矮壯素對金蓮花幼苗生長及生理生化的影響

張 慶,李佳秋,李保會,李永東,張 芹

(1 河北農(nóng)業(yè)大學園林與旅游學院,河北 保定,071000;2 河北農(nóng)業(yè)大學林學院;3 河北省塞罕壩機械林場)

金蓮花(Trolliuschinensis)葉形秀麗,花色金黃,是一種集藥用與觀賞價值于一體的園林植物,目前已形成規(guī)模化栽培生產(chǎn)。在實際生產(chǎn)中,由于施肥量的大幅增加和種植密度的提高,金蓮花在生長過程中會出現(xiàn)旺長現(xiàn)象,易引起植株倒伏,影響了其營養(yǎng)生長和生殖生長,從而導致品質(zhì)和產(chǎn)量的下降,也嚴重影響了其觀賞價值。因此調(diào)控植株高度已成為金蓮花栽培的重要一環(huán),選育矮壯品種是控制金蓮花株高的重要措施,但需要時間較長;在缺乏矮壯品種時采用化學調(diào)控技術(shù)是控制株高的快速有效途徑[1～4]。矮壯素(CCC)是一種經(jīng)濟、高效、低毒的植物生長調(diào)節(jié)劑,且多由葉片進入植株體內(nèi)進行調(diào)控[5]。大量研究表明[6],CCC除能矮化植株,使莖稈加粗、葉色加深等,還有助于根系生長,通過提高葉綠素質(zhì)量分數(shù),增強光合作用,從而加快植株的養(yǎng)分積累,而且對花芽和形態(tài)影響不大[7]。目前,CCC在金蓮花上的應(yīng)用未見報道,本次試驗以2月齡金蓮花幼苗為材料,分析不同質(zhì)量濃度CCC處理對金蓮花矮化及生長發(fā)育的影響,探明其對金蓮花的調(diào)控機理,以期為金蓮花矮化栽培提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本次試驗于2020年11月—2021年10月在河北農(nóng)業(yè)大學園林苗圃智能溫室進行,種子采自承德塞罕壩成熟的野生金蓮花,試材為2月齡生長健壯、長勢一致的金蓮花幼苗,栽培基質(zhì)為草炭土和珍珠巖按V(草炭土)∶V(珍珠巖)=3∶1比例混合。供試藥劑為矮壯素50%水劑(青島農(nóng)博士生物科技有限公司生產(chǎn))。

1.2 試驗設(shè)計

預(yù)試驗于2020年11月—2021年2月進行,在預(yù)試驗的基礎(chǔ)上,CCC質(zhì)量濃度梯度設(shè)置為100,200,300,400,500,600 mg/L,分別對應(yīng)C100,C200,C300,C400,C500,C600處理,以清水處理為對照(CK),共7個處理。為加強CCC對植株的矮化效果,對金蓮花幼苗進行2次藥劑噴施,第1次處理時間為2021年6月18日,第2次處理時間為2021年6月30日。使用手持壓力式細霧噴霧器對植株進行葉面噴施處理,并在各處理之間設(shè)置隔離,施藥劑量以完全噴施葉面、葉背且不下滴為準,處理時間均在17:00左右進行,避免強光對試驗造成影響。試驗采用單因素隨機區(qū)組設(shè)計,每區(qū)組處理35株,3次重復(fù),各處理保持一致的環(huán)境條件及水肥管理。處理完畢后,每隔10 d對各處理進行指標測定,共測4次。

1.3 指標測定

1.3.1形態(tài)指標的測定 各處理隨機挑選5株測定株高、葉長和葉寬,同時觀察幼苗生長情況。

1.3.2葉片光合色素質(zhì)量分數(shù)的測定 采用便攜式葉綠素測定儀(SPAD-502 PLUS,日本柯尼卡美能達公司生產(chǎn))測定,5次重復(fù)。

1.3.3葉片保護酶活性的測定 SOD活性測定采用NBT還原法,POD活性測定采用愈創(chuàng)木酚法[10],各處理3次重復(fù)。

1.3.4葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的測定 可溶性蛋白質(zhì)量分數(shù)測定采用考馬斯亮藍法,可溶性糖質(zhì)量分數(shù)測定采用蒽酮比色法[11],3次重復(fù)。

