不同油菜品種內源激素水平的差異及其對催熟劑的響應

郭　靜，周可金

(1.宿州職業技術學院 農藝系，安徽 宿州 234101；2.安徽農業大學 農學院，安徽 合肥230036)

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不同油菜品種內源激素水平的差異及其對催熟劑的響應

郭靜1，周可金2，*

(1.宿州職業技術學院 農藝系，安徽 宿州 234101；2.安徽農業大學 農學院，安徽 合肥230036)

為了研究催熟劑對油菜內源激素的影響，以促進果粒的一致成熟和適應機械化收割，以4種不同熟期的油菜品種和復合催熟劑(0.5%乙烯利+0.3%敵草快)為材料，研究不同熟期油菜品種內源激素的差異及催熟劑對不同品種內源激素的影響。結果表明：成熟期不同品種油菜內源激素含量差異顯著，早熟品種的乙烯、ABA含量高于晚熟品種，且高峰期出現較早，下降也較快；而IAA含量與乙烯、ABA含量相反。噴施催熟劑后，乙烯與ABA含量增加，IAA含量降低；角果皮中乙烯釋放增加量顯著大于籽粒，晚熟品種表現更持久，ABA含量的增加規律與之相反；角果皮與籽粒中IAA的下降幅度在不同品種間表現不同。推測催熟劑可以通過調節內源激素的釋放量來促進油菜籽粒成熟。

油菜品種；內源激素；催熟劑；乙烯；ABA；IAA

油菜是重要的油料作物，也是中國南方種植的主要作物之一。油菜的生物學特點是整株角果的成熟期不一致，其成熟順序是先主花序后分枝[1]，這給油菜的機械化收割帶來了困難。而人力收獲、搬運、攤曬等勞動成本較高，制約了油菜規模化種植，導致油菜種植面積逐年下降。與“十五”期間的高峰年份相比，2014年安徽省油菜種植面積減少了60%～70%[2]。油菜收獲的機械化是恢復和振興中國油菜產業的必然選擇[3]。而油菜整株角果和籽粒成熟期相對一致是實現油菜機械化收獲的前提，可以通過培育角果成熟期一致、耐裂莢的油菜新品種，或在成熟前通過化學催熟技術，促進角果同時成熟[3]。

目前，用于農作物的人工化學催熟劑主要是外源激素和部分除草劑。油菜收獲前，用百草枯、草甘膦等除草劑處理有明顯催熟效果，對產量影響不大，但噴施過早對產量有顯著影響[4]。除草劑如敵草快、利收谷催熟速度快、效果好，但對角果皮葉綠素破壞嚴重，導致角果光合效率和光能利用率下降，降低千粒重、產量與品質，且濃度越高降低越多[5]；農達、乙烯利催熟效果慢，但對角果傷害小，對角果光合效率、產量與品質影響均較小[3-4]。油菜角果的發育與成熟受內源激素的調節和控制，角果的內源激素含量在不同發育時期也不同[6]。在角果發育后期，使用乙烯利等化學催熟劑，能加快油菜等農作物的成熟[7-10]。有關催熟劑對油菜光合特性、產量和品質的影響研究較多[3-5，10-13]，但對內源激素的影響研究較少[14]。研究莢果發育和成熟期內源激素釋放規律，明確催熟劑對內源激素釋放的調控規律，對催熟劑的合理使用、促進角果成熟一致、油菜機械化收獲有重要意義[14]。本文對4個不同類型油菜品種內源激素的差異進行分析，并探討其對催熟劑的響應情況，為油菜藥劑催熟技術的應用提供理論依據。

1　材料與方法

1.1材料

供試油菜品種為4個成熟期不同的甘藍型冬油菜品種：德雜10號(早熟)、同富油3號(早中熟)、湘油15(中熟)、華協102(晚熟)，試驗品種由湖南農業大學國家油料作物改良中心提供。催熟劑為20%敵草快液劑，購于濟南綠霸農用化學品公司；40%乙烯利液劑，購于上海澎蒲化工廠。

