不同時期噴施外源ABA對小豆碳代謝、內(nèi)源激素及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

李菁華 楊廣東 胡尊艷 郝智勇 孫邦升 陳林琪 王雪揚 李琬 萬書明

（1 黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院克山分院，161005，黑龍江齊齊哈爾；2 黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院大豆研究所，150086，黑龍江哈爾濱；3 黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院耕作栽培研究所，150086，黑龍江哈爾濱；4 黑龍江省黑土保護利用研究院，150086，黑龍江哈爾濱）

我國是小豆起源地，距今已有2000 多年栽培歷史，也是全世界小豆生產(chǎn)面積最大的國家[1]。黑龍江省是我國小豆重要生產(chǎn)基地之一，該地區(qū)土壤肥沃，生產(chǎn)出的小豆品質(zhì)優(yōu)異。小豆屬藥食同源性作物，不僅食用方式多樣，還具有很高的藥用價值，廣受消費者青睞。

激素是植物生長發(fā)育的重要調(diào)節(jié)物質(zhì)，對逆境產(chǎn)生響應(yīng)的激素信號分子，廣泛參加作物生理過程的調(diào)控。近年來，外源脫落酸（abscisic acid，ABA）在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用越來越多，被認為在壯根健苗、促早熟、穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)以及抗逆領(lǐng)域中有重要作用。其中，以ABA 應(yīng)用于抵抗逆境的研究較多，研究[2-8]發(fā)現(xiàn)，ABA 可有效緩解由重金屬、干旱、鹽堿以及高溫等產(chǎn)生的逆境脅迫。鑒于在黑龍江省北部地區(qū)對小豆生長關(guān)鍵期（三葉期、始花期）噴施ABA的研究鮮有報道，本試驗選擇當(dāng)?shù)剡m應(yīng)性較強品種“龍小豆4 號”，在三葉期和始花期噴施ABA，進行連續(xù)多次取樣，測定碳代謝、內(nèi)源激素及產(chǎn)量構(gòu)成因素相關(guān)指標，旨在為小豆高效生產(chǎn)提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以小豆品種“龍小豆4 號”為供試材料，以ABA（Sigma）為供試外源激素。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2020 年在黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院克山分院克山試驗基地進行。小豆田間管理施肥標準為磷酸二銨100kg/hm2、硫酸鉀40kg/hm2。試驗小區(qū)為6 行區(qū)，行長5m，株距15cm，人工精量點播，每穴4 粒，二葉期間苗，穴保苗2 株。采用隨機區(qū)組試驗設(shè)計，每個處理3 次重復(fù)。試驗分別于三葉期（6 月20 日）和始花期（7 月10 日）葉面噴施50mg/L 外源ABA，折合用液量為225L/hm2。具體處理見表1。

表1 試驗處理Table 1 The experimental treatments

1.3 測定項目與方法

1.3.1 碳代謝及內(nèi)源激素指標 自處理之日起，間隔4d，即每5d 取樣一次。CK 和T1 共取樣9 次，T2 和T3 共取樣5 次。取功能葉片（倒2 葉）和莖部（頂端，近生長點部分），取樣后迅速放入液氮制冷，后置于-80℃冰箱保存。葉片用于測定碳代謝相關(guān)指標，主要包括葡萄糖、果糖、可溶性糖、蔗糖、蔗糖轉(zhuǎn)化酶（INV）、蔗糖合酶（SS）、淀粉和淀粉酶（AMS）；莖部用于測內(nèi)源激素指標，主要包括ABA、生長素（IAA）、赤霉素（GA）和細胞分裂素（CTK）。測定方法均采用ELISA 檢測試劑盒，操作步驟詳見試劑盒說明書。測試儀器為酶標分析儀（Rayto RT-6100）。

1.3.2 形態(tài)指標及產(chǎn)量構(gòu)成因素 于成熟期調(diào)查形態(tài)指標，包括株高、底莢高度、第1 節(jié)間長度、第1 節(jié)間粗度、主莖節(jié)數(shù)和分枝數(shù)；產(chǎn)量因子包括單株莢數(shù)、單莢粒數(shù)、百粒重和單株總粒重。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 16.0 處理分析數(shù)據(jù)，采用Excel 2003作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源ABA 對龍小豆4 號葉片碳代謝的影響

