影響煙草種子產量的外源植物生長調節劑篩選

張俊杰，李亞培，吳成林，程君奇，曹景林

（湖北省煙草科學研究院，武漢 430030）

植物生長調節劑主要有生長素類（IAA）、細胞分裂素類（6-BA）、赤霉素類（GA3）、脫落酸（ABA）、乙烯等五大類。植物生長調節劑參與了植物的整個生命周期，植物生長發育是多種植物生長調節劑相互作用、共同調節的結果，植物內源生長調節劑一般都是微量的，且在不同的生長發育階段其含量是變化的，當內源生長調節劑含量不足時，可通過施用不同的外源生長調節劑來調控植物的生理生化活動，達到設定的目標。

總的來說，利用外源生長調節劑來調控植物生長發育可以達到以下幾個目的。第一，促進植物花芽分化，增加成花數量。有研究表明，在甜蕎第二片真葉期噴施150 mg/L外源細胞分裂素6-芐基腺嘌呤（簡稱6-BA），能顯著提高甜蕎的結實率和單株產量［1］。6-BA的主要作用是能促進甜蕎的花芽分化，增加甜蕎的可孕小花數量來提高結實粒數，從而達到增加甜蕎產量的目的。陳梅等［2］利用IAA（10 mg/L）、GA3（20 mg/L）浸蓖麻種子1 h，能顯著提高蓖麻花序總長度和雌花序相對長度，說明適量的IAA和GA3對蓖麻的花芽分化有一定的促進作用。王輝等［3］研究了不同外源植物生長調節劑對香草蘭花芽分化的影響，結果表明，除GA3處理外，6-BA、ABA、IAA處理均在一定程度上提高了花芽分化率，以6-BA最為顯著。

第二，形成愈傷組織，提高植物枝條扦插生根率。宋林等［4］以銀莓當年生半木質化嫩枝為扦插材料，研究不同外源植物生長調節劑（ABT6#、NAA、IAA、IBA）對插穗生根的影響，結果表明，大部分生長調節劑處理都可不同程度地提高銀莓嫩枝扦插的生根率，尤以ABT6#處理后的整體生根率最高，平均生根率達75.7%。各種生長調節劑處理生根率變化規律不盡相同，均有其最適濃度范圍。在生根數量和生根時間上，各生長調節劑并無明顯差異，但生長調節劑處理后生根時間較對照有所提前。用200 mg/L的NAA、IBA、ABT處理四倍體刺槐插穗，愈傷組織形成率分別為57.31%、75.58%和62.49%，成活率分別為45.68%、64.36%和49.56%。不同外源生長調節劑與對照之間愈傷組織形成率和成活率均有顯著差異，說明外源生長調節劑對刺槐嫩枝扦插生根特性有顯著影響［5］。

第三，果實儲藏保鮮。采用10 mg/L的6-BA對獼猴桃浸泡處理5 min，低溫儲藏保鮮效果好，既保持果實硬度和可溶性固形物含量，抑制果實葉綠素的降解，保持膜細胞完整性，又抑制酶活性的下降，較好地保證了果實品質［6］。在含有基礎營養液的月季插花瓶中添加60～80 mg/L的6-BA，可以延長月季花保鮮時間［7］。

第四，調控植物開花時間。陳鳳玲等［8］研究認為，利用150～200 mg/L的赤霉素涂抹蝴蝶蘭花芽分化前的莖基部，并對抽出花序的花蕾進行相同濃度的赤霉素噴霧處理，可使蝴蝶蘭提前開花12～15 d。赤霉素在水稻雜交制種中應用較多，當父母本花期不遇時，主要用來調控父本開花時間。

第五，解除種子休眠，促進種子萌發?？椎抡龋?］利用98%硫酸浸泡蓮種子2 h后，再用300 mg/L GA3+10 mg/L 6-BA浸種24 h，其發芽率可達83.33%，顯著高于對照。趙鑫等［10］研究認為，利用100 mg/L的6-BA處理新疆阿魏種子，可以整體上解除阿魏種子休眠。另外，植物生長調節劑還可應用在延緩組織衰老、提高種子萌發和幼苗生長、增強植物耐鹽性等方面［11-14］。

