GA3 與6-BA 復(fù)配處理對甘薯催芽育苗的影響

付國召，張志偉，任志寬，劉柏慶，董亞楠，楊翠芹

（1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，四川 成都 611130；2.興隆縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，河北 興隆 067300）

【研究意義】甘薯〔Ipomoea batatas（L.）Lam〕富含營養(yǎng)和生物活性成分，具有獨特的生理保健作用和藥用價值［1-3］。甘薯是重要的糧食作物和加工業(yè)原料之一［4］，其生產(chǎn)在我國國民經(jīng)濟中占有重要地位。甘薯生產(chǎn)中經(jīng)常使用植物生長調(diào)節(jié)劑，尤其在薯塊催芽育苗過程，如赤霉素、細胞分裂素等，二者廣泛分布于各種植物、真菌和細菌中，屬于五大植物激素，對植物種子萌發(fā)、莖葉生長、組織分化、細胞生長和發(fā)育等有明顯的調(diào)節(jié)作用［5-14］。因此，探討赤霉素與細胞分裂素在甘薯薯塊催芽方面的應(yīng)用對提高薯苗產(chǎn)量具有重要意義。【前人研究進展】王欣等［15］發(fā)現(xiàn)不同濃度赤霉素處理‘徐薯23’薯塊，可使植株株高增加，但濃度過高對莖粗產(chǎn)生抑制作用。侯鑫敬等［16］研究發(fā)現(xiàn)GA3噴施處理的草莓植株莖粗均小于對照，且濃度越高效果越明顯。趙玉芬等［17］于八仙花花期之前噴施GA3，發(fā)現(xiàn)過高的GA3濃度導(dǎo)致花梗細弱，影響觀賞價值。陳兵［18］在植物生長調(diào)節(jié)劑調(diào)控紅花木蓮幼苗生長的研究中發(fā)現(xiàn)，高濃度GA3使紅花木蓮幼苗基部直徑、苗高等指標(biāo)降低，影響苗木品質(zhì)?？梢?，赤霉素在植物生長調(diào)節(jié)、調(diào)控的研究中應(yīng)用較多，但赤霉素濃度過高會導(dǎo)致多種植物出現(xiàn)苗弱現(xiàn)象。另有報道指出，6-BA 單獨用于調(diào)控植物的萌芽發(fā)育效果并不理想［19-23］。然而，GA3與6-BA 二者復(fù)配使用在促進植物種子萌發(fā)和生長中效果顯著，如谷宇超等［24］通過研究不同濃度GA3與6-BA 復(fù)配處理對烤煙農(nóng)藝性狀和化學(xué)成分的影響，發(fā)現(xiàn)其可有效增加烤煙葉面積和葉綠素含量。在高溫脅迫下，曹菲菲［25］使用GA3與6-BA 探究其對葉用萵苣種子萌發(fā)及幼苗生長的影響，同樣發(fā)現(xiàn)二者組合處理優(yōu)于單一處理效果，表明GA3與6-BA 在促進種子萌發(fā)生長中具有協(xié)同作用?！颈狙芯壳腥朦c】GA3與6-BA 等物質(zhì)在調(diào)控薯類作物的生長狀態(tài)、生理特性、莖尖分生組織培養(yǎng)以及產(chǎn)量中具有重要作用［26-29］，可有效促進薯塊萌發(fā)，促進薯芽生長發(fā)育，對于薯類作物的早育苗、育壯苗、早栽早收和提高單位面積土地經(jīng)濟效益作用明顯［15］。但GA3單獨浸種處理容易導(dǎo)致甘薯苗細苗、弱苗，而6-BA經(jīng)植物吸收后在植物體內(nèi)的移動性較差，生理作用僅局限于處理部位及附近［30］，所以經(jīng)常與其他類植物生長調(diào)節(jié)劑復(fù)配使用［31］。本研究在GA3單獨浸種處理基礎(chǔ)上增加了GA3與6-BA復(fù)配處理，旨在提高薯苗的質(zhì)量。同時，結(jié)合優(yōu)質(zhì)薯苗育苗評判標(biāo)準，進一步篩選出生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)種苗的GA3與6-BA 適宜浸種濃度，為優(yōu)質(zhì)甘薯種苗的標(biāo)準化生產(chǎn)提供依據(jù)?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本試驗通過分析不同濃度的GA3單獨處理及其分別與6-BA 復(fù)配處理對薯塊萌芽特性、薯苗生長形態(tài)、單苗質(zhì)量、干物質(zhì)率及薯苗采收量的影響，以期解決GA3單獨催芽的缺陷，為甘薯育苗生產(chǎn)中實現(xiàn)多供苗、供壯苗提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