2.1.1 對葉片葡萄糖含量的影響 如圖1 所示，T1 處理后第10 天（6 月30 日）葉片葡萄糖含量開始高于CK，第15 天（7 月5 日）葉片葡萄糖含量較CK 顯著增加15.34%，第20 天（7 月10 日）葉片葡萄糖含量仍然高于CK，此后，葉片葡萄糖含量較CK 相近或減少。T2 處理后第10 天（7 月20 日），葉片葡萄糖含量增加且高于CK，此后下降且低于CK，第25 天（8 月4 日）葉片葡萄糖含量又開始增加，且高于CK，但差異未達顯著水平。T3 處理后第5 天（7 月15 日），葉片葡萄糖含量高于CK，第15 天（7 月25 日）下降且低于CK，第25 天（8 月4 日）葉片葡萄糖含量又開始增加，且高于CK，差異未達顯著水平?？偨Y(jié)，三葉期噴施外源ABA 可顯著提高龍小豆4 號葉片葡萄糖含量，在處理后第10 天高于CK，在15d 左右與CK趨同。

圖1 外源ABA 對龍小豆4 號葉片葡萄糖含量的影響Fig.1 Effects of exogenous ABA on the glucose content of leaf of Longxiaodou 4

2.1.2 對葉片果糖含量的影響 如圖2 所示，T1處理后第15（7 月5 日）、30（7 月20 日）、35（7月25 日）和45 天（8 月4 日）葉片果糖含量均顯著高于CK（P＜0.05），分別增加27.84%、35.43%、28.83%和21.02%，其他時期與CK 差異不顯著。T2 處理后第5 天（7 月15 日）葉片葡萄糖含量開始高于CK，第10（7 月20 日）、15（7 月25 日）和25 天（8 月4 日）葉片果糖含量均顯著高于CK（P＜0.05），較CK 分別增加44.05%、46.37%和34.08%，其他時期與CK 差異不顯著。T3 處理后第10（7 月20 日）、15（7 月25 日）和25 天（8月4 日）葉片果糖含量均顯著高于CK（P＜0.05），較CK 分別增加46.31%、25.14%和29.73%，其他時期與CK 差異不顯著。總結(jié)，三葉期和始花期葉片噴施外源ABA 均可有效提高龍小豆4 號葉片果糖含量，三葉期處理后第15 天葉片果糖含量顯著高于CK，始花期處理后第10 天葉片果糖含量顯著高于CK，三葉期噴施外源ABA 處理后第45 天較CK 有明顯增幅。

圖2 外源ABA 對龍小豆4 號葉片果糖含量的影響Fig.2 Effects of exogenous ABA on the fructose content of leaf of Longxiaodou 4

2.1.3 對葉片可溶性糖含量的影響 如圖3 所示，T1 處理后第15 天（7 月5 日）葉片可溶性糖含量較CK 顯著降低了21.92%（P＜0.05），其他時期與CK 無顯著差異；T2 處理后葉片可溶性糖含量與CK 無顯著差異；T3 處理后第20 天（7 月30 日）葉片可溶性糖含量較CK 顯著降低了25.98%（P＜0.05），其他時期與CK 無顯著差異。綜上，三葉期和始花期噴施外源ABA 可降低龍小豆4 號葉片可溶性糖含量。三葉期噴施外源ABA 在處理后第15天葉片可溶性糖含量顯著低于CK；三葉期和始花期都噴施外源ABA 在處理后第20 天葉片可溶性糖含量顯著低于CK。

圖3 外源ABA 對龍小豆4 號葉片可溶性糖含量的影響Fig.3 Effects of exogenous ABA on the soluble sugar content of leaf of Longxiaodou 4

2.1.4 對葉片蔗糖含量的影響 如圖4 所示，T1處理后第20 天（7 月10 日）葉片蔗糖含量較CK顯著增加20.84%（P＜0.05），其他時期與CK 無顯著差異；T2 處理后葉片蔗糖含量與CK 無顯著差異；T3 處理后第15 天（7 月25 日）葉片蔗糖含量較CK 顯著增加34.56%（P＜0.05），其他時期與CK 無顯著差異。綜上，三葉期和始花期噴施外源ABA 均可提高龍小豆4 號葉片蔗糖含量，且處理后的這段時間葉片蔗糖含量較CK 增加后一直高于或接近CK。

圖4 外源ABA 對龍小豆4 號葉片蔗糖含量的影響Fig.4 Effects of exogenous ABA on the sucrose content of leaf of Longxiaodou 4

