赤霉素處理對甘蔗節間伸長及產質量的影響

吳建明，李楊瑞，王愛勤，楊柳，楊麗濤

（1.廣西農業科學院經濟作物研究所，南寧530007；2.廣西作物遺傳改良生物技術重點開放實驗室，南寧530007；3.廣西大學廣西亞熱帶生物資源保護利用重點實驗室，南寧530004；4.中國農業科學院甘蔗研究中心，南寧530007）

赤霉素處理對甘蔗節間伸長及產質量的影響

吳建明1，2，3，李楊瑞2，3，4，王愛勤3，楊柳3，楊麗濤3

（1.廣西農業科學院經濟作物研究所，南寧530007；2.廣西作物遺傳改良生物技術重點開放實驗室，南寧530007；3.廣西大學廣西亞熱帶生物資源保護利用重點實驗室，南寧530004；4.中國農業科學院甘蔗研究中心，南寧530007）

以甘蔗品種新臺糖22號為試驗材料，通過智能溫室桶栽和大田栽培，在伸長初期以200mg/L GA3進行葉面噴施處理，對照噴清水，研究GA3處理后對甘蔗節間伸長及產質量產生的效應。結果表明：（1）GA3處理后的株高在各個時期均顯著高于對照；中部莖的長度得到顯著提高，上、下部莖的長度差異不明顯。（2）GA3處理后莖粗均稍有下降；單莖重和產量得到顯著提高。（3）GA3處理后甘蔗蔗糖分得到提高；而還原糖下降；重力純度、纖維分、錘度和轉光度均有不同程度的提高。由此可說明，GA3處理主要促進甘蔗莖伸長，通過增加莖長和單莖重來提高產量；甘蔗蔗糖分主要集中在莖部，而莖長得到提高后蔗糖分也得到提高。

甘蔗；赤霉素；產質量；影響

甘蔗是我國主要糖料作物，蔗糖產量已占食糖產量的90%左右。廣西是我國最大的糖業基地，蔗糖業是廣西經濟建設的支柱產業和優勢產業，近十年來廣西的糖業生產迅速發展，對全國食糖供求平衡起著舉足輕重的作用。如今，隨著能源供應的日益緊張和養殖業的不斷發展，甘蔗產業受到高度重視，也對未來廣西甘蔗育種提出新的要求。無論培育糖料甘蔗、能源甘蔗還是飼料甘蔗，高產高糖依然是育種的重要選育指標。在甘蔗生產過程中，種植高產、高糖、抗病、抗逆性強的品種能同時兼顧糖廠和蔗農的利益。培育高產、高糖、抗病、抗逆的甘蔗新品種是育種家長期追求的目標。在高產、高糖品種基礎上進行化學調控使甘蔗發揮更大效益也是一種科學有效的方法。植物激素作為植物體內的痕量信號分子，對于調節植物的各種生長發育過程和環境的應答具有十分重要的意義。植物激素及一大批人工合成的生長調節物質的應用直接為作物和果蔬農業的化學控制作出了重要貢獻。赤霉素在甘蔗上的應用研究，從1950年澳大利亞的Coleman率先研究以來，已有50多年的歷史。20世紀70年代赤霉素在甘蔗上的應用得到比較系統的研究，主要研究內容包括赤霉素用量、施用次數及處理的間隔時間對甘蔗的影響等。研究結果表明赤霉素能使蔗莖長度增加13%～18%，平均單莖重增加0.178～0.278 kg，每公頃增產9.0～27.5t甘蔗，特別是在逆境條件下赤霉素對甘蔗的作用更加顯著[1-4]。關于赤霉素對甘蔗蔗糖分的影響還沒有一致意見，或者增加糖分或者有輕微的負效應或者影響不大，但研究結果均未達到顯著水平。

我國從1965年開始研究赤霉素在甘蔗上的應用，結果認為分蘗數比對照減少9.42%～36%，這種抑制作用自始至終都比較明顯，說明赤霉素在甘蔗上的施用應該在甘蔗分蘗末期施用較佳；施用赤霉素對甘蔗的莖長、莖重、產量均有顯著提高[5-8]。為了更好地促進赤霉素在甘蔗生產上大面積應用，很有必要研究赤霉素調控甘蔗節間伸長的主要部位及其效應并進一步探討其機理。本研究以甘蔗品種ROC22為植物材料，通過智能溫室桶栽和大田栽培試驗研究赤霉素對甘蔗節間伸長、產量和品質產生的效應，為探討赤霉素調控甘蔗節間伸長的機理提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

甘蔗品種為ROC22，由廣西甘蔗研究所提供，采用智能溫室大棚桶栽和大田栽培方式種植。GA3結晶粉末1 g袋裝，購自上海迪奧生物科技有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 桶栽試驗2007年3月7日在廣西大學農學院智能溫室內桶栽。試驗設赤霉素處理與對照，3次重復。每次重復30桶，桶與桶的中間距離1.2 m，3排，每排10桶。于伸長初期（出現可見節間時），赤霉素處理用200 mg/L濃度的赤霉素進行葉面噴施，對照噴清水。

