不同濃度赤霉素對(duì)受鹽脅迫的桑種子萌發(fā)的影響

蠶桑絲綢是我國(guó)的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，規(guī)模一直穩(wěn)居世界第一的地位。但近年受諸多因素的影響，蠶桑行業(yè)科研人員、企業(yè)研發(fā)及行業(yè)管理者持續(xù)研發(fā)，不斷進(jìn)行多維度產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的探索，逐漸在食品、保健、生物材料、飼料、日用品等行業(yè)顯現(xiàn)出良好的應(yīng)用開(kāi)發(fā)勢(shì)頭和市場(chǎng)前景，現(xiàn)代桑樹(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)始興起。

現(xiàn)代桑樹(shù)產(chǎn)業(yè)以桑樹(shù)為中心，將桑樹(shù)用于養(yǎng)蠶、養(yǎng)畜禽和水產(chǎn)、食品、醫(yī)藥，以及改善生態(tài)環(huán)境的多元產(chǎn)業(yè)體系。它不僅包括桑產(chǎn)業(yè)和養(yǎng)蠶業(yè)結(jié)合而成的傳統(tǒng)蠶桑產(chǎn)業(yè)，及其延伸而成的蠶絲綢產(chǎn)業(yè)，還包括獨(dú)立于養(yǎng)蠶業(yè)的桑果、桑枝、桑葉、桑園開(kāi)發(fā)利用的新興產(chǎn)業(yè)分支，以及傳統(tǒng)蠶桑絲綢產(chǎn)業(yè)鏈中多種資源開(kāi)發(fā)利用，使現(xiàn)代桑樹(shù)產(chǎn)業(yè)成為一個(gè)內(nèi)涵豐富、外延寬廣的產(chǎn)業(yè)體系。

大力發(fā)展現(xiàn)代桑樹(shù)產(chǎn)業(yè)，增量的土地用于栽種桑樹(shù)必不可少。因我國(guó)耕地面積不斷減少。不占用糧食耕地，而去利用那些受旱澇、鹽、堿侵害嚴(yán)重，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平低下的鹽堿地，發(fā)展栽種桑樹(shù)、養(yǎng)蠶及相關(guān)產(chǎn)業(yè)是現(xiàn)代桑樹(shù)產(chǎn)業(yè)正確的發(fā)展方向。

人們一直嘗試在某些鹽堿地區(qū)域開(kāi)荒種桑。鹽堿地的特點(diǎn)是土壤中鹽分較多，土壤的鹽漬化往往延遲出苗時(shí)間，降低發(fā)芽率，阻礙桑樹(shù)生長(zhǎng)，從而限制了桑樹(shù)種植的大規(guī)模發(fā)展。如何提高植物的抗鹽性，增加在鹽脅迫下農(nóng)作物的產(chǎn)量是很多農(nóng)業(yè)科研單位、主管部門(mén)關(guān)注的課題，探究桑樹(shù)對(duì)鹽脅迫的反應(yīng)機(jī)制和抗鹽機(jī)理無(wú)疑是提高桑樹(shù)抗鹽能力的前提。

桑種子是顆粒較小的脂肪性種子，易變質(zhì)，壽命短。蠶桑生產(chǎn)中，采用無(wú)性繁殖，可保持其性狀的相對(duì)穩(wěn)定，能適應(yīng)一定的自然環(huán)境和栽培條件，確保產(chǎn)葉量和葉質(zhì)符合飼蠶的要求。利用植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑來(lái)提高種子活力已成為最常見(jiàn)的手段，其中，赤霉素應(yīng)用較廣泛。赤霉素種類(lèi)繁多，對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育有重要調(diào)控作用，它最顯著的特征就是可促進(jìn)植物細(xì)胞伸長(zhǎng)，也能促進(jìn)細(xì)胞分裂，促進(jìn)種子萌發(fā)和莖伸長(zhǎng)。同時(shí)，它還可以起到抑制作用，如抑制過(guò)快成熟、側(cè)芽休眠、衰老、塊莖形成等。

通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)，研究不同濃度的赤霉素對(duì)受不同程度鹽脅迫的桑種子萌發(fā)及發(fā)芽的影響，以期鑒定出處理鹽脅迫較強(qiáng)的激素處理濃度與方式，為桑樹(shù)的耐鹽性育種和栽培提供一些理論依據(jù)，應(yīng)用于鹽堿地區(qū)的規(guī)模開(kāi)發(fā)。

