GA3、MeJA 處理對白菜幼苗生長與生理指標(biāo)的影響

孫佩霞，張麗平，吳 丹，張 威，黃 闖，成善漢，朱國鵬，劉平武

（海南省方智遠(yuǎn)院士團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新中心·海南大學(xué)園藝學(xué)院 ?？?570228）

白菜（Brassicarapavar.pekinensis）是十字花科（Cruciferae）蕓薹屬（Brassica）植物，在我國全年播種面積約2 148.55 萬hm2，是我國栽培面積最大的蔬菜作物之一[1]。白菜營養(yǎng)豐富，富含維生素C、膳食纖維和礦物質(zhì)，是日常生活中必不可少的蔬菜種類之一[2-3]。

植物激素是痕量信號分子[4]，有其獨(dú)特的作用規(guī)律和方式[5]，對植物生命代謝過程起重要的調(diào)控作用[6]。植物激素間可相互作用，并可共同作用于同一種生理現(xiàn)象[7]。外源GA3處理可以明顯影響果實(shí)碳水化合物的合成和分解，增加果實(shí)可溶性糖含量[8]。張軍莉[9]研究表明，外源GA3處理均可顯著提高毛酸漿葉片可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)、蔗糖、果糖、還原糖、淀粉等物質(zhì)的含量。噴施不同濃度MeJA 對甘薯、黃瓜和冬凌草等植物的生長指標(biāo)，葉片可溶性糖含量，還有一些重要的次生代謝物如酚類、萜類等含量產(chǎn)生影響[10-12]。李巧峽等[13]研究表明，外源MeJA 處理可顯著提高紫花地丁葉片的長度和寬度。噴施MeJA 可顯著降低粳稻品質(zhì)[14]。前人研究還發(fā)現(xiàn)，生長素、赤霉素、水楊酸、茉莉酸和細(xì)胞分裂素的生物合成或信號傳導(dǎo)途徑參與表皮毛的發(fā)育[15-16]。依據(jù)表皮毛的有無，白菜可分為刺毛白菜和無刺毛白菜，刺毛白菜雖有增強(qiáng)對環(huán)境的抵抗性，但嚴(yán)重影響食用口感和商品品質(zhì)。然而，植物激素對白菜生長和品質(zhì)指標(biāo)影響的報道較少。筆者通過探究葉面噴施不同濃度的GA3和MeJA 溶液對白菜幼苗生長、葉面刺毛和生理指標(biāo)的影響，為后續(xù)減少白菜刺毛、增加產(chǎn)量和提高品質(zhì)研究奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為刺毛白菜：春秋金冠（石家莊市騰運(yùn)種業(yè)貿(mào)易有限公司）、CR 春泰（廣東省良種引進(jìn)有限公司）；無刺毛白菜：夏美白菜（汕頭市金韓種業(yè)有限公司）、潮州快大夏皇白（汕頭市金軒種業(yè)有限公司）。

1.2 方法

試驗(yàn)于2021 年9－12 月在海南大學(xué)園藝學(xué)院蔬菜生理實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。選取籽粒飽滿、大小相對一致的白菜種子，在室溫浸種4 h 后，播種到育苗盤內(nèi)，待15 d 生長到3 葉1 心時移至7 cm×7 cm 小盆中定植。緩苗后每次18：00 進(jìn)行噴施質(zhì)量濃度分別為30、60、90 mg·L-1的GA3和MeJA 處理，噴施清水為對照，以葉片全部濕潤為宜，濃度梯度根據(jù)前人研究設(shè)定[17-18]。完全隨機(jī)設(shè)計試驗(yàn)，每個處理種植20 株，3 次重復(fù)，取3 株測定指標(biāo)。設(shè)置培養(yǎng)條件為28 ℃/20 ℃（晝/夜），光照度10 000 lx，相對濕度80%，光周期16 h。每4 d 噴施1 次，共5 次，噴施20 d 后取相同部位葉片用于測定指標(biāo)。

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1 生長指標(biāo)測定 葉片數(shù)為植株展開的葉片數(shù)量；用直尺測量葉長和葉寬，葉長為每株最大葉片葉基部至葉頂端的長度，葉寬為每株最大葉片的最寬處寬度；株高為植株底部到頂部的距離；用1/1000 天平稱量植株的鮮質(zhì)量；開展度是白菜植株外葉自然開展的兩個垂直長度的平均值。