2.1.5 對葉片INV 活性的影響 如圖5 所示，T1處理后第20 天（7 月10 日）葉片INV 活性較CK顯著增加19.13%（P＜0.05），其他時期與CK 無顯著差異；T2 處理后第10（7 月20 日）、25 天（8月4 日）葉片INV 活性顯著高于CK（P＜0.05），分別增加44.34%和20.81%，其他時期與CK 無顯著差異。T3 處理后第5 天（7 月15 日）葉片INV活性開始高于CK，第10～25 天均顯著高于CK（P＜0.05），分別增加52.65%、32.1%、35.14%和34.52%?？偨Y(jié)，三葉期和始花期葉片噴施外源ABA均可有效提高龍小豆4 號葉片INV 活性，三葉期和始花期都噴施外源ABA 葉片INV 活性較CK 增幅較大，在處理后的25d 中葉片INV 活性始終較CK 大。

圖5 外源ABA 對龍小豆4 號葉片INV 活性的影響Fig.5 Effects of exogenous ABA on the INV activity of leaf of Longxiaodou 4

2.1.6 對葉片SS 活性的影響 如圖6 所示，T3 處理后第10（7 月20 日）、15 天（7 月25 日）葉片SS 活性顯著高于CK（P＜0.05），分別增加39.83%和53.1%，其他時期與CK 未達顯著水平；T1 和T2 與CK 相比，葉片SS 活性無顯著差異?？偨Y(jié)，三葉期和始花期噴施外源ABA 均可提高龍小豆4號葉片SS 活性，但三葉期和始花期均噴施外源ABA 葉片SS 活性顯著提高，較CK 增幅最大（P＜0.05）。三葉期和始花期噴施外源ABA 在處理后的25d 中葉片SS 活性始終高于CK。

圖6 外源ABA 對龍小豆4 號葉片SS 活性的影響Fig.6 Effects of exogenous ABA on the SS activity of leaf of Longxiaodou 4

2.1.7 對葉片淀粉含量的影響 如圖7 所示，T1處理后第15（7 月5 日）、25（7 月15 日）、40 天（7月30日）葉片淀粉含量顯著高于CK（P＜0.05），分別增加7.88%、30.05%和37.67%，其他時期與CK 未達顯著水平；T2 處理后第20 天（7 月30 日）葉片淀粉含量較CK 顯著增加43.57%（P＜0.05），其他時期與CK 無顯著差異；T3 處理后第5（7 月15 日）和20 天（7 月30 日）葉片淀粉含量顯著高于CK（P＜0.05），分別增加24.02%和46.94%，其他時期與CK 無顯著差異。綜上，三葉期和始花期噴施外源ABA 都可以有效提高龍小豆4 號葉片淀粉含量，且處理后的這段時間葉片淀粉含量較CK增加后一直高于CK。

圖7 外源ABA 對龍小豆4 號葉片淀粉含量的影響Fig.7 Effects of exogenous ABA on the amylum content of leaf of Longxiaodou 4

2.1.8 對葉片AMS 活性的影響 如圖8 所示，T1處理后第15 天（7 月5 日）葉片AMS 活性較CK顯著降低14.15%（P＜0.05），其他時期較CK 無顯著差異；T2、T3 與CK 相比，葉片AMS 活性無顯著差異?？偨Y(jié)，三葉期、始花期葉面噴施外源ABA均降低龍小豆4 號葉片AMS 活性。三葉期噴施外源ABA 可顯著降低龍小豆4 號葉片AMS 活性；三葉期和始花期都噴施外源ABA 在處理后的25d 中葉片AMS 活性始終低于CK；始花期噴施外源ABA在處理后第20 天葉片AMS 活性開始低于CK。

圖8 外源ABA 對龍小豆4 號葉片AMS 活性的影響Fig.8 Effects of exogenous ABA on the AMS activity of leaf of Longxiaodou 4

2.2 外源ABA 對龍小豆4 號莖部內(nèi)源激素的影響

2.2.1 對ABA 含量的影響 如圖9 所示，T1 處理在噴施ABA 后第5（6 月25 日）、20 天（7 月10日）莖部內(nèi)源ABA 含量顯著低于CK（P＜0.05），分別減少了14.66%和10.43%，其他時期較CK 無顯著差異；T2、T3 與CK 相比，莖部內(nèi)源ABA 含量各時期無顯著差異。綜上，三葉期和始花期葉面噴施外源ABA 均減少龍小豆4 號莖部內(nèi)源ABA 含量。三葉期噴施外源ABA 莖部內(nèi)源ABA 含量顯著降低；始花期噴施外源ABA、三葉期和始花期都噴施外源ABA 在處理后第10 天莖部內(nèi)源ABA 含量較CK 開始有比較大的減少變化。

