生長(zhǎng)素IAA誘導(dǎo)紅萍結(jié)孢的研究

徐國(guó)忠，鄭向麗，王俊宏，鄧素芳，楊有泉，應(yīng)朝陽(yáng)

（1.福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，福建 福州 350013；2.國(guó)家紅萍種質(zhì)資源中心，福建 福州 350013）

0 引言

【研究意義】紅萍亦稱為滿江紅[1-3]，在農(nóng)業(yè)上的養(yǎng)殖利用很早就有記載。據(jù)呂書纓搜集的民間資料稱，七百多年前的浙江省溫州地區(qū)農(nóng)民已利用滿江紅作為稻田肥料[1,4-7]。紅萍在國(guó)內(nèi)外有很多報(bào)道[4-13]，我國(guó)是世界上養(yǎng)殖利用滿江紅最早的國(guó)家之一。作為肥料、飼料和餌料[4-16]，目前生產(chǎn)上主要采用紅萍營(yíng)養(yǎng)體進(jìn)行繁殖[17-29]，與采用孢子果繁殖相比，營(yíng)養(yǎng)體繁殖成本高且不方便。紅萍繁殖方式分為無性和有性繁殖[14-26]，一般情況下，紅萍只進(jìn)行無性繁殖（例如：紅萍在溫室條件下培養(yǎng)，所有紅萍品系都不會(huì)結(jié)孢）；只有在滿足特定的條件下，紅萍才進(jìn)行有性繁殖，形成孢子果。紅萍的適宜生長(zhǎng)溫度在20～35 ℃，高于40 ℃或低于5 ℃都難于生長(zhǎng)，在自然條件下，紅萍難以越夏（特別是我國(guó)南方）及越冬（特別是我國(guó)北方）；目前由于種苗采用無性營(yíng)養(yǎng)繁殖體，所以夏天及冬天紅萍死亡后再進(jìn)行生產(chǎn)上應(yīng)用需要大量的無性營(yíng)養(yǎng)繁殖體，而所需的營(yíng)養(yǎng)繁殖體在夏天及冬天時(shí)只有采取人工措施才能繁殖，因此種苗繁殖成本及異地長(zhǎng)距離運(yùn)輸成本高；而采用孢子果繁殖則不需要進(jìn)行夏天和冬天的人工措施繁殖，且孢子果體積小運(yùn)輸方便，可以解決紅萍在生產(chǎn)上的應(yīng)用困難。此外，紅萍孢子果可以解決紅萍有性雜交新品種選育問題。孢子的有性繁殖可以防止品種種性的退化，紅萍孢子果保種可降低紅萍種質(zhì)資源保存成本。由于紅萍各個(gè)品系產(chǎn)生孢子果所需條件各不相同，導(dǎo)致在一個(gè)地區(qū)能結(jié)孢的紅萍品系有限，為紅萍孢子果在生產(chǎn)上的應(yīng)用帶來困難。因此，紅萍孢子果誘導(dǎo)的成功對(duì)于紅萍保種及生產(chǎn)上應(yīng)用具有重要的意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】國(guó)內(nèi)還未見到利用激素誘導(dǎo)紅萍結(jié)孢的報(bào)道，國(guó)外紅萍孢子果結(jié)孢條件的研究在19 世紀(jì)70～80 年代以及21 世紀(jì)初開展。Kar,P.P.（2002）研究表明[30]，使用質(zhì)量濃度為2～10 μg·ml-1的IAA能顯著促進(jìn)結(jié)孢率，同時(shí)還增加單個(gè)萍體的小孢子果數(shù)（小葉、卡州、羽葉），大孢子果數(shù)（小葉為4、6 μg·ml-1的質(zhì)量濃度、卡州和羽葉為全部質(zhì)量濃度），三種紅萍的最佳質(zhì)量濃度為6 μg·ml-1，結(jié)孢率和總孢子果數(shù)增加分別為39.3～99.5% 和 56.9～91.1%，大孢子果數(shù)增加比小孢子果數(shù)多，各種紅萍對(duì)IAA 的反應(yīng)一致；2.5 μg·ml-1GA3比生長(zhǎng)素更有效增加結(jié)孢率和小孢子果數(shù)，但大孢子果數(shù)沒有增加更多；生長(zhǎng)素中的任一種與GA3聯(lián)用，可以顯著增加大孢子果，但結(jié)孢率和小孢子果數(shù)不變（與GA3單獨(dú)時(shí)）?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】國(guó)內(nèi)還未開展激素誘導(dǎo)紅萍結(jié)孢的研究，國(guó)外雖然有進(jìn)行過激素誘導(dǎo)紅萍結(jié)孢的研究，但都未在生產(chǎn)上得以應(yīng)用?！緮M解決的關(guān)鍵問題】為了能獲得在生產(chǎn)上可以應(yīng)用的方法，本文通過研究IAA 的不同質(zhì)量濃度對(duì)不同的紅萍品種（系）誘導(dǎo)產(chǎn)生孢子果、雌雄比及孢子果數(shù)量的效果，探索紅萍孢子果的誘導(dǎo)方法，以期為孢子果在生產(chǎn)上應(yīng)用提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