1.2試驗設計

試驗在湖南農業大學油料改良中心油菜基地進行，采用2因素隨機區組設計。因素1為油菜品種，設4個水平：德雜10號、同富油3號、湘油15和華協102；因素2為催熟劑，共設2個水平，催熟劑處理：0.5%乙烯利+0.3%敵草快；對照(CK)：清水對照。試驗小區面積20 m2，8個處理，3次重復。于2009年9月29日播種，每hm2定苗15.0萬株，按常規栽培管理，于翌年4月22日在角果進入黃熟期均勻噴施，噴施時添加表面活性劑，噴藥量900 kg·hm-2。

1.3測定項目及方法

測定內源激素吲哚乙酸(IAA)、脫落酸(ABA)、乙烯(CEPA)的含量。

IAA和ABA含量采用高效液相色譜法測定[14]。取樣與處理：初花期時每小區選擇開花期一致的油菜植株20株，并掛牌標示，自4月22日第一次取樣(噴藥前)，每隔3 d從所選植株主花序中部采取6個角果，在冰面分離籽粒和角果皮，稱量(1.000 0 ～ 2.000 0 g)后，隨即用液氮處理1 min左右，冷凍干燥機干燥，-75℃冰箱保存。按照王若仲等[15]的方法測定油菜角果皮和籽粒中IAA與ABA的含量。

乙烯含量采用氣相色譜法測定[14]，參照劉志勇等的方法并作改進，采用Agilent 6890型氣相色譜儀測定。自4月22日第一次取樣(噴藥前)，催熟處理后，每隔3 d取樣1次，每處理從所選植株主花序取5個角果帶至室內，角果皮和籽粒分離后分別置于16 mL左右的安瓿瓶中，然后滴加2 ～ 3滴蒸餾水至瓶中，密封、避光保存于陰暗處，5 h后測定，3次重復。乙烯釋放量的計算方法依據劉志勇等[16]的方法。

2　結果與分析

2.1不同油菜品種乙烯釋放量

2.1.1不同油菜品種籽粒中乙烯釋放量比較

由圖1可以看出，不同熟期的油菜品種籽粒中乙烯的釋放量及釋放高峰期在測定期內不同。早熟品種德雜10號和同富油3號進入熟期后籽粒中乙烯釋放量迅速減少，高峰期出現較早。而中晚熟品種湘油15和華協102進入熟期后乙烯釋放量還有一個波動過程，乙烯釋放高峰期出現較晚，華協102進入熟期第6 d的乙烯釋放量仍在45.02 μL·g-1·h-1以上。根據乙烯的產生規律及其生理作用分析[17]，早熟品種乙烯高峰期出現早，且下降快，成熟較快；晚熟品種進入成熟期后乙烯釋放高峰期出現較晚，且有波動，成熟較慢，成熟期推遲。

圖1　不同油菜品種籽粒乙烯釋放量Fig.1　Ethylene release in seeds of different rapeseed varieties

2.1.2不同油菜品種角果皮中乙烯釋放量比較

從圖2可以看出，不同品種的油菜角果皮中乙烯釋放量均低于同時期的籽粒乙烯釋放量，而且進入成熟期后基本上都逐漸減少，而且早熟品種乙烯釋放量下降較快，晚熟品種釋放量下降較慢。早熟品種(德雜10號)及早中熟品種(同富油3號)在測定期內果皮乙烯釋放量均低于中晚熟品種，5月1日及5月4日中晚熟品種的果皮乙烯釋放量均高于10 μL·g-1·h-1，而早熟品種均低于10 μL·g-1·h-1。這與籽粒中乙烯釋放規律基本一致，可能早熟品種的乙烯釋放量高峰期出現在測定之前，后又急劇下降，成熟較早。中熟品種湘油15角果皮中乙烯釋放量出現明顯的第2個高峰，促進中熟品種的成熟，使其熟期早于晚熟品種。