1.3.2 刺毛觀測方法 取3 株白菜，從上到下選擇相同部位3 片葉，每片葉選擇3 個孔，每個孔選擇3個視野，用9 mm 的打孔器打孔，在生物學(xué)顯微鏡下觀測，物鏡10 倍，目鏡10 倍，放大100 倍。

1.3.3 生理指標(biāo)測定 采用紫外分光光度計法[19]測定葉綠素含量，計算公式：葉綠素含量=色素含量×提取液體積×稀釋倍數(shù)/樣品鮮質(zhì)量/103；采用考馬斯亮藍(lán)法[20]測定可溶性蛋白含量，計算公式：可溶性蛋白含量=樣品所查標(biāo)準(zhǔn)曲線值×提取液總體積×稀釋倍數(shù)/樣品鮮質(zhì)量/測定時加樣量/103；采用蒽酮比色法[20]測定可溶性糖含量，計算公式：可溶性糖含量=樣品所查標(biāo)準(zhǔn)曲線糖量×提取液總體積×稀釋倍數(shù)/樣品質(zhì)量/測定時加樣量/106×100%；采用紫外分光法[19]測定纖維素含量，計算公式：纖維素含量=樣品所查標(biāo)準(zhǔn)曲線含量×稀釋倍數(shù)/樣品質(zhì)量/106×100%；采用鉬藍(lán)比色法[19]測定維生素C 含量，計算公式：維生素C 含量=樣品所查標(biāo)準(zhǔn)曲線維生素值×提取液總體積×稀釋倍數(shù)/樣品質(zhì)量/測定時加樣量×100%。以上主要使用儀器為紫外分光光度計（T6新世紀(jì)）、水浴鍋（HH-12A）、離心機(jī)（KH22R）。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2019 和IBM Spss Statistics 25 進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)，采用Microsoft Excel 2019、Adobe Photoshop CS6 制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對白菜生長指標(biāo)的影響

由圖1、圖2-A～F 可知，在質(zhì)量濃度為30、60、90 mg·L-1的GA3處理下，潮州快大夏皇白葉片數(shù)與對照差異顯著。質(zhì)量濃度為60 mg·L-1處理時刺毛白菜開展度與對照差異顯著。90 mg·L-1GA3處理時4 個品種株高相比對照顯著增加，最高的是春秋金冠，比對照提高215.10%。葉長在不同品種中表現(xiàn)不同。除CR 春泰外，其他品種在90 mg·L-1GA3處理時葉寬與對照相比較寬，且潮州快大夏皇白葉寬比對照顯著提高40.38%。90 mg·L-1處理時4 個品種單株質(zhì)量均高于對照，春秋金冠在60 mg·L-1處理時較對照顯著提高128.83%。

圖2 激素處理對白菜幼苗生長的影響

由圖1、2-G～L 可知，30、60、90 mg·L-1MeJA 處理下，僅90 mg·L-1處理的CR 春泰葉片數(shù)與對照差異顯著，其他均與對照差異不顯著。4 個白菜品種開展度均隨處理濃度的增大呈下降趨勢，90 mg·L-1MeJA 處理時開展度最低，除春秋金冠與對照差異不顯著外，其他品種均與對照差異顯著，夏美白菜較對照降低27.97%。在質(zhì)量濃度為30、60、90 mg·L-1的MeJA 處理下，除夏美白菜外株高均隨處理濃度的增大呈下降趨勢，均以90 mg·L-1處理時株高最低，且刺毛白菜CR 春泰與對照差異顯著，較對照降低68.75%。除潮州快大夏皇白外，4個白菜品種葉長和葉寬均隨處理濃度的增大呈下降趨勢，均以90 mg·L-1處理時最低，且除潮州快大夏皇白外，其他品種90 mg·L-1MeJA 處理時均與對照差異顯著。單株質(zhì)量在90 mg·L-1處理時除潮州快大夏皇白稍高于對照外，其他品種均低于對照，CR 春泰比對照顯著降低70.89%。

