5種植物激素對黑豆種子萌發的影響

(呂梁學院生命科學系， 山西 離石 033000)

豆類作物起源于中國，研究發現，黑豆在發芽后其各種營養物質更利于人體吸收，黑豆芽具有黑豆所具有的各種營養成分，萌芽后營養豐富，含有多種礦物質，發芽的過程中還會使維生素的量增加[1-3]。

隨著人們對黑豆以及黑豆芽營養價值認識的提高，黑豆以及黑豆芽的需求量越來越大，但是目前黑豆供應量不足，應提高黑豆的產量以及黑豆芽的產量，以滿足市場需求[4-6]。如果能實現黑豆的大面積種植，可以提高豆類作物產業化水平和國際競爭力,解決進口豆類對國產豆類的威脅,也可以不斷提升我國豆類產業的檔次和解決我國農民的就業問題[7-10]。

本試驗選用不同濃度的乙烯利、IAA、GA、ABA、6-BA浸泡3種不同類型的黑豆種子，探究在這些激素處理下，黑豆種子的萌發情況，旨在篩選不同激素處理黑豆的最佳濃度。

1 材料與方法

1.1 材 料

晉豆47號、豫豆4號、魯黑豆1號。

1.2 實驗試劑

乙烯利、吲哚乙酸、赤霉素、脫落酸、細胞分裂素、高錳酸鉀、乙醇、乙酸、氫氧化鈉。

1.3 試驗儀器

恒溫培養箱、電熱鼓風干燥箱、超聲波清洗機。

1.4 實驗方法

1.4.1不同植物激素溶液的配制

把乙烯利溶解在少量的乙酸、 95%的酒精和1 mol·L-1的氫氧化鈉中，再用蒸餾水配成所需要濃度[11]，乙烯利濃度分別為0，25，50，75，100，125，150 mg·L-1。同樣，吲哚乙酸濃度為0，60，90，120，150，180，210 mg·L-1，赤霉素濃度為0，25，50，75，100，125，150 mg·L-1，脫落酸濃度為0，10，20，50，70， 90，100，120 mg·L-1。細胞分裂素濃度為0，0.01，0.10，0.50，1.00，2.60，5.00 mg·L-1。

1.4.2實驗過程

從3種黑豆中選取約2 500粒無病蟲害、飽滿程度基本相同的完整種子，清洗、消毒、浸泡。再放入已加入各植物激素溶液的燒杯中浸種處理3 h，取出后用清水沖洗干凈放入培養皿中，每處理重復3次，每重復25粒黑豆種子，然后將其置于27 ℃的培養箱內。在以后的培養過程中，給培養皿中添加少許蒸餾水，防止種子因缺少水分而死亡。

從種子放入恒溫培養箱次日起開始觀察，以胚根突破種皮1 mm為標準，觀察其發芽情況，每隔24 h觀察1次，從第 1粒種子發芽時開始記錄數據，以后每天記錄發芽的黑豆數，以連續3 d不發芽結束對黑豆的觀察。

圖1 5種植物激素對晉豆47號種子萌發的影響

1.4.3指標測定

用第3天記錄的數據計算3種黑豆的發芽勢，第7天的數據計算3種黑豆的發芽率。然后，用Excel 2010軟件對數據進行處理，并根據處理后的數據繪圖。各指標計算公式如下[12]：

發芽勢(%)=(發芽3 d后總共發芽的種子數/25)×100%；

發芽率(%)=(發芽7 d后總共發芽的種子數/25)×100% ；

發芽指數=∑(每天發芽的種子數/相應的發芽天數)。

2 結果與分析

2.1 5種植物激素對晉豆47號種子萌發的影響

由圖1 a可以看出，吲哚乙酸濃度在0～120 mg·L-1之間時，隨著濃度的不斷升高，晉豆47號的發芽勢、發芽指數呈上升趨勢。濃度為120 mg·L-1時，發芽勢、發芽指數達到最高，分別為65.33%和33.37%。在此濃度范圍內吲哚乙酸對發芽率的影響較小。吲哚乙酸濃度在120～210 mg·L-1之間，發芽勢和發芽指數均呈下降趨勢。濃度在180～210 mg·L-1的范圍內，發芽率呈下降趨勢。

從圖1 b可以看出，晉豆47號在經過乙烯利浸種處理后，對其發芽率幾乎沒有影響；乙烯利濃度在0～75 mg·L-1之間時，對晉豆47號的發芽勢、發芽指數均表現出促進作用，且隨著濃度的不斷升高，發芽勢、發芽指數逐漸增強。乙烯利濃度為75 mg·L-1時，發芽勢、發芽指數達到最高,分別為68%和32.39；乙烯利濃度在75～150 mg·L-1之間時，發芽勢、發芽指數隨著濃度的升高明顯降低。