細(xì)綠萍1001（Azolla filiculoidesLamarck），卡州萍3001（Azolla carolinianaWilld），小 葉 萍4018（Azolla microphyllaKaulfus），所有紅萍品種（系）均來自于國(guó)家紅萍種質(zhì)資源圃溫室（溫度25 ℃，濕度85%以上）。

1.2 試驗(yàn)方法

在網(wǎng)室自然條件下進(jìn)行（網(wǎng)室四周用防蟲網(wǎng)包圍，可與四周通氣；頂部用陽(yáng)光板遮蓋，可防雨；溫度大致與自然界溫度相同），試驗(yàn)紅萍為1001、3001和4018，采用生長(zhǎng)素IAA 進(jìn)行處理，IAA 激素處理質(zhì)量濃度為0（對(duì)照）、1、5、10、15、20 μg·mL-1，每個(gè)處理3 盆，盆子采用大號(hào)種子發(fā)芽盒進(jìn)行培養(yǎng)，以正常土培培養(yǎng)，每盆紅萍放萍量5 g，在網(wǎng)室自然條件下進(jìn)行預(yù)培養(yǎng)一周后開始激素處理，每周進(jìn)行一次激素噴施處理，每盆噴施10 ml，觀察其結(jié)孢情況，至結(jié)孢出現(xiàn)時(shí)停止噴施。試驗(yàn)過程觀察測(cè)定記載各處理紅萍萍體大小、結(jié)孢情況，統(tǒng)計(jì)萍體大小、萍體結(jié)孢率、結(jié)孢數(shù)量和?雄比，分析各處理紅萍萍體的C/N 比。

1.3 試驗(yàn)時(shí)間

本次試驗(yàn)時(shí)間從2019 年4 月29 日開始，結(jié)束時(shí)間為2020 年7 月29 日，共進(jìn)行15 個(gè)月時(shí)長(zhǎng)。

1.4 測(cè)試項(xiàng)目

萍體大?。浩俭w長(zhǎng)度以每朵萍體最長(zhǎng)的長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量，每盆隨機(jī)測(cè)定30 朵紅萍萍體，3 盆重復(fù)平均值為最終值；萍體寬度以每朵萍體最寬的長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量，每盆隨機(jī)測(cè)定30 朵紅萍萍體，3 盆重復(fù)平均值為最終值。

孢子果結(jié)孢率：以每朵萍體來計(jì)算，每盆共統(tǒng)計(jì)100 個(gè)萍體結(jié)孢情況，3 盆重復(fù)平均值為最終值。

紅萍孢子果數(shù)量：以每個(gè)結(jié)孢萍體的孢子果數(shù)量來計(jì)算，每盆共統(tǒng)計(jì)100 個(gè)有結(jié)孢萍體孢子果數(shù)量情況，3 盆重復(fù)平均值為最終值。

孢子果?雄比：以每個(gè)結(jié)孢萍體的孢子果雌雄數(shù)來計(jì)算，每盆共統(tǒng)計(jì)100 個(gè)萍體結(jié)孢雌雄比情況，3 盆重復(fù)平均值為最終值。

