3种植物生长调节剂对毛脉柳兰萌发与生长的影响

   2025-01-08 张才军0
核心提示:摘要:为探讨不同植物生长调节剂对毛脉柳兰萌发与生长的影响,以去除种缨的种子为试材,采用胺鲜酯、芸苔烷醇和四甲基戊二酸3种
摘要:为探讨不同植物生长调节剂对毛脉柳兰萌发与生长的影响,以去除种缨的种子为试材,采用胺鲜酯、芸苔烷醇和四甲基戊二酸3种调节剂,分别设置4个浸种时间和4个浓度梯度,对毛脉柳兰种子的出苗率及幼苗叶长、根长、苗高和鲜重指标进行分析。结果表明,所有处理对毛脉柳兰萌发与生长皆有促进作用,且有成倍数关系;但根长和鲜重提升效果不稳定。所有处理中,胺鲜酯对提高出苗率、苗高的作用最为明显,而芸苔烷醇对提高叶长、根长、鲜重上的效果最为明显。因此,通过种子繁殖快速培育毛脉柳兰壮苗,可以采用5~10mg/L胺鲜酯浸种6~24h提高出苗率和苗高;用3~9mg/L芸苔烷醇作为追肥提高苗期生物量。
 
毛脉柳兰(Chamerionangustifoliumsubsp.circum-vagum)是柳叶菜科(Onagraceae)柳兰属(Chamerion)植物柳兰(C.angustifolium)的亚种,在亚洲、北美洲广为分布,在我国主要分布于东北至西南山区,青藏高原东部和南部是其集中分布区,其生境与柳兰相似,但地理分布较南或与柳兰生长在同一山上海拔较低区域[1-3]。
 
柳兰属植物为多年生草本,是许多国家的传统草药,在食品、化妆品、医药和观赏领域也常见应用[4-6];为保障原材料供给,国内外对柳兰属植物的化学成分、自然生境、遗传多样性、生理生态、传粉生态、驯化栽培等已有大量研究[7-11]。柳兰属植物中,毛脉柳兰生长速率最快,植株高大、花繁叶茂,能为其产品开发提供更多的原材料,也是西藏东部和南部生态修复的先锋植物,其育苗技术未见报道。因此,毛脉柳兰的规模化育苗具有积极意义。
 
利用植物生长调节剂促进植物生长,实质是最大限度增加植物光合面积、提高光能利用率,调整光合产物的分配和减少光合产物的消耗,以获得更多光能,并将其转化为植物生长量[12-14]。胺鲜酯、四甲基戊二酸、芸苔烷醇是3种验证有效的易溶于水的植物生长促进剂。
 
胺鲜酯(DiethylAminoethylHexanoate,DA-6)是广谱植株生长发育促进剂,它能够促进种子萌发,增加植株内叶绿素浓度,从而提高植株光合作用[15]。四甲基戊二酸(TetramethylGlutaricAcid,TGA)普遍存在于植物体内,具有调控蛋白质代谢的作用,外源TGA能够被植物快速吸收,并促进植物种子萌发和生长发育,提高酶活性,增强植物抗逆性[16]。芸苔烷醇(BrassinolidePolicosanol,BP)为螯合型植物生长促进剂,主要由2%三十烷醇磷酸酯钾(PotassiumHydrogen1-TriacontylPhospate,TPK)和0.01%的28-高芸苔素内酯(28-Ho-mobrassinolide,28-HBR)组成,其中,三十烷醇磷酸酯钾能够提高叶绿素、可溶性糖、过氧化酶含量,达到增产的目标[17];28-高芸苔素内酯是油菜素内酯的一种活性形式[18],研究证实其可提高低温弱光胁迫辣椒幼苗的生物量、叶绿素含量、Pn、Gs、Tr、Y(NPQ)和qN,降低Ci,从而保护光合系统,有效缓解低温弱光胁迫对辣椒幼苗造成的伤害[19]。
 
基于此,研究3种植物生长促进剂使用后毛脉柳兰种子萌发和幼苗生长影响,旨在寻求通过种子繁殖快速培育毛脉柳兰壮苗的途径,为毛脉柳兰的规模化栽培提供充足的种苗。
 
1材料与方法
 
1.1试验地概况
 
西藏自治区林芝市巴宜区八一镇海拔2970m,位于94°21′E、29°33′N,尼洋河下游河谷,属藏东南温暖半湿润气候区,分布着灌丛、疏林及中生型针叶林和落叶阔叶林,林区类型隶属于雅鲁藏布江中游山地温湿针叶林区尼洋曲流域针叶林亚区,优势乔木树种有急尖长苞冷杉、林芝云杉、高山松、西藏红杉、川滇高山栎、藏川杨等。
 
试验区域全年平均温度8.6℃,最热月平均气温15.6℃,最冷月平均气温0.2℃,极端最高气温30.2℃,极端最低气温-15.3℃,全年没有月均温≤0℃的月份,全年日均温≥10℃的天数为159.2d,≥10℃以上积温2225.7℃,全年无霜期167~177d;年均降雨量634.2mm,全年降水分布不均,主要集中在6-9月,占71.6%,平均相对湿度71%;全年日照时数为1988.6h,日照百分率为46%,平均大气压706.5hPa,最晚晚霜5月上旬,最早早霜9月下旬[37]。西藏珍稀濒危园林植物培育基地温室内部,气温年变化小(15.2~18.8℃),日温较差大(13.0~17.0℃)。
 
