28－高蕓苔素內(nèi)酯對(duì)烤煙幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的影響

李傳廣，付沙*，李峰，溫亮，劉士峰，程云吉，顏石，公愛(ài)琴，張麗，侯欣

（1.山東農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，山東 泰安 271018；2.山東臨沂煙草有限公司蒙陰分公司，山東 蒙陰 276200）

培育壯苗是優(yōu)質(zhì)煙葉生產(chǎn)的基礎(chǔ)，是決定烤煙整體質(zhì)量的內(nèi)因，是決定烤煙后續(xù)長(zhǎng)勢(shì)的關(guān)鍵性階段。煙葉品質(zhì)的形成與煙苗培育和管理息息相關(guān)。研究表明，烤煙幼苗健壯，移栽成活率就高，緩苗速度大幅提升，對(duì)于后期煙葉品質(zhì)的形成具有十分重要的意義［1］。

蕓苔素內(nèi)酯是一種甾醇類植物生長(zhǎng)促進(jìn)劑，在極低濃度下便能夠加快植物細(xì)胞伸長(zhǎng)和分裂，打破植株生長(zhǎng)的頂端優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)作物增產(chǎn)增收，是當(dāng)前發(fā)展高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效農(nóng)業(yè)和生態(tài)農(nóng)業(yè)最有生機(jī)和活力的一種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)。蕓苔素內(nèi)酯類物質(zhì)共有五種化學(xué)結(jié)構(gòu)類型，分別是：24－表蕓苔素內(nèi)酯、3－表蕓苔素內(nèi)酯、28－表高蕓苔素內(nèi)酯、28－高蕓苔素內(nèi)酯、14－羥基蕓苔素甾醇（又稱天然蕓苔素內(nèi)酯）。其中28－高蕓苔素內(nèi)酯為人工合成的蕓苔素內(nèi)酯中活性最高的一種，約為天然蕓苔素內(nèi)酯活性的87%［2］。

劉偉等［3］研究表明，適宜濃度的蕓苔素內(nèi)酯對(duì)花生幼苗生長(zhǎng)發(fā)育具有一定的促進(jìn)作用，幼苗株高以及整株質(zhì)量均有顯著提升。林潔等［4］利用24－表蕓苔素內(nèi)酯處理三七后發(fā)現(xiàn)，外源蕓苔素內(nèi)酯能夠顯著提高三七的株高、葉長(zhǎng)、葉寬，有利于植株生物量的積累。廖莎等［5］研究表明，蕓苔素內(nèi)酯可有效促進(jìn)水稻幼苗根系生長(zhǎng)，且因施用方法和濃度的變化表現(xiàn)出不同的促進(jìn)效果。Abdullahi等［6］研究發(fā)現(xiàn)，蕓苔素內(nèi)酯可顯著提高鋁脅迫下綠豆植株的根系鮮重。Liu等［7］研究表明，蕓苔素內(nèi)酯對(duì)高羊茅植株主根和側(cè)根伸長(zhǎng)和形成均有促進(jìn)作用。Xia等［8］研究表明，外源蕓苔素內(nèi)酯能夠通過(guò)調(diào)控光合相關(guān)基因表達(dá)，調(diào)節(jié)卡爾文循環(huán)過(guò)程相關(guān)酶的活性，從而提高植株的光合作用。楊萬(wàn)基等［9］利用28－高蕓苔素內(nèi)酯處理低溫弱光下的辣椒幼苗后發(fā)現(xiàn)，辣椒幼苗的葉綠素含量、氣孔導(dǎo)度、非光化學(xué)猝滅系數(shù)等光合指標(biāo)顯著提升。Fariduddin等［10］研究表明，蕓苔素內(nèi)酯可以緩解鹽脅迫下黃瓜葉綠素的降解，從而增加光合效能。Sharma等［11］研究發(fā)現(xiàn)，24－偏蕓苔素內(nèi)酯可提高植株葉片中的類胡蘿卜素含量，從而減少活性氧的積累。劉丹等［12］研究發(fā)現(xiàn)，蕓苔素內(nèi)酯可顯著提高油菜幼苗的光合速率，主要以氣孔調(diào)節(jié)為主。

綜合前人研究看出，蕓苔素內(nèi)酯類物質(zhì)在促進(jìn)植株生長(zhǎng)方面起到一定效果，但其研究多采用灌根和葉面噴施方式，受基質(zhì)的影響而無(wú)法直觀反映出根系的施用效果。本試驗(yàn)以烤煙品種NC102為材料，在溫室中用Hoagland營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行培養(yǎng)（排除基質(zhì)的影響），并于幼苗五葉一心時(shí)進(jìn)行6種不同濃度的28－高蕓苔素內(nèi)酯處理，研究不同處理下烤煙幼苗生長(zhǎng)、生理和光合指標(biāo)的變化，以期為該植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑在培育烤煙壯苗中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)于2020年3—7月在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)北校區(qū)煙草溫室進(jìn)行。供試烤煙品種NC102，由玉溪中煙種子有限責(zé)任公司提供?？緹熡酌缬肏oagland營(yíng)養(yǎng)液在溫室中栽培。植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑28－高蕓苔素內(nèi)酯（28－h(huán)omobrassinolide），由索萊寶生物科技有限公司提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)分別設(shè)置6組濃度處理：CK（0 mg／L）、C1（0.025 mg／L）、C2（0.050 mg／L）、C3（0.100 mg／L）、C4（0.200 mg／L）和C5（0.400 mg／L）。每組濃度設(shè)6個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)栽4株烤煙幼苗并按照順時(shí)針?lè)较蚍謩e進(jìn)行編號(hào)。

