多效唑浸種對甘蔗幼苗分蘗發生及生理特性變化的影響

劉俊仙，李 松，譚 芳，劉 欣，何毅波，吳凱朝，熊發前，劉麗敏

（1.廣西農科院甘蔗研究所，廣西 南寧 530007；2.廣西蔗糖產業協同創制中心，廣西 南寧 530007；3.廣西農科院經濟作物研究所，廣西 南寧 530007）

多效唑浸種對甘蔗幼苗分蘗發生及生理特性變化的影響

劉俊仙1，2，李 松1，2，譚 芳1，劉 欣1，2，何毅波1，2，吳凱朝1，熊發前3，劉麗敏1，2

（1.廣西農科院甘蔗研究所，廣西 南寧 530007；2.廣西蔗糖產業協同創制中心，廣西 南寧 530007；3.廣西農科院經濟作物研究所，廣西 南寧 530007）

為研究多效唑浸種處理對甘蔗幼苗分蘗發生及生理特性變化的影響，以甘蔗品種ROC22為試驗材料，采用不同濃度的多效唑浸種處理，在甘蔗6葉期調查甘蔗幼苗的分蘗數和生長情況，在甘蔗2、4、6葉期對葉片葉綠素含量、可溶性蛋白質含量、脯氨酸含量和過氧化物酶活性等生理指標進行測定。結果表明：多效唑浸種處理可有效提高并提早甘蔗幼苗分蘗的發生，適宜甘蔗分蘗發生及生長發育的濃度為50 mg/L；多效唑浸種處理顯著提高了甘蔗幼苗葉片中的葉綠素、可溶性蛋白質、脯氨酸等指標含量及過氧化物酶活性；90 mg/L多效唑浸種處理甘蔗幼苗葉片中的葉綠素和可溶性蛋白質含量最高；以50 mg/L多效唑浸種處理甘蔗的脯氨酸含量和過氧化物酶活性最高。

甘蔗；多效唑；分蘗；生理特性

劉俊仙，李松，譚芳，等.多效唑浸種對甘蔗幼苗分蘗發生及生理特性變化的影響［J］.廣東農業科學，2016，43（4）：38-43.

甘蔗（Saccharum officenarum L.）是世界上最主要的糖料作物和能源作物，蔗糖的穩定供給在我國食糖市場上占據舉足輕重的地位。蔗糖的穩定供給主要取決于甘蔗產量的高低，而甘蔗產量的高低與單位面積有效莖數量的多少成正相關，因此，如何提高分蘗率及增加單位面積有效莖數量是獲得甘蔗高產的重要條件之一。多效唑（Paclobutrazol）是英國ICI公司于1976年研制成功的一種高活性植物生長延緩劑，具有延緩植物生長［1］、抑制莖稈伸長［2-3］、縮短節間［4］、促進分蘗［5-6］、增加葉片中葉綠素含量［7-8］、提高可溶性蛋白質含量［9-10］、提高光合速率［11］、增強抗旱性［12］、提高產量［13］等多種生理效應，但有關多效唑在甘蔗上的應用研究鮮見報道。而有關植物生長調節劑在甘蔗上的應用以乙烯利為最多，李楊瑞等［14］、葉燕萍等［15］、邢永秀等［16］、林炎坤等［17］、梁和等［18］、謝特立等［19］應用乙烯利葉面噴灑甘蔗，可促進甘蔗分蘗和伸長、調節光合特性及改善甘蔗經濟性狀，但所用生長調節劑的使用量較大而且費工費時［20］。本研究應用多效唑對甘蔗種莖進行浸種處理，篩選能促進甘蔗分蘗提早發生、分蘗成莖率高的多效唑最適濃度，從而實現提高甘蔗單位面積有效莖數及產蔗量的目的；研究多效唑浸種處理對2～6葉一心期甘蔗的生長發育及生理特性的影響，以探求使用多效唑浸種來實現甘蔗壯苗的效果，為實現多效唑在甘蔗生產上更好地調控甘蔗分蘗發生提供理論依據和技術支持。

1 　材料與方法

1.1 試驗材料

供試甘蔗材料為ROC22，選擇中上部種莖，從最上部第一個成熟芽標記為1號芽，開始往下依次標記為2號芽、3號芽、…11號芽、12號芽，依次砍成單芽段。多效唑（PP333）由上海浦東化工廠生產。

