不同赤霉素處理對冬季溫室老山芹產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

毛俊瑩 張 雪 寧方世新 趙恒田 毛同艷 程 瑤* 蔣欣梅*

（1 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150030；2 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部東北地區(qū)園藝作物生物學(xué)與種質(zhì)創(chuàng)制重點實驗室，黑龍江哈爾濱 150030；3 中國科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，黑龍江哈爾濱 150040；4 大慶市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，黑龍江大慶 163000）

短毛獨活（Heracleum moellendorffiiHance），也稱老山芹、東北牛防風(fēng)、短毛白芷、山芹菜、大葉芹等，多年生草本植物，是東北林區(qū)常見的山野菜之一。老山芹以嫩葉為食用部位，植株內(nèi)含有豐富的蛋白質(zhì)、脂肪、糖類等物質(zhì)，還富含具有抗菌、抗病毒等藥用功能的黃酮（信小娟 等，2016），具有降血脂、消炎等作用的皂苷，以及具有抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)等多種功效的多糖。因此，老山芹現(xiàn)已成為倍受歡迎的藥食同源植物之一。但目前老山芹主要是人工露地栽培，受自然條件所限，生長具有季節(jié)性，難以滿足周年供應(yīng)需求，同時野生老山芹被人們大肆挖掘，造成山野菜資源的日趨枯竭及生態(tài)環(huán)境的不斷惡化。因此，利用老山芹耐寒性強、對光照要求不嚴的特點進行溫室冬季反季節(jié)生產(chǎn)，不僅可以維持野生生態(tài)平衡，還對解決周年供應(yīng)的問題具有重要意義。

黑龍江省老山芹冬季溫室生產(chǎn)常常是在溫室秋延后果菜結(jié)束后的11 月下旬至12 月上旬定植，為了便于集約化生產(chǎn)，可采用一年生露地苗或大棚苗，但一年生苗往往生長緩慢。另外，隨著秋季氣溫降低，老山芹苗感受低溫后逐漸進入休眠狀態(tài)，地上部營養(yǎng)回流到地下宿根以供冬季生長所需。在溫室的反季生產(chǎn)中，常常采用植物生長調(diào)節(jié)劑處理來打破休眠，其中赤霉素不僅是解除休眠最常用的一種植物生長調(diào)節(jié)劑，同時對作物生長也有一定的促進作用。以往關(guān)于老山芹的研究主要集中在仿野生栽培以及馴化栽培等方面（王金華 等，2017；于錫宏 等，2017；蔣欣梅 等，2018），而關(guān)于老山芹設(shè)施栽培特別是老山芹的冬季生產(chǎn)鮮有報道。因此，本試驗通過采用不同濃度的赤霉素及不同浸根時間對老山芹進行處理，探究外源赤霉素處理對冬季溫室老山芹生長的影響，以期篩選出老山芹冬季生產(chǎn)所需赤霉素適宜的浸根濃度和時間，為冬季老山芹高效生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2018 年12 月至2020 年12 月在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)蔬菜生產(chǎn)設(shè)施工程與環(huán)境實驗室及黑龍江省高寒地區(qū)設(shè)施園藝重點實驗室進行。溫室內(nèi)土壤最低溫度大于10 ℃、平均光照時間6.5 h，平均光照強度120～130 W·m-2。供試材料為一年生株齡的老山芹植株，由北方山野菜資源利用與產(chǎn)業(yè)化開發(fā)團隊提供。

1.2 試驗方法

在露地完全上凍前（即白天化凍、夜晚上凍階段）將苗床中一年生苗取出，選擇大小基本一致的苗假植于木箱或塑料箱中，放置于室外，為了防止降雪在箱上進行簡易覆蓋即可。于12 月1 日將室外的老山芹苗取回放在溫室內(nèi)緩凍1 d 后，進行赤霉素浸根處理，設(shè)置濃度、時間兩個因素，其中赤霉素浸根濃度設(shè)置4 個水平：50 mg·kg-1（G1）、100 mg·kg-1（G2）、150 mg·kg-1（G3）、200 mg·kg-1（G4）；赤霉素浸根時間設(shè)置3 個水平：8、16、24 h，均以清水為對照（CK）。赤霉素處理后定植于溫室內(nèi)，采用60 cm 的壟、壟上雙行定植方式，株距28 cm，保苗 8 000 株·（667 m2）-1，每小區(qū)40 株，3 次重復(fù)，隨機區(qū)組排列，常規(guī)管理。