利用漂浮育苗技術(shù)培育出足量烤煙幼苗，待到五葉一心（苗高8 cm左右，有5片真葉）時(shí)，選取長(zhǎng)勢(shì)一致的幼苗，用清水洗凈其從育苗盤中帶出的基質(zhì)，后移栽至水培裝置（長(zhǎng)方形黑色塑料盆，容積為5 L）中，營(yíng)養(yǎng)液定量3 L，并利用氧氣泵對(duì)營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行充氧處理。待到幼苗恢復(fù)正常生長(zhǎng)時(shí)，根據(jù)設(shè)置的濃度梯度向營(yíng)養(yǎng)液中添加植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，每5天補(bǔ)充一次營(yíng)養(yǎng)液，共處理20天。處理完成后，每組隨機(jī)選出12株幼苗測(cè)其生長(zhǎng)指標(biāo)、根系參數(shù)及光合參數(shù)。

1.3 指標(biāo)、參數(shù)測(cè)定及方法

1.3.1 生長(zhǎng)指標(biāo) 利用卷尺測(cè)量烤煙幼苗株高（莖基部至生長(zhǎng)點(diǎn)上方的高度），利用游標(biāo)卡尺測(cè)定莖粗（幼苗莖基部直徑）。根系及地上部干重：120℃條件下烘至恒重后稱重。壯苗指數(shù)＝（莖粗／株高＋根干重／地上部干重）×全株干重。

1.3.2 根系參數(shù) 植物根系圖像采集用Scan-Maker i800plus根系掃描儀進(jìn)行。根系數(shù)據(jù)分析用萬(wàn)深LA－S根系分析系統(tǒng)進(jìn)行。根系活力采用TTC法測(cè)定［13］。

1.3.3 光合參數(shù) 用Li－6400型光合測(cè)定儀分別測(cè)定烤煙幼苗最大葉的氣孔導(dǎo)度、凈光合速率、蒸騰速率及胞間CO2濃度等指標(biāo)，默認(rèn)測(cè)定系統(tǒng)容積為0.06，葉面積為11 cm2。SPAD值使用SPAD－502葉綠素測(cè)定儀測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

用Microsoft Excel 2019及SPSS 19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及圖表制作，用Duncan’s法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 28－高蕓苔素內(nèi)酯對(duì)烤煙幼苗生物量及壯苗指數(shù)的影響

2.1.1 對(duì)烤煙幼苗生物量的影響 由表1可以看出，不同濃度28－高蕓苔素內(nèi)酯對(duì)烤煙幼苗生物量各項(xiàng)指標(biāo)均具有一定的調(diào)節(jié)作用，均隨濃度升高呈先上升后下降趨勢(shì)，C2處理達(dá)到最大值。與CK相比，C2處理幼苗株高增13.73%，莖粗增46.17%，根干重、鮮重分別提高48.11%、47.81%，地上部干重、鮮重分別提高85.58%、77.82%，差異顯著，效果明顯。C5處理對(duì)幼苗生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用，株高、莖粗、單株根干重等各項(xiàng)生物量指標(biāo)普遍低于CK，降幅分別為21.63%、30.33%、14.62%、14.83%、10.53%和18.26%。

表1 不同濃度28－高蕓苔素內(nèi)酯處理烤煙幼苗的生物量

2.1.2 對(duì)烤煙幼苗壯苗指數(shù)的影響 圖1顯示，烤煙幼苗壯苗指數(shù)隨著28－高蕓苔素內(nèi)酯濃度的提高呈先上升后下降趨勢(shì)，C2處理達(dá)到最大值，比CK提高58.21%，C3處理后壯苗指數(shù)逐漸下降，C4與CK相當(dāng)，C5處理比CK降16.44%。

圖1 不同濃度28－高蕓苔素內(nèi)酯處理 烤煙幼苗的壯苗指數(shù)