1.5 數(shù)據(jù)處理

本文數(shù)據(jù)采用DPS 統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 生長(zhǎng)素IAA 對(duì)3 種不同紅萍品種（系）結(jié)孢的誘導(dǎo)結(jié)果

試驗(yàn)于2019 年4 月29 日進(jìn)行，2019 年9 月27 日觀察到有孢子果形成，至2020 年7 月29 日試驗(yàn)結(jié)束，1、5 和10 μg·mL-1處理的細(xì)綠萍1001 有結(jié)孢，細(xì)綠萍1001 對(duì)照及其他質(zhì)量濃度處理的未發(fā)現(xiàn)結(jié)孢；IAA 各個(gè)處理的卡州萍3001 和小葉萍4018 都未見結(jié)孢（表1）。

表1 生長(zhǎng)素IAA 對(duì)3 種不同紅萍品種（系）結(jié)孢的誘導(dǎo)結(jié)果Table 1 IAA-induced sporulation on 3 Azolla cultivars (lines)

2.2 生長(zhǎng)素IAA 對(duì)3 種紅萍萍體大小（長(zhǎng)度和寬度）的影響

紅萍結(jié)孢時(shí)萍體會(huì)變大，試驗(yàn)結(jié)果也證明了這種現(xiàn)象。3 種不同紅萍品種（系）的萍體大小見表2，從表中可以看出生長(zhǎng)素IAA 對(duì)萍體的長(zhǎng)度影響，細(xì)綠萍1001 IAA 處理 5 μg·mL-1的萍體長(zhǎng)度最長(zhǎng)，比對(duì)照增加44%，與其他處理及對(duì)照之間的差異達(dá)極顯著水平（P＜0.01，下同）；10 和1 μg·mL-1IAA 處理的萍體長(zhǎng)度次之，分別比對(duì)照增加40%和39%，它們之間無顯著差異，它們與其他處理及對(duì)照之間差異達(dá)極顯著水平；0（對(duì)照）、15、20 μg·mL-1的IAA處理的萍體長(zhǎng)度最短，它們之間無顯著差異，它們與其他處理之間的差異達(dá)極顯著水平?？ㄖ萜?001IAA 各處理之間的萍體長(zhǎng)度范圍為14.07～14.16 mm，各處理之間的萍體長(zhǎng)度差異小，它們之間都無顯著差異。小葉萍4018 IAA 各處理萍體長(zhǎng)度范圍為24.24～24.40 mm，各處理之間的萍體長(zhǎng)度差異小，它們之間都無顯著差異。

表2 生長(zhǎng)素IAA 對(duì)3 種紅萍萍體大?。ㄩL(zhǎng)度和寬度）的影響Table 2 Effects of IAA applications on size (length and width) of 3 Azolla cultivars (lines)

3 種不同紅萍品種（系）的萍體大小見表2，從表中可以看出生長(zhǎng)素IAA 對(duì)萍體的寬度影響，細(xì)綠萍1001 IAA 處理5 μg·mL-1的萍體寬度最長(zhǎng)，比對(duì)照增加36%，與其他處理及對(duì)照之間的差異達(dá)極顯著水平（P＜0.01，下同）；IAA 處理10 和1 μg·mL-1的萍體寬度次之，比對(duì)照增加都為34%，它們之間無顯著差異，它們與其他處理及對(duì)照之間差異達(dá)極顯著水平；IAA 處理0（對(duì)照）、15、20 μg·mL-1的萍體寬度最短，它們之間無顯著差異，它們與其他處理之間的差異達(dá)極顯著水平?？ㄖ萜?001 IAA 各處理之間的寬度范圍為7.97～8.01 mm，各處理之間的萍體寬度差異小，它們之間都無顯著差異。小葉萍4018 IAA 各處理之間的寬度范圍為12.00～12.04 mm，各處理之間的萍體寬度差異小，它們之間都無顯著差異。

