多效唑浸種對谷子幼苗期生長和生理特性的影響

劉思辰 曹曉寧 王海崗 王君杰 陳凌 喬治軍

摘要?[目的]研究多效唑浸種處理對谷子幼苗生長及生理特性的影響。[方法]以谷子品種“晉谷21號”為試驗材料，采用不同濃度（15、30、45 mg/L）的多效唑浸種處理，調查谷子幼苗植株高度變化，并對葉片葉綠素含量和過氧化物酶活性等生理指標進行測定。[結果]多效唑浸種處理可顯著降低谷子幼苗植株高度，隨著多效唑濃度的增加株高顯著降低，45 mg/L多效唑浸種處理的株高最低;多效唑浸種處理顯著提高谷子幼苗葉片中SOD和POD活性，顯著降低MDA濃度。30 mg/L多效唑浸種處理晉谷21號幼苗葉片過氧化物酶活性的提高及MDA含量的降低效果最好;多效唑浸種處理增加葉綠素、葉綠素a和葉綠素b的含量。[結論]30 mg/L多效唑浸種處理的谷子幼苗生長和生理特性效果最佳。

關鍵詞?多效唑;浸種處理;谷子;幼苗生長;生理特性

中圖分類號?S515文獻標識碼?A

文章編號?0517-6611（2019）22-0028-03

Abstract?[Objective]To study the effects of soaking with paclobutrazol on germination and physiological properties of Setaria italica at seedling stage.[Method]With “Jingu 21” as the test material，we investigated the effects of paclobutrazol treatment at different concentrations （15，30，45 mg/L） on the plant height，chlorophyll content and antioxidant enzymes of Setaria italica.[Result]Paclobutrazol treatment could significantly reduce the seedling height of Setaria italica.With the increase of paclobutrazol concentration，the plant height reduced significantly.Plant height was the minimum under 45 mg/L paclobutrazol treatment.Paclobutrazol treatment could significantly enhance the SOD and POD activities，and reduce the MDA concentration in seedling leaves of Setaria italica.30 mg/L paclobutrazol treatment showed the optimal effects on enhancing the peroxidase activity and reducing the MDA content.Paclobutrazol treatment could significantly enhance the contents of chlorophyll，chlorophyll a and chlorophyll b.[Conclusion]30 mg/L paclobutrazol treatment showed the optimal impacts on seedling growth and seed germination of Setaria italica.

Key words?Paclobutrazol;Soaking treatment;Setaria italica;Seedling growth;Physiological properties

谷子（Setaria italica）又稱“粟”，去殼后稱為小米，是起源于我國的一種古老糧食作物。谷子具有抗旱、耐瘠、抗逆性強、適應性廣、營養(yǎng)豐富、基因組穩(wěn)定等特點，是干旱和半干旱地區(qū)的重要糧食作物之一。谷子是北方重要的旱作作物，因此提高谷子產量對保障糧食安全、促進農村經濟發(fā)展均具有重要意義[1]。晉谷21號是山西省經濟作物研究所選育的優(yōu)質谷子品種，具有高產、優(yōu)質、適應性廣、糧草兼豐和抗逆性強等特點，是山西省種植面積最大的主要品種。但其株高較高、抗倒性差，不利于機械化生產，在一定程度上影響晉谷21號的推廣應用。由于谷子植株較高，抽穗灌漿遇高溫雨水易發(fā)生倒伏。倒伏影響谷子光合作用，進而影響籽粒灌漿，嚴重影響產量，所以增強谷子的抗倒伏能力是谷子產量和品質提高的關鍵[2-3]。同時谷子多種植于干旱地區(qū)，受到干旱、高溫等自然災害的影響比較大。因此，如何降低株高、提高谷子的抗逆性成為旱地谷子生產亟需解決的問題，因此化學調控技術成為一個重要的選擇。

多效唑（PPP333）是一種三唑類化合物，是內源赤霉素合成的抑制劑，對多種植物的生長具有調節(jié)作用，表現為延緩植物生長、抑制莖稈伸長、縮短節(jié)間、促進植物分蘗、增加植物抗逆性能、提高作物產量等[4-5]。多效唑是我國農業(yè)生產中應用面積最廣的植物生長延緩劑之一[6-7]。大量研究指出，多效唑處理后作物主要表現為株高降低、莖稈增粗等，同時還可以延緩植物的衰老，增加POD和SOD活性，減少MDA含量[8-10]，具有明顯的控上促下作用，可提高作物的抗倒性和抗旱性[11-13]。

鑒于此，筆者選用晉谷21號作為試驗材料，研究不同濃度的多效唑浸種對株高、葉綠素含量（a和b）、SOD、POD、丙二醛（MDA）含量的影響，篩選出適宜谷子浸種的多效唑濃度，為谷子的生產提供理論指導。

1?材料與方法

1.1?試驗材料?供試谷子品種為晉谷21，供試藥劑多效唑為四川國光農化有限公司生產15%可濕性粉劑。

1.2?試驗設計?試驗在光照培養(yǎng)箱中進行，采用多效唑浸種處理，共設15、30、45 mg/L共3個梯度，清水浸種為對照（CK）。將谷子種子用蒸餾水洗凈，用配好的各種濃度的多效唑溶液進行浸種，浸種方法為m1 （種子重）∶m2（多效唑藥液）=1∶2。浸種處理8 h后，播種于營養(yǎng)缽內。每個處理共設3次重復。