2.2 28－高蕓苔素內(nèi)酯對(duì)烤煙幼苗根系形態(tài)結(jié)構(gòu)及根系活力的影響

2.2.1 對(duì)烤煙幼苗根系形態(tài)結(jié)構(gòu)的影響 由表2可以看出，烤煙幼苗根系各項(xiàng)形態(tài)指標(biāo)隨28－高蕓苔素內(nèi)酯濃度的增加整體呈現(xiàn)出先上升后下降趨勢(shì)。各項(xiàng)指標(biāo)均以C2處理促進(jìn)效果最佳，相比CK其單株根總長(zhǎng)提高23.42%，根表面積增56.06%，單株根體積增29.24%，根平均直徑增30.60%，根尖數(shù)增29.74%，差異顯著。C5處理各項(xiàng)指標(biāo)與CK相比大幅下降，且差異顯著，對(duì)烤煙幼苗生長(zhǎng)表現(xiàn)出抑制效果。

表2 不同濃度28－高蕓苔素內(nèi)酯處理烤煙幼苗根系的形態(tài)結(jié)構(gòu)

2.2.2 對(duì)烤煙幼苗根系活力的影響 圖2顯示，烤煙幼苗根系活力隨著28－高蕓苔素內(nèi)酯濃度的提高呈先上升后下降趨勢(shì)，C2處理達(dá)到最大，比CK提高34.08%，差異顯著。C3處理根系活力開(kāi)始下降，C5處理時(shí)根系活力最低，比CK降10.37%。

圖2 不同濃度28－高蕓苔素內(nèi)酯處理 烤煙幼苗的根系活力

2.3 28－高蕓苔素內(nèi)酯對(duì)烤煙幼苗光合指標(biāo)的影響

由表3可以看出，不同濃度28－高蕓苔素內(nèi)酯處理烤煙幼苗的凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度以及SPAD值整體呈現(xiàn)出先上升后下降趨勢(shì)，C2處理達(dá)到最大值。與CK相比，C2處理烤煙幼苗凈光合速率提高57.05%，蒸騰速率提高43.04%，氣孔導(dǎo)度提高39.39%，SPAD值提高37.58%；C3處理，上述指標(biāo)逐漸下降；C4處理凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、SPAD值與CK相比，差異不顯著，效果不佳。C5處理上述指標(biāo)比CK下降，降幅分別為17.60%、10.87%、18.18%和10.29%。

表3 不同濃度28－高蕓苔素內(nèi)酯處理烤煙幼苗的光合參數(shù)

烤煙幼苗的胞間CO2濃度，隨28－高蕓苔素內(nèi)酯濃度的提高呈現(xiàn)先下降后上升趨勢(shì)，C2處理最低，與CK相比下降40.07%；C3處理該指標(biāo)有所回升，但仍低于CK，且差異顯著；C4處理與CK效果相似；C5處理該指標(biāo)顯著高于CK。

3 討論

前人研究表明，蕓苔素內(nèi)酯能夠提高細(xì)胞質(zhì)膜上的ATP活性，調(diào)控細(xì)胞的伸長(zhǎng)與分裂［14］，提高植株細(xì)胞壁松動(dòng)酶活性，有效提升植株的莖圍、莖長(zhǎng)等性狀［15，16］。同時(shí)能夠調(diào)節(jié)植物根系內(nèi)源激素及蛋白質(zhì)含量［17］，誘導(dǎo)根部分生組織細(xì)胞的早期分化［18］，且與側(cè)根發(fā)育間存在正調(diào)控機(jī)制［19］。外源蕓苔素內(nèi)酯處理提高光合暗反應(yīng)階段最大光化學(xué)效率、電子傳遞速率及光化學(xué)猝滅系數(shù)，增加植物碳固定能力，提高植物中的各類葉綠素含量［20，21］。

本試驗(yàn)表明，較低濃度的28－高蕓苔素內(nèi)酯對(duì)烤煙幼苗的各項(xiàng)生物量指標(biāo)具有促進(jìn)作用，但濃度過(guò)高對(duì)幼苗生物量的積累產(chǎn)生抑制效果，這在其它指標(biāo)上也有所體現(xiàn)。0.050 mg／L的28－高蕓苔素內(nèi)酯處理烤煙幼苗的單株根總長(zhǎng)度大幅提升，這與Liu等［7］的研究結(jié)果相似。研究還發(fā)現(xiàn)，28－高蕓苔素內(nèi)酯處理下烤煙幼苗的單株根表面積、根體積、根平均直徑及根尖數(shù)均有不同程度的增加，同時(shí)極大地提高烤煙幼苗的根系活力。此外，適宜濃度28－高蕓苔素內(nèi)酯處理（0.050 mg／L）能夠大幅提高烤煙幼苗的凈光合速率及葉片的SPAD值、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率，而胞間CO2濃度下降。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，28－高蕓苔素內(nèi)酯在適宜濃度（0.050 mg／L）下能夠有效增加烤煙幼苗生物量的積累，促進(jìn)幼苗莖部的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)，增加莖粗，提高壯苗指數(shù)，同時(shí)有效促進(jìn)根系發(fā)育，增強(qiáng)根系活力，提高葉片的SPAD值、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率，從而使烤煙幼苗的凈光合速率提高，而濃度過(guò)高（0.400 mg／L）則會(huì)對(duì)烤煙幼苗的生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用。