赤霉素對煙草幼苗生長發(fā)育及其生理生化特性的影響

朱振國 周廣苗 譚效磊 宋青松 張漸隆

摘要：在霍格蘭營養(yǎng)液中添加6個(gè)不同濃度（0、0.1、0.2、0.4、0.8、1.6 mg·L-1）的植物生長調(diào)節(jié)劑赤霉素（GA3），研究其對煙苗生長及生理生化特性的影響。結(jié)果表明：隨著赤霉素濃度的增加，煙草幼苗的生物量和根系指標(biāo)呈先增加后降低趨勢。具體來看，0.2 mg·L-1處理較其它處理提升根系活力，并顯著增加煙苗地上部干重和根干重，增幅分別達(dá)到7.26%～127.27%、8.54%～174.73%;而0.8、1.6 mg·L-1赤霉素處理較對照降低煙草幼苗生物量和根系活力。隨著赤霉素濃度的增加，煙苗根系各項(xiàng)指標(biāo)呈先增加后減少趨勢，各處理間差異顯著;0.2 mg·L-1赤霉素處理較其它處理顯著增加煙苗根總長度、根表面積、根體積、根平均直徑、根尖數(shù)，增幅分別達(dá)到4.46%～57.83%、2.34%～51.97%、14.44%～168.35%、14.59%～109.78%、17.73%～121.85%。此外，0.2 mg·L-1赤霉素處理能提高煙苗葉片SOD、POD和 CAT活性，降低MDA含量，增加葉片SPAD值，提升光合特性。在該試驗(yàn)條件下，煙草漂浮育苗營養(yǎng)液中添加的赤霉素最佳濃度為0.2 mg·L-1。

關(guān)鍵詞：煙草;漂浮育苗;赤霉素;幼苗生長;生理生化

中圖分類號：S572.01+S482.8文獻(xiàn)標(biāo)識號：A文章編號：1001-4942（2019）04-0139-05

Abstract Plant growth regulators gibberellins with six different concentrations （0， 0.1， 0.2， 0.4， 0.8， 1.6 mg·L-1） were added into Hoagland nutrient solution to study their effects on the growth and physiological and biochemical characteristics of tobacco seedlings. The results showed that with the increase of gibberellin concentration， the biomass and root index of tobacco seedlings increased firstly and then decreased. Compared with the other treatments， the treatment with 0.2 mg·L-1 gibberellin increased root vitality， and significantly increased shoot dry weight and root dry weight of the tobacco seedlings with the corresponding increments of 7.26%～127.27% and 8.54%～174.73%， respectively. Compared with the control group， 0.8 and 1.6 mg·L-1gibberellin treatments reduced the biomass and root activity of tobacco seedlings. With the increase of gibberellin concentration， the indexes of tobacco seedling root system increased firstly and then decreased， and there were significant differences among treatments. Compared with the other treatments， 0.2 mg·L-1 gibberellin treatment significantly increased the total root length， root surface area， root volume， average root diameter and number of root tips of tobacco seedlings by 4.46%～57.83%， 2.34%～51.97%， 14.44%～168.35%， 14.59%～109.78% and 17.73%～121.85%， respectively. In addition， 0.2 mg·L-1 gibberellin treatment could improve SOD， POD and CAT activities， reduce MDA content， increase SPAD value and improve photosynthetic characteristics in leaves of tobacco seedlings. Under the conditions of this experiment， the optimal concentration of gibberellin added into the floating tobacco seedling nutrient solution was 0.2 mg·L-1.

Keywords Tobacco; Floating seedling culture; Gibberellin; Seedling growth; Physiology and biochemistry

煙草是我國重要的經(jīng)濟(jì)作物，而煙草育苗是產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中重要的環(huán)節(jié)之一，能否培育壯苗直接影響著煙株后期的長勢及產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。赤霉素是一類重要的植物生長調(diào)節(jié)劑，在植物生長發(fā)育過程中起著十分重要的作用，它可以提高煙種活力、發(fā)芽率以及幼苗質(zhì)量[1]。