1.3?取樣方法與指標測定?出苗后20 d進行取樣，測定形態(tài)指標和生理指標。生理指標包括地上部株高、葉綠素含量（a和b）、SOD、POD、丙二醛（MDA）等。取樣部位為新生的定型綠葉，取樣剪碎混勻后稱樣，每個樣品0.5 g左右，用樣品袋裝好放入液氮中速凍1～2 min，然后置于-80 ℃冰箱中保存待測相關生理指標。采用比色法測定葉綠素含量（a和b）[14];采用核黃素法測定SOD活性[14];采用愈創(chuàng)木酚比色法測定POD活性[15];采用硫代巴比妥酸法測定丙二醛（MDA）含量[15]。

2?結果與分析

2.1?不同處理對谷子株高的影響

株高是反映作物生長發(fā)育狀況的重要指標。從圖1可以看出，多效唑浸種可以明顯降低谷子的株高，不同濃度的多效唑對谷子幼苗株高產生顯著影響。隨著多效唑濃度的增加，株高顯著降低，A3（45 mg/L）處理株高最低，只有19.48 cm，CK處理最高，達到27.63 cm。

2.2?不同處理對谷子SOD活性的影響

SOD廣泛存在于植物體內，其活性的高低是體現作物抗逆性與衰老的指標。從圖2可以看出，多效唑浸種后各處理均可以顯著提高谷子的SOD活性。隨著濃度的增加，SOD活性呈先上升后下降的變化趨勢，各處理分別較CK提高5.81%、16.75%、9.60%，其中A2（30 mg/L）處理SOD活性最高。該試驗結果表明，30 mg/L多效矬浸種處理對谷子幼苗SOD活性提高效果最顯著。

2.3?不同處理對谷子POD活性的影響

POD是廣泛存在于植物體中氧化還原酶，常作為植物抗逆境脅迫的重要指標。從圖3可以看出，多效唑浸種后各處理均可以顯著提高谷子的POD活性，隨著濃度的增加，POD活性呈先上升后下降的變化趨勢，各處理分別較CK提高35.92%、40.84%、28.37%，其中A2處理（30 mg/L）最高。該試驗結果表明，30 mg/L多效矬浸種處理對谷子幼苗POD活性提高效果最顯著。

2.4?不同處理對谷子丙二醛（MDA）含量的影響

MDA是膜脂過氧化的產物，MDA含量可直接反映植物生物膜受傷害程度。多效唑可以對谷子的MDA含量產生顯著影響（圖4），并且隨著多效唑處理濃度的增加，谷子丙二醛含量呈先下降后上升的變化趨勢，其中以A2處理（30 mg/L）的降低37.75%，效果最好。該試驗結果表明，30 mg/L多效唑浸種處理對晉谷21號幼苗MDA含量降低效果最好。

2.5?不同處理對葉綠素含量的影響

葉綠素含量的高低可直接反映作物光能利用率，影響作物產量形成。從表1可以看出，不同濃度多效唑處理的谷子葉綠素含量均高于對照，多效唑可提高谷子葉片葉綠素含量。隨著處理濃度的增加，多效唑浸種處理后谷子葉綠素a的含量由高到低依次為A3、A2、A1處理。谷子的葉綠素b含量以及總葉綠素含量也得到相同的結果，其中A3（45 mg/L）處理均最高，分別較CK提高38.30%、35.34%。 葉綠素含量的多少直接影響合成有機物能力的強弱，反映植物的生長狀況。該試驗結果表明，多效唑浸種處理可提高谷子葉片葉綠素的含量，其中A3（45 mg/L）處理的葉綠素、葉綠素a和葉綠素b含量提高最多。

3?結論與討論

倒伏影響作物的產量和品質，影響谷子經濟效益的提高，是目前谷子生產中所面臨的一個嚴峻問題。研究表明，植株高度的降低可顯著提高抗倒伏性[16-19]。多效唑是內源赤霉素合成的抑制劑，對多種植物的生長具有調節(jié)作用，被廣泛用在作物壯苗、降低株高、增加抗旱性的農業(yè)生產中，是我國農業(yè)生產中應用面積最廣的植物生長延緩劑之一[20-21]。禤維言等[22]用甜高粱葉面噴施多效唑，結果發(fā)現甜高粱株高降低、節(jié)間增粗、倒伏指數減小、抗倒伏能力提高。該研究結果顯示，多效唑浸種后晉谷21號植株的生長受到明顯抑制，多效唑濃度越大，谷子植株表現出的抑制作用越明顯，植株高度越低。因此，多效唑浸種可通過降低植株高度來提高谷子抗倒伏能力。有研究發(fā)現，多效唑浸種后，玉米植株葉片中葉綠素a、葉綠素b和葉綠素含量顯著增加，說明多效唑浸種可有效提高玉米植株葉片的凈光合速率，增強同化物質的能力，這與該研究結果一致。研究表明，多效唑浸種可增強谷子POD和SOD活性，降低MDA積累，提高根系活力。該研究也得到了相似結論，不同多效唑浸種處理均能顯著提高谷子葉片SOD和POD活性，顯著降低MDA含量，這與楊文鈺等[9]、劉貞琦等[10]、張忠旭等[11]研究結果一致。利用適宜濃度的多效唑能有效降低植株高度，提高谷子光合作用效率，增強保護酶活性，緩解膜脂過氧化，增強抗逆性。

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