多胺類如尸胺（Cad）、腐胺（Put）、亞精胺（Spd）、精胺（Spm）、維生素E等有類似植物生長調節劑的作用，能夠促進植物組織生長，延緩組織衰老。在許多情況下，植物花芽形成數量的增加都伴隨著體內精氨酸水平的提高。大量研究表明，外源噴施腐胺、亞精胺與精胺能增加植物花芽的數量，特別是在內源生長調節劑水平低的情況下促進花芽形成的效果更加明顯。多胺延緩衰老的作用在植物中普遍存在，已經發現多胺能夠延緩許多雙子葉和單子葉植物離體葉片的衰老，這些離體葉片衰老時，水解酶如核糖核酸酶和蛋白酶活性快速增加，葉綠素含量逐漸下降，而外源多胺可抑制上述過程。植物生長調節劑在煙草生產中的應用鮮見報道。劉一靈等［12］利用GA3和6-BA協同處理煙草種子，可以提高煙草種子萌發的一致性，促進煙草幼苗葉綠素的積累。在煙草良種繁育過程中，提高種子產量是降低繁種成本的有效手段，而煙草單株成花數量與單果粒數是構成單株種子產量的關鍵性因素。因此，探索增加煙草單株成花數量和單果粒數的有效途徑是提高煙草繁種產量的手段之一。本試驗旨在通過施用不同外源生長調節劑促進煙草花芽分化，增加成花數量和單果粒數來提高煙草繁種產量，以期篩選一種最適宜的外源植物生長調節劑種類及施用濃度，進而達到降低煙草繁種成本的目的。

1 材料與方法

1.1 材料

供試品種為云煙87。供試藥劑為6-芐基腺嘌呤（6-BA）、吲哚乙酸（IAA）、赤霉素（GA3）、萘乙酸（NAA）、腐胺（Put）、尸胺（Cad）、亞精胺（Spd）、精胺（Spm）、維生素E。

1.2 試驗設計

不同藥劑篩選試驗，10種成花生長調節劑類藥劑，共設10個藥劑篩選試驗，分別設5個水平，其中以清水處理為對照，其處理梯次的設置見表1。每個藥劑設置5個濃度梯度，共50個處理，隨機排列，3次重復，每小區20株，行株距為1.2 m×0.6 m。施藥時間為移栽后40 d（花芽分化初始階段），連續施藥3次，每次施藥間隔時間為5 d。

表1 不同外源植物生長調節劑的濃度梯度（單位：mg/L）

在初花至盛花期結束每小區隨機選取5株調查主枝開花總朵數，取平均值代表該處理的成花數量。開花期結束后進行疏花疏果，蒴果成熟后，各小區蒴果采摘單存單放，每株隨機選取10個蒴果，脫粒后用種子數粒機記數，計算平均單果粒數。取樣結束后，每小區分別進行種子脫粒，統計種子產量。施藥結束兩周后調查各處理煙株腋芽生長情況及煙株生長發育表現。

2 結果與分析

2.1 外源生長調節劑對云煙87成花數量及單果粒數的影響

從表2可以看出，施用Spd、Put 2種外源生長調節劑能極顯著提高云煙87成花數量，平均成花數量分別達到209.68、200.14朵，分別比對照增加44.21%和37.65%；施用Spm、維生素E可顯著提高云煙87成花數量；施用Cad、6-BA、IAA對煙草平均成花數量有一定作用，但差異不明顯；施用NAA、GA3則不利于煙草花芽分化，導致煙草成花數量降低。施用Put、6-BA能極顯著增加煙草單果粒數，其中Put和6-BA效果較好，平均單果粒數分別達到1 702.88、1 611.30粒，分別比對照增加9.93%、4.02%；施用Spd、維生素E、Spm、IAA平均單果粒數略低于對照，差異不明顯；施用GA3、Cad、NAA平均單果粒數則極顯著降低。

表2 施用不同外源生長調節劑對云煙87成花數量及單果粒數的影響

2.2 外源生長調節劑濃度對云煙87成花數量及單果粒數的影響

從圖1可以看出，對云煙87成花數量影響最明顯的外源生長調節劑是Spd、Put、Spm、維生素E，但隨著施用濃度的增加，成花數量有下降的趨勢。其中，Spd、Put、Spm最適宜的施用濃度為10 mg/L，維生素E最適宜的施用濃度為30 mg/L。

圖1 外源生長調節劑不同濃度對煙草成花數量的影響

從圖2可以看出，施用外源生長調節劑Put、6-BA可提高云煙87單果粒數。Put最適宜的施用濃度為30 mg/L；6-BA最適宜的施用濃度為200 mg/L。施用Cad、IAA、NAA、GA3對增加云煙87單果粒數無明顯作用。

圖2 外源生長調節劑的不同濃度對煙草單果粒數的影響

2.3 外源生長調節劑對云煙87種子產量及種子千粒重的影響

從表3可以看出，施用Put、Spm、Cad、維生素E均能明顯提高云煙87種子產量，其中施用Put、Spm效果較好，產量分別可達90.45、69.30 kg/hm2，比對照增加136.47%、81.18%。施用各外源生長調節劑對云煙87種子千粒重的影響與對照相比無顯著差異。