1.2 試驗方法

試驗于2013—2014年在廣西農科院甘蔗研究所進行，土壤選用苗圃土并摻入適量河沙和有機肥，質地良好，肥力充足。甘蔗種莖種植在直徑30 cm的塑料桶中。

甘蔗砍成單芽段后先在清水中浸種12 h，然后經多效唑浸種處理24 h，多效唑設7個處理濃度，分別為0（清水，CK）、30 mg/L（M1）、50 mg/L （M2）、70 mg/L（M3）、90 mg/L（M4）、110 mg/L（M5）、130 mg/L（M6）。甘蔗種莖經多效唑浸種處理后種植在直徑30 cm的塑料桶中，每個處理種植40桶，每桶種植4個單芽段，3次重復，按常規栽培方法管理，觀察記錄各級分蘗發生時間、數量與生長；初步選取其分蘗苗早、分蘗率高且與對照苗生長高度差異較小的濃度為多效唑種莖處理的有效濃度。

1.3 測定項目及方法

分別在甘蔗長出2、4、6片真葉時取樣，具體方法如下：在每個處理的取樣區內隨機取樣，每個點選取生長正常一致的5株，將其用錫箔紙包住及時放入液氮罐并帶回實驗室，在水龍頭下沖洗干凈并用吸水紙擦干葉片表面水分，剔除葉脈，用剪刀剪成1 cm2的方塊，稱取各測量指標所需鮮重，對不同分蘗萌發發育時期的葉綠素含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、脯氨酸含量和過氧化物酶（POD）活性進行測定分析；6片真葉時調查記錄分蘗數量與生長情況。

葉綠素含量的測定采用丙酮乙醇法［21］；可溶性蛋白質含量的測定采用考馬斯亮藍法［22］，略作改動；脯氨酸含量的測定采用茚三酮顯色法［23］；過氧化物酶（POD）活性的測定采用愈創木酚法［24］。

試驗數據利用Excel2003進行處理，采用DPS7.05統計軟件進行方差分析和多重比較（Duncan's法）。

2 結果與分析

2.1 多效唑浸種處理對甘蔗分蘗發生及生長的影響

甘蔗分蘗影響甘蔗產量進而影響其經濟效益，是甘蔗的一個非常重要的性狀。從表1可以看出，多效唑浸種處理對甘蔗的生長勢影響很大，經多效唑浸種處理的分蘗數與對照差異均達極顯著水平，但M4、M5、M6處理之間差異不顯著，說明多效唑浸種處理能在一定程度上提高甘蔗的分蘗數，但再高濃度多效唑浸種處理下甘蔗的分蘗不會有大的增長。多效唑浸種處理能有效地延緩甘蔗幼苗伸長生長，促進分蘗提早發生、多發生，另外，多效唑可以抑制赤霉素的生物合成，延緩植物生長、節間縮短，從而矮化植株［25］。從表1還可以看出，多效唑處理降低了甘蔗幼苗的高度，同時促進了莖粗；高濃度多效唑浸種處理下甘蔗主莖和分蘗不能正常生長和發生，葉片卷曲嚴重，節間縮短嚴重。綜合考慮，M2處理（50 mg/L的多效唑浸種處理）對甘蔗的分蘗發生和生長具有較好的作用。

2.2 多效唑浸種處理對甘蔗葉綠素含量的影響

葉綠素是光能吸收和轉換的原初物質，是植物光合作用的基礎，其含量是反映葉片光合能力的重要指標。由圖1可知，多效唑浸種處理能明顯提高甘蔗苗期葉片的葉綠素含量，并且隨著多效唑浸種處理濃度的增加呈現先上升后下降的趨勢，各處理與對照差異均達顯著水平，3個取樣時期的葉綠素含量分別為1.36、1.39、1.38 mg/g，以M4處理條件下葉綠素含量為最高，多效唑浸種處理的甘蔗葉片中葉綠素含量的幅度變化為24.5%～43.5%。

表1 不同濃度多效唑浸種處理對甘蔗分蘗發生及生長發育的影響

圖1 不同濃度多效唑浸種處理對甘蔗葉綠素含量的影響

圖2 不同濃度多效唑浸種處理對甘蔗可溶性蛋白含量的影響

2.3 多效唑浸種處理對甘蔗可溶性蛋白含量的影響

葉片中的可溶性蛋白質主要是一些參與各種代謝的酶類，其中，對光合作用過程有著重要貢獻的二氧化碳固定酶（RuBP羧化酶）約占可溶性蛋白質的50%，但伴隨著葉片的衰老，這種酶被迅速分解，因而，可溶性蛋白質含量的變化可以反映出葉片的衰老程度［25］，其含量是了解植物體總代謝的一個重要指標［26］。由圖2可知，多效唑浸種處理可提高甘蔗葉片中的可溶性蛋白含量，經多效唑處理的甘蔗幼苗葉片的蛋白質含量隨著多效唑濃度的增加呈現先上升后下降的趨勢，以M4處理（90 mg/L多效唑浸種處理）在3個取樣時期的可溶性蛋白質含量為最高，與其他處理差異顯著，其中可溶性蛋白含量幅度變化在2葉期為35%～96.6%，在4葉期為40.3%～106.8%，在6葉期為42.7%～86.5%。