一、材料與方法

研究不同濃度的赤霉素對(duì)受鹽脅迫的桑種子萌芽率和發(fā)芽率的影響，要注意以下幾點(diǎn)：桑種子經(jīng)蒸餾水浸泡24 h后，分別采用濃度為25 mg·kg-1、50 mg·kg-1、100 mg·kg-1、150 mg·kg-1、200 mg·kg-1的赤霉素，結(jié)合氯化鈉濃度為50 mmol·L-1、100 mmol·L-1、200 mmol·L-1、300 mmol·L-1、500 mmol·L-1，和對(duì)照組共30個(gè)處理組合，連續(xù)7 d，測(cè)定種子萌發(fā)率。隨著赤霉素濃度的提高，不同組合的桑種子萌芽率和發(fā)芽率呈現(xiàn)先高后低的趨勢(shì)，說(shuō)明赤霉素對(duì)調(diào)控植株生長(zhǎng)發(fā)育作用明顯，但過(guò)高濃度對(duì)桑種子萌發(fā)有一定的抑制作用。在氯化鈉濃度不高于200 mmol·L-1的前提下，桑種子萌發(fā)時(shí)采用100 mg·kg-1赤霉素，會(huì)獲得較高的萌芽率和發(fā)芽率。

（一）試驗(yàn)材料

試驗(yàn)選用桑樹(shù)種子品種為育711 號(hào)；赤霉素（GA3 ）購(gòu)買(mǎi)自杭州茉鋇特生物科技有限公司，純度規(guī)格為BR，純品系白色結(jié)晶，含量在99%以上，美國(guó)生產(chǎn)，進(jìn)口分裝；氯化鈉采購(gòu)自天津眾聯(lián)化學(xué)試劑有限公司，含量為99.5%。

（二）試驗(yàn)方法

1.試驗(yàn)設(shè)計(jì)。試驗(yàn)共設(shè)30個(gè)處理。即為赤霉素（G） 、氯化鈉（N）分別設(shè)置 5 個(gè)不同的濃度水平，共25個(gè)組別；等量的蒸餾水浸泡種子僅加入氯化鈉（N）、不添加赤霉素（G） 處理作為對(duì)照（CK） ，共5個(gè)組別。

赤霉素濃度分別設(shè)置為25 mg·L-1、50 mg·L-1、100 mg·L-1、150 mg·L-1、200 mg·L-1，代號(hào)分別為G1、G2、G3、G4、G5；氯化鈉濃度分別設(shè)置為50 mmol·L-1、 100 mmol·L-1、200 mmol·L-1、300 mmol·L-1、500 mmol·L-1，代號(hào)分別為N1、N2、N3、N4、N5。對(duì)照組不添加赤霉素，氯化鈉濃度與N1、N2、N3、N4、N5相同，分別命名為CK-1、CK-2、CK-3、CK-4、CK-5；處理組為不同濃度赤霉素和氯化鈉的組合，如G1N1表示赤霉素濃度25 mg·L-1、氯化鈉濃度50 mmol·L-1，以此類(lèi)推。試驗(yàn)設(shè)計(jì)見(jiàn)下頁(yè)表 1。

2.種子的處理方法。挑選顆粒飽滿(mǎn)的桑種子在恒溫25 ℃ 下，放入蒸餾水中浸種24 h。吸干種子表面水分，均勻排列在培養(yǎng)皿（直徑 9 cm，內(nèi)部墊上2層濾紙）中，往培養(yǎng)皿均勻注入已配置好的赤霉素和氯化鈉溶液。

培養(yǎng)皿放入人工智能氣候箱，設(shè)定16 h光照、8 h黑暗、光強(qiáng)度≥3000 lx和濕度 65%，以及恒溫 25 ℃的恒定條件培養(yǎng)，直到發(fā)芽結(jié)束。

每個(gè)培養(yǎng)皿放置30粒桑種子，種粒之間保持一定距離，進(jìn)行3次生物學(xué)重復(fù)，每24 h測(cè)定發(fā)芽率、萌芽率，連續(xù)測(cè)定7 d，按時(shí)觀察記錄種子的萌發(fā)情況。當(dāng)種子萌發(fā)胚根露出種皮2 mm，確認(rèn)為萌發(fā)；當(dāng)胚根長(zhǎng)度≥5 mm，確認(rèn)為發(fā)芽。發(fā)芽試驗(yàn)進(jìn)行期間定期滴加蒸餾水，保持發(fā)芽環(huán)境濕潤(rùn)，防止因水分不足影響種子萌發(fā)。

