多效唑浸種對(duì)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(duì)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(hào)”為試驗(yàn)材料，采用不同濃度（15、30、45 mg/L）的多效唑浸種處理，調(diào)查谷子幼苗植株高度變化，并對(duì)葉片葉綠素含量和過氧化物酶活性等生理指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定。[結(jié)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(hào)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(jié)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(guān)鍵詞?多效唑;浸種處理;谷子;幼苗生長;生理特性

中圖分類號(hào)?S515文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼?A

文章編號(hào)?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(qiáng)、適應(yīng)性廣、營養(yǎng)豐富、基因組穩(wěn)定等特點(diǎn)，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(chǎn)量對(duì)保障糧食安全、促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展均具有重要意義[1]。晉谷21號(hào)是山西省經(jīng)濟(jì)作物研究所選育的優(yōu)質(zhì)谷子品種，具有高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、適應(yīng)性廣、糧草兼豐和抗逆性強(qiáng)等特點(diǎn)，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(jī)械化生產(chǎn)，在一定程度上影響晉谷21號(hào)的推廣應(yīng)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(jìn)而影響籽粒灌漿，嚴(yán)重影響產(chǎn)量，所以增強(qiáng)谷子的抗倒伏能力是谷子產(chǎn)量和品質(zhì)提高的關(guān)鍵[2-3]。同時(shí)谷子多種植于干旱地區(qū)，受到干旱、高溫等自然災(zāi)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(chǎn)亟需解決的問題，因此化學(xué)調(diào)控技術(shù)成為一個(gè)重要的選擇。

多效唑（PPP333）是一種三唑類化合物，是內(nèi)源赤霉素合成的抑制劑，對(duì)多種植物的生長具有調(diào)節(jié)作用，表現(xiàn)為延緩植物生長、抑制莖稈伸長、縮短節(jié)間、促進(jìn)植物分蘗、增加植物抗逆性能、提高作物產(chǎn)量等[4-5]。多效唑是我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)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(xiàn)為株高降低、莖稈增粗等，同時(shí)還可以延緩植物的衰老，增加POD和SOD活性，減少M(fèi)DA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(hào)作為試驗(yàn)材料，研究不同濃度的多效唑浸種對(duì)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(chǎn)提供理論指導(dǎo)。

1?材料與方法

1.1?試驗(yàn)材料?供試谷子品種為晉谷21，供試藥劑多效唑?yàn)樗拇▏廪r(nóng)化有限公司生產(chǎn)15%可濕性粉劑。

1.2?試驗(yàn)設(shè)計(jì)?試驗(yàn)在光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行，采用多效唑浸種處理，共設(shè)15、30、45 mg/L共3個(gè)梯度，清水浸種為對(duì)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(jìn)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(nèi)。每個(gè)處理共設(shè)3次重復(fù)。

1.3?取樣方法與指標(biāo)測(cè)定?出苗后20 d進(jìn)行取樣，測(cè)定形態(tài)指標(biāo)和生理指標(biāo)。生理指標(biāo)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(gè)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(cè)相關(guān)生理指標(biāo)。采用比色法測(cè)定葉綠素含量（a和b）[14];采用核黃素法測(cè)定SOD活性[14];采用愈創(chuàng)木酚比色法測(cè)定POD活性[15];采用硫代巴比妥酸法測(cè)定丙二醛（MDA）含量[15]。

2?結(jié)果與分析

2.1?不同處理對(duì)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(biāo)。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?qū)茸佑酌缰旮弋a(chǎn)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(dá)到27.63 cm。

2.2?不同處理對(duì)谷子SOD活性的影響

SOD廣泛存在于植物體內(nèi)，其活性的高低是體現(xiàn)作物抗逆性與衰老的指標(biāo)。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(shì)，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(yàn)結(jié)果表明，30 mg/L多效矬浸種處理對(duì)谷子幼苗SOD活性提高效果最顯著。

2.3?不同處理對(duì)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(biāo)。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(shì)，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(yàn)結(jié)果表明，30 mg/L多效矬浸種處理對(duì)谷子幼苗POD活性提高效果最顯著。

2.4?不同處理對(duì)谷子丙二醛（MDA）含量的影響

MDA是膜脂過氧化的產(chǎn)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(duì)谷子的MDA含量產(chǎn)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(shì)，其中以A2處理（30 mg/L）的降低37.75%，效果最好。該試驗(yàn)結(jié)果表明，30 mg/L多效唑浸種處理對(duì)晉谷21號(hào)幼苗MDA含量降低效果最好。

2.5?不同處理對(duì)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(chǎn)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(duì)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?cè)~綠素含量也得到相同的結(jié)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(jī)物能力的強(qiáng)弱，反映植物的生長狀況。該試驗(yàn)結(jié)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(jié)論與討論

倒伏影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，影響谷子經(jīng)濟(jì)效益的提高，是目前谷子生產(chǎn)中所面臨的一個(gè)嚴(yán)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(nèi)源赤霉素合成的抑制劑，對(duì)多種植物的生長具有調(diào)節(jié)作用，被廣泛用在作物壯苗、降低株高、增加抗旱性的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，是我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)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(jié)果發(fā)現(xiàn)甜高粱株高降低、節(jié)間增粗、倒伏指數(shù)減小、抗倒伏能力提高。該研究結(jié)果顯示，多效唑浸種后晉谷21號(hào)植株的生長受到明顯抑制，多效唑濃度越大，谷子植株表現(xiàn)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(xiàn)，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(qiáng)同化物質(zhì)的能力，這與該研究結(jié)果一致。研究表明，多效唑浸種可增強(qiáng)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(jié)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(jié)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(qiáng)保護(hù)酶活性，緩解膜脂過氧化，增強(qiáng)抗逆性。

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