從圖1 c可以看出,脫落酸濃度在0～10 mg·L-1之間時，對晉豆47號的發芽率影響不大,對發芽勢、發芽指數均表現出促進作用；脫落酸濃度在10～50 mg·L-1之間時，表現出明顯的抑制作用，隨著脫落酸濃度的升高，發芽勢和發芽指數呈下降趨勢。脫落酸濃度在10～20 mg·L-1之間時，發芽率呈下降趨勢。脫落酸濃度為20 mg·L-1時，發芽率最低，為61.33%。脫落酸濃度為50 mg·L-1，發芽勢和發芽指數最低，分別為25.33%和15.14。脫落酸濃度在70～100 mg·L-1之間時，隨著濃度的升高，發芽勢和發芽指數均增高。脫落酸濃度大于20 mg·L-1，發芽率有所回升。

由圖1 d可以看出,細胞分裂素濃度在0～0.5mg·L-1之間時，晉豆47號的發芽勢、發芽指數呈上升趨勢；濃度在0.5 mg·L-1時，對晉豆47號的發芽率和發芽指數表現出促進作用最強，發芽勢、發芽指數分別為65.33%、31.638；當濃度超過0.5 mg·L-1時，發芽勢、發芽指數呈下降趨勢；細胞分裂素濃度對發芽率影響不大。

由圖1 e可以看出,赤霉素濃度在0～200 mg·L-1之間時, 對晉豆47號的發芽勢、發芽指數表現出促進作用，隨著濃度的不斷升高，發芽勢、發芽指數增高；當濃度在200～300 mg·L-1之間時，隨著赤霉素濃度的升高發芽勢和發芽指數慢慢降低；濃度為200 mg·L-1時，發芽勢、發芽指數最大，分別為70.67%、33.54。赤霉素對發芽率的影響不大。

2.2 5種植物激素對豫豆4號種子萌發的影響

由圖2 a可看出，吲哚乙酸濃度在0～150 mg·L-1之間時，對豫豆4號的發芽率、發芽勢、發芽指數均表現出促進作用，吲哚乙酸濃度為150 mg·L-1時，豫豆4號的發芽率、發芽勢、發芽指數分別為82.67%、52%、20.89，均是最高。吲哚乙酸濃度在150～210 mg·L-1之間時，黑豆的發芽率、發芽勢、發芽指數均呈下降趨勢。

由圖2 b可看出,乙烯利濃度在0～50 mg·L-1之間時，對豫豆4號的發芽率、發芽勢、發芽指數均表現出促進作用，乙烯利濃度為50 mg·L-1時，發芽率、發芽勢、發芽指數均達到最大，分別為80%、52%、21.49。乙烯利濃度在50～50 mg·L-1之間時，隨著濃度的升高，發芽率、發芽勢、發芽指數整體呈現下降趨勢。

由圖2 c可以看出，脫落酸濃度在0～10 mg·L-1之間時，對豫豆4號的發芽率、發芽勢、發芽指數均表現為促進作用，脫落酸濃度在10 mg·L-1時，發芽率、發芽勢和發芽指數最高，分別為77.33%、37.33%和16.45。脫落酸的濃度超過10 mg·L-1時，發芽率、發芽勢和發芽指數均呈先下降后上升的趨勢；脫落酸濃度在20 mg·L-1時，黑豆的發芽勢最低，為14.67%。脫落酸濃度為50 mg·L-1時，發芽率和發芽指數最低，分別為62.67%、7.99。

由圖2 d可以看出，細胞分裂素濃度在0.1～0.5 mg·L-1之間時，豫豆4號的發芽率、發芽勢和發芽指數均表現出促進作用，細胞分裂素濃度在0.5 mg·L-1時，豫豆4號的發芽率、發芽勢、發芽指數分別為84%、40%、14.32，均為最高；細胞分裂素濃度大于1 mg·L-1時，對豫豆4號的萌發表現出抑制作用。

由圖2 e可以看出,赤霉素濃度在0～50 mg·L-1之間時，對豫豆4號的萌發表現出促進作用，濃度在150 mg·L-1時，豫豆4號的發芽率、發芽勢、發芽指數分別為80%、44%、14.99，均為最高；赤霉素濃度大于150 mg·L-1時，發芽率、發芽勢、發芽指數整體呈下降趨勢。赤霉素濃度為300 mg·L-1時，對豫豆4號表現出很大的抑制作用。

2.3 5種植物激素對魯黑豆1號種子萌發的影響

由圖3 a可看出，吲哚乙酸濃度在0～180 mg·L-1之間時，魯黑豆1號的發芽率不受影響，吲哚乙酸濃度大于180 mg·L-1時，發芽率呈下降趨勢，濃度為210 mg·L-1時，發芽率最低，為78.67%；當吲哚乙酸濃度在0～120 mg·L-1之間時，對魯黑豆1號的發芽勢、發芽指數均有促進作用，吲哚乙酸濃度為120 mg·L-1時，發芽勢、發芽指數最大，分別為86.67%、42.57。吲哚乙酸濃度超過120 mg·L-1，發芽勢和發芽指數呈下降趨勢；當吲哚乙酸濃度為210 mg·L-1時，發芽勢和發芽指數最低，分別為52%和23.86。