2.4 多效唑浸種處理對甘蔗脯氨酸含量的影響

植物體內游離脯氨酸對細胞內原生質保水性及膜膠體穩定性有很大的作用，其含量在一定程度上反映了植物的抗逆性［27］。由圖3可知，在3個時期，多效唑浸種處理的甘蔗脯氨酸含量明顯高于對照，說明多效唑可提高甘蔗幼苗的脯氨酸含量，隨著多效唑處理濃度的增高，甘蔗幼苗的脯氨酸含量逐漸降低，3個時期均以M2處理（50 mg/L多效唑浸種處理）的甘蔗幼苗脯氨酸含量最高，分別達到112.6、115.3、117.8 μg/g，比對照分別提高9.8%、12%、12.4%。

圖3 不同濃度多效唑浸種處理對甘蔗脯氨酸含量的影響

2.5 多效唑浸種處理對甘蔗過氧化物酶活性的影響

過氧化物酶是一種調節植物體內機能并抵抗不良環境的保護酶類，其在逆境下可防止或減輕由過氧化物累積過多而造成的細胞損傷［10］，其含量的增加可提高植物的抗逆性［7，28-29］。由圖4可知，不同濃度多效唑處理后，甘蔗幼苗葉片的過氧化物酶活性呈現想上升后降低的趨勢，且各時期的5個處理均高于對照。與對照相比，3個時期的過氧化物酶活性幅度變化分別為3.4%～28%、12.2%～40.2%和17.3%～40.2%，均以M2處理（50 mg/L多效唑浸種處理）的過氧化物酶活性為最高，分別比對照提高28%、40.2%、40.2%。

圖4 不同濃度多效唑浸種處理對甘蔗過氧化物酶活性的影響

3 結論與討論

在禾本科作物上，多效唑最明顯的作用是矮化植株、縮短節間長度、使葉片加厚變小、加深葉色和促進根系發育，早期施用多效唑可促進禾本科作物分蘗數增加［30-31］。陳善坤等［33］研究多效唑浸種處理，水稻在三葉一心期有20%植株出現分蘗，清水浸種尚無分蘗，表明多效唑浸種能明顯促進水稻分蘗并提前水稻幼苗的分蘗時間。劉曉靜等［5］在研究多效唑和烯效唑對草地早熟禾分蘗的影響中，結果表明多效唑和烯效唑噴施都能有效地提高Crest和Alpine兩個草種的分蘗數，多效唑和烯效唑的適宜用量分別為50和20 mg/m2。

在甘蔗生產上，要增加有效分蘗，首先要促進分蘗的產生，然后是提高分蘗的成莖率，增加單位面積有效莖從而獲得高產。在正常條件下，甘蔗第一個分蘗苗出土發生在甘蔗6片真葉以后，分蘗的提早發生有利于甘蔗有效莖的形成，從而提高甘蔗產量。本研究表明，多效唑浸種處理明顯提高了甘蔗分蘗率，并提前了甘蔗的分蘗時間，這與陳善坤等［32］的研究結果一致。但高濃度多效唑浸種處理下甘蔗主莖和分蘗已經不能正常生長和發生，葉片卷曲嚴重，節間縮短嚴重，反而抑制了甘蔗分蘗的生長。

葉綠素是植物合成有機物的必需物質，葉綠素含量增加，有助于提高光合速率，同時可提高作為營養物質的可溶性糖和可溶性蛋白質的含量，從而促進了作物的能量循環和物質代謝。可溶性蛋白中含有各種參與代謝活動的酶類，其含量高低是作物代謝強弱的重要指標。毛鐵清等［11］研究表明，200 mmol/L NaCL脅迫下以200～1 000 mg/L多效唑浸種處理麻瘋樹幼苗能顯著提高葉綠素含量，同時提高了麻瘋樹幼苗的干物質積累速率和凈光合速率。楊文鈺等［33］研究烯效唑干拌種對小麥光合作用的影響發現，烯效唑處理能提高小麥的可溶性蛋白質和葉綠素含量，并延長了葉片的光合功能期，以20 mg/kg處理效果最好。本研究結果表明，不同濃度多效唑浸種均能提高甘蔗幼苗的葉綠素和蛋白質含量，以90 mg/L多效唑浸種處理兩者含量達到最高。

