外源植物激素對(duì)燕麥種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響

(呂梁學(xué)院生命科學(xué)系，山西 呂梁 033000)

種子萌發(fā)對(duì)植物個(gè)體的生存、生長(zhǎng)、繁殖后代以及種群的分布有著十分重要的意義；同時(shí)，種子萌發(fā)受到內(nèi)部因素和外部因素的共同調(diào)控。激素作為一種影響因素，不僅影響種子萌發(fā)，在植物生活史的其他進(jìn)程中也起著重要的作用，植物激素可以促進(jìn)新陳代謝來(lái)提高種子的萌發(fā)率。實(shí)驗(yàn)證明，GA3可以打破青岡(Cyclobalanopsischungii)種子[1]、狹葉紫椎菊(Echinaceaangustifolia)種子[2]、沙生針茅(Stipaglareosa)種子[3]、沙米種子[4]的休眠，可以提高沙米(Agriophyllumsquarrosum)種子[4]、海菜花(Otteliaacuminata)種子[5]、羊草(Leymuschinensis)種子[6]、枸杞(FructusLyeii)種子[7]、油松(Pinustabulaeformis.Carr)種子[8]、梓樹(shù)(CatalpaovataG.Don.)種子[9]、柳枝稷(PanicumvirgatumL.)種子[10]、水稻種子[11]的萌發(fā)率，促進(jìn)水稻幼苗生長(zhǎng)[11]。另外，6-BA也可以使狹葉紫椎菊種子提前萌發(fā)、促進(jìn)羊草、油松、柳枝稷種子萌發(fā)。

燕麥(AvenasativaL.)屬于禾本科植物，又稱(chēng)為莜麥，喜涼爽、不耐寒、抗旱、抗逆性強(qiáng)、適應(yīng)能力強(qiáng)。燕麥糖分低、營(yíng)養(yǎng)高、能量高、熱量低、膳食纖維高，燕麥除了食用價(jià)值、飼用價(jià)值、藥用價(jià)值外，還有很高的美容價(jià)值：保濕潤(rùn)膚、美白祛斑、抗皺抗氧化、滋潤(rùn)護(hù)發(fā)。然而，隨著人們對(duì)燕麥需求量的日益增加，其種植面積減少、單產(chǎn)低的矛盾日益凸顯，因此，增加燕麥的產(chǎn)量成為了一項(xiàng)十分迫切的任務(wù)，推廣燕麥新品種、提高栽培技術(shù)可以提高燕麥產(chǎn)量。植物激素在植物生長(zhǎng)和發(fā)育過(guò)程中起著十分重要的作用，植物激素的過(guò)多或過(guò)少施用均會(huì)抑制植物種子萌發(fā)、調(diào)節(jié)幼苗的生長(zhǎng)，因此有必要進(jìn)一步研究不同植物種子萌發(fā)所需的合理施用濃度。本實(shí)驗(yàn)旨在研究燕麥品種壩莜3號(hào)種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)對(duì)GA3和6-BA的響應(yīng)，尋找促進(jìn)燕麥種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的最適濃度，為闡明燕麥種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)調(diào)節(jié)與激素調(diào)控提供參考數(shù)據(jù)；同時(shí)為燕麥種質(zhì)資源利用、栽培技術(shù)提高及產(chǎn)量提高提供理論參考和科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

燕麥品種壩莜3號(hào)種子。

表1 實(shí)驗(yàn)處理

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

籽粒飽滿(mǎn)的種子消毒洗凈后，放入直徑9 cm 培養(yǎng)皿，每個(gè)培養(yǎng)皿放30粒種子，每個(gè)處理3次重復(fù)，試驗(yàn)處理見(jiàn)表1，將放有種子的培養(yǎng)皿置于HSR 025人工氣候箱中，溫度設(shè)置為16 ℃/35 ℃，光照12 h，黑暗12 h。選取發(fā)芽相對(duì)一致的燕麥種子，在鋪有濾紙的培養(yǎng)皿(Φ90 mm)中用相應(yīng)濃度的激素進(jìn)行處理。試驗(yàn)共14 d。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、根長(zhǎng)、苗長(zhǎng)、根重、苗重、根長(zhǎng)/苗長(zhǎng)、根重/苗重。