表3 施用不同外源生長調節劑對云煙87種子產量、千粒重的影響

2.4 外源生長調節劑濃度對云煙87種子產量及千粒重的影響

由圖3可知，不同外源生長調節劑濃度對云煙87種子產量的影響差異比較明顯，當Put、Spd、Spm施用濃度為30 mg/L時，其種子產量最高；維生素E施用濃度為50 mg/L時最高；施用6-BA和IAA對提高煙草種子產量也有比較明顯的作用，最適宜的施用濃度分別為150、200 mg/L。而施用NAA和GA3對提升云煙87種子產量沒有促進作用。

圖3 外源生長調節劑的不同濃度對云煙87種子產量的影響

千粒重是煙草種子的質量指標之一，一般煙草種子的千粒重在60～80 mg，不同品種間有所差異。從統計結果來看，施用不同濃度和不同種類外源生長調節劑對煙草種子的千粒重有明顯影響，其中，施用50 mg/L的Put和施用100 mg/L的Spd千粒重顯著高于對照，其他處理與對照差異不顯著（圖4）。

圖4 外源生長調節劑的不同濃度對云煙87種子千粒重的影響

2.5 施用不同外源生長調節劑對煙株生長發育的影響

在施藥結束后，觀察了各外源生長調節劑對煙草生長發育的影響，在施用6-芐基腺嘌呤（6-BA）后，煙株腋芽生長旺盛，腋芽數量較多，成花數量增加；施用濃度為200 mg/L吲哚乙酸（IAA）時，主莖上出現刺根（氣生根），成花數量增加；隨著施用萘乙酸（NAA）濃度增加，主莖刺根增多，葉片翻卷嚴重，花蕾數量減少且花蕾發育不良，大量萎縮。隨著赤霉素（GA3）施用濃度增加，頂芽生長較快，葉色黃綠發白，花枝細長，花蕾細長，且大多花蕾不能正常開花結實；在施用多胺類（Put、Cad、Spd、Spm）濃度較低時，能促進煙草花芽分化，花蕾數量較多。在施用維生素E濃度較低時，能促進花芽分化，花蕾數量較多。

3 討論

外源生長調節劑已廣泛用于各種作物生產中，用來調節花期、植株高矮、雌雄花的分化等方面，在煙草雜交制種中應用外源生長調節劑相對較少。本試驗通過施用不同外源生長調節劑類型及不同濃度處理，篩選對煙草花器發育及腋芽生長起促進作用的外源生長調節劑類型和適宜的施用濃度。以期通過誘導煙草花芽分化，增加成花數量來達到提高煙草繁種產量的目的。張洪霏等［15］研究認為，煙草在移栽27～30 d后進入花芽分化階段，52～57 d后花芽分化結束，分化過程為25～27 d，如在此期間通過施用外源生長調節劑來誘導花芽分化，就可提高煙草單株的成花數量。本試驗結果表明，施用Spd、Put、Spm、維生素E能明顯增加煙草成花數量，其中以10 mg/L的Spd和10 mg/L的Put效果最佳，單株成花數量分別達到209.68、200.14朵，分別比對照增加44.21%和37.65%；施用Put、Spm、Cad、維生素E等能明顯增加煙草種子產量，其中以30 mg/L的Put和30 mg/L的Spm效果最佳，分別比對照增加136.47%和81.18%；施用30 mg/L的Put和200 mg/L的6-BA能顯著增加煙草單果粒數，分別比對照增加9.93%和4.02%；施用50 mg/L的Put和施用100 mg/L的Spd可以顯著提高煙草種子的千粒重，分別比對照增加9.52%和9.90%；施用200 mg/L的6-BA、吲哚乙酸可以促進煙株腋芽生長；施用NAA、GA3對提高煙草成花數量作用不明顯，隨著施用濃度的增加單株開花數量相應下降，少量花朵發育畸形，花藥量少，甚至無花藥而最終導致種子產量下降。

綜合不同外源生長調節劑在影響煙草成花數量、種子產量、單果粒數、千粒重等種子產量構成因素來看，施用多胺類物質（Put、Spm、Spd、Cad）、維生素E、6-BA對煙草種子產量的提升有顯著促進作用，適宜的施用濃度為多胺類10～30 mg/L、維生素E 30 mg/L、6-BA 200 mg/L；施用IAA、NAA、GA3對煙草種子產量的提升作用較小，不推薦施用。如何綜合利用這3類外源生長調節劑，進行適當的配比施用來提升煙草繁種產量，還需進一步研究。