3.調(diào)查指標(biāo)及方法。每天同一時(shí)間觀察并記載種子發(fā)芽的情況，當(dāng)天發(fā)芽個(gè)數(shù)最多時(shí)計(jì)算發(fā)芽勢(shì)，發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)束 后計(jì)算種子發(fā)芽率，計(jì)算公式如下：

種子萌發(fā)率＝（萌發(fā)數(shù)／種子播種數(shù)）×100％

種子發(fā)芽率＝（發(fā)芽數(shù)／種子播種數(shù)）×100％

種子發(fā)芽勢(shì) = （ 第 n 天發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)） ×100%

（三）數(shù)據(jù)處理方法

采用 Excel 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對(duì)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

二、結(jié)果與分析

（一）不同濃度的氯化鈉對(duì)桑種子發(fā)芽的影響

由表2可知，作為對(duì)照組的5個(gè)組別桑種子分別施加不同濃度的氯化鈉，未添加植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑赤霉素，結(jié)果濃度越低的氯化鈉對(duì)桑種子的萌發(fā)影響比濃度高的要好一點(diǎn)，但當(dāng)氯化鈉溶液濃度高于100 mmol ·L-1時(shí)，桑種子的萌發(fā)受阻明顯；當(dāng)氯化鈉濃度高于200 mmol ·L-1 時(shí)，僅極少量種子萌發(fā)，且萌發(fā)時(shí)間明顯滯后；當(dāng)氯化鈉濃度高于300 mmol ·L-1 時(shí)，種子不僅不萌發(fā)，其外殼明顯變成深褐色；即使添加了各種濃度的赤霉素的組別，氯化鈉濃度高于300 mmol ·L-1 的均未萌發(fā)。

（二）不同濃度的赤霉素（GA）對(duì)受鹽脅迫桑種子萌發(fā)的影響

對(duì)照組赤霉素濃度為0 mg·L-1時(shí)，桑種子萌發(fā)率極低，最高萌發(fā)率的CK-1組別總萌發(fā)率僅為25%；與CK-1同等氯化鈉濃度50 mmol·L-1，經(jīng)過(guò)25～200 mg·L-1 5個(gè)不同濃度的赤霉素處理過(guò)的桑種子，5個(gè)組別總萌發(fā)率分別是：（G1NI）59%、（G2NI）70%、（G3N1）84%、（G4N1）50%、（G5N1）32%，而且萌發(fā)日期比對(duì)比組要早。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，0～100 mg·L-1濃度范圍內(nèi)，隨著赤霉素濃度升高，其萌發(fā)率顯著提高，其中，萌發(fā)日期最早的是100 mg·L-1濃度，萌發(fā)率最高的也是100 mg·L-1濃度，約81%；150～200 mg·L-1濃度范圍內(nèi)，隨著赤霉素濃度升高，萌發(fā)率明顯降低，出芽參差不齊；全部數(shù)據(jù)綜合比較，萌發(fā)率從高到低排列，分別是G3、G2、G1組別、G4組別、G5組別，而且氯化鈉濃度則是從低到高組合到每一個(gè)赤霉素組別中。

（三）不同濃度的赤霉素（GA）對(duì)受鹽脅迫桑種子發(fā)芽的影響

由表2可知，桑種子的發(fā)芽率數(shù)據(jù)跟萌發(fā)率數(shù)據(jù)并非完全正相關(guān)。發(fā)芽率最好的是G3組別，其中，氯化鈉濃度最低（50 mmol ·L-1）的組合發(fā)芽率約為93%；其次是G1組別，其中，氯化鈉濃度最低（25 mmol ·L-1）的組合發(fā)芽率約為80%；第三的G5組別，其中氯化鈉濃度最低（50 mmol ·L-1）的組合發(fā)芽率約為73%；第四是G2組別，其中，氯化鈉濃度最低（50 mmol ·L-1）的組合發(fā)芽率約為70%；發(fā)芽率最小的是G4組別，其中，氯化鈉濃度最低（50 mmol ·L-1）的組合發(fā)芽率約為62%。