趙定準(zhǔn)等[2]通過對煙苗澆灌芐氨·赤霉酸營養(yǎng)液，發(fā)現(xiàn)一定濃度的芐氨·赤霉酸對煙草幼苗葉片內(nèi)葉綠素、脯氨酸、丙二醛、POD和CAT等生化指標(biāo)都有積極作用，能夠有效地促進(jìn)煙草幼苗生長發(fā)育。李怡斐等[3]研究發(fā)現(xiàn)利用200 mg·L-1的赤霉素溶液浸種，能提高辣椒種子發(fā)芽勢、活力指數(shù)和壯苗指數(shù)，有利于培育壯苗。施園等[4]在研究赤霉素對甜瓜幼苗建成與產(chǎn)量形成的影響中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過40 mg·L-1赤霉素浸種處理，增加了甜瓜的株高、莖粗、主根長度、葉面積，對連作下甜瓜幼苗形態(tài)建成的促進(jìn)作用最強(qiáng)。張會靈等[5]利用赤霉素處理蘿卜種子，發(fā)現(xiàn)10 mg·L-1赤霉素對蘿卜幼苗生長的促進(jìn)作用最大，能夠顯著提高蘿卜幼苗根長、根系活力、株高和葉綠素、可溶性蛋白質(zhì)含量，并顯著降低丙二醛含量。

以上研究表明，赤霉素在植物上已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，但是其研究方式主要為基質(zhì)澆灌和浸種處理，而配制成營養(yǎng)液由植物根系直接吸收的研究較少。在漂浮育苗營養(yǎng)液中添加赤霉素將比直接噴施更有利于植株的吸收利用，可減少使用濃度和用量，提高使用效率，并且省工省時(shí)，從而降低生產(chǎn)成本。此外，將赤霉素添加到營養(yǎng)液中，可使藥肥水三者有機(jī)結(jié)合，有助于煙草育苗水肥一體化的推廣。因此，本試驗(yàn)設(shè)置在煙草育苗營養(yǎng)液中添加不同濃度的赤霉素，研究其對煙苗生長及葉片生理生化特性的影響，以期確定水培使用的最佳赤霉素濃度，為赤霉素在煙草漂浮育苗上的應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)于2018年3—9月在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草溫室進(jìn)行。供試煙草品種NC102，高抗黑脛病，低抗青枯病，抗普通華野病毒病、馬鈴薯病毒病、煙草蝕紋病毒病，具有良好的適應(yīng)性。

所用營養(yǎng)液為煙草專用霍格蘭營養(yǎng)液，其營養(yǎng)組成為：Ca（NO3）2·4H2O、KNO3、NH4H2PO4、EDTA -Fe、MgSO4·7H2O、MnSO4·H2O、CuSO4·5H2O、ZnSO4·7H2O、H3BO3、（NH4）6Mo7O24·4H2O。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用單因素完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)置0（對照）、0.1、0.2、0.4、0.8、1.6 mg·L-16個(gè)赤霉素（GA3）濃度處理。

采用育苗盤漂浮育苗，待煙苗長至移栽前兩周時(shí)（煙苗株高為8 cm左右，葉片為5片左右），選取長勢一致、無病害煙苗，用清水把根部基質(zhì)沖洗干凈剪去病殘根，再用自來水洗凈后移栽到漂浮育苗塑料盆（規(guī)格統(tǒng)一，容積5 L）中進(jìn)行漂浮育苗。漂浮育苗塑料盆四周用黑色膠帶密封，減少青苔和其它微生物的生長。每盆移栽4株，重復(fù)3次。隨機(jī)排列，每7天更換1次營養(yǎng)液。

按照當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范，用山東農(nóng)業(yè)大學(xué)煙草育苗基質(zhì)進(jìn)行栽培管理。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

1.3.1 形態(tài)指標(biāo)的測定 主要參照中華人民共和國煙草行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（YC/T 142—2010）進(jìn)行。待煙苗處理兩周后測定株高、莖粗、葉綠素SPAD值。株高：用直尺測定煙苗基部（泡沫板）至主莖頂部即主莖生長點(diǎn)之間的距離;莖粗：測定子葉下部直徑最大周長;用SPAD-502儀測定植株葉片葉綠素SPAD值。使用根系分析儀（ScanMaker i800plus）于煙苗移栽前兩周測定根系指標(biāo)。

