幾種化合物對(duì)吊蘭根系生長(zhǎng)及超微結(jié)構(gòu)的影響

陳蔚燕,張健瑋,師進(jìn)生

(青島農(nóng)業(yè)大學(xué) 化學(xué)與藥學(xué)院,山東 青島 266109)

目前關(guān)于調(diào)節(jié)劑的相關(guān)研究及其作用主要集中于以下幾個(gè)方面:1)糧食作物,像調(diào)節(jié)劑對(duì)小麥、玉米、水稻等的促進(jìn)作用,有學(xué)者用三十烷醇溶液對(duì)花生種子出苗進(jìn)行了研究,有學(xué)者用3-(2-吡啶基)丙醇(784-1)溶液對(duì)植物根的形成進(jìn)行了研究[1];2)經(jīng)濟(jì)作物,像大豆、棉花、土豆等,有學(xué)者用4-羥基香豆素衍生物對(duì)大豆的調(diào)劑活性進(jìn)行了研究[2];3)蔬果,很多學(xué)者對(duì)蔬菜種子、蘋果、葡萄等均進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn),像絲瓜種子用1.0 mg·kg－1的三十烷醇處理后,其種子的萌發(fā)具有較為明顯的促進(jìn)作用,像用GA和6-BA同時(shí)處理黃瓜可以促進(jìn)果實(shí)生長(zhǎng)[3];4)林木和花卉方面,文獻(xiàn)[4-6]分別對(duì)玫瑰、吊蘭、甜葉菊、萬壽菊等花卉進(jìn)行了調(diào)節(jié)劑的作用研究,結(jié)果表明調(diào)節(jié)劑在某些花卉中的影響較為顯著,然而目前對(duì)于花卉苗木最常用的調(diào)節(jié)劑一直只停留在赤霉素、細(xì)胞分裂素和乙烯等常見的調(diào)節(jié)劑。

為了研發(fā)新型植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑,本課題組申請(qǐng)了系列植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑專利(已獲國(guó)家發(fā)明專利)[7-10]。前期研究發(fā)現(xiàn),該系列專利化合物在種子發(fā)芽、生根方面有明顯優(yōu)勢(shì),噴施蘋果、小麥、生姜等作物后,可提高產(chǎn)量、改善外觀和提高品質(zhì)等[11-14]。

針對(duì)目前吊蘭已有植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑[15-17]、營(yíng)養(yǎng)液[18-19]和混肥[20-21]的相關(guān)研究報(bào)道,本研究將本課題組的發(fā)明專利產(chǎn)品應(yīng)用于吊蘭上,研究這幾種化合物對(duì)吊蘭根系生長(zhǎng)、根系活力和根尖超微結(jié)構(gòu)的影響,為其在吊蘭等花卉植物的水培培養(yǎng)和根外施肥的應(yīng)用中提供數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料及處理

實(shí)驗(yàn)材料:吊蘭(Chlorophytum comosum(Thunb.)Baker.、金邊吊蘭)

供試藥劑:5%肉桂酰胺水劑(RGXA)、5%肉桂酰胺季銨鹽(RGJA)、5%萘酐酰胺水劑(NAXA)和5%萘酐季銨鹽(NAJA),以上是青島科技大學(xué)農(nóng)用化學(xué)品研究所專利產(chǎn)品,分子式見圖1。將上述4種藥劑分別稀釋成兩個(gè)濃度,500倍液(用－1表示)和1 000倍液(用－2表示),用其對(duì)金邊吊蘭進(jìn)行溶液培養(yǎng),同時(shí)以清水處理為對(duì)照(CK)。

圖1 RGXA、RGJA、NAXA和NAJA 4種化合物的分子式Fig.1 Molecular formulas of RGXA,RGJA,NAXA and NAJA four compounds

