植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)冷藏4年的甘蔗種子發(fā)芽的影響

植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)冷藏4年的甘蔗種子發(fā)芽的影響

朱建榮1，2，劉家勇1，2，趙培方1，2，趙 俊1，2，陳學(xué)寬1，2，吳才文1，2*

(1.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所，云南開遠(yuǎn) 661699；2.云南省甘蔗遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南開遠(yuǎn) 661699)

摘要[目的]了解植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑赤霉素(GA3)、吲哚丁酸(IBA)和6-芐基腺嘌呤(6-BA)浸種對(duì)甘蔗種子發(fā)芽的影響。[方法]研究不同時(shí)間和濃度的外源GA3、IBA和6-BA對(duì)冷藏4年的甘蔗實(shí)生苗種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)的影響。[結(jié)果]與對(duì)照相比，GA3促進(jìn)甘蔗種子發(fā)芽與幼苗生長(zhǎng)的最佳濃度為100 mg/L，而IBA和6-BA植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的理想濃度分別為50和10 mg/L，其中100 mg/L GA3促進(jìn)甘蔗種子發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)的效果最好。[結(jié)論]一定濃度的GA3、IBA、6-BA浸種均可提高甘蔗種子的發(fā)芽率，促進(jìn)種子發(fā)芽。

關(guān)鍵詞甘蔗；種子發(fā)芽；植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑；發(fā)芽率

中圖分類號(hào)S482.8

基金項(xiàng)目國(guó)家產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目(CARS-20-1-1)；云南省科技創(chuàng)新人才計(jì)劃項(xiàng)目(2014HC015)；云南省科技惠民計(jì)劃(農(nóng)業(yè))項(xiàng)目(2014RA059)；云南省重點(diǎn)新產(chǎn)品計(jì)劃項(xiàng)目(2012BB014)。

作者簡(jiǎn)介朱建榮(1983- )，女，河南開封人，助理研究員，碩士，從事甘蔗遺傳育種研究。*

收稿日期2015-08-17

Effects of Plant Growth Regulators on Seed Germination of Sugarcane (Saccharumofficinalum) in 4 Years of Cold Storage

ZHU Jian-rong1,2, LIU Jia-rong1,2, ZHAO Pei-fang1,2, WU Cai-wen1,2*et al(1. Sugar Research Institute of Yunnan Academy of Agricultural Sciences, Kaiyuan, Yunnan 661699; 2. Yunnan Key Laboratory of Sugarcane Genetic Improvement, Kaiyuan, Yunnan 661699)

Abstract[Objective]The aim was to understand effects of plant growth regulators like GA3, IBA and 6-BA on seed germination of S. officinalum. [Method]Effects of different concentrations of GA3, IBA and 6-BA under different soaking time on seed germination of S. officinalum in 4 years cold storage were studied. [Result]Compared with CK, the treatment with 100 mg/L GA3 could obviously enhance the seeds germination and seed growth. However, 50 mg/L IBA and 10 mg/L 6-BA were ideal concentration for seeds to grow. Among them, 100 mg/L GA3 could promote seeds germination and seeding growth of sugarcane seeds best. [Conclusion] GA3, IBA and 6-BA in a certain range of concentration could improve germination rate and germination vigor of sugarcane seeds.

Key wordsSugarcane; Seed germination; Plant growth regulators; Germination rate

甘蔗雜交種子是確保甘蔗選育種工作順利進(jìn)行的重要基礎(chǔ)，為了保持甘蔗花穗種子活力，目前主要是采用冰箱保存[1]，而隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的延長(zhǎng)，甘蔗種子的發(fā)芽力逐漸降低[2]。為了打破種子休眠，提高種子活力，利用植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑刺激種子萌發(fā)得到廣泛研究，并取得理想成果[3-6]。低濃度赤霉素可以使蔗芽萌發(fā)早、提高發(fā)芽率已有研究[7]，但利用植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑影響甘蔗種子發(fā)芽的研究少有報(bào)道。為此，筆者研究了不同時(shí)間和濃度的外源GA3、IBA和6-BA浸種對(duì)甘蔗種子發(fā)芽的影響，旨在為提高甘蔗種子田間出苗整齊度和發(fā)芽成苗能力、甘蔗種子發(fā)芽的生理生化研究以及植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑在甘蔗種子的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1材料試驗(yàn)材料甘蔗實(shí)生苗種子由云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所瑞麗育種站于2011年1月提供，2011年3月起用保鮮袋封口保存于云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所生理實(shí)驗(yàn)室-18 ℃冷柜中，濕度為50%。試劑購(gòu)自云南昆明云科生物技術(shù)有限公司。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)于2015年4月在云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所生理實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。將GA3、IBA和6-BA分別用少量乙醇和鹽酸溶解后，以蒸餾水配成濃度分別為100、200、300 mg/L，25、50、100、200 mg/L和5、10、25、50 mg/L的溶液。在0.001 水平的電子天平上稱0.1 g甘蔗種子，用紗布包好，取包有紗布的種子分別置于盛有50 ml不同濃度的GA3、IBA和6-BA溶液的燒杯中，每個(gè)濃度的浸種時(shí)間分別為24和48 h，以清水浸種作為對(duì)照，每個(gè)浸種3次重復(fù)。浸種時(shí)間到，用蒸餾水沖洗種子，隨機(jī)放在鋪有4層濾紙的培養(yǎng)皿中，加蒸餾水浸潤(rùn)(以傾斜時(shí)皿底無(wú)溶液聚合為宜)，在光照14 h與黑暗10 h 交替的光照條件下，于溫度為30 ℃和濕度為60%的恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行種子萌發(fā)試驗(yàn)。