以小區(qū)萌芽率≥50%作為定植后老山芹開始萌芽的時間（萌芽以老山芹頂端開裂、露綠為準），當(dāng)CK 萌芽率≥50%時統(tǒng)一測定各小區(qū)萌芽率。每個小區(qū)隨機掛牌標記10 株，在定植后20 d 和30 d 時測定葉長（第1 片功能葉從葉柄基部到葉尖的長度）、葉寬（第1 片功能葉最寬處的寬度）及株高，并計算其相對生長速度，取10 株平均值。定植后20 d 開始測定老山芹葉片葉綠素含量，每隔10 d測定1 次，共計4 次。當(dāng)老山芹葉全長長至30 cm進行采收時，測定其功能成分（黃酮、香豆素、皂苷、多糖含量）；同時在每次采收時進行產(chǎn)量測定，全生長期產(chǎn)量為每次采收產(chǎn)量的總和。

葉綠素含量測定采用乙醇提取比色法（李合生，2000），黃酮含量測定采用分光光度計法（張正康，2001），香豆素、皂苷含量測定采用比色法（馬逾英 等，2005），多糖含量測定采用硫酸-苯酚比色法（劉娟 等，2009）。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

利用SPSS 21.0 數(shù)據(jù)處理軟件分析數(shù)據(jù)，采用Duncan 新復(fù)極差法分析差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同赤霉素處理對老山芹萌芽的影響

2.1.1 不同赤霉素處理對老山芹萌芽時間的影響 由圖1 可知，不同濃度赤霉素對打破老山芹休眠均有促進作用，其中以150 mg·kg-1（G3）浸根24 h、200 mg·kg-1（G4）浸根8 h 和16 h 的處理對縮短老山芹萌芽時間的效果較好。在較短時間浸根條件下（8、16 h），隨著赤霉素濃度的升高，老山芹萌芽時間逐漸縮短，長時間浸根條件下（24 h），萌芽時間則隨赤霉素濃度的升高先降低后增加。在赤霉素較低濃度范圍內(nèi)（50～150 mg·kg-1），萌芽時間隨著赤霉素浸根時間的延長而縮短；高濃度條件下（200 mg·kg-1），萌芽時間隨著赤霉素浸根時間的延長表現(xiàn)出先下降再升高的趨勢。

圖1 赤霉素處理對冬季溫室老山芹萌芽時間的影響

2.1.2 不同赤霉素處理對老山芹萌芽率的影響 通過對赤霉素不同處理下的老山芹萌芽率進行方差分析（圖2），可見不同處理均顯著提高了老山芹的萌芽率，其中150 mg·kg-1（G3）浸根24 h、200 mg·kg-1（G4）浸根8 h 和16 h 3 個處理的萌芽率均處于最高水平，均顯著高于其他處理。在同一濃度下，50～150 mg·kg-1（G1、G2、G3）處理的萌芽率隨著浸根時間的增加而升高，200 mg·kg-1（G4）處理則表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢。在同一浸根時間，8、16 h 處理下萌芽率隨著赤霉素濃度增加而升高，24 h 處理下萌芽率表現(xiàn)出低濃度升高、高濃度下降的特點。

圖2 赤霉素處理對冬季溫室老山芹萌芽率的影響

2.2 不同赤霉素處理對老山芹植株生長的影響

2.2.1 不同赤霉素處理對老山芹葉片長度、寬度的影響 不同赤霉素處理對葉長相對生長速率和葉寬相對生長速率產(chǎn)生不同影響，總體上表現(xiàn)為適當(dāng)?shù)母邼舛扔欣谌~長生長而抑制葉寬生長，而適當(dāng)?shù)牡蜐舛扔欣谌~寬生長。

如圖3 所示，除50 mg·kg-1（G1）8 h 處理下老山芹葉長相對生長速率與CK（8、16、24 h）間差異不顯著，其余處理均顯著高于CK。其中200 mg·kg-1（G4）浸根16 h 葉長相對生長速率最高，除與200 mg·kg-1（G4）浸根8 h 差異不顯著外，均顯著高于其他處理。在同一濃度下，50～150 mg·kg-1（G1、G2、G3）處理的葉長相對生長速率隨浸根時間的增加而升高；200 mg·kg-1（G4）處理隨浸根時間的增加先升高后下降，表現(xiàn)出短時間促進、長時間抑制的特點。在同一浸根時間下，較短浸根時間（8、16 h）時，葉長相對生長速率隨著赤霉素濃度的增加而升高，較長浸根時間（24 h）時，隨赤霉素濃度增加先升高后下降。

