由表3可知，不同濃度GA3對地下部干質(zhì)量無明顯影響，各處理與CK差異均未達顯著水平;但GA3可顯著增加棉花幼苗地上部干質(zhì)量，從而顯著減小根冠比，表現(xiàn)為不同濃度GA3處理的地上部干質(zhì)量和根冠比與CK差異均達顯著水平。其中，G1、G2和G3處理地上部干質(zhì)量較CK分別增加15.0%、13.8%和17.5%，根冠比分別減小15.8%、15.8%和21.1%。與GA3對棉花幼苗的影響不同，不同濃度SA均可明顯增加棉花幼苗地上、下部干質(zhì)量以及根冠比，其中較低濃度處理S1和S2與CK的差異均達顯著水平，高濃度處理S3地上部干質(zhì)量和根冠比與CK的差異也達到了顯著水平。與CK相比，S1、S2和S3分別提高了地下部干質(zhì)量68.1%、71.2%和22.3%，地上部干質(zhì)量40.3%、24.3%和12.5%，增加根冠比10.5%、36.8%和21.1%。以上分析表明，GA3可促進棉花幼苗地上部分的生長，而SA則可調(diào)控棉花根系生長，增加地下部干質(zhì)量，進而提高棉花根冠比。

3 結論

（1）在培育期內(nèi)，低濃度GA3（0.05mg/L）會抑制棉花幼苗根系生長，而高濃度GA3（0.8mg/L）會促進棉花幼苗根系生長。相反，較低濃度SA（0.01～0.05mmol/L）可促進棉花幼苗主根生長，而高濃度SA（0.1mmol/L）會抑制幼苗主根生長。

（2）低濃度GA3（0.05～0.2mg/L）對棉花幼苗根系發(fā)育未產(chǎn)生明顯影響，高濃度GA3（0.8mg/L）會降低棉花總根長、根表面積、根體積和根平均直徑。低濃度SA可增加總根長、根表面積和根體積，而高濃度SA對棉花幼苗根系無明顯影響。

（3）GA3可促進棉花幼苗地上部分生長，而SA則可調(diào)控棉花根系生長，增加地下部干質(zhì)量，進而提高棉花根冠比。

（4）從促進棉花幼苗根系發(fā)育和增加生物量的角度考慮，0.05mg/L GA3和0.05mmol/L SA為適宜的濃度。

參考文獻

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（責編：張宏民）