由此可以看出，與對照相比，90 mg·L-1GA3處理下白菜幼苗株高和單株質(zhì)量增加。與對照相比，90 mg·L-1MeJA 處理下白菜幼苗葉長、葉寬、開展度均低于對照，單株質(zhì)量除潮州快大夏皇白品種稍高于對照外，其他品種均低于對照。

2.2 不同處理對白菜葉面刺毛的影響

由圖3-A～F 可知，在質(zhì)量濃度為30、60、90 mg·L-1的GA3處理時，除30 mg·L-1GA3處理的CR春泰正面刺毛數(shù)量外，其他正面、反面和邊緣刺毛數(shù)量均高于對照。CR 春泰在60 mg·L-1GA3處理時正面、反面和邊緣刺毛數(shù)量均最高，分別比對照高16.17%、58.08%、52.32%，且正面、反面刺毛分別與對照差異顯著，邊緣刺毛數(shù)量與對照差異不顯著。在質(zhì)量濃度為30、60、90 mg·L-1的MeJA 處理時，各品種正面、反面和邊緣刺毛數(shù)量均高于對照。CR 春泰30 mg·L-1MeJA 處理的正、反和邊緣三面刺毛數(shù)量均最高，分別比對照提高6.49%、54.89%、38.68%，且正面和反面刺毛數(shù)量與對照差異不顯著，邊緣刺毛數(shù)量與對照差異顯著。由此可以看出，噴施質(zhì)量濃度為30、60、90 mg·L-1的GA3和MeJA 與對照相比，除30 mg·L-1GA3處理的CR 春泰正面刺毛數(shù)量外，其他刺毛數(shù)量均高于對照。

2.3 不同處理對白菜生理指標(biāo)的影響

由圖4-A～E 可知，葉面噴施質(zhì)量濃度為30、60、90 mg·L-1的GA3時，隨著處理濃度的增大，各品種葉綠素含量逐漸降低。在30 mg·L-1GA3處理，夏美白菜葉綠素含量比對照提高13.82%，90 mg·L-1處理的比對照降低5.28%，但與對照差異不顯著。GA3處理白菜可溶性糖含量均高于對照，且在質(zhì)量濃度為30 mg·L-1時可溶性糖含量最高，并與對照差異顯著，此時春秋金冠最高，比對照提高60.57%。各白菜品種可溶性蛋白含量在30 mg·L-1處理時均高于對照，但與對照差異不顯著，在30 mg·L-1處理時春秋金冠比對照提高9.07%；除夏美白菜外，其他白菜品種在90 mg·L-1處理時可溶性蛋白含量均最低，但與對照差異不顯著，春秋金冠比對照降低10.20%。在質(zhì)量濃度為30、60、90 mg·L-1的GA3處理下，刺毛品種纖維素含量隨處理濃度增大呈上升趨勢，在30 mg·L-1GA3處理時纖維素含量最低；在90 mg·L-1處理時纖維素含量最高，但各處理間差異均不顯著。在無刺毛品種中30 mg·L-1處理時纖維素含量最高，其中夏美白菜比對照顯著提高61.54%。各處理維生素C 含量都低于對照，除潮州快大夏皇白外，其他品種白菜均在30 mg·L-1GA3處理時維生素C 含量最低，CR 春泰在30 mg·L-1處理時最低，較對照顯著降低48.93%。

圖4 激素處理對白菜幼苗生理指標(biāo)的影響

由圖4-F～J 可知，葉面噴施質(zhì)量濃度為30、60、90 mg·L-1的MeJA，在30 mg·L-1處理時各品種葉綠素含量均高于對照，其中夏美白菜比對照提高11.38%；在90 mg·L-1處理時各品種葉綠素含量最低，且夏美白菜品種比對照降低5%。所有處理白菜可溶性糖含量在30 mg·L-1MeJA 處理時均高于對照且差異不顯著，其中春秋金冠品種比對照提高32.39%。MeJA 處理下各品種可溶性蛋白含量隨處理濃度的增大呈下降趨勢，30 mg·L-1處理時可溶性蛋白含量最高，且無刺毛白菜品種與對照差異顯著，夏美白菜品種比對照提高19.56%；90 mg·L-1處理時可溶性蛋白含量達(dá)到最低，但與對照差異不顯著，夏美白菜品種比對照降低6.99%。所有處理纖維素和維生素C 含量均低于對照。