1.3.5葉綠素熒光參數(shù)的測定 采用捷克PSI(PHOTON SYSTEMS INSTRUMENTS)公司生產(chǎn)的FP100便攜式熒光儀于8:00～10:00進行測定,測定時各處理選擇7株健康、長勢均一的幼苗,選取健康無病蟲害葉片進行測定,葉片于測定前暗適應(yīng)30 min,參照劉興[12]的方法進行測定。

1.3.6光合參數(shù)的測定 處理40天時,采用美國 LI-COR 公司生產(chǎn)的 Li-6400便攜式光合測定儀于晴朗無風天氣9:00～11:00測定,每次測定重復(fù)株數(shù)5株。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用SPSS 26.0軟件對數(shù)據(jù)進行單因素方差分析,Excel 2010進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計、繪圖及隸屬函數(shù)分析。

如果指標與質(zhì)量濃度呈正相關(guān),則計算公式為:X(U)=(X-Xmix)/(Xmax-Xmin);如果某一指標與質(zhì)量濃度呈負相關(guān),則計算公式為:X(U)=1-(X-Xmix)/(Xmax-Xmin)。

式中X(U)為某一指標的隸屬函數(shù)值,X為某一指標的測定值,Xmax和Xmin分別為試驗材料某一指標測定值的最大值和最小值。

2 結(jié)果與分析

2.1 CCC對金蓮花幼苗形態(tài)指標的影響

2.1.1對金蓮花幼苗存活率和生長狀況的影響 所有噴施CCC的處理均能促進金蓮花幼苗健壯生長,植株存活率均為100%。C100～C500處理下,隨著處理時間的延長和CCC處理質(zhì)量濃度的增加,金蓮花的葉色逐漸加深,植株生長旺盛;C600處理下的金蓮花植株雖能正常生長,但葉片出現(xiàn)黃色不規(guī)則斑點,且隨著處理時間的延長不會消失。

2.1.2對株高的影響 隨著CCC處理質(zhì)量濃度的增加和處理時間的延長,抑制效果逐漸明顯,株高增長漸趨平緩,噴施CCC的各處理與CK株高的差異顯著增大(圖1);在整個試驗處理期間,CK株高始終高于噴施CCC各處理的。處理后的第40天時,噴施CCC的各處理均與CK達到顯著水平(P<0.05),且以C500處理金蓮花幼苗株高矮化效果最好,矮化了23.19%。C600處理葉片后期出現(xiàn)黃色斑點,生長狀況不佳,故不作比較。

圖1 CCC處理對金蓮花幼苗株高的影響注:不同小寫字母表示0.05的顯著水平,下同。

2.1.3對葉長、葉寬的影響 噴施CCC的各處理均能在一定程度上抑制金蓮花幼苗的平均葉長和葉寬,隨著處理時間的延長,噴施CCC的各處理與CK的差異逐漸加大。處理后的第40天時,噴施CCC的各處理均與CK達到顯著水平(P<0.05),C500處理的葉長和葉寬減小效果最明顯,葉長縮短了26.09%,葉寬減小了28.51%(表1,表2)。

表1 CCC處理對金蓮花幼苗葉長的影響 cm

表2 CCC處理對金蓮花幼苗葉寬的影響 cm

2.2 CCC對金蓮花幼苗生理生化指標的影響

2.2.1對葉綠素質(zhì)量分數(shù)的影響 適宜質(zhì)量濃度的CCC(100～500 mg/L范圍內(nèi))可以提高金蓮花葉綠素質(zhì)量分數(shù),但高質(zhì)量濃度的C600處理則會降低葉綠素質(zhì)量濃度(圖2)。隨著處理時間的延長,CCC對金蓮花幼苗的作用效果逐漸減弱,呈現(xiàn)出不同的變化趨勢,處理后的第30天時噴施CCC的各處理SPAD值達到最大,分別比CK提高了4.51%,3.30%,5.93%,9.51%,14.31%,6.48%。隨著處理時間延長,在處理第40天時噴施CCC的各處理SPAD值均略有下降,除C500處理與CK相比提高了12.73%,差異顯著(P<0.05)外,其他噴施CCC的各處理均與CK差異不顯著。從整個處理過程來看,C500處理的SPAD值始終顯著高于CK(圖2)。