試驗于2018 年3 月11 日至5 月23 日進行，試驗地點在四川農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院第三教學(xué)樓植物生長室，室溫24（±2）℃、空氣相對濕度60%～70%、光周期14/10 h、光強為80～100 μmol/m2·s。

1.2 試驗材料

以筆者課題組繁種并留存的甘薯品種‘心香’為試驗材料。

1.3 試驗方法

1.3.1試驗設(shè)計 選取125 g 左右且無病蟲害的中 級薯塊為試驗材料，分別設(shè)1、5、10 mg/L 的GA3單獨浸種處理，記為G1、G5、G10（G 組）；各濃度GA3再分別與5 mg/L 6-BA 復(fù)配，記為G1B、G5B、G10B（GB 組）；另設(shè)對照清水浸種和5 mg/L 6-BA 浸種處理，分別記為G0（CK1）、G0B（CK2），共計8 個處理，每個處理3 次重復(fù)，每個重復(fù)薯塊質(zhì)量約1.5 kg，每處理共約4.5 kg。浸種6 h 后，晾干表面水分，于植物生長室苗床排種，苗床設(shè)于50 cm×20 cm×10 cm 的育苗槽內(nèi)，薯塊排好種后，覆營養(yǎng)土，各處理統(tǒng)一進行常規(guī)管理。

1.3.2指標(biāo)測定 覆土20 d 后將薯塊取出，對其根眼萌動數(shù)、總芽數(shù)、平均單根眼芽數(shù)、展葉苗數(shù)、節(jié)間數(shù)進行統(tǒng)計，利用直尺測量薯苗基部貼近薯皮的位置到頂芽芽心的距離作為苗高，利用游標(biāo)卡尺測量苗基部第一莖節(jié)中間部位作為其直徑；分別于排種后覆土40、55、70 d 后采苗，剪取株高20 cm 以上且直徑達3mm 以上的薯苗，并測定覆土后40 d 所采苗的單苗鮮質(zhì)量和干物質(zhì)率。將采集的薯苗105℃殺青20 min 后，70℃烘干至恒重，計算平均值為單苗干質(zhì)量；單苗干質(zhì)量與單苗鮮質(zhì)量的百分比即為薯苗干物質(zhì)率。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用 Microsoft Excel 2016 和DPSv7.05軟件進行統(tǒng)計分析，LSD法進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 GA3 與6-BA 浸種處理對薯塊萌芽特性的影響

GA3單獨浸種處理后，甘薯薯塊的根眼萌動數(shù)和總芽數(shù)均高于CK1，其中G1 浸種處理對薯塊萌芽效果最好，薯塊根眼萌動數(shù)達11 個，總芽數(shù)達16.33 個；G5 次之，薯塊根眼萌動數(shù)達9.67 個，總芽數(shù)達15.00 個。G1顯著高于除G5 以外的其他各處理（表1）。GA3與6-BA 復(fù)配處理后甘薯的萌芽性狀不如GA3單獨浸種處理，其中G5B浸種處理對薯塊萌芽效果最好，薯塊根眼萌動數(shù)達7.33 個，總芽數(shù)達10.67 個。此外，6-BA 與1 mg/L GA3復(fù)配處理后的平均單根眼芽數(shù)稍高于其他處理，達1.63 個，但各處理間均無顯著差異。綜上，1 mg/L 的GA3浸種處理對調(diào)控甘薯薯塊萌芽的效果較好。