1.3測(cè)定項(xiàng)目與方法從浸種的第2天起每天觀察并記錄種子萌發(fā)的情況，以苗突破種皮2 mm以上作為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)，第3、7天分別統(tǒng)計(jì)發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率，第15天隨機(jī)測(cè)量10棵幼苗的苗高和根長(zhǎng)。

發(fā)芽勢(shì)=3 d后萌發(fā)種子粒數(shù)/供試種子總粒數(shù)×100%

發(fā)芽率=7 d后萌發(fā)種子總數(shù)/供試種子總粒數(shù)×100%[8]

1.4數(shù)據(jù)處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel 2007軟件進(jìn)行整理，采用SPSS 21.0 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行方差分析，多重比較采用Duncan’s法測(cè)驗(yàn)。

2結(jié)果與分析

2.1GA3對(duì)甘蔗種子的影響選用組合德蔗07-36×云瑞06-4806的種子。由表1可知，當(dāng)浸種24 h時(shí)，濃度為100和200 mg/L的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)超過對(duì)照；當(dāng)浸種48 h時(shí)，只有100 mg/L的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)超過對(duì)照。相同濃度下浸種24 h的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率均超過浸種48 h的結(jié)果。當(dāng)浸種24 h時(shí)，3個(gè)濃度GA3浸種的苗高均超過對(duì)照，而根長(zhǎng)則均未超過對(duì)照；當(dāng)浸種48 h時(shí)，只有300 mg/L GA3浸種的苗高超過對(duì)照，而根長(zhǎng)則相反，只有300 mg/L GA3浸種低于對(duì)照。說(shuō)明GA3不同浸種時(shí)間和不同浸種濃度對(duì)甘蔗種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、苗高和根長(zhǎng)均有不同程度的影響。

表1　不同濃度GA 3浸種對(duì)甘蔗種子萌發(fā)的影響

注：表中數(shù)值為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤；同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示不同處理間在0.05水平差異顯著。

2.2IBA對(duì)甘蔗種子的影響選用組合RD75-11×云瑞05-171的種子。由表2可知，不同濃度IBA對(duì)甘蔗種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、苗高和根長(zhǎng)都有顯著影響。4個(gè)濃度的IBA浸種24 h，結(jié)果除了25 mg/L濃度外，其余3個(gè)濃度浸種的發(fā)芽率均超過對(duì)照，200 mg/L IBA浸種的發(fā)芽率最高；浸種48 h后，除了50 mg/L IBA浸種的發(fā)芽率高于對(duì)照外，其余3個(gè)濃度均低于對(duì)照。相應(yīng)濃度的IBA浸種24 h的發(fā)芽率明顯高于浸種48 h的結(jié)果。由此可見，IBA浸種甘蔗種子并不是浸種時(shí)間越長(zhǎng)發(fā)芽率越高。浸種24 h的發(fā)芽勢(shì)明顯高于相應(yīng)濃度浸種48 h的發(fā)芽勢(shì)，浸種24 h時(shí)，結(jié)果除了25 mg/L濃度外，其余3個(gè)濃度浸種的發(fā)芽勢(shì)均高于對(duì)照；浸種48 h時(shí)，只有50 mg/L浸種的發(fā)芽勢(shì)高于對(duì)照。對(duì)于苗高和根長(zhǎng)，無(wú)論是浸種24 h還是48 h，不同濃度的IBA浸種結(jié)果均未超過對(duì)照。說(shuō)明IBA對(duì)甘蔗種子可提高其發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)，但對(duì)苗高和根長(zhǎng)則有一定抑制。

表2　不同濃度IBA浸種對(duì)甘蔗種子萌發(fā)的影響

注：表中數(shù)值為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤；同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示不同處理間在0.05水平差異顯著。