脯氨酸在植物的滲透調節中起重要作用，是生物大分子的保護劑和清除劑，其含量的增加可以提高細胞的抗逆能力［7］；過氧化物酶（POD）廣泛存在于植物體內，其主要功能是清除活性氧自由基，同時將植物體內的過氧化氫轉化為其他物質，起到保護膜脂的作用［34］，許多研究都將過氧化物酶活性的變化作為衡量植物抗逆指標［35］。劉曉靜等［5］研究表明噴施多效唑和烯效唑能增加Crest 和Alpine草地早熟禾的游離脯氨酸含量和增強早熟禾的過氧化氫酶活性，從而提高它們的抗旱性。徐映明［36］認為多效唑能提高根、莖、葉片的碳水化合物水平，并且影響植物膽固醇的合成及降低飽和態脂肪酸合成，從而影響膜透性，增強抗凍性。蔣麗娟等［37］對綠玉樹扦插苗試驗表明，0.2%的多效唑能抑制低溫處理時膜透性的增加，增強了綠玉樹對零上低溫的抵抗力。盧少云等［38］研究也表明多效唑和烯效唑處理提高了矮生狗牙根POD活性，因而能提高矮生狗牙根的抗旱性。張永清等［39］研究烯效唑浸種對谷子植株生長發育的效益發現，烯效唑浸種可以明顯提高谷子衰老期間根系的SOD和POD活性，降低丙二醛含量，從而延緩谷子地上部的衰老。本試驗比較分析了不同濃度多效唑浸種處理，發現能不同程度地提高甘蔗幼苗葉片的脯氨酸含量和過氧化物酶活性，以50 mg/L對甘蔗葉片中的過氧化物酶活性和脯氨酸含量達到最高。

甘蔗分蘗數在一定程度上伴隨著多效唑濃度的提高而增加，但高濃度多效唑處理對甘蔗的生長也存在一定程度上的抑制作用，且這種抑制作用難以消除，因此，本研究認為中低濃度多效唑浸種處理既能促進甘蔗分蘗發生又能對甘蔗壯苗起到一定的作用。本研究結果顯示多效唑浸種處理具有提高甘蔗葉片中的葉綠素含量、可溶性蛋白質含量、脯氨酸含量和過氧化物酶活性的作用，進而促進了甘蔗整體的生理代謝。綜合考慮，多效唑較為適宜的處理濃度為50 mg/L，多效唑對甘蔗分蘗發生和生理特性的作用效果與前人在小麥和大豆上的應用效果相似。

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（責任編輯 鄒移光）

Effects of seed soaking in paclobutrazol on tillering occurrence and physiological characteristics changes of sugarcane seedlings

LIU Jun-xian1，2，LI Song1，2，TAN Fang1，LIU Xin1，2，HE Yi-bo1，2，WU Kai-chao1，XIONG Fa-qian3，LIU Li-min1，2
（1.Sugarcane Research Institute，Guangxi Academy of Agricultural Sciences，Nanning 530007，China；2.Collaborative Initiative Center of Guangxi Sugar Industry，Nanning 530007，China；3.Cash Crops Research Institute，Guangxi Academy of Agricultural Sciences，Nanning 530007，China）

To study the effects of seed soaking in PP333 on tillering occurrence and changes of physiological characteristics of sugarcane seedlings，the seed soaking treatment was adopted by using the different concentrations of PP333 with the sugarcane variety ROC22 as experimental materials.Then the number and growth of tiller were investigated at six leaf stage of sugarcane seedling.And the physiological parameters as the chlorophyll content，soluble protein content，proline content and peroxidase activity of leaves were measured at sugarcane 2，4，6 leaf stage.The results showed that: PP333 seed soaking treatment could effectively improve and quicken the tillering occurrence of sugarcane seedling.The suitable PP333 concentration for sugarcane tillering occurrence，growth and development was 50mg/L.PP333 seed soaking treatment significantly increased the content of chlorophyllt，soluble protein，proline and the activity of peroxidase in the sugarcane seedling leaves.The optimum PP333 concentration which could make the chlorophyll content and soluble protein content of sugarcane seedling leaves reached the highest value was 90 mg/L. The optimum PP333 concentration which could make the proline content and the peroxidase activity reached the highest value was 50 mg/L.

sugarcane；paclobutrazol；tillering；physiological characteristics

S566.1

A

1004-874X（2016）04-0038-06

10.16768/j.issn.1004-874X.2016.04.009

2015-12-17

國家自然科學基金（31501362）；廣西自然科學基金（2014GXNSFBA118289，2014GXNSF AA118090）

劉俊仙（1982-），女，碩士，助理研究員，E-mail：liujunxian868@163.com

李松（1964-），男，碩士，研究員，E-mail：ls19009@163.com