表1 GA3 與6-BA 浸種處理對甘薯萌芽特性的影響Table 1 Effects of GA3 and 6-BA soaking treatments on germination traits of sweet potato

2.2 GA3 與6-BA 浸種處理對薯苗生長形態(tài)的影響

由表2 可知，甘薯薯塊在GA3單獨浸種處理后，其展葉苗數(shù)、平均苗高均高于CK1，且5 mg/L GA3浸種處理的薯苗平均展葉苗數(shù)最多、達8.67個，平均苗高達15 cm，苗基部直徑為2.92 mm，但因生長量過快導(dǎo)致薯苗細弱；1 mg/L GA3浸種處理的薯苗展葉苗數(shù)達5.67 個，苗高達8.80 cm，苗基部直徑為3.01 mm，表明使用1 mg/L 的GA3浸種處理較好。與6-BA 復(fù)配處理后，甘薯的展葉苗數(shù)、平均苗高均不如GA3單獨處理，其中G1B 浸種處理對甘薯的展葉苗數(shù)、平均苗高效果最好，平均展葉苗數(shù)達4.33 個，平均苗高達7.23 cm。在苗基部直徑方面，GA3單獨處理效果顯著低于CK1、CK2與復(fù)配處理，且隨著GA3濃度升高而降低，以G10 處理的苗基部直徑最小、為2.90 cm。復(fù)配處理中隨著GA3濃度的升高，苗基部直徑增加，10 mg/L GA3與5 mg/L 6-BA 復(fù)配浸種處理下的苗基部直徑最大、為3.40 cm，顯著高于G10 處理（圖1）。此外，各處理間平均節(jié)間數(shù)無顯著差異。綜上，GA3單獨處理對調(diào)控甘薯薯苗展葉苗數(shù)、平均苗高的效果較好，但隨著GA3濃度升高薯苗過度生長，苗基部直徑變細，與GA3單獨處理相比，復(fù)配處理薯苗高度適當(dāng)降低，苗基部直徑增大，薯苗品質(zhì)得到提升。

圖1 GA3 與6-BA 浸種處理下的甘薯薯苗基部直徑Fig.1 Diameter of sweet potato seedling base under GA3 and 6-BA soaking treatments

表2 GA3 與6-BA 浸種處理對甘薯薯苗生長形態(tài)的影響Table 2 Effects of GA3 and 6-BA soaking treatments on growth morphology of sweet potato seedlings

2.3 GA3 與6-BA 浸種處理對薯苗采收量的影響

從表3 可以看出，排種后40 d，GA3單獨處理的薯苗采收量相對于CK1均有所提高，尤其G10 處理后的采收量達到43 株。G1B、G5B、G10B 處理的薯苗采收量均高于CK2處理，且均不少于CK1，其中G1B 處理的采收量達到42 株。排種后55 d，除G5 處理的采收量比CK1略高以外，其他處理采收量均低于CK1，但各處理間差異不顯著。排種后70 d，GA3單獨處理的采收量均不少于CK1，G5 處理的采收量達到41 株。G1B、G5B、G10B 采收量均高于CK2和CK1，G5B 處理的采收量達到44 株。從采收總量看，兩個處理均可有效提高薯苗的采收量，其中對于GA3單獨處理組G1+G5+G10 的采收總量為282株，平均每個處理采收量為94 株，比CK1提高8.05%，但薯苗品質(zhì)較差。GA3與6-BA 復(fù)配處理G1B+G5B+G10B 的采收總量為281 株，平均每個處理采收量為93.67 株，比CK1提高7.67%。綜上，兩個處理采收量差異很小，當(dāng)10 mg/L GA3與5 mg/L 6-BA復(fù)配處理后，薯苗品質(zhì)明顯改善（圖2）。

圖2 GA3 與6-BA 浸種處理下的甘薯薯苗形態(tài)Fig.2 Morphology of sweet potato seedlings under GA3 and 6-BA soaking treatments