2.2不同油菜品種ABA與IAA含量

從表1可以看出，同一油菜品種籽粒中ABA含量要顯著高于角果皮，這與乙烯的釋放規律相同。而IAA的含量則不同，早、中熟品種角果皮中IAA含量略高于籽粒，晚熟品種籽粒的IAA含量要高于果皮。說明早、中熟品種的果皮與籽粒成熟速率較為接近，而晚熟品種籽粒的發育遲(滯)于其果皮的發育，所以表現為遲熟。不同品種分析發現，早熟品種的角果IAA含量低于晚熟品種，而ABA含量變化則相反，早熟品種角果中ABA含量顯著高于晚熟品種。結合這2種內源激素的生理作用分析，推測它們含量的不同決定了不同油菜品種熟期的不同。

2.3催熟劑對不同油菜品種乙烯釋放的影響

2.3.1催熟劑對不同油菜品種籽粒中乙烯釋放的影響

從表2可以看出，不同熟期的油菜品種對催熟劑的反應有所差異。噴施催熟劑后，早熟品種(德雜10號)各測定日期的乙烯釋放量除噴藥后11 d外均低于對照，但對于中晚熟品種而言，噴藥后各測定日期的乙烯釋放量總體均高于對照，表明在本試驗設定的日期內噴施催熟劑可以增加中晚熟品種的乙烯釋放量，促進其成熟，而對早熟品種幾乎沒有作用，可能是因為早熟品種的呼吸高峰期出現較早，噴施催熟劑后，乙烯釋放量在短時間內(0 ～ 3 d)迅速增加，后又迅速下降，催熟作用強烈而又短暫。早熟品種處理后11 d，乙烯釋放量基本降到20 μL·g-1·h-1以下，而晚熟品種在處理11 d后，乙烯釋放量仍保持30 μL·g-1·h-1以上。說明催熟劑對晚熟油菜品種的催熟作用延續時間較長。

圖2　不同油菜品種角果皮中乙烯釋放量Fig.2　Ethylene release in shells of different rapeseed varieties

表1四月二十五日不同油菜品種角果皮與籽粒中ABA與IAA的含量(ng·g-1)

Table 1The contents of ABA and IAA in shells and seeds of different rapeseed varieties on 25-Apr (ng·g-1)

品種角果皮IAAABA籽粒IAAABA德雜10號40.437d158.206a30.245d568.753a同富油3號43.267c134.632b38.057c515.248b湘油1551.295b113.898c52.660b464.116c華協10258.395a95.677d65.070a436.176d

注：同列數據后無相同小寫字母表示不同品種間激素含量差異顯著(P<0.05)。

表2催熟劑對不同油菜品種籽粒中乙烯釋放的影響(μL·g-1·h-1)

Table 2Effects of ripener on ethylene release in seeds of different rapeseed varieties (μL·g-1·h-1)

品種不同處理時間(d)乙烯釋放量/(μL·g-1·h-1)03CK處理6CK處理9CK處理11CK處理德雜10號174.5756.2649.4730.5018.8327.9627.1911.5318.54同富油3號210.3741.9859.6126.0728.0732.6817.0010.5314.48湘油15108.6537.4050.5451.1639.5438.3840.9922.2540.03華協102314.3046.9780.8236.0244.5845.0251.7911.9836.86

注：處理即催熟劑處理，下同。

2.3.2催熟劑對不同油菜品種角果皮中乙烯釋放量的影響

由表3可以看出，噴施催熟劑后，各測定日期和各品種角果皮中的乙烯釋放量均顯著高于對照，說明該催熟劑能誘導植株體內產生乙烯，顯著增加角果皮中乙烯的施放量。且在催熟過程中乙烯釋放有一個明顯的高峰，但不同品種高峰期的出現時間和峰值不同。從表2與表3可以看出，催熟劑對油菜角果皮中乙烯釋放的影響大于對籽粒中乙烯釋放的影響，這與藥劑直接噴在角果皮上有很大關系。