2 結(jié) 果

2.1 植物激素對(duì)燕麥發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的影響

GA3濃度為300，400μg·g-1時(shí)，燕麥發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)顯著低于對(duì)照和100μg·g-1(表2)，表明300，400μg·g-1的GA3處理下，燕麥種子的發(fā)芽速度慢，整齊度低。

表2 GA3處理工對(duì)壩莜3號(hào)發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)的影響

注：表中同列不同小寫(xiě)字母表示(p<0.05)差異顯著。

所有6-BA處理對(duì)發(fā)芽勢(shì)的影響之間差異均不顯著(p>0.05)，表明6-BA對(duì)燕麥種子發(fā)芽速度無(wú)顯著影響。0.02μg·g-16-BA處理時(shí)的發(fā)芽指數(shù)顯著低于2μg·g-1處理(p<0.05)，表明6-BA濃度低時(shí)，種子出苗整齊性差，6-BA濃度高時(shí)，種子出苗整齊性好(見(jiàn)表3)。

GA3處理的活力指數(shù)顯著低于對(duì)照，表明GA3抑制了燕麥種子活力。6-BA濃度為0.02，0.2μg·g-1時(shí)，燕麥種子活力指數(shù)顯著高于其他處理，表明低濃度的6-BA提高了燕麥種子活力。

表3 6-BA處理對(duì)壩莜3號(hào)發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)的影響

2.2 植物激素對(duì)燕麥發(fā)芽進(jìn)程的影響

GA3濃度為500μg·g-1時(shí)，燕麥種子萌發(fā)率在第3天趨于穩(wěn)定，GA3濃度為100μg·g-1時(shí)，9～10 d時(shí)仍然有種子萌發(fā)(圖1)，表明500μg·g-1的GA3處理有助于打破燕麥種子休眠。GA3濃度為400μg·g-1時(shí)，燕麥種子萌發(fā)率最低(46.67%)，為對(duì)照萌發(fā)率的72.76%。6-BA濃度為2μg·g-1時(shí)，燕麥種子萌發(fā)率最高(64.02%)，與對(duì)照相比，差異不顯著(圖2)。

圖1 GA3處理的壩莜3號(hào)萌發(fā)進(jìn)程

圖2 6-BA處理的壩莜3號(hào)萌發(fā)進(jìn)程

2.3 植物激素對(duì)燕麥根長(zhǎng)、苗長(zhǎng)、根長(zhǎng)/苗長(zhǎng)的影響

GA3濃度為0～200μg·g-1時(shí)，燕麥根長(zhǎng)顯著減小(p<0.05)；300～500μg·g-1的GA3處理對(duì)燕麥根長(zhǎng)影響不顯著(p>0.05)(圖3)。

圖3 GA3處理的壩莜3號(hào)的根長(zhǎng)、苗長(zhǎng)、根長(zhǎng)/苗長(zhǎng)

GA3濃度為300μg·g-1時(shí)，燕麥苗長(zhǎng)顯著高于對(duì)照的；GA3濃度為500μg·g-1時(shí)，燕麥苗長(zhǎng)顯著低于其他處理的；表明300μg·g-1的GA3促進(jìn)了燕麥地上部分的伸長(zhǎng)，而500μg·g-1的GA3抑制了燕麥地上部分的伸長(zhǎng)(圖3)。

對(duì)照、500μg·g-1處理的根長(zhǎng)/苗長(zhǎng)顯著高于其他處理的(圖3)。

6-BA處理對(duì)燕麥根長(zhǎng)、苗長(zhǎng)的影響一致。低濃度時(shí)(0.02μg·g-1)促進(jìn)，高濃度時(shí)(2μg·g-1、20μg·g-1)抑制。燕麥根長(zhǎng)/苗長(zhǎng)隨著6-BA濃度的增加而減小(圖4)。