圖9 外源ABA 對龍小豆4 號莖部內(nèi)源ABA 含量的影響Fig.9 Effects of exogenous ABA on endogeny ABA content of stem of Longxiaodou 4

2.2.2 對IAA 含量的影響 如圖10 所示，T1 處理后第10（6 月30 日）、15（7 月5 日）、20（7 月10日）、30（7 月20 日）、35 天（7 月25 日）莖部IAA含量顯著高于CK（P＜0.05），分別增加51.76%、18.63%、39.02%、34.8%和29.14%，其他時期與CK 無顯著差異；T2 處理后第10（7 月20 日）、15天（7 月25 日）莖部IAA 含量顯著高于CK（P＜0.05），分別增加30.63%和36.43%，其他時期與CK 未達顯著水平；T3 處理后第10 天（7 月20 日）直至第25 天（8 月4 日）莖部IAA 含量均顯著高于CK，分別增加65.53%、58.48%、32.11%和57.03%（P＜0.05）。總結(jié)，三葉期和始花期葉面噴施外源ABA 都可有效提高龍小豆4 號莖部IAA 含量，三葉期和始花期都處理較CK 增幅較大。噴施外源ABA 后第5 天莖部IAA 含量即開始增加，且處理后的這段時間莖部IAA 含量始終高于CK。

圖10 外源ABA 對龍小豆4 號莖部IAA 含量的影響Fig.10 Effects of exogenous ABA on IAA content of stem of Longxiaodou 4

2.2.3 對GA 含量的影響 如圖11 所示，T1 處理后第10（6 月30 日）至45 天（8 月4 日），龍小豆4 號莖部GA 含量高于CK，但未達顯著水平（P＜0.05）；T2 處理后第20 天（7 月30 日）莖部GA含量較CK 顯著增加29.45%（P＜0.05），其他時期較CK 未達顯著水平；T3 處理后第10（7 月20 日）、20（7 月30 日）、25 天（8 月4 日）莖部GA 含量較CK 顯著提高22.98%、21.58%和35.58%（P＜0.05）?？偨Y(jié)，三葉期、始花期葉面噴施外源ABA都可提高龍小豆4 號莖部GA 含量，三葉期和始花期都噴施外源ABA 整體較CK 增幅較大。同淀粉和IAA 相同，處理后的這段時間莖部GA 含量較CK 增加后一直高于CK。

圖11 外源ABA 對龍小豆4 號莖部GA 含量的影響Fig.11 Effects of exogenous ABA on GA content of stem of Longxiaodou 4

2.2.4 對CTK 含量的影響 如圖12 所示，T1 在處理后第15（7 月5 日）、20 天（7 月10 日）莖部CTK 含量顯著高于CK（P＜0.05），分別增加23.2%和64.68%，其他時期較CK 未達顯著水平；T2 處理后第10 天（7 月20 日）莖部CTK 含量較CK 增加43.21%（P＜0.05），其他時期較CK 差異未達顯著水平；T3 處理后第10（7 月20 日）、25 天（8月4 日）莖部CTK 含量均顯著高于CK（P＜0.05），分別增加59.88%和23.18%，其他時期較CK 差異未達顯著水平。綜上，三葉期和始花期葉面噴施外源ABA 都可有效提高龍小豆4 號莖部CTK 含量。噴施外源ABA 處理后第5 天莖部CTK 含量即開始增加高于CK。

圖12 外源ABA 對龍小豆4 號莖部CTK 含量的影響Fig.12 Effects of exogenous ABA on CTK content of stem of Longxiaodou 4

2.3 外源ABA 對龍小豆4 號形態(tài)的影響

如表2 所示，噴施外源ABA 對龍小豆4 號株高的影響表現(xiàn)為T1 略高于CK，T2 和T3 均低于CK，可以看出在三葉期噴施外源ABA 對株高影響不大，始花期噴施外源ABA 降低了龍小豆4 號株高，未達顯著水平；三葉期和始花期噴施外源ABA降低了龍小豆4 號底莢高度和第1 節(jié)間長度，未達顯著水平，對第1 節(jié)間粗度和主莖節(jié)數(shù)影響不大，可略微增加分枝數(shù)，未達顯著水平。

表2 外源ABA 對龍小豆4 號形態(tài)的影響Table 2 Effects of exogenous ABA on the form of Longxiadou 4