圖3 5種植物激素對魯黑豆1號種子萌發的影響

由圖3 b可看出，乙烯利浸種液對魯黑豆1號的發芽率幾乎沒有影響；乙烯利濃度在0～75 mg·L-1之間時，對魯黑豆1號的發芽勢和發芽指數均表現出促進作用，濃度為75 mg·L-1時，發芽勢和發芽指數達到最高，分別為72%和34.04。乙烯利濃度大于75 mg·L-1時，隨著濃度的升高，發芽勢和發芽指數均呈下降趨勢。當乙烯利濃度為150 mg·L-1時，發芽勢和發芽指數達最低，分別為53.33%、26.56。

從圖3 c可以看出，脫落酸對魯黑豆1號的發芽率、發芽勢和發芽指數均表現出先促進后抑制再促進的趨勢。當脫落酸濃度為10 mg·L-1時，發芽率、發芽勢和發芽指數最高，分別為100%、70.67%和34.37。當脫落酸濃度為50 mg·L-1時，發芽率、發芽勢和發芽指數最低，分別為68%、29.33%和14.80。

從圖3 d可以看出，細胞分裂素對魯黑豆1號的發芽率沒有影響。細胞分裂素濃度在0～0.1 mg·L-1之間時，對魯黑豆1號的發芽勢、發芽指數有促進作用。細胞分裂素濃度在0.1 mg·L-1時，發芽勢、發芽指數最高，分別為70.67%、38.29。細胞分裂素濃度在0.5～5 mg·L-1之間時，對魯黑豆1號的發芽勢和發芽指數有抑制作用，細胞分裂素濃度在5 mg·L-1時，發芽勢和發芽指數最低，分別為60%、27.41。

從圖3 e可以看出,赤霉素處理對魯黑豆1號的發芽率幾乎沒有影響；赤霉素濃度在0～150 mg·L-1時，對魯黑豆1號的發芽勢和發芽指數均表現出促進作用，赤霉素濃度在150 mg·L-1時，發芽勢和發芽指數達到最高，分別為78.67%、36.29；赤霉素濃度在50～300 mg·L-1之間時，隨著濃度的升高，發芽勢和發芽指數降低，當赤霉素濃度為300 mg·L-1時，發芽勢和發芽指數最低，分別為60%、28.01。

3 討 論

吲哚乙酸、乙烯利、赤霉素、細胞分裂素在低濃度下可以促進種子的萌發，打破種子的休眠，而在高濃度下由于滲透壓升高,種子吸水性減弱,所以高濃度時抑制種子的萌發。赤霉素對生長素物質的合成也有一定的促進作用,從而提升了種子內的淀粉酶活性和種子的代謝活動。6-BA能促進和提高細胞分裂能力和光化學反應[13]。而脫落酸可以誘發黑豆的休眠，所以在低濃度下促進種子的萌發,高濃度下抑制種子萌發[14]。 可能是因為較低濃度的ABA短時間處理影響了ABA的內部平衡,抑制ABA的合成或阻止ABA及代謝產物的分解和運輸,因而低濃度下發芽率、發芽勢和發芽指數有所增高[15]。在種子的萌發過程中,種子自身也會產生激素,同時種子也會通過自我調節功能調節各激素的平衡,因此,有關植物種子內部不同激素來源及數量變化對其萌發的協同作用機制是今后的重要研究方向。如果在呂梁本地大量栽培黑豆，可以選擇晉豆47號或魯黑豆1號，這2種黑豆比豫豆4號有優勢。如果想要提高黑豆及黑豆芽的產量，可以用植物激素浸泡種子的方法。

4 結 論

研究結果顯示，不同的植物激素對促進黑豆萌發的影響是不同的，可以初步確定各植物激素促進黑豆萌發的最佳質量濃度。吲哚乙酸對晉豆47號的最佳濃度為120 mg·L-1，對豫豆4號的最佳濃度為150 mg·L-1，對魯黑豆1號的最佳濃度為120 mg·L-1。乙烯利對晉豆47號的最佳濃度為75 mg·L-1，對豫豆4號的最佳濃度為70 mg·L-1，對魯黑豆1號的最佳濃度為75 mg·L-1。脫落酸對3個品種黑豆的最佳濃度均為10 mg·L-1。細胞分裂素對晉豆47號的最佳濃度為0.5 mg·L-1，對豫豆4號的最佳濃度為0.5 mg·L-1，對魯黑豆1號的最佳濃度為0.1 mg·L-1。赤霉素對晉豆47號的最佳濃度為200 mg·L-1，對豫豆4號的最佳濃度為150 mg·L-1，對魯黑豆1號的最佳濃度為150 mg·L-1。這5種植物激素對豫豆4號的發芽率、發芽勢、發芽指數均有較明顯的作用。對晉豆47號和魯黑豆1號，除了脫落酸，其余4種激素對其發芽率的影響都不大。5種激素對3個品種的黑豆種子的發芽勢和發芽指數均有明顯的作用。