表3外源激素對不同油菜品種角果皮中乙烯釋放的影響(μL·g-1·h-1)

Table 3Effects of ripener on ethylene release in shells of different rapeseed varieties (μL·g-1·h-1)

品種不同處理時間(d)乙烯釋放量/(μL·g-1·h-1)03CK處理6CK處理9CK處理11CK處理德雜10號76.5512.2652.4914.8463.239.59193.146.7864.80同富油3號91.8420.0463.349.4443.408.4593.446.0561.69湘油1553.2623.7683.7813.7939.6817.3131.4710.2741.32華協102117.8024.1269.5914.41102.4912.82395.1310.1096.37

2.4催熟劑對不同油菜品種IAA與ABA含量的影響

從圖3-A可以看出，使用催熟劑3 d后，不同品種油菜對催熟劑響應均較明顯，IAA含量顯著降低，但響應的程度在品種間有差異。早熟品種下降幅度大于中晚熟品種，早熟品種德雜10號果皮中IAA含量的下降幅度最大，為40.20%，而晚熟品種華協102果皮中IAA含量的下降幅度最小，為24.8%。催熟劑對籽粒中IAA含量的影響大于對果皮中IAA含量的影響。籽粒中IAA含量下降幅度較大，為33.49%～50.4%，而果皮中IAA含量降低的幅度較小，為24.8%～40.20%。催熟劑對不同油菜品種籽粒中IAA含量的影響與對果皮中IAA含量的影響不同，晚熟品種華協102籽粒中IAA含量的下降幅度最大，為50.4%，中早熟品種較低，為33.49%～47.03%。

從圖3-B可以看出，果皮中的ABA含量顯著低于籽粒，晚熟品種果皮、籽粒中ABA含量明顯低于早熟品種。噴灑催熟劑3 d后，不同品種油菜ABA含量均明顯增加，籽粒中增加較快，早熟品種德雜10號和同富油3號上升幅度分別達73.06%和84.8%，而晚熟品種上升幅度較小，特別在果皮中，晚熟品種湘油15上升幅度僅為41.35%。

圖3　催熟劑對不同油菜品種果皮和籽粒中IAA(A)和ABA(B)含量的影響Fig.3　Effects of ripener on the contents of IAA (A) and ABA (B) in seeds and shells of different rapeseed varieties

3　結論與討論

植物內源激素對植物的生長、代謝、成熟、形態建成等生理活動起著重要的調節作用[17]。乙烯、IAA、ABA是油菜的內源激素，對油菜的細胞分裂、同化產物控制、角果成熟等起重要調節作用[18-19]。

植物體內激素的調節控制植物的發育、成熟過程，不同發育時期的油菜籽粒內源激素含量不同。研究發現，不同油菜品種角果中乙烯的釋放量不同。早熟品種終花后20 d左右乙烯產生速率較高，進入熟期后乙烯的釋放量迅速減少，高峰期出現較早。而晚熟品種乙烯釋放有一個明顯波動，在角果皮中表現明顯，有一個第二峰值，從而使熟期延后；早熟品種的角果IAA含量低于晚熟品種，ABA含量變化與IAA的變化相反，早熟品種角果中ABA含量遠高于晚熟品種，這與周可金等[14]的研究結果一致。不同油菜品種IAA與ABA含量的差異與品種熟期天數的相關性需進一步研究。