試驗(yàn)于2020年5.1至6.30在青島農(nóng)業(yè)大學(xué)植物光照培養(yǎng)室進(jìn)行。將吊蘭分株后,選取大小、長(zhǎng)勢(shì)基本一致的幼苗進(jìn)行溶液培養(yǎng)。各培養(yǎng)瓶裝入各不同的培養(yǎng)液150 m L,使實(shí)驗(yàn)吊蘭的根部埋于液面下,定期(每3 d)更換培養(yǎng)液。培養(yǎng)室溫度25～28℃,光照強(qiáng)度30 000 lux。每個(gè)濃度的培養(yǎng)液均重復(fù)5組,培養(yǎng)時(shí)間到后進(jìn)行下面的測(cè)定和分析。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目及方法

根系鮮重和干重測(cè)定:把吊蘭根部完全清洗干凈,用吸水紙吸干水分,切下根部稱量鮮重,每組稱量3次,取平均值。

根系活力測(cè)定:依據(jù)文獻(xiàn)[13]TTC法。

根系膜透性測(cè)定:取樣品根部用去離子水洗凈后放入試管中,加入20 m L去離子水,使樣品根部充分浸沒在溶液中,震蕩后靜置3 h后測(cè)溶液電導(dǎo)率。將測(cè)量完電導(dǎo)率的試管放入大燒杯中在電熱套上加熱煮沸30 min后靜置,待溶液冷卻后再測(cè)量其電導(dǎo)率,重復(fù)進(jìn)行3次,取平均值。用公式(細(xì)胞膜透性＝沸前電導(dǎo)率/沸后電導(dǎo)率)來計(jì)算根系細(xì)胞膜透。

根尖超微結(jié)構(gòu)分析:植物培養(yǎng)結(jié)束后,用蒸餾水徹底沖洗,通過雙試劑固定、脫水、包埋、干燥箱、冷凍、切片、雙染,在透射電子顯微鏡下觀察根尖超微結(jié)構(gòu)變化[22]。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)Excel 2003和Origin7.5進(jìn)行 處理,數(shù)據(jù)差異性分析采取SPSS軟件進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同藥劑處理對(duì)吊蘭根重的影響

不同藥劑處理對(duì)吊蘭根重的影響見圖2。

圖2 不同化合物對(duì)吊蘭根重的影響Fig.2 Effect of different compounds on root weight of Chlorophytum

從圖2可以看出,實(shí)驗(yàn)所用的藥劑中,RGXA-1和RGXA-2對(duì)吊蘭的鮮重和干重上均顯著高于CK,較其他化合物優(yōu)勢(shì)也很大,其中RGXA-1處理的吊蘭根部鮮重較CK提高了17.1%,RGXA-2處理的吊蘭根部鮮重較CK提高了6.9%,說明在用RGXA進(jìn)行刺激吊蘭根部時(shí),有助于吊蘭根部的生長(zhǎng)。

2.2 不同藥劑處理對(duì)吊蘭根系活力的影響

土壤環(huán)境中的水分和離子通過植物的根系進(jìn)入植物體參與植物生長(zhǎng)代謝的整個(gè)過程,本工作所用的不同藥劑在分別稀釋2個(gè)不同的倍數(shù)后對(duì)吊蘭根系活力的影響見圖3。

圖3 同化合物對(duì)吊蘭根系活力的影響Fig.3 Effect of the same compound on root activity of Chlorophytum

從圖3可以看出,除了NAXA-1和RGJA-2的根系活力低于CK外,其他的供試試劑根系活力均較CK高,說明本研究所用的RGXA、NAJA兩種藥劑對(duì)吊蘭根部進(jìn)行刺激時(shí),均有助于提高吊蘭根部的活力。NAXA和RGJA兩種制劑雖然在實(shí)驗(yàn)濃度不同時(shí)出現(xiàn)不同的現(xiàn)象,但NAXA-1和RGJA-2對(duì)吊蘭根部也有一定的促進(jìn)作用。