圖2 CCC處理對金蓮花幼苗SPAD的影響

2.2.2對超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化物酶(POD)活性的影響 葉面噴施CCC能有效提高SOD和POD活性。同一處理時間下,金蓮花幼苗葉片SOD和POD活性隨處理CCC質(zhì)量濃度的增加呈先上升后下降(仍高于CK)的變化趨勢。而隨著處理時間的延長,金蓮花幼苗葉片SOD和POD活性也呈先上升后下降的變化趨勢(圖3,圖4)。處理后的第30天時,噴施CCC的各處理SOD活性達到峰值,分別比CK提高了3.69%,10.09%,13.46%,18.15%,25.48%,14.24%;除C100處理外,其他噴施CCC的各處理均與CK差異顯著(P<0.05)。處理后的第30天時,POD活性也達到峰值,分別比CK提高了15.59%,23.30%,31.71%,39.99%,54.91%,33.98%;除C100,C200處理外,其他噴施CCC的各處理均與CK差異顯著(P<0.05)。

圖3 CCC處理對金蓮花幼苗SOD活性的影響 圖4 CCC處理對金蓮花幼苗POD活性的影響

2.2.3對可溶性糖質(zhì)量分數(shù)和可溶性蛋白質(zhì)量分數(shù)的影響 葉面噴施CCC能增加金蓮花的可溶性糖質(zhì)量分數(shù)和可溶性蛋白質(zhì)量分數(shù)。同一處理時間下,金蓮花幼苗葉片可溶性糖質(zhì)量分數(shù)和可溶性蛋白質(zhì)量分數(shù)隨處理質(zhì)量濃度的增加呈先上升后下降(始終高于對照)的變化趨勢;而隨著處理時間的延長,金蓮花幼苗葉片可溶性糖質(zhì)量分數(shù)和可溶性蛋白質(zhì)量分數(shù)也呈先上升后下降的變化趨勢(圖5,圖6)。處理后的第30天時,噴施CCC的各處理可溶性糖質(zhì)量分數(shù)達到最大值;C500處理與CK差異顯著(P<0.05),增加了47.21%,其他噴施CCC的各處理均與CK差異不顯著。處理后的第30天時,可溶性蛋白質(zhì)量分數(shù)也達到最大值,噴施CCC的各處理分別比CK增加了11.72%,22.57%,24.95%,31.28%,38.08%,34.10%;除C100處理與CK差異不顯著外,其他噴施CCC的各處理均與CK差異顯著(P<0.05)。

圖5 CCC處理對金蓮花幼苗可溶性糖質(zhì)量分數(shù)的影響 圖6 CCC處理對金蓮花幼苗可溶性蛋白質(zhì)量分數(shù)的影響

2.3 CCC對金蓮花幼苗葉綠素熒光參數(shù)的影響

2.3.1對Fv/Fm的影響 葉面噴施CCC能提高Fv/Fm值。同一處理時間下,金蓮花幼苗葉片F(xiàn)v/Fm隨處理質(zhì)量濃度的增加基本呈先上升后下降(始終高于對照)的變化趨勢(圖7);隨著處理時間的延長,金蓮花幼苗葉片F(xiàn)v/Fm隨處理質(zhì)量濃度也呈先上升后下降的變化趨勢。處理后的第30天時,噴施CCC的各處理Fv/Fm達到最大值, C400,C500,C600處理與CK差異顯著(P<0.05),分別比CK增加了9.57%,11.51%,8.32%,其他噴施CCC的各處理均與CK差異不顯著。