圖3 赤霉素處理對冬季溫室老山芹葉長相對生長速率的影響

如圖4 所示，在同一浸根時間下，老山芹葉寬相對生長速率隨赤霉素濃度的增加表現(xiàn)為先升高后下降趨勢，表現(xiàn)出低濃度促進，高濃度抑制的特點，而同一濃度下浸根時間對葉寬相對生長速率的影響的變化規(guī)律不明顯。

圖4 赤霉素處理對冬季溫室老山芹葉寬相對生長速率的影響

2.2.2 不同赤霉素處理對老山芹株高的影響 如圖5 所示，赤霉素處理均可提高老山芹株高相對生長速率，其中200 mg·kg-1（G4）浸根16 h 處理的株高相對生長速率最大，顯著高于其他處理。50～150 mg·kg-1（G1、G2、G3）濃度下的株高相對生長速率呈現(xiàn)出隨著浸根時間的增加而升高的趨勢；200 mg·kg-1（G4）濃度下，隨著浸根時間的增加，株高相對生長速率表現(xiàn)出先升高后降低的變化。同一浸根時間下，株高相對生長速率隨著赤霉素濃度的增加而升高。

圖5 赤霉素處理對冬季溫室老山芹株高相對生長速率的影響

2.3 不同赤霉素處理對老山芹葉片葉綠素含量的影響

如表1 所示，整體來看，赤霉素處理可有效提高老山芹葉片葉綠素含量，其中200 mg·kg-1（G4）浸根16 h 處理各個時間段的葉綠素含量均為最高、其次為該濃度下的8 h 處理，在測定的各個時間段兩者之間均差異不顯著。在同一濃度下，50～150 mg·kg-1（G1、G2、G3）處理下各個時間段葉綠素含量均表現(xiàn)隨著浸根時間的增加而增加的趨勢；200 mg·kg-1（G4）處理各個時間段葉綠素含量皆隨著浸根時間的增加而先升高后降低。當(dāng)浸根8 h和16 h 時，隨著赤霉素濃度的升高葉綠素含量逐漸升高；浸根24 h 時，在測定前期（20 d 和30 d）隨著赤霉素濃度的升高，葉綠素含量表現(xiàn)為先升高后下降趨勢，在測定的40 d 和50 d，葉綠素含量變化不大。

表1 赤霉素處理對冬季溫室老山芹葉片葉綠素含量的影響

2.4 不同赤霉素處理對老山芹產(chǎn)量的影響

如圖6 所示，赤霉素處理可以使老山芹產(chǎn)量顯著提升。其中200 mg·kg-1（G4）浸根16 h 處理的產(chǎn)量最高，顯著高于其他處理；其次為150 mg·kg-1（G3）浸根24 h 處理和200 mg·kg-1（G4）浸根24 h 處理，兩者之間差異不顯著，但顯著高于其他處理。在同一濃度下，50～150 mg·kg-1（G1、G2、G3）處理的產(chǎn)量隨著浸根時間的增加而升高；200 mg·kg-1（G4）處理的產(chǎn)量隨浸根時間的增加而先升高后降低。在同一浸根時間下，老山芹產(chǎn)量隨赤霉素濃度變化規(guī)律不明顯。

圖6 赤霉素處理對冬季溫室老山芹產(chǎn)量的影響

2.5 不同赤霉素處理對老山芹功能成分含量的影響

由表2 可知，赤霉素處理使老山芹黃酮、皂苷、香豆素、多糖含量均有不同程度的提升，其中100 mg·kg-1（G2）浸根24 h 處理老山芹4 種功能成分含量均達到最大值。在同一濃度下，4 種功能成分含量隨浸根時間的延長呈現(xiàn)低濃度（50～100 mg·kg-1）上升而高濃度（150～200 mg·kg-1）緩慢下降的趨勢；在同一浸根時間下，4 種功能成分含量隨赤霉素濃度升高呈先上升后下降的趨勢。