表3 GA3 與6-BA 浸種處理對薯苗采收量（株）的影響Table 3 Effects of GA3 and 6-BA soaking treatments on the number of harvested sweet potato seedlings

2.4 GA3 與6-BA 浸種處理對甘薯單苗質(zhì)量、干物質(zhì)率的影響

從單苗質(zhì)量方面（圖3A）來看，CK1（G0）最高，CK2（G0B）次之，且二者均顯著高于其他處理，表明GA3和6-BA 的使用導(dǎo)致薯苗單苗質(zhì)量下降。GA3處理中，薯苗單苗質(zhì)量隨著GA3濃度的升高而降低；GA3與6-BA 復(fù)配處理中，GA3濃度為1 mg/L 時薯苗單苗質(zhì)量最低，且同樣隨著GA3濃度的升高而降低（圖3A）?？傮w來看，GA3與6-BA 復(fù)配處理相對于GA3單獨處理，GA3濃度過低時對于增加單苗質(zhì)量效果不明顯甚至起到抑制作用，但會隨著GA3濃度升高呈現(xiàn)出一定效果。

圖3 GA3 與6-BA 浸種處理對甘薯單苗質(zhì)量（A）與干物質(zhì)率（B）的影響Fig.3 Effect of GA3 and 6-BA soaking treatments on weight of the single seedling (A) and dry matter percentage (B) of sweet potato

干物質(zhì)率與甘薯幼苗生長狀況和內(nèi)部代謝強弱具有相關(guān)性，可在一定程度上反映薯苗品質(zhì)。從干物質(zhì)率方面來看，除GA3為0 mg/L 濃度的兩個對照（CK1與CK2）外，GA3處理中，隨著GA3濃度的升高，薯苗干物質(zhì)率下降；GA3與6-BA復(fù)配處理中，干物質(zhì)率隨著GA3濃度的升高而升高（圖3B），且在10 mg/L GA3與5 mg/L 6-BA復(fù)配處理下最高、達12.93%?？傮w來看，當(dāng)GA3濃度過低時，通過GA3與6-BA 復(fù)配處理來增加干物質(zhì)率的效果并不明顯，單獨使用6-BA 對薯苗干物質(zhì)率起到抑制作用，但會隨著GA3濃度的升高而呈現(xiàn)出顯著效果。