圖7 CCC處理對金蓮花幼苗Fv/Fm的影響 圖8 CC處理對金蓮花幼苗Fv/Fo的影響

2.3.2對Fv/Fo的影響 葉面噴施CCC能提高Fv/Fo值。同一處理時間下,金蓮花幼苗葉片F(xiàn)v/Fo隨處理質(zhì)量濃度的增加基本呈先上升后下降(始終高于對照)的變化趨勢;隨著處理時間的延長,金蓮花幼苗葉片F(xiàn)v/Fo隨處理質(zhì)量濃度也呈先上升后下降的變化趨勢(圖8)。處理后的第30天時,噴施CCC的各處理Fv/Fo達到最大值,C400,C500處理與CK差異顯著(P<0.05),分別增加了46.58%,58.53%。其他噴施CCC的各處理均與CK差異不顯著。

2.3.3對PSⅡ比活性參數(shù)(ABS/RC)的影響 葉面噴施CCC能提高ABS/RC值。同一處理時間下,金蓮花幼苗葉片ABS/RC隨處理質(zhì)量濃度的增加基本呈先上升后下降的變化趨勢(圖9),但在前20 d和處理后的第40天時噴施CCC的各處理和CK沒有顯著差異。處理后的第30天時,噴施CCC的各處理ABS/RC達到最大值,C500處理比CK顯著提高了16.30%(P<0.05),其他噴施CCC的各處理均與CK差異不顯著。

圖9 CCC處理對金蓮花幼苗ABS/RC的影響 圖10 CCC處理對金蓮花幼苗ETo/RC的影響

2.3.4對PSⅡ比活性參數(shù)(ETo/RC)的影響 葉面噴施CCC能提高ETo/RC值。同一處理時間下,金蓮花幼苗葉片ETo/RC隨處理質(zhì)量濃度的增加基本呈先上升后下降的變化趨勢(圖10);隨著處理時間的延長,金蓮花幼苗葉片ETo/RC也呈先上升后下降的變化趨勢。處理后的第30天時,噴施CCC的各處理ETo/RC達到最大值,C500處理比CK顯著提高了22.35%(P<0.05),其他噴施CCC的各處理均與CK差異不顯著。

2.4 CCC對金蓮花幼苗光合參數(shù)的影響

CCC處理下,金蓮花幼苗葉片凈光合速率(Pn)、氣孔導度(Gs)和蒸騰速率(Tr)的變化趨勢均隨處理質(zhì)量濃度的增加呈先上升后下降的變化趨勢,胞間CO2的量分數(shù)則呈先下降后上升的變化趨勢(表3)。其中,C500處理的Pn,Gs和Tr顯著高于CK(P<0.05),分別增加了74.14%,126.55%,37.99%;Ci顯著低于CK(P<0.05),減小了17.03%。在高質(zhì)量濃度處理下,如C600處理Gs較C500處理有所下降,Ci上升,導致Pn下降。

表3 CCC處理下金蓮花幼苗光合參數(shù)的變化

2.5 隸屬函數(shù)分析

運用隸屬函數(shù)方法對各指標進行綜合評價,在CCC處理下,隸屬值從高到低的排列順序為C500,C400,C600,C300,C200,C100,CK,表明500 mg/L CCC對金蓮花幼苗的矮化和相關(guān)的生長和生理表現(xiàn)效果最佳(表4)。

表4 不同CCC處理下金蓮花生理生化指標的隸屬分析結(jié)果

3 結(jié) 論

本次研究結(jié)果表明,CCC在有效降低金蓮花幼苗株高的同時,還能緩解葉綠素降解,提高SOD,POD活性和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)質(zhì)量分數(shù),且Fv/Fm,Fv/Fo,ABS/RC和ETo/RC顯著提高,即葉片PSⅡ反應(yīng)中心的開放程度增大、活性增加,提高了PSⅡ運轉(zhuǎn)效率及用于電子傳遞的能量,增強了光合色素把所吸收捕獲的光能轉(zhuǎn)化為化學能的效率,提高植物抵抗光抑制能力,保障光合作用的高效進行,從而有利于提高金蓮花幼苗的抗逆能力。因此,在栽培生產(chǎn)中,可通過葉面噴施500 mg/L CCC作為實現(xiàn)金蓮花矮化的栽培措施。