1.2.2 田間試驗于2008年3月17日在廣西甘蔗研究所試驗地種植。試驗設赤霉素處理與對照，3次重復。小區行長10.5 m，行距1.2 m，4行區，小區面積50.4 m2。于伸長初期（出現可見節間時），赤霉素處理用200 mg/L濃度的赤霉素進行葉面噴施，對照噴清水。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 株高測定每處理各選擇具有代表性的甘蔗20株，分處理前、處理后7 d、14 d、28 d、56 d測定株高。成熟后，取生長一致的甘蔗20株測定下部（1～5節）、中部（6～11節）、上部（12節以上）長度。

1.3.2 考種收獲后各處理選擇具有代表性有效莖20株，分別測定莖長、莖徑、單莖重等項目。產量采用稱各小區全部甘蔗重量計產。

1.3.3 工藝品質測定收獲后各處理取樣10株，測定甘蔗蔗糖分、蔗汁錘度、蔗汁蔗糖分、蔗汁重力純度和蔗汁還原糖分。甘蔗品質委托農業部甘蔗品質監督檢驗測試中心（南寧）分析。

1.4 數據分析

試驗數據處理采用SPSS 14.0進行方差分析，用Excel2003制作表格和圖片。

2 結果與分析

2.1 赤霉素對甘蔗株高的影響

由圖1可看出，在甘蔗伸長初期經赤霉素處理后，無論是智能溫室桶栽還是田間栽培均明顯提高了植株高度。桶栽在處理后7 d、14 d、28 d和56 d株高分別提高了44.26%、53.59%、54.47%和33.34%，差異達到極顯著水平；而大田栽培也分別提高了17.32%、14.50%、8.35%和4.39%，差異也達到顯著水平。由此可說明，赤霉素處理后智能溫室桶栽對株高的促進作用要比大田栽培明顯，這可能是智能溫室桶栽的氣候條件受外界影響小于大田栽培所致。但赤霉素處理對智能溫室桶栽和大田栽培的主要促進作用在7 d、14 d、28 d，由此可推測赤霉素的促進效應主要集中在1個月左右，1個月后促進效果呈下降趨勢。

2.2 赤霉素對節間伸長及產量的影響

赤霉素處理引起節間伸長效果的優勢一直保持到后期，節間伸長效果主要集中在中部莖。赤霉素處理后智能溫室桶栽和大田栽培的中部莖的長度分別提高了116.29%和28.43%，上、下部莖的長度差異不明顯，但是上中部莖長的伸長效果和持續時間均是智能溫室桶栽比大田栽培明顯，這可能是由于智能溫室的氣候條件比大田要相對恒定所致（表1）。由此可知赤霉素處理甘蔗節間伸長效果主要在中部即處理后的效果主要集中在一定時間，但這種效果持續到后期。這說明如果施用赤霉素2次促進甘蔗節間伸長效果可能更加明顯，這與前人的研究結果[1，4]一致。赤霉素處理后桶栽和大田栽培的莖長分別提高了50.64%和9.31%，差異達到顯著水平；桶栽和大田栽培的莖粗均稍有下降，但差異不明顯；桶栽的單莖重提高了20.93%，差異達到顯著水平，而大田栽培的單莖重也提高了7.56%；桶栽和大田栽培的產量處理比對照分別提高了21.20%和7.54%，差異達到顯著水平。這說明赤霉素主要促進甘蔗莖的伸長，通過增加莖長和單莖重來提高產量。

圖1 赤霉素處理對桶栽及大田甘蔗株高的影響

表1 桶栽與大田甘蔗各性狀的表現

2.3 赤霉素對甘蔗品質的影響

赤霉素處理后桶栽和大田栽培的甘蔗蔗糖分分別提高了6.03%和2.85%，差異不顯著；桶栽的還原糖降低了21.05%，差異不顯著，而大田栽培的還原糖降低了29.04%，差異達到顯著水平。桶栽和大田栽培的重力純度、纖維分、錘度和轉光度均有不同程度的提高，但差異不顯著（表2）。

表2 桶栽與大田栽培甘蔗品質分析

3 討論

甘蔗收獲的是蔗莖，產量主要由甘蔗莖長和莖粗決定，而赤霉素對節間的促進作用已經得到證實，所以赤霉素促進甘蔗節間伸長進而對增加產量具有明顯效果。本研究結果表明，赤霉素處理使甘蔗株高顯著增加，效果主要集中在1個月左右。而且成熟期莖長也顯著得到提高，主要增加在甘蔗中部莖，而下部和上部莖差異不明顯。這說明處理后的效果主要持續一段時間，但這種效果持續到收獲期。這也驗證了前人的研究結果[1，4]。本研究結果還表明，赤霉素處理后甘蔗單莖重和產量也明顯得到提高，而莖徑差異不明顯。這些結果說明赤霉素主要促進甘蔗節間伸長，通過增加莖長和單莖重來提高產量，但其作用方式因種植的氣候條件而異。至于它們通過何種機制調節節間伸長還有待更深入的研究。

