不同濃度赤霉素對羅馬直立生菜種子萌發和早期發育的影響

謝國蓉 黃慧珍 曹麗敏 江偉民

摘? ? 要：為了使生菜種子能快速萌發節約生產成本和時間，將植物激素赤霉素作為加快其萌發生長的促進劑。本試驗選取菊科萵苣屬的羅馬直立生菜（Lactuca sativa var. ramosa Hort）作為試驗材料，設置不同的赤霉素濃度梯度（0. 001，0.01，0.1，1，10，100 μmol·L-1），研究赤霉素對生菜種子的萌發及早期發育的影響。結果表明，與CK相比，赤霉素GA3有助于提高羅馬直立生菜種子的發芽率、發芽勢、發芽指數、活力指數及幼苗的根長、子葉長和鮮質量，各指標隨著GA3濃度的升高均呈先升后降的趨勢，分別于1，1，1，10，0.1，10，10和0.001 μmol·L-1達到最大值，與CK差異顯著;羅馬直立生菜幼苗下胚軸長度隨著GA3的升高而增加。綜合各項指標，以1～10 μmol·L-1濃度的GA3在促進羅馬直立生菜種子萌發和早期發育方面效果最佳。

關鍵詞：GA3;生菜;種子萌發;萌發指標

中圖分類號：S636.2;S330.2? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2019.12.006

Abstract： In order to save cost for lettuce seeds to germinate quickly， the plant hormone gibberellin was used to accelerate the growth of lettuces. Using Lactuca sativa var. ramosa Hort， different concentrations （0.001， 0.01， 0.1， 1， 10， 100 μmol·L-1） of GA3 were measured on lettuce seed germination and the early stage development. The results showed that compared with CK， GA3 could increase the germination rate， germination potential， germination index， and vitality index of L. sativa var. ramosa Hort seeds， and also the root length， cotyledons length， and fresh weight of L. sativa var. ramosa Hort seedlings. The above indices were all increased first and then decreased following with the GA3 concentration， the highest values were significantly higher than CK， which appeared when the GA3 concentration were 1， 1， 1， 10， 0.1， 10， 10， and 0.001 μmol·L-1， reapectively. The hypocotyl length of L. sativa var. ramosa Hort seedlings were increased with the increased GA3. Comprehensively， the promoting effects of L. sativa var. ramosa Hort seed germination and seedling growth were best when the GA3 concentration was 1～10 μmol·L-1.

Key words： GA3; Lactuca sativa var. ramosa Hort; seed germination; germination index

生菜（Lactuca sativa var. ramosa Hort）是葉用萵苣的俗稱[1-6]，其莖葉中含有萵苣素、微量元素、膳食纖維素等，有助于細胞的抗氧化、抗細胞增殖等，對人體的營養補充、保健、鎮痛催眠、養胃等具有很多的益處[7-15]。提高生菜種子的萌發率，縮短其生產時間，對提高經濟效益十分重要。

在自然條件下，植物在發育過程中極易受到環境因素的影響[16]。有研究發現，15～20 ℃較適宜生菜種子的萌發與生長[17]。除了外界環境，內源激素及遺傳物質會與其共同影響并決定植物的生長[18]。1938年，日本的藪田貞治郎和住木諭介等從赤霉菌培養基的濾液中分離出赤霉素這種活性物質，并鑒定了其化學結構，命名為赤霉酸[19]。赤霉酸是一種四環二萜類化合物，在已知的天然赤霉素中僅少數是具有活性的（如GA1、GA3、GA4、GA7），在高等植物的整個生命周期中起著重要的生理作用，能促進種子的萌發、植株莖的伸長等[20-22]。

本試驗在羅馬直立生菜種子萌發和早期發育生長條件適宜的情況下，探究最佳的赤霉素GA3濃度，以期指導羅馬直立生菜的農業生產，提高其經濟效益。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