2.3 不同藥劑處理對(duì)吊蘭根系膜透性的影響

不同藥劑處理對(duì)吊蘭根系膜透性的影響見圖4。從圖4看出,NAXA-1處理的吊蘭根系膜透性低于CK,其他的處理與清水處理的結(jié)果沒有很大的區(qū)別,說明這些新化合物對(duì)于吊蘭根系膜透性沒有太大的影響,沒有顯著性差異。

圖4 不同化合物對(duì)吊蘭根系膜透性的影響Fig.4 Effects of different compounds on root membrane permeability of Chlorophytum

2.4 不同藥劑處理對(duì)吊蘭根尖超微結(jié)構(gòu)的影響

由于根的所有功能都和根的顯微結(jié)構(gòu)有一定的關(guān)系,對(duì)根顯微結(jié)構(gòu)的觀察可以了解植物的生理需求,強(qiáng)壯的根系可為蓬勃茂盛的株冠提供基礎(chǔ),只有了解根系的發(fā)育才能更加全面的理解植物地上部的生長(zhǎng)發(fā)育現(xiàn)象。通過以上表觀現(xiàn)象呈現(xiàn)的數(shù)據(jù),可知實(shí)驗(yàn)所用的不同藥劑對(duì)吊蘭根部具有一定的刺激作用,植物的的根系,特別是根中的通氣組織和根尖的細(xì)胞組織的變化,可以將各藥劑對(duì)植物分子水平上的作用體現(xiàn)出來,因此針對(duì)吊蘭根系根尖組織的微觀結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行了電鏡研究,見圖5。從圖5可以看出,RGXA-1核RGXA-2處理的吊蘭根尖的細(xì)胞核較CK處理的細(xì)胞核碩大,且邊緣細(xì)膩,RGXA-1和RGXA-2處理的吊蘭根尖的內(nèi)部組織較CK處理的內(nèi)部組織清晰明顯,NAXA-1的內(nèi)生組織出現(xiàn)模糊,與其對(duì)根系活力的作用相呼應(yīng),結(jié)合上述數(shù)據(jù)可見,本工作作用的化合物RGXA對(duì)吊蘭的根尖具有非常明顯的促進(jìn)作用。

圖5 不同化合物對(duì)吊蘭根尖細(xì)胞顯微結(jié)構(gòu)的影響Fig.5 Effect of different compounds on the root tip microstructure of Chlorophytum

3 結(jié) 論

通過5%(RGXA)、5%(RGJA)、5%(NAXA)、5%(NAJA)這4種制劑分別在500倍液和1 000倍液對(duì)吊蘭處理后,發(fā)現(xiàn)RGXA-1處理的吊蘭根部鮮重較CK提高了17.1%,RGXA-2處理的吊蘭根部鮮重較CK提高了6.9%,可見500倍的稀釋濃度比1 000倍液處理的根重較高,RGXA、NAXA-2、RGJA-1的根系活力顯著高于CK,說明在用這些化合物進(jìn)行刺激吊蘭根部時(shí),有助于吊蘭根部的活力,同時(shí)可以看出,同一種制劑在不同的稀釋倍數(shù)時(shí)也呈現(xiàn)出不同的刺激根部的效果。根據(jù)高分辨透射圖分析根尖微觀結(jié)構(gòu)的變化時(shí),發(fā)現(xiàn)RGXA化合物在刺激吊蘭根尖的微組織時(shí)引起吊蘭根部的干鮮重的變化和根系活力的變化非常明顯,分析其原因可能是因?yàn)镽GXA使得根系內(nèi)部氣孔開度增大,刺激了根部生長(zhǎng)素的產(chǎn)生,加快了生長(zhǎng)素信號(hào)的傳遞,NAXA-1的刺激使得根系膜透性降低,也是該濃度下的處理使根部?jī)?nèi)生組織的的破壞所導(dǎo)致的。因此本工作所得到的數(shù)據(jù)可以為吊蘭類花卉、水培類植物、觀賞類植物等的培育提供一定的方法和數(shù)據(jù)支持。