赤霉素處理對甘蔗品質的影響在國內外已有大量報道，但結果不盡相同。Buren等（1979）研究表明，赤霉素處理后甘蔗純度和旋光度均高于對照[2]。譚顯平等（2004）的研究結果表明，赤霉素處理能提高甘蔗蔗糖分，降低了纖維分和還原糖含量[7]。童曉利等（2003）研究表明，赤霉素處理果蔗后蔗糖分比對照低[8]。朱俊杰研究結果表明，乙烯利和赤霉素同時處理甘蔗后，蔗糖分、錘度、純度均有一定程度提高，而纖維分和還原糖含量下降[9，10]。這些研究表明赤霉素處理對甘蔗品質具有一定的改善作用，我們的試驗也證明了這一點。甘蔗糖分增加的原因可能是由于糖分主要集中在甘蔗的莖部，而GA3處理后，顯著提高了甘蔗的莖長，所以蔗糖分也得到提高。但是本研究兩年的試驗結果均表明赤霉素處理后的纖維分得到提高，這與前人的研究不同，需要進一步研究證實。

[1]Moore PH,Buren LL.Gibberellin studies with sugarcane.I.Cultivar differences in growth responses to gibberellic acid[J].Crop Sci,1978,17:443-446.

[2]Buren LL,Moore PH,Yamasaki Y.Gibberellin Studies with Sugarcane.II.Hand-sampled field trial[J].Crop Sci,1979,19:425-428.

[3]Kaufman PB,Ghosheh NS,Lee M.Effect of gibberellic acid on silica content and distribution in sugarcane[J].Plant Physiology, 1981,68:314-317.

[4]Most BH,Vlitos AJ.Gibberellins of sugarcane[J].Plant Physiol,1966,41（7）:1090-1094.

[5]邵廷富.赤霉素對甘蔗生長的影響[J].植物生理學通訊，1965（4）:8-10.

[6]林韶湘，蘇廣達.赤霉素（GA3）及吲哚丁酸（IBA）處理宿根甘蔗促進發株及幼苗生長的研究[J].作物學報，1984，10（1）:63-64.

[7]譚顯平，呂達，李紅梅，等.不同生長調節劑對果蔗產量和品質的影響[J].甘蔗糖業，2004（6）:6-10.

[8]童曉利，徐生，伍冠鎖，等.丘陵地區果蔗高產高效栽培技術[J].南京農專學報，2003，19（1）:41-44.

[9]朱俊杰.乙烯利及其和赤霉素相結合對甘蔗光合作用的綜合效應[D].廣西:廣西大學，2002：1-5.

[10]謝特立.赤霉素、乙烯利對三個甘蔗品種一些生化特性、產量、品質的效應[D].廣西:廣西大學，1990：1-4.

Effect of Gibberellin Treatment on Stem Length,Yield and Quality of Sugarcane

WU Jian-ming1,2,3,LI Yang-rui2,3,4,WANG Ai-qin3,YANG-Liu3,YANG Li-tao3
(1.CashCrops ResearchInstitute,GuangxiAcademyofAgriculturalSciences,Nanning530007,China;2.GuangxiCrop Genetic Improvement andBiotechnologyLab,Nanning530007,China;3.GuangxiKeyLaboratoryofSubtropicalBioresources ConservationandUtilization,Guangxi University,Nanning530004,China;4.Sugarcane ResearchInstitute,Chinese AcademyofAgriculturalSciences,Nanning530007,China)

The variety ROC22 was employed to investigate the internode elongation of sugarcane and effect of the yield and quality by the cultivation of barreled and field,and the plants were sprayed with 200mg/L gibberellin（GA3）at early elongation stage while spaying water as the control.The results showed that:（1）the plant height of the gibberellin treatment at different stages was significantly higher than that of the control,and the internode elongation effect mainly took place in the central stem,the upper and basilar stems was no significant difference in the gibberellin treatment than and the control.（2）The stem diameter was slightly decreased;both single stem weight and yield were significantly increased in GA3treatment.（3）The sugar content was increased;and reducing sugar was decreased;gravity purity,fiber content,Brix and polarimeter reading in juice were a little increased,but the differences were not significant in GA3treatment.There are,the yield increasing due to increasing the stem length and single stem weight in GA3treatment;The sugar concentrated in the stems,with the stem length increasing the sugar content improved in GA3treatment.

Sugarcane;Gibberellin;Yield and quality;Effect

S566.1

A

1007-2624（2010）04-0024-03

2010-06-10

國家科技支撐計劃項目（2007BAD30B03）；廣西科技攻關重點項目（桂科攻0782004-3）。

吳建明（1978-），男（壯族），廣西寧明縣人，助理研究員，博士，從事植物生理生化和生物技術研究。Email：wujianming2004@126.com。

李楊瑞，教授，博導，廣西農業科學院院長。Email：liyr@gxaas.net。