由此可以看出，30 mg·L-1GA3與MeJA 處理均提高了葉綠素和可溶性蛋白含量，但降低了維生素C 含量。90 mg·L-1MeJA 處理下葉綠素、纖維素和維生素C 含量均低于對照。

3 討論與結(jié)論

前人研究結(jié)果表明，激素種類與濃度對植物生長有重要影響，如噴施GA3促進(jìn)了烤煙的生長，提高了烤煙的產(chǎn)值[21]，也提高了蘋果和棗樹成熟期單果質(zhì)量[17，22]。司賀龍等[23]對刺果幼苗噴施GA3發(fā)現(xiàn)提高了刺果幼苗的高度和單株質(zhì)量。MeJA 處理抽穗開花期粳稻發(fā)現(xiàn)，噴施MeJA 可顯著降低粳稻株高和產(chǎn)量，且濃度越大降低的程度越明顯[24]。外源MeJA 會抑制蕪菁幼苗的生長，隨著外源MeJA 濃度的增高，蕪菁幼苗芽長、根長和鮮質(zhì)量呈降低的趨勢[25]。MeJA 對茜草幼苗生長的影響為低濃度促生，高濃度抑制，GA3的影響則表現(xiàn)為高濃度促生[18]。筆者的研究結(jié)果與上述研究一致，90 mg·L-1GA3處理促進(jìn)了白菜株高和單株質(zhì)量增加，除潮州快大夏皇白品種外，90 mg·L-1MeJA 處理降低了白菜的株高和單株質(zhì)量。

前人研究表明，噴施GA3能提高藍(lán)莓葉片和寒富蘋果中的葉綠素含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量[26-28]。噴施MeJA 可顯著降低粳稻可溶性糖含量、可溶性蛋白含量，濃度越大，降低程度越明顯[24]。MeJA 處理下茜草幼苗葉片葉綠素含量隨激素濃度的增加表現(xiàn)為先上升后降低的趨勢[18]。筆者的研究結(jié)果與上述研究結(jié)果一致，30 mg·L-1GA3與MeJA 處理均提高了葉綠素和可溶性蛋白含量，但降低了維生素C 含量。90 mg·L-1MeJA 處理下葉綠素、纖維素和維生素C 含量均低于對照。

在模式植物擬南芥中發(fā)現(xiàn)，GA3和JA 處理能增加擬南芥表皮毛的數(shù)量和密度，而SA 的作用恰好相反，會抑制擬南芥表皮毛的發(fā)生[29]。外源GA3能促進(jìn)擬南芥無毛突變體ga1-3 近軸表皮毛大量發(fā)生[30]。Traw 等[29]發(fā)現(xiàn)JA 信號可以誘導(dǎo)植物表皮毛的發(fā)生；經(jīng)JA 處理擬南芥少毛突變aos，表皮毛數(shù)量大量增多[31]。筆者的研究結(jié)果與上述前人研究一致，特定濃度的GA3和MeJA 處理可以增加白菜葉面刺毛數(shù)量。

在質(zhì)量濃度為30、60、90 mg·L-1的GA3和Me-JA 處理下，90 mg·L-1的GA3處理增加了白菜植株株高和單株質(zhì)量，而除潮州快大夏皇白品種外，90 mg·L-1MeJA 處理降低了白菜株高和單株質(zhì)量。60、90 mg·L-1GA3與30、60、90 mg·L-1MeJA處理均增加了白菜葉面刺毛數(shù)量。30 mg·L-1GA3與MeJA 處理均提高了葉綠素和可溶性蛋白含量，但降低了維生素C 含量。綜上所述，外源GA3和MeJA 刺激可以影響白菜幼苗生長發(fā)育、生理指標(biāo)及表面刺毛數(shù)量，且適當(dāng)濃度處理可以顯著增加白菜產(chǎn)量、提高白菜品質(zhì)，為今后白菜種植過程中通過外源誘導(dǎo)改善白菜品質(zhì)提供了一定的參考。筆者的研究結(jié)果對探究激素對白菜生長和生理的影響具有重要意義。