三、結(jié)論與討論

本次實(shí)驗(yàn)表明，GA3作為一種人工合成的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，與植物激素具有類(lèi)似生理和生物學(xué)效應(yīng)的物質(zhì)，在一定濃度范圍內(nèi)，促進(jìn)受鹽脅迫桑樹(shù)種子的萌發(fā)有明顯的效果。

植物體內(nèi)普遍存在內(nèi)源赤霉素，對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育起重要調(diào)控作用，但在體內(nèi)運(yùn)輸沒(méi)有極性。例如，根尖合成的向上運(yùn)輸，而嫩葉產(chǎn)生的向下運(yùn)輸，在不同植物間運(yùn)輸速度差異很大。在一定濃度范圍內(nèi)浸泡GA3的桑種子，植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑通過(guò)酶促水解方式，引起桑種子生長(zhǎng)素、赤霉素、脫落酸等內(nèi)源激素的變化，并引起種子內(nèi)部生理與代謝活動(dòng)的一系列變化，從而起到抵制鹽脅迫的作用。

根據(jù)本次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，萌發(fā)率和發(fā)芽率最好的是赤霉素濃度為100 mg·L-1、氯化鈉濃度為25 mmol ·L-1的組合G3N1，赤霉素濃度處于5個(gè)參數(shù)的中間值，氯化鈉濃度處于5個(gè)參數(shù)的最低值；在同樣氯化鈉濃度參數(shù)的情況下，赤霉素濃度越高的組合，如G5N1，其萌發(fā)率和發(fā)芽率反而不如赤霉素濃度低的組合，如G1N1。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明了GA3可明顯促進(jìn)受鹽脅迫桑種子的萌發(fā)，不過(guò)，我國(guó)鹽堿地分濱海鹽堿土和內(nèi)陸鹽堿土2大類(lèi)，其鹽類(lèi)的陽(yáng)離子和陰離子組成不一樣，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)時(shí)，必須按實(shí)際的含鹽指標(biāo)，通過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)論證，找到合適當(dāng)?shù)氐闹参锷L(zhǎng)調(diào)節(jié)劑濃度范圍。

本次實(shí)驗(yàn)還表明，個(gè)別組合的桑種子發(fā)芽率差異不顯著，與萌發(fā)率未呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，可能與實(shí)驗(yàn)用的桑種子僅浸泡24 h蒸餾水有關(guān)。天津科研人員曾將赤霉素與營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)硝酸鉀、硼砂、鉬酸銨混合使用，室溫下將油菜種子浸種4 h后清水洗凈，放入培養(yǎng)皿中保濕發(fā)芽，結(jié)果發(fā)現(xiàn)對(duì)種子萌發(fā)、秧苗生長(zhǎng)有協(xié)同作用，混合使用的效果優(yōu)于單獨(dú)使用。中國(guó)林業(yè)科學(xué)院科研人員將海桑種子在濕潤(rùn)狀態(tài)下用700 lx的光照射和赤霉素溶液浸泡24～36 h，大大提高了海桑種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)。海桑是紅樹(shù)林的優(yōu)良樹(shù)種之一，常年生長(zhǎng)在含一定鹽度的海水中，與在鹽堿地栽種桑樹(shù)比較相似。但是，赤霉素、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和光照如何起作用的內(nèi)在機(jī)制尚未完全揭示，如何應(yīng)用在桑種子抵御鹽脅迫，有待進(jìn)一步深入研究。

綜上所述，不同濃度的GA3均對(duì)遭受鹽脅迫桑樹(shù)種子的萌發(fā)有促進(jìn)作用。就本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果而言，在氯化鈉濃度不高于200 mmol·L-1的情況下，GA3濃度為100 mg ·L-1的組別無(wú)論在萌發(fā)率和發(fā)芽率的效果最佳，GA3濃度為50 mg ·L-1的組別在萌發(fā)率位居第二；同樣在氯化鈉濃度不高于200 mmol·L-1的情況下，發(fā)芽率位居第二的是GA3濃度為25 mg ·L-1的組別。

作者簡(jiǎn)介：李達(dá)睿 （2008—），男，北京人，高中生在讀，主要從事桑樹(shù)栽培技術(shù)等研究。

通信作者：肖萬(wàn)里 （1979—），男，山東壽光人，碩士，副教授。