2.3 生長(zhǎng)素IAA 對(duì)3 種紅萍C/N 比例的影響

紅萍結(jié)孢時(shí)C/N 比會(huì)增大，且達(dá)到一定水平時(shí)就可以結(jié)孢。3 種不同紅萍品種（系）的C/N 比見表3，細(xì)綠萍1001 IAA 處理為5 μg·mL-1的C/N 比最大，比對(duì)照增加75%，與其他處理及對(duì)照都達(dá)到顯著差異，除與10 μg·mL-1的C/N 相比無極顯著差異外，與其余處理及對(duì)照差異都達(dá)到極顯著水平；10 和1 μg·mL-1的C/N比次之，分別比對(duì)照增加57%和50%，它們之間無顯著差異，1 μg·mL-1的C/N 比與其他處理及對(duì)照都達(dá)到極顯著水平，10 μg·mL-1的C/N 比與其他處理及對(duì)照都達(dá)到顯著水平，除了與5 μg·mL-1的C/N 比未達(dá)到極顯著差異外，與其余處理都達(dá)到極顯著水平?？ㄖ萜?001 IAA 各處理C/N 比范圍為9.5～9.8，各處理之間的C/N 比差異小，它們之間都無顯著差異。小葉萍4018 IAA 各處理C/N 比范圍為10.6～10.9，各處理之間的C/N 比差異小，它們之間都無顯著差異。

表3 生長(zhǎng)素IAA 對(duì)3 種紅萍C/N 比例的影響Table 3 Effects of IAA applications on C/N ratio of 3 Azolla cultivars

2.4 生長(zhǎng)素IAA 對(duì)細(xì)綠萍1001 的誘導(dǎo)效果

生長(zhǎng)素IAA 處理對(duì)細(xì)綠萍1001 的誘導(dǎo)結(jié)果見表4，細(xì)綠萍1001 IAA 處理質(zhì)量濃度為5 μg·mL-1的結(jié)孢率為15.0%，10 μg·mL-1的結(jié)孢率為6.3%，1 μg·mL-1結(jié)孢率為4.7%，0 μg·mL-1（對(duì)照）、15 μg·mL-1和20 μg·mL-1的結(jié)孢率都為0%。處理質(zhì)量濃度為5 μg·mL-1的結(jié)孢率最高，與其他處理及對(duì)照都有極顯著差異；處理質(zhì)量濃度為10 μg·mL-1的結(jié)孢率與處理質(zhì)量濃度為1 μg·mL-1的結(jié)孢率次之，它們之間差異顯著，但未達(dá)到極顯著差異，與其他處理及對(duì)照結(jié)孢率差異都達(dá)到極顯著水平；處理質(zhì)量濃度為1 μg·mL-1的結(jié)孢率與其他處理（除質(zhì)量濃度為10 μg·mL-1的處理外）都達(dá)到極顯著水平；處理質(zhì)量濃度為0 μg·mL-1（對(duì)照）、15 μg·mL-1和20 μg·mL-1的結(jié)孢率都為0%，都未能結(jié)孢。

表4 生長(zhǎng)素IAA 對(duì)細(xì)綠萍1001 的誘導(dǎo)效果Table 4 Effect of IAA on sporulation induction of Azolla 1001

細(xì)綠萍1001 IAA 處理5 μg·mL-1的結(jié)孢數(shù)量為6.31 個(gè)，10 μg·mL-1的結(jié)孢數(shù)量為4.12 個(gè)，1 μg·mL-1結(jié)孢數(shù)量為3.90 個(gè)，0 μg·mL-1（對(duì)照）、15 μg·mL-1和20 μg·mL-1的結(jié)孢數(shù)量都為0 個(gè)。處理質(zhì)量濃度為5 μg·mL-1的結(jié)孢數(shù)量最多，與其他處理及對(duì)照都有極顯著差異；處理質(zhì)量濃度為10 μg·mL-1的結(jié)孢數(shù)量次之，與其他處理及對(duì)照都有極顯著差異；處理質(zhì)量濃度為1 μg·mL-1的結(jié)孢數(shù)量第三，與其他處理及對(duì)照都有極顯著差異；處理質(zhì)量濃度為0 μg·mL-1（對(duì)照）、15 μg·mL-1和20 μg·mL-1的結(jié)孢數(shù)量都為0 個(gè)，都未能結(jié)孢。