羅馬直立生菜種子采購于青縣現代農業技術推廣中心，種子總體顏色為白色或乳白色，呈扁平狀。

1.2 試驗方法

種子萌發與早期發育試驗采用實驗室培養法，運用固體MS培養基進行春化，恒溫光照培養10 d。

1.2.1 制備不同濃度赤霉素的MS固體培養基? ? 將MS培養基進行滅菌處理[23]，在無菌條件下把已過濾除菌的不同濃度[0（CK），0.001，0.01，1，10，100 μmol·L-1]赤霉素（GA3）加入培養基中，按每皿18 mL培養基溶液和2 mL的赤霉素GA3溶液進行配制。

1.2.2 種子處理 在無菌條件下用75%的酒精先處理1 min，并用無菌水漂洗3～5次;再用10%次氯酸鈉溶液處理3～5 min， 用無菌水漂洗3～5次。將種子按照間距0.5 ～0.7 cm的距離在90 mm規格的培養皿中進行點播，每皿50粒種子，每個濃度設置3皿。進行春化后[24]轉移至20 ℃、光照周期24 h的恒溫光照培養箱中進行培養。每12 h記錄1次結果。

1.3 生長指標的測定

1.3.1 種子發芽率? ? 種子發芽率（%）=發芽試驗終期發芽種子數/試驗種子總粒數×100。

1.3.2 種子發芽勢? ? 種子發芽勢（%）=處理后t d的發芽數/相應的發芽天數×100。

1.3.3 根長、下胚軸長度、子葉長度? ? 生長第7天后，每組中隨機抽取30株幼苗，進行根長、下胚軸長、子葉長的測量。

1.3.4 發芽指數? ? 發芽指數（GI）=∑（處理后t d的發芽數/相應的發芽日數）。

1.3.5 活力指數? ? 活力指數（VI）=發芽指數（GI）×生物量。

1.3.6 種子生物量? ? 鮮質量：用濾紙吸干植株表面附著的水分后稱其質量;干質量：用烘箱烘干植株的水分后稱其質量。

1.4 數據分析

對試驗結果進行數據記錄和拍照記錄，并運用Mlcrosoft Excel 2010軟件進行數據處理。

2 結果與分析

2.1 赤霉素GA3對羅馬直立生菜種子萌發的影響

通過拍照記錄可以清晰地看出，在種子結束春化的第1天培養基中已有種子萌發，通過圖1能發現CK中的平均萌發顆粒為40顆，試驗組的平均萌發顆數依次為41，42，44，45，43和42。CK的平均萌發數小于試驗組，且萌發后的種子長勢較弱。

2.1.1 對種子發芽率的影響? ? 由圖2種子的萌發率曲線變化可看出，CK和試驗組的種子萌發率均達90%以上，對比后發現，在萌發的3～4 d時大多數種子的萌發率已逐漸接近100%，第5天時萌發速率為0。

2.1.2 對種子發芽勢的影響? ? 在恒溫光照培養箱培養1 d后，比較各組的發芽勢如圖3。赤霉素GA3濃度為0.001～1 μmol·L-1時各試驗組發芽勢均升高且呈上升趨勢，在赤霉素GA3濃度為1 μmol·L-1時發芽勢最大達到91.33%，且與CK差異顯著（P<0.01）。試驗表明，赤霉素GA3對羅馬直立生菜種子的萌發具有促進作用。

2.1.3 對種子發芽指數的影響? ? 由圖4可知，羅馬直立生菜種子在不同赤霉素GA3濃度下的發芽指數均上升并在赤霉素GA3濃度為1 μmol·L-1時達到最大，與CK差異顯著（P<0.01）。但在赤霉素GA3濃度為10 μmol·L-1后呈下降趨勢。試驗結果表明，赤霉素GA3處理后可提高羅馬直立生菜種子的萌發指數。

2.1.4 對種子萌發的活力指數影響 由圖5可知，隨著赤霉素GA3濃度（0.001～10 μmol·L-1）的增加羅馬直立生菜種子的活力指數增加，濃度為10 μmol·L-1時達到最大且顯著高于CK（P<0.01）。試驗結果表明，赤霉素GA3處理后可提高羅馬直立生菜種子的活力指數。