2.4 外源ABA 對龍小豆4 號產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

如表3 所示，噴施外源ABA 對龍小豆4 號單株莢數(shù)和單株總粒重的影響表現(xiàn)為，各處理均大于CK，未達顯著水平（P＞0.05），其中T1 和T3 處理較CK 增幅較大，三葉期噴施外源ABA 可能對增加單株莢數(shù)和單株總粒重有重要作用；三葉期和始花期噴施外源ABA 對單莢粒數(shù)和百粒重影響不大，三葉期噴施外源ABA（T1）對龍小豆4 號百粒重的增加更可能是誤差造成的。

表3 外源ABA 對龍小豆4 號產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響Table 3 Effects of exogenous ABA on yield components of Longxiaodou 4

3 討論

目前，關(guān)于外源激素調(diào)控小豆生長發(fā)育的研究報道不多，而且這些研究比較多關(guān)注外源激素對農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的影響，比較少關(guān)注對系統(tǒng)碳代謝的響應(yīng)。任帥等[9]研究發(fā)現(xiàn)，低濃度GA（0.1 或0.2μmol/L）可以促進小豆種子萌發(fā)，太高則會抑制小豆種子萌發(fā)；0.6μmol/L ABA 對小豆種子萌發(fā)有較強的抑制作用；0.6μmol/L ABA 會顯著抑制小豆株高，降低葉片葉綠素和可溶性糖含量，提高可溶性蛋白和淀粉含量。郭麗果[10]分別利用不同濃度多效唑和己楊酸酯在小豆不同時期（分枝期、初花期、盛花期）噴施，研究對小豆產(chǎn)量等性狀的影響，發(fā)現(xiàn)初花期噴施200mg/L 濃度己楊酸酯可最大程度提高小區(qū)產(chǎn)量。李琬等[11]設(shè)置了3 種不同濃度外源ABA（50、100、200mg/L），研究其對開花期小豆農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的影響，發(fā)現(xiàn)100mg/L 外源ABA可在一定程度上提高產(chǎn)量。此外，ABA 對植株生長究竟什么時候起促進作用、什么時候起抑制作用，以及多少濃度是促進、多少濃度是抑制尚有爭議。Humplík 等[12]曾指出，應(yīng)重新考慮ABA 在植物生長中的作用，認為ABA 對作物生長是一個復(fù)雜的影響過程，與植物組織敏感性、濃度依賴方式、作物生態(tài)型、植物年齡、處理時間等諸多因素有關(guān)。Lola 等[13]認為，即使相同濃度有時也會因植物年齡、處理時間的不同而影響不同。目前，研究ABA起抑制作用的報道中，我們可以發(fā)現(xiàn)濃度設(shè)置差異較大，在ABA 對白蘭花起抑制作用的研究中，其濃度處理是400mg/L[14]，也有研究[15]認為，ABA對木芙蓉的抑制效果不明顯，其試驗濃度為150mg/L。從本試驗結(jié)果看，三葉期、始花期噴施濃度50mg/L 外源ABA 對龍小豆4 號生長整體主要起促進作用；始花期噴施濃度50mg/L 外源ABA 有對株高起抑制作用的可能；三葉期噴施濃度50mg/L外源ABA 可以通過影響龍小豆4 號植株的分枝數(shù)實現(xiàn)對產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響，而且三葉期噴施外源ABA 可以顯著提高以營養(yǎng)生長為主時期的龍小豆4 號葉片葡萄糖含量，葉片葡萄糖含量可持續(xù)15d左右高于對照，而始花期處理沒有這種持續(xù)或顯著的效果，推測在三葉期或分枝期前噴施外源ABA可能是增產(chǎn)的有效處理時期之一。

4 結(jié)論

三葉期、始花期噴施外源ABA 可使龍小豆4號葉片果糖、蔗糖、淀粉含量及蔗糖轉(zhuǎn)化酶、蔗糖合成酶活性增加，可溶性糖含量和淀粉酶活性減少，促進了葉片碳代謝；莖部IAA、GA 和CTK 含量增加，內(nèi)源ABA 含量減少，可以看出噴施外源ABA 后4 種激素含量的變化是一個比較明顯的促生長狀態(tài)；底莢高度和第1 節(jié)間長度減小，分枝數(shù)、單株莢數(shù)和單株總粒重增加。此外，三葉期噴施外源ABA 葉片葡萄糖含量顯著增加，單株莢數(shù)和單株總粒重較CK 增幅較大，可能由于此時處理與始花期處理不同，會促進龍小豆4 號植株分枝，通過分枝數(shù)的增加實現(xiàn)對產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響；始花期噴施外源ABA 有降低株高的可能。