表2 赤霉素處理對冬季溫室老山芹功能成分含量的影響

3 討論與結(jié)論

赤霉素是最為常用的一種打破休眠的植物生長調(diào)節(jié)劑，參與植物生長發(fā)育的全過程，如促進種子萌發(fā)、解除種子休眠、促進莖的伸長、花的誘導(dǎo)和發(fā)育、種子和果實的生長等（于敏 等，2016）。本試驗結(jié)果也表明，一定濃度的赤霉素浸根對打破老山芹休眠有促進作用，表現(xiàn)為在一定程度上縮短了老山芹的萌芽時間，且顯著提高其萌芽率，這與劉玉新（2018）在老山芹上以及李海平和任彩文（2009）在苦蕎上的研究結(jié)果一致。這可能是由于浸根過程中，赤霉素可使老山芹體內(nèi)內(nèi)源激素水平發(fā)生變化，如內(nèi)源赤霉素含量提高、而脫落酸含量降低，進而與有關(guān)受體結(jié)合誘導(dǎo)相關(guān)基因表達，從而打破休眠（武偉國 等，2017）。而關(guān)于老山芹體內(nèi)赤霉素、脫落酸等內(nèi)源激素在植株休眠以及解除休眠過程中是如何變化的，還有待于進一步研究。

外源赤霉素處理可以促進韭菜萌發(fā)以及幼苗生長（孫世海 等，2010），使黃芩植株生長旺盛（蔡葛平 等，2008）。本試驗中，赤霉素處理盡管提高了老山芹株高和產(chǎn)量，但對葉長相對生長速率和葉寬相對生長速率產(chǎn)生不同影響，總體上表現(xiàn)為適當(dāng)?shù)母邼舛扔欣谌~長生長而抑制葉寬生長，而適當(dāng)?shù)牡蜐舛扔欣谌~寬生長。這可能是由于高濃度赤霉素能促進老山芹葉片細胞的伸長，改變細胞壁的微小管排列，從而促使細胞縱向伸長，而降低了橫向（葉寬方向）的延伸。葉綠素是植物進行光合作用的重要色素，葉綠素含量的高低反映了植物光合作用的能力大小，直接影響產(chǎn)量形成、延緩葉片衰老。本試驗中，赤霉素處理可以有效地提高老山芹葉片葉綠素含量，進而使產(chǎn)量顯著提高，這與李翊華 等（2014）在黃瓜上的研究一致。這可能和赤霉素處理老山芹根后能很快打破植株的休眠，進而加速地下部積累的物質(zhì)向地上部運轉(zhuǎn)有關(guān)。

黃酮、香豆素、皂苷、多糖4 種功能成分所含比例反映了老山芹品質(zhì)優(yōu)劣。本試驗中，用100 mg·kg-1赤霉素（G2）浸根24 h 時老山芹4 種特殊成分含量均達到最大值，說明外源施用一定濃度的赤霉素對這4 種有效成分的合成有促進作用。適宜濃度處理后老山芹葉綠素含量增加，植物光合速率增快，相關(guān)反應(yīng)催化酶活性提高，加速核酸合成，保障糖聚合和運輸，進而提高了黃酮、香豆素的含量。老山芹皂苷含量的提升可能與適宜的赤霉素處理有利于改善老山芹光合作用的基礎(chǔ)物質(zhì)條件、誘發(fā)組織分化、促進RNA 的生物合成、提高細胞膜的透性有關(guān)。而多糖含量的提高可能和赤霉素處理提高了上調(diào)類纖維素合成酶基因的表達量有關(guān)，從而促進了多糖的合成與積累（陳杰 等，2020），這與樊炎迪（2020）在研究GA4對鐵皮石斛生長生理及品質(zhì)影響時的結(jié)果相似。

總之，赤霉素處理可有效地縮短冬季老山芹生產(chǎn)時的萌芽時間，提高萌發(fā)率、植株長勢及產(chǎn)量，改善品質(zhì)。綜合來看，利用赤霉素200 mg·kg-1浸根16 h 的處理老山芹萌發(fā)效果最好、生長最快、產(chǎn)量最高；100 mg·kg-1赤霉素浸根24 h 處理有利于老山芹黃酮、皂苷、香豆素、多糖等功能成分含量的提升。