2.2 赤霉素GA3對羅馬直立生菜幼苗鮮質量和干質量的影響

取各個培養皿中長勢挺拔、具備5根根毛以上的長勢良好的40棵植株，并稱其鮮質量和干質量。由圖6可知，隨著赤霉素濃度（0.001～10 μmol·L-1）的升高，植株的鮮質量均顯著增加并呈上升趨勢（P<0.01），但在赤霉素GA3濃度為100 μmol·L-1時下降。赤霉素GA3濃度為10 μmol·L-1時羅馬直立生菜的幼苗鮮質量值為（1.02±0.02） g，比CK高出了（0.29±0.03） g。試驗結果表明，赤霉素GA3處理可提高羅馬直立生菜種子鮮質量。

2.3 赤霉素GA3對羅馬直立生菜種子萌發過程中下胚軸長度、根長、子葉長度的影響

如圖7所示，比較發現當濃度大于0.1 μmol·L-1時試驗組下胚軸長度顯著高于CK（P<0.01），且隨濃度的升高呈上升趨勢，濃度高于10 μmol·L-1時趨于平緩。試驗結果表明，赤霉素GA3處理對羅馬直立生菜種子的早期生長過程中下胚軸生長具有促進作用。

測量后數據處理如圖8所示，赤霉素GA3濃度為0.001～1 μmol·L-1時，根長顯著高于CK（P<0.01）。試驗結果表明，赤霉素GA3處理對羅馬直立生菜種子根長生長具有促進作用。

由圖9可以看出，CK的子葉長度顯著低于試驗組（P<0.01），在赤霉素GA3濃度為10 μmol·L-1時子葉長度達到最大，子葉長度為（2.27±0.15） cm，比空白組長（1.37±0.15） cm。試驗結果表明，赤霉素GA3處理促進羅馬直立生菜種幼苗下胚軸生長。

3 結論與討論

本文選用羅馬直立生菜種子作為試驗材料，利用不同濃度赤霉素GA3（濃度為0.001，0.01，0.1，1，10和100 μmol·L-1）進行處理，在適宜的條件下探究種子的萌發和早期發育情況。種子在萌發過程中對水分吸收分3個不同階段：急劇吸水、吸水停止和重新迅速吸水，并且在種子萌發過程中露白、伸長、變綠等不同過程中內部的物質變化存在時間上的差異[25-30]。因此種子的鮮質量、干質量就會受水分以及不同生長期的影響。本試驗與曹菲菲[31]在對生菜高溫條件下利用赤霉素等多種激素共同抵御不適宜條件的結論一致，并不是濃度越高則促進越強和根長、下胚軸長度、子葉長度等生長指標就越高，而是具有一定的曲線變化;同時，在不同的指標中顯示處理組與CK相比，赤霉素GA3對促進種子萌發和對植株莖的伸長具有極大的促進作用。

本試驗從種子萌發和種子早期發育的各項指標綜合分析，將種子置于不同的赤霉素濃度中培養1周后發現，在不同的測試指標中試驗組與CK相比都具有不同程度上的促進作用。赤霉素濃度為1～10 μmol·L-1時在活力指數、鮮質量、下胚軸長度、子葉長度等方面顯著高于CK。當今社會在蔬菜種植的趨勢已是以大規模的大棚種植為主，可以人為地從光照時長、光照的強度、溫度的控制、濕度的調節以及噴灑植物激素來調節使植株生長得更好更快。蔬菜大棚栽植的栽植條件、原料消耗、出售周期等經濟效益上看，羅馬直立生菜最佳的赤霉素GA3濃度為1～10 μmol·L-1。從蔬菜大棚栽植的栽植條件、原料消耗、出售周期等經濟效益上看，使羅馬直立生菜生長最佳、培育期限最短的赤霉素GA3濃度應該選1～10 μmol·L-1。

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