3 討論

前人研究表明，GA3浸種可促使薯苗采收量增加［32-33］，與本研究中GA3浸種能夠提高薯塊根眼的萌發(fā)量，促進總芽數(shù)、展葉苗數(shù)及薯苗采收量增加等結(jié)果一致，尤其是在GA3濃度為1 mg/L 時效果最好。郭建軍等［34］對禾谷類種子發(fā)芽的研究表明，赤霉素可誘導(dǎo)α-淀粉酶、蛋白酶和其他水解酶的合成，加快種子內(nèi)貯藏物質(zhì)的降解，從而打破種子的休眠，促進胚的生長。由此可推斷，無論是禾谷類種子還是甘薯薯塊，其內(nèi)貯藏的主要物質(zhì)均為淀粉，與GA3促進其萌芽作用的機制存在關(guān)聯(lián)。然而，細胞分裂素類與生長素相互拮抗，調(diào)節(jié)營養(yǎng)成分從其他器官向葉片運輸，促進腋芽的發(fā)生。6-芐基腺嘌呤（6-BA）是屬于人工合成的細胞分裂素類（CTKs），能夠促進細胞分裂、次生代謝組織形成，抑制根的生長和分枝，在種子萌發(fā)和逆境應(yīng)答中也起著重要的作用［35］。通常情況下，在薯類作物育苗過程中，GA3是最常使用的生長調(diào)節(jié)物質(zhì)，GA3濃度在適宜的濃度范圍之內(nèi)會使株高、單苗質(zhì)量、干物質(zhì)率等這些指標(biāo)增加，超過一定的濃度會使薯苗變得細弱、品質(zhì)降低［36］。其原因可能是高濃度的外源赤霉素促進了內(nèi)源生長素含量的增加，生長素促進頂端優(yōu)勢產(chǎn)生的同時，又與赤霉素在節(jié)間伸長上相互增效［37］。這與該研究中GA3濃度達到10 mg/L時會使薯苗品質(zhì)顯著下降相類似。此外，各處理中平均節(jié)間數(shù)無明顯變化，這與赤霉素促進植株節(jié)間伸長，但對節(jié)間數(shù)無影響的報道一致［38］。劉楊等［39］通過研究水稻分蘗芽發(fā)育，證實6-BA 能夠促進水稻分蘗芽的萌發(fā)，但是無法維持分蘗芽的生長。本研究結(jié)果表明，加有6-BA的處理相對于單獨加有GA3的處理而言，根眼萌動數(shù)雖然有所下降，但是平均單根眼芽數(shù)有所增加，因此最終總芽數(shù)及薯苗采收量相對于G0 而言仍是有所增加。但展葉苗數(shù)相對于單獨GA3處理有所下降，可能是因為6-BA 刺激芽的發(fā)生但無法維持植株生長所需的物質(zhì)條件所致，該結(jié)果與劉楊等研究相類似；且苗高降低、苗粗增加，可能與6-BA 具有促進細胞分裂、解除頂端優(yōu)勢、促進植物新陳代謝的作用有關(guān)［40］。當(dāng)GA3濃度過低時，GA3與6-BA 復(fù)配處理下單苗質(zhì)量和干物質(zhì)率增加不明顯，尤其當(dāng)GA3濃度為1 mg/L 時，6-BA 甚至降低單苗質(zhì)量和干物質(zhì)率，6-BA 單獨處理條件下對薯苗采收量和干物質(zhì)率抑制作用最為明顯，這可能是由于不同種類植物激素的生理效應(yīng)有著相互促進或相互拮抗的效果，且與激素本身的濃度、配比和平衡有著密切關(guān)系［25］。隨著GA3濃度的升高，多項指標(biāo)呈現(xiàn)出顯著的效果，尤其當(dāng)GA3濃度為10 mg/L 時的復(fù)配處理有效緩解了高濃度GA3所導(dǎo)致的薯苗細弱現(xiàn)象。

4 結(jié)論

GA3單獨處理以及GA3與6-BA 復(fù)配處理均可有效提高甘薯薯苗的采收量，但對于薯塊萌芽性及薯苗生長形態(tài)有著不同的影響。其中1 mg/L GA3單獨浸種處理對薯塊萌芽性和生長形態(tài)最好，薯塊根眼萌動數(shù)和總芽數(shù)分別比CK1提高57.14%和68.87%，平均苗高達8.80 cm，比CK1提高4.39%，苗基部直徑為3.01 mm。但隨著GA3濃度的升高，苗基部直徑、單苗質(zhì)量、干物質(zhì)率均變小，導(dǎo)致薯苗細弱，品質(zhì)不佳。GA3與6-BA 復(fù)配處理對培育壯苗、提升薯苗品質(zhì)效果較好，以10 mg/L GA3與5 mg/L 的6-BA 復(fù)配處理最佳，薯苗基部直徑達3.4 mm，比CK1提高4.94%，且干物質(zhì)率最高，顯著高于CK1和CK2。綜上，對于甘薯品種‘心香’適宜的赤霉素處理濃度為1 mg/L，GA3濃度過高會使薯苗品質(zhì)變劣，加入5 mg/L的6-BA 后莖稈增粗，干物質(zhì)率升高，苗質(zhì)充實，尤其是10 mg/L GA3與5 mg/L 的6-BA 復(fù)配處理?？梢?，適宜濃度的GA3單獨處理以及GA3與6-BA合理復(fù)配處理均可有效促進優(yōu)質(zhì)薯苗的生產(chǎn)，6-BA 對于高濃度GA3浸種催芽所帶來的弊端具有一定的緩解效果。