1.3.2 生理生化指標(biāo)的測定 煙苗移栽前，每處理收取3株稱量地上部及根系鮮重，然后將煙草放入烘箱105℃殺青30 min、75℃烘48 h至恒重，烘箱內(nèi)冷卻后稱量地上部及根系干重。每處理另取3株鮮樣測定葉片光合特性和葉片、根系的酶指標(biāo)。光合指標(biāo)的測定用CIRAS-3 光合儀進(jìn)行測定，MDA、SOD和POD活性測定采用劉祖祺等[6]的方法，即丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸法，超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮藍(lán)四唑法，過氧化物酶（POD）活性采用愈創(chuàng)木酚法;可溶性蛋白含量測定采用考馬斯亮藍(lán)G-250法[7]，過氧化氫酶（CAT）活性測定采用紫外吸收法 [8]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用Microsoft Excel 2010和SPSS 19.0進(jìn)行處理和分析。方差分析在0.05水平上用ANOVA法，差異顯著性分析在0.05水平上用LSD法 。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度赤霉素處理對煙草幼苗生物量的影響

由表1可知，與對照相比，除高濃度0.8、1.6 mg·L-1赤霉素處理降低生物量，其余添加赤霉素處理均不同程度地增加煙苗的地上部和根系干重，提高壯苗指數(shù)，并且差異顯著。隨著赤霉素濃度的增加，煙苗生物量呈先增加后降低趨勢。0.2 mg·L-1 赤霉素處理較其它處理根干重和地上部干重的增幅分別達(dá)到7.26%～127.27%、8.54%～174.73%，壯苗指數(shù)增幅達(dá)到14.09%～148.92%，且差異均達(dá)顯著水平。高濃度0.8、1.6 mg·L-1赤霉素處理的地上部干重、根干重、壯苗指數(shù)分別較對照減少27.11%、10.46%、3.97%和50.41%、40.17%、38.89%，差異也均達(dá)顯著水平。

2.2 不同濃度赤霉素處理對煙草幼苗根系的影響

由表2可知，隨著赤霉素濃度的增加，不同處理煙苗根系各項(xiàng)指標(biāo)呈先增加后減少趨勢，各處理間差異顯著。0.2 mg·L-1赤霉素處理較其它處理顯著增加煙苗根總長度、根表面積、根體積、根平均直徑、根尖數(shù)、根系活力，增幅分別達(dá)到4.46%～57.83%、2.34%～51.97%、14.44%～168.35%、14.59%～109.78%、17.73%～121.85%、10.83%～53.37%。高濃度0.8、1.6 mg·L-1赤霉素處理的根總長度、根表面積、根體積、根平均直徑、根尖數(shù)、根系活力分別較對照減少5.91%、4.10%、20.64%、11.97%、13.09%、7.19%和26.29%、13.93%、36.74%、32.14%、24.44%、14.67%，且均達(dá)顯著水平。[FL）]

2.3 不同濃度赤霉素對煙草幼苗SPAD值、光合特性的影響

由表3可知，不同濃度赤霉素處理對煙苗葉片SPAD值、光合特性指標(biāo)影響不同。葉片SPAD值隨赤霉素濃度的增加先增加后降低，0.2 mg·L-1赤霉素處理的SPAD值較對照顯著增加47.59%，1.6 mg·L-1赤霉素處理的SPAD值顯著低于對照。葉片的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率隨著赤霉素濃度的增加先增加后降低，而胞間CO2濃度隨著赤霉素濃度的增加先降低后增加。0.2 mg·L-1赤霉素處理的葉片凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度較對照分別增加58.99%、31.01%、92.20%，胞間CO2濃度較對照減少45.92%，且均達(dá)顯著水平。0.8、1.6 mg·L-1赤霉素處理的各項(xiàng)光合特性指標(biāo)顯著低于對照，葉片凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度較對照分別降低9.47%、11.97%、33.28%和21.63%、28.57%、62.18%，胞間CO2濃度較對照分別增加36.64%和61.23%，也均達(dá)顯著水平。