乙烯利是一種可以誘導植物內源激素乙烯釋放的生長調節劑[4，20]，能夠刺激植物釋放乙烯，可促進干物質轉化，加速植株的枯熟和籽粒成熟，但其催熟效果不明顯[10，13]。敵草快是觸殺脫水催熟劑，是典型的光合系統抑制劑，催熟效果迅速而明顯[3-4，14]。施用敵草快會導致植株較快枯熟死亡[20]，光合速率迅速下降，油菜產量、千粒重和含油量下降顯著。乙烯利與敵草快復配后兩者催熟效果達到互補，催熟效果較單劑好[4]。本試驗中，噴施乙烯利與敵草快的復配催熟劑能顯著增加角果皮中乙烯的釋放量，而對籽粒中乙烯釋放量的影響相對較小。催熟劑可促進中晚熟品種籽粒中乙烯的釋放速率，對早熟品種影響不大，研究發現，催熟劑對晚熟品種在成熟前期的影響極其顯著。催熟劑對IAA和ABA的釋放也有一定影響，使得角果和籽粒中IAA釋放量減少，ABA釋放量增加，可使早熟品種ABA含量在短時間內迅速增加，加速其成熟進程，而晚熟品種ABA含量增加的較慢，說明催熟劑對晚熟品種的催熟作用較緩慢。對于早熟品種，乙烯利的催熟作用短暫而急促，因此，對于早熟品種，乙烯利的噴施時間應提前才能充分發揮其催熟作用。

總之，不同品種油菜內源激素差異明顯，催熟劑對內源激素IAA、乙烯、ABA的釋放有一定影響。噴施催熟劑后，促進成熟和脫落的乙烯與ABA含量增加，而促進生長、延遲成熟的IAA含量顯著降低，表明催熟劑通過影響油菜內源激素的釋放，調節角果成熟，起到催熟的作用。有研究表明，乙烯利及其復配制劑對棉花種子萌發有一定的抑制作用[21-22]，而催熟劑對油菜種子萌發特性的影響尚待研究。不同熟期的油菜品種角果發育時間不同，催熟劑的適宜噴施時間有待深入研究。另外，部分催熟劑單劑和復合催熟劑的噴施時間也有待深入研究[10，23]。

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(責任編輯侯春曉)

The differences of endogenous hormones level and their response to ripener among the different rapeseed varieties

GUO Jing1，ZHOU Ke-jin2，*

(1.Agricultural Department，Suzhou Vocational and Technical College，Suzhou 234101，China;2.College of Agriculture，Anhui Agricultural University，Hefei 230036，China)

To study the effects of ripener on endogenous hormones in rapeseed，and promote the shell’ and seeds’ unified maturity and meet mechanized harvesting,4 rapeseed varieties with different maturity periods and compound ripener (0.5% ethephon + 0.3% diquat) were used to study the difference of endogenous hormones and the effects of ripener on endogenous hormones in 4 rapeseed varieties.It was found that during maturity period，the differences of endogenous hormones’ content in different rapeseed varieties were remarkable.The contents of ethylene and ABA in early-maturing varieties were higher than those in late-maturing varieties，the fastigium of them appeared earlier but fell faster.While the content of IAA showed contrary to ethylene and ABA.After spraying with ripener，the contents of ethylene and ABA raised while IAA decreased.The increment of ethylene in shell exceeded that in seeds dramatically，which lasted longer in late-maturing varieties.The law of increasing of ABA content showed contrary to ethylene.The falling range of IAA content in shell and seeds were entirely different among different varieties.The results indicated that ripener could promote rape seed ripening by regulating the release of endogenous hormones.

rapeseed varieties;endogenous hormone;ripener;ethylene;ABA;IAA

浙江農業學報Acta Agriculturae Zhejiangensis，2016，28(3):383-388http://www.zjnyxb.cn

郭靜，周可金.不同油菜品種內源激素水平的差異及其對催熟劑的響應[J].浙江農業學報，2016，28(3):383-388.

10.3969/j.issn.1004-1524.2016.03.04

2015-08-17

國家科技支撐計劃項目(2012BAD14B13)；安徽省油菜產業技術體系建設項目(AHCYTX-04)；安徽省質量工程項目省級示范實驗實訓中心項目(20101393)

郭靜(1972—)，女，安徽宿州人，副教授，碩士，從事作物高產優質栽培研究。E-mail：guojing580@sohu.com

，周可金，E-mail：zhoukejin@163.com

S565.4；Q946

A

1004-1524(2016)03-0383-06