細(xì)綠萍1001 IAA 處理質(zhì)量濃度5 μg·mL-1的孢子果?雄比為0.62∶1，10 μg·mL-1的孢子果?雄比為0.53∶1，1 μg·mL-1的孢子果?雄比為0.51∶1，0 μg·mL-1（對(duì)照）、15 μg·mL-1和20 μg·mL-1的的孢子果?雄比為0∶0。處理質(zhì)量濃度為5 μg·mL-1的孢子果?雄比例最高，與其它處理及對(duì)照都有極顯著差異；處理質(zhì)量濃度為10和1 μg·mL-1的孢子果?雄比次之，它們之間無顯著差異，與其他處理及對(duì)照均有極顯著差異；處理質(zhì)量濃度為0 μg·mL-1（對(duì)照）、15 μg·mL-1和20 μg·mL-1的孢子果?雄比為0∶0，未能結(jié)孢。

3 討論與結(jié)論

自然條件下，在福建地區(qū)，紅萍的結(jié)孢一般出現(xiàn)在春季到夏季過度之間的4～6 月份，秋季到冬季過度之間的10～12 月。在福建自然條件下，細(xì)綠萍1001 和小葉萍4018 可以在合適的環(huán)境條件下結(jié)孢，而卡州萍3001 在福建自然條件下未發(fā)現(xiàn)結(jié)孢。本研究采用1、5 和10 μg·mL-1質(zhì)量濃度IAA 處理的細(xì)綠萍1001 可誘導(dǎo)結(jié)孢，卻未能誘導(dǎo)小葉萍4018 和卡州萍3001 結(jié)孢，說明各個(gè)紅萍品種（系）的結(jié)孢條件不一樣，這也給紅萍的結(jié)孢誘導(dǎo)增加了難度，今后需要采用不同的方法對(duì)不同的紅萍品種（系）進(jìn)行誘導(dǎo)。特別是卡州萍3001 未能誘導(dǎo)出孢子果，說明紅萍孢子果的誘導(dǎo)還需要進(jìn)一步深入研究。

采用1、5 和10 μg·mL-1質(zhì)量濃度IAA 處理的細(xì)綠萍1001 可誘導(dǎo)其結(jié)孢，結(jié)孢萍體變大，這與自然條件下紅萍結(jié)孢時(shí)萍體變大表現(xiàn)相同。采用1、5 和10 μg·mL-1質(zhì)量濃度IAA 處理的細(xì)綠萍1001 可誘導(dǎo)結(jié)孢，結(jié)孢萍體的C/N 比有顯著提高，這與湖南省農(nóng)科院土肥所（1981 年）研究結(jié)果相同[19]，主要是因?yàn)榧t萍結(jié)孢時(shí)，萍體營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)逐漸減緩，萍體變老，所以C 增加、N 降低，C/N 比提高。本試驗(yàn)結(jié)果理論依據(jù)是，萍體變大、C/N 比提高是紅萍結(jié)孢的主要特征，IAA 既可促進(jìn)紅萍生長(zhǎng)、也可抑制紅萍生長(zhǎng)，當(dāng)IAA 濃度太低時(shí)只有促進(jìn)紅萍生長(zhǎng)、太高時(shí)只有抑制紅萍生長(zhǎng)。只有促進(jìn)生長(zhǎng)時(shí)由于紅萍生長(zhǎng)快，會(huì)產(chǎn)生斷離因此萍體不會(huì)變大；只有抑制生長(zhǎng)時(shí)紅萍不生長(zhǎng)，萍體也不會(huì)變大。因此，只有IAA 濃度對(duì)某種紅萍適宜時(shí)，既可促進(jìn)紅萍生長(zhǎng)、又可抑制紅萍生長(zhǎng)，此時(shí)紅萍才會(huì)變大、C/N比會(huì)提高，才能誘導(dǎo)紅萍結(jié)孢。

在網(wǎng)室自然條件下，1、5 和10 μg·mL-1質(zhì)量濃度的IAA 能誘導(dǎo)細(xì)綠萍1001 孢子果形成，其中5 μg·mL-1質(zhì)量濃度誘導(dǎo)效果最佳，誘導(dǎo)細(xì)綠萍1001結(jié)孢率為15.0%，孢子果數(shù)量為6.31 個(gè)，孢子果?雄比為0.62∶1，其他處理未能誘導(dǎo)出孢子果。