2.4 不同濃度赤霉素處理對煙苗根部保護(hù)性酶及丙二醛、可溶性蛋白的影響

由表4可知，不同濃度赤霉素處理對煙草幼苗根部保護(hù)性酶活性及丙二醛含量的影響不同，隨著赤霉素濃度的增加，SOD、POD、CAT活性和可溶性蛋白含量先增加后減少，而MDA含量則先降低后增加。0.2 mg·L-1赤霉素處理的MDA含量較對照減少41.14%，而SOD、POD、CAT活性和可溶性蛋白活性分別較對照增加56.41%、50.47%、50.11%、22.67%。高濃度（0.8、1.6 mg·L-1）赤霉素處理的SOD、POD、CAT活性和可溶性蛋白活性分別較對照降低15.47%、14.15%、11.35%、10.09%和34.38%、37.74%、22.80%、15.22%，MDA含量較對照提高21.74%、31.43%，且均達(dá)顯著水平。

2.5 不同濃度赤霉素處理對煙苗葉部保護(hù)性酶活性及丙二醛的影響

由表5可知，不同濃度赤霉素處理對煙草幼苗葉部保護(hù)性酶活性及丙二醛含量的影響不同，隨著赤霉素濃度的增加，SOD、POD、CAT活性和可溶性蛋白含量先增加后減少，而MDA含量則先降低后提高。0.2 mg·L-1赤霉素處理的MDA含量較對照降低39.58%，而SOD、POD、CAT活性和可溶性蛋白含量分別較對照增加44.21%、64.75%、48.97%、21.16%。高濃度（0.8、1.6 mg·L-1）赤霉素處理的SOD、POD、CAT活性和可溶性蛋白含量分別較對照降低21.27%、23.35%、14.63%、6.57%和37.13%、41.41%、30.77、21.89%，MDA含量較對照提高15.97%和37.15%，且均達(dá)顯著水平。

3 討論

植物生長調(diào)節(jié)劑能夠增加植株根系表面積，促進(jìn)植物對水和營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，進(jìn)而提高植物產(chǎn)量和品質(zhì)[9]。植物幼苗的生長發(fā)育受許多激素的調(diào)控，包括生長素、赤霉素（GA3）、細(xì)胞分裂素、脫落酸、乙烯等，它們對幼苗的發(fā)育都有重要影響。其中赤霉素是植物幼苗發(fā)育常用的生長調(diào)節(jié)劑，調(diào)控植物生長發(fā)育的眾多生理過程[10]。韓錦峰等[11]研究發(fā)現(xiàn)煙苗移栽到田間后20、35 d和50 d各噴施1次赤霉素，煙株的葉面積顯著擴(kuò)大，單葉重明顯提高，單產(chǎn)提高20%。此外，赤霉素的使用可以提高不同光強(qiáng)下SOD、CAT和POD等保護(hù)酶活性，改變等離子體膜、調(diào)節(jié)植物葉片氣孔運(yùn)動(dòng)，從而促進(jìn)葉綠體發(fā)育和光合作用等生理過程[12]。

本試驗(yàn)中，隨著赤霉素濃度的增加，煙苗生物量呈先增加后降低趨勢，0.2 mg·L-1赤霉素處理較其它處理顯著增加煙苗地上部干重和根干重，增加根表面積，提升根系活力。但1.6 mg·L-1赤霉素處理較對照則顯著降低煙苗生物量和根系活力。這是因?yàn)槌嗝顾卦谶m宜濃度時(shí)對植物生長有促進(jìn)作用，而在高濃度時(shí)對其有抑制作用。因此看出，適宜濃度的赤霉素，可通過提高煙苗葉片的保護(hù)性酶活性來增強(qiáng)葉片的光合能力、促進(jìn)煙苗生長。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，不同濃度的赤霉素對煙苗葉部各種酶活性及丙二醛含量的影響不同，0.2 mg·L-1赤霉素處理的MDA含量較對照降低39.58%，而SOD、POD、CAT活性和可溶性蛋白含量分別較對照增加44.21%、64.75%、48.97%、21.16%，且均達(dá)顯著水平。不同濃度的赤霉素對煙苗根部各種酶活性及丙二醛含量的影響不同，0.2 mg·L-1赤霉素處理的MDA含量較對照降低41.14%，而SOD、POD、CAT活性和可溶性蛋白含量分別較對照增加56.41%、50.47%、50.11%、22.67%。而高濃度1.6 mg·L-1赤霉素處理的SOD、POD和CAT活性則顯著低于對照，MDA含量顯著高于對照。這是因?yàn)檫m宜濃度的赤霉素提高煙苗的SOD、POD和CAT活性，增加其對植株體內(nèi)自由基的清除能力，從而降低MDA含量。