圖4 6-BA處理的壩莜3號(hào)的根長(zhǎng)、苗長(zhǎng)、根長(zhǎng)/苗長(zhǎng)

2.4 植物激素對(duì)燕麥根重、苗重、根重/苗重的影響

對(duì)照、100μg·g-1、400μg·g-1GA3處理的燕麥根重顯著高于500μg·g-1處理(p<0.05)。300μg·g-1、500μg·g-1GA3處理的燕麥根重/苗重顯著低于其他處理(p<0.05)(圖5)。

圖5 GA3處理的壩莜3號(hào)的根重、苗重、根重/苗重

20μg·g-16-BA處理的燕麥根重/苗重顯著高于其他處理(p<0.05)。6-BA在高濃度時(shí)抑制(2μg·g-1、20μg·g-1)根重/苗重(圖6)。

2.5 植物激素處理的平均隸屬函數(shù)值

由圖7可知，燕麥種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的最適GA3濃度為100μg·g-1。由圖8可知，燕麥種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的最適6-BA濃度為2μg·g-1。

圖6 6-BA處理的壩莜3號(hào)的根重、苗重、根重/苗重

圖7 GA3處理的燕麥的平均隸屬函數(shù)值

圖8 6-BA處理的燕麥的平均隸屬函數(shù)值

3 討 論

同一種激素同一濃度對(duì)不同植物種子的萌發(fā)特征和幼苗生長(zhǎng)情況的影響不同。對(duì)同一種激素，不同植物種子的萌發(fā)率、根(苗)長(zhǎng)、根(苗)重、根長(zhǎng)/苗長(zhǎng)、根重/苗重會(huì)表現(xiàn)出不同的趨勢(shì)。同一物種不同品種的萌發(fā)特征和幼苗生長(zhǎng)情況對(duì)同一激素的響應(yīng)也有可能不同。GA3和6-BA處理對(duì)植物種子萌發(fā)特征和幼苗生長(zhǎng)有4種情況。1)低濃度GA3處理增加了海花菜種子的萌發(fā)率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)；高濃度GA3處理減小了海花菜種子的萌發(fā)率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)[5]。低濃度GA3處理促進(jìn)了羊草種子的萌發(fā)率；高濃度GA3處理抑制了羊草種子的萌發(fā)率[6]。2)隨著濃度的增加，GA3處理促進(jìn)了羊草地上部分的伸長(zhǎng)[6]。3)隨著濃度的增加，6-BA和GA3處理抑制了羊草根的伸長(zhǎng)，減小了根長(zhǎng)/苗長(zhǎng)[6]。6-BA抑制了枸杞幼苗的生長(zhǎng)[7]。6-BA抑制了線葉唇柱苣苔種子的萌發(fā)[12]。4)6-BA和GA3處理對(duì)植物種子萌發(fā)特征和幼苗生長(zhǎng)的影響沒(méi)有明顯的規(guī)律，不同的濃度處理會(huì)對(duì)種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)有促進(jìn)或抑制作用，然而并未表現(xiàn)出規(guī)律性[13-16]。本研究中，6-BA在低濃度時(shí)(0.02μg·g-1)促進(jìn)，高濃度時(shí)(2μg·g-1、20μg·g-1)抑制壩莜3號(hào)的根和苗的伸長(zhǎng)，表明6-BA 在一定的濃度范圍內(nèi)表現(xiàn)出低促進(jìn)、高抑制的特性。GA3處理可以促進(jìn)種子萌發(fā)可能與其改變了種皮的透性和促進(jìn)胚的活化有關(guān)[17-18]。

6-BA和GA3處理對(duì)種子萌發(fā)特征和幼苗生長(zhǎng)的影響沒(méi)有一致的規(guī)律，可能與相關(guān)激素的濃度合理設(shè)置有關(guān)，不同的人對(duì)低濃度和高濃度的理解不同；另外，各物種自身的遺傳特性決定了不同物種對(duì)同一濃度同一激素的響應(yīng)會(huì)出現(xiàn)差異，因此有必要進(jìn)一步研究不同植物種子萌發(fā)所需的合理施用濃度。