2.36-BA甘蔗種子的影響選用組合川糖89-103×云瑞05-770的種子。由表3可知，發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)隨著濃度的增加有降低的趨勢(shì)。當(dāng)浸種24 h時(shí)，只有低濃度為5和10 mg/L的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率高于對(duì)照；當(dāng)浸種48 h時(shí)，4個(gè)濃度的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽勢(shì)均低于對(duì)照，相應(yīng)濃度浸種24 h的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率均高于浸種48 h的結(jié)果；浸種24 h時(shí)，4個(gè)浸種濃度的苗高均超過對(duì)照，而根長(zhǎng)只有低濃度10 mg/L浸種的結(jié)果高于對(duì)照；當(dāng)浸種48 h時(shí)，苗高也只有低濃度10 mg/L浸種的結(jié)果高于對(duì)照，而根長(zhǎng)均未超過對(duì)照。因此，6-BA低濃度短時(shí)間浸種可以增加甘蔗種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、苗長(zhǎng)和根長(zhǎng)。

表3　不同濃度6-BA浸種對(duì)甘蔗種子萌發(fā)的影響

注：表中數(shù)值為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤；同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示不同處理間在0.05水平差異顯著。

3結(jié)論與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明，不同類型的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)同一類型種子的作用是不同的。

GA3對(duì)甘蔗種子的影響并不是濃度越高、浸種時(shí)間越長(zhǎng)越好，而是低濃度促進(jìn)發(fā)芽，高濃度抑制發(fā)芽。隨著GA3濃度和浸種時(shí)間的增加，苗高明顯增加，卻抑制根的生長(zhǎng)。當(dāng)濃度為100 mg/L時(shí)，浸種24 h的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)最高，分別為85.27%和78.17%。一定濃度的GA3浸種可以提高蠟梅[9]、杜鵑種子[10]、蘿芙木種子[11]等植物的種子發(fā)芽率，但不同植物適宜的浸種濃度和時(shí)間不同。GA3主要是促進(jìn)α-淀粉酶合成和提高其活性，從而直接影響種子的萌發(fā)速率[12]。

不同濃度處理IBA對(duì)甘蔗種子發(fā)芽率和整齊度都有顯著影響，一定濃度的IBA能提高甘蔗種子的發(fā)芽率，而對(duì)甘蔗幼苗的苗高和根長(zhǎng)則表現(xiàn)出抑制作用，結(jié)果與不同濃度吲哚丁酸處理蒙古櫟種子結(jié)果相似[13]，其中300 mg/L濃度處理效果最好，濃度過高或者過低都會(huì)影響處理效果，而該試驗(yàn)所用最高濃度為200 mg/L，更高濃度的處理結(jié)果需要進(jìn)一步驗(yàn)證。同樣與IBA低濃度范圍內(nèi)，對(duì)一串紅均抑制主根長(zhǎng)度，對(duì)苗高沒有明顯影響結(jié)果有一定差異[14]，與外施IBA顯著抑制了大豆根系的生長(zhǎng)結(jié)果相似[15]，這主要與作物不同有關(guān)。

該研究結(jié)果表明，低濃度的6-BA可以促進(jìn)甘蔗種子的萌發(fā)，隨著濃度的增加，則表現(xiàn)出抑制種子的萌發(fā)，與前人研究結(jié)果類似[16]。6-BA主要是橫向擴(kuò)大增粗細(xì)胞，不促進(jìn)細(xì)胞縱向伸長(zhǎng)，對(duì)細(xì)胞的伸長(zhǎng)有一定的抑制效應(yīng)[17]。該試驗(yàn)中，10 mg/L 6-BA浸種24 h可以顯著增加甘蔗種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、苗長(zhǎng)和根長(zhǎng)。有研究表明，6-BA還能促進(jìn)分蘗芽的萌發(fā)[18]、增強(qiáng)作物抗?jié)n性和增加產(chǎn)量[19-20]、促進(jìn)細(xì)胞分裂、調(diào)控營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)運(yùn)輸、促進(jìn)植物新陳代謝等功能[21]。該研究中，高濃度的6-BA亦能提高種子的發(fā)芽率，但更嚴(yán)重抑制了根的生長(zhǎng)，因此，用6-BA進(jìn)行種子發(fā)芽宜采用低濃度浸種。

發(fā)芽勢(shì)是指種子發(fā)芽速度和發(fā)芽整齊度，表示種子生活力的強(qiáng)弱程度。在一定范圍內(nèi)，不同濃度的GA3、IBA、6-BA浸種均可增加甘蔗種子的發(fā)芽勢(shì)，說(shuō)明GA3、IBA、6-BA浸種均可增加甘蔗種子的生活力，使其發(fā)芽速度加快、發(fā)芽整齊度提高。發(fā)芽率指樣本種子中發(fā)芽種子的百分?jǐn)?shù)，表示種子發(fā)芽的多少。該研究中，一定濃度的GA3、IBA、6-BA浸種均可增加甘蔗種子的發(fā)芽率，促進(jìn)種子發(fā)芽。由此可見，利用外源激素浸種可以作為一項(xiàng)簡(jiǎn)單易行的促進(jìn)甘蔗種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的化學(xué)調(diào)控技術(shù)加以應(yīng)用。

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