赤霉素在農(nóng)作物上的使用主要是浸種和噴施，浸種和噴施的濃度較大。本試驗(yàn)是在漂浮育苗的營養(yǎng)液中添加赤霉素，這樣植株根系可直接接觸營養(yǎng)液，吸收效率比噴施要提高很多，故所需濃度大幅降低。因此，漂浮育苗營養(yǎng)液中添加赤霉素相比直接噴施更有利于植株的吸收利用，吸收效率比噴施高，并可降低施用濃度，但還需考慮吸收面積和總量問題。實(shí)際漂浮育苗生產(chǎn)中所需赤霉素用量及回收液處理還需進(jìn)一步探討。

4 結(jié)論

在漂浮育苗營養(yǎng)液中添加適宜濃度的赤霉素可以促進(jìn)煙苗植株根系生長、提升根系活力，并通過調(diào)節(jié)葉片SOD、POD、CAT活性，減少M(fèi)DA含量，保持植物體內(nèi)活性氧代謝平衡，增強(qiáng)光合能力，從而促進(jìn)植株生長、增加煙苗生物量，同時(shí)提升煙苗質(zhì)量。本試驗(yàn)條件下，過高赤霉素濃度不利于煙苗生長，在漂浮育苗營養(yǎng)液中添加的赤霉素最佳濃度是0.2 mg·L-1，此濃度能夠促進(jìn)煙苗生長發(fā)育，有利于培育壯苗。

參 考 文 獻(xiàn)：

[1] Afzal I，Basra S M A，Ahmad N. Effect of priming and growth regulator treatments on emergence and seedling growth of hybrid maize （Zea mays L.）[J]. International Journal of Agricultural and Biochemistry，2002，4（2）：303-306.

[2] 趙定準(zhǔn)，曾彬，尹顯慧，等. 兩種植物生長調(diào)節(jié)劑對煙草幼苗生理生化指標(biāo)的影響研究[J]. 種子科技，2016，34（8）：104-107.

[3] 李怡斐，黃啟中，黃任中，等. 赤霉素浸種對加工型辣椒種子萌發(fā)和幼苗生長的影響[J]. 辣椒雜志，2013，11（4）：28-31.

[4] 施園，馬光恕，廉華，等. 外源赤霉素對甜瓜產(chǎn)量的影響[J]. 現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)，2018（1）：43-46.

[5] 張會靈，余義和，郭大龍，等. 赤霉素對蘿卜種子萌發(fā)及幼苗生理特性的影響[J]. 北方園藝，2016（15）：31-33.

[6] 劉祖祺，張石城. 植物抗性生理學(xué)[M]. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1994.

[7] 王晶英，敖紅，張杰，等. 植物生理生化實(shí)驗(yàn)技術(shù)與原理[M]. 哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)出版社，2003.

[8] 張志良. 植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M]. 第二版.北京：高等教育出版社，2001.

[9] Ookawa T，Naruoka Y，Sayama A，et al. Cytokinin effects on ribulose-1，5-bisphosphate carboxylase/oxygenase and nitrogen partitioning in rice during ripening[J]. Crop Science，2004，44（6）：2107-2115.

[10]黃先忠，蔣才富，廖立力，等. 赤霉素作用機(jī)理的分子基礎(chǔ)與調(diào)控模式研究進(jìn)展[J]. 植物學(xué)通報(bào)，2006，23（5）：499-510.

[11]韓錦峰，赫冬梅，劉華山，等. 不同植物激素處理方法對烤煙內(nèi)煙堿含量的影響[J]. 中國煙草學(xué)報(bào)，2001，7（2）：22-25.

[12]歐陽立明，張舜杰，陳劍峰，等. 不同植物生長物質(zhì)對水培黃瓜幼苗生長和根系發(fā)育的影響[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2010，26（3）：161-166.