1.2试验材料
 
种子为当年种子,采集自西藏农牧学院西藏珍稀濒危园林植物培育基地内迁地保护、已栽培多年的毛脉柳兰植株。果实成熟期分批次采摘已经自然开裂的蒴果,在室内阴凉处储藏备用。植物生长调节剂均产自河南郑州银海化工厂。
 
1.3试验方法
 
1.3.1种子预处理。
 
种子预处理
 
从室内储藏的信封袋取出蒴果,用筛网去除种缨,选取种粒饱满、无损伤的种子,以清水处理为对照(CK),每个处理30粒种子,重复3次,其余正常播种。
 
1.3.2浸种和播种。将准备好的实验材料在室温(21±3)℃环境中浸种,不同植物生长调节剂分别调配水溶液,种子完成浸种后用纱布过滤,然后用清水冲洗,放在塑料箱基质内。基质为露天曝晒的细砂土,砂土用0.5%高锰酸钾溶液喷施搅拌并静置阴凉处2d。塑料箱置于植物温室内,基质浇透水后播种,用盖板罩住。28d后观察种子出苗率,每个处理随机选取5株幼苗洗净砂土,用游标卡尺测量幼苗的叶长、根长、苗高,然后使用千分之一天平称重。
 
出苗率(%)=(幼苗数/播种粒数)×100。苗高指地径处到顶芽全部的苗干长度。
 
1.3.3数据处理。用SPSS26.0软件对各项指标进行双因素方差分析,从中选取Duncan多重比较进行分析(当P<0.05时);用微软Office2019软件作图制表。
 
2结果与分析
 
2.1不同处理对毛脉柳兰种子出苗率的影响

不同处理对毛脉柳兰种子出苗率的影响
 
由表2可知,不同植物生长调节剂处理下,不同浸种时间和不同浓度对毛脉柳兰种子出苗率的影响不一致。在DA-6处理5mg/L+6h和10mg/L+24h时,出苗率为所有处理中最大值,达42.2%,6h时出苗率随浓度增加而降低,其他浸种时间处理规律不明显。当TGA处理组浸种时间为6h时,浓度越高,出苗率越高,促进效果100mg/L>70mg/L>40mg/L>10mg/L,相同浸种时间下,100mg/L的出苗率为35.6%,是CK的5.3倍;但浸种时间为12h和18h时,出苗率随浓度升高而降低,而24h浸种时,出苗率异常升高,且浓度因素影响效果不一致,其中10mg/L的处理值为32.2%,为较高值,符合吸收量规律,100mg/L处理下出苗率为23.3%,此为异常值,按照浓度递增的量来分析,此浸种时间处理应细化浓度分级。6mg/LBP对毛脉柳兰种子出苗率同样存在促进作用,但效果不大,抑制作用明显,后续观察发现,存在延迟发芽、促进休眠的特点。CK对照组清水浸种6h、12h、18h、24h时,出苗率分别仅为6.7%、11.7%、16.0%、18.7%,但随浸种时间的延长出苗率逐渐增高。
 
2.2不同处理对毛脉柳兰幼苗叶长的影响

不同处理对毛脉柳兰幼苗叶长的影响
 
由表3可知,3种调节剂均能增加毛脉柳兰幼苗叶长,其中BP效果最为明显,BP各处理的叶长值均高于CK,其值范围为3.5~5.1mm,最低与最高增益为59%~264%;与CK相比,在浸种时间为6h时,浓度为3mg/L、6mg/L、9mg/L、12mg/L对叶长的提升分别为214%、264%、221%、200%,呈先高后低的趋势。当浸种时间为24h时,DA-6浓度对叶长的促进作用呈先高后低的趋势,10mg/L时达4.7mm;4个浓度的横向对比差异小,说明此设置的浓度水平变化小,需要扩大。TGA处理中,浸种时间×浓度双因素处理结果差异不显著,浸泡时间为12h时,浓度越高,叶长越长,100mg/L时叶长为3.5mm,但最高值位于浸种24h处理组。
 
2.3不同处理对毛脉柳兰幼苗根长的影响
 
砂质土壤杂质较少,疏松,通气通水,在未施肥的情况下,BP对根系的生长促进作用非常明显,各处理均高于CK,在12h+12mg/L的处理条件下长达36.3mm,是相同浸种时间下CK的4.65倍,增幅达365%;在浸种时间为6h时,浓度为3mg/L、6mg/L、9mg/L、12mg/L对根长的提升分别为392%、379%、389%、314%。另外显示的误差均较大,在6mg/L+12h时,误差达11.461,对测定值的占比为35.6%,说明毛脉柳兰幼苗根长生长不齐。CK对照组清水浸种6h、12h、18h、24h时,幼苗根长分别为6.8mm、7.8mm、8.6mm、10.0mm,呈逐渐增高的趋势。DA-6和TGA对根长的促进作用比BP弱,且浸种时间×浓度双因素处理结果差异不显著,DA-6各处理指标值相近,说明此时设置的浓度水平变化小,需要扩大。TGA处理在24h+10mg/L和6h+40mg/L的结果相差0.9mm,说明此时种子对TGA的吸收量可达相近的促进效果。
 
2.4不同处理对毛脉柳兰幼苗苗高的影响

不同处理对毛脉柳兰幼苗苗高的影响
 
由表5可知,3种植物生长调节剂各处理的苗高测定值均高于CK,DA-6促进效果最好,总和平均值DA-6(15.9)>TGA(14.3)>BP(9.89),12h+15mg/L时达最高(26.7mm),
相同浸种时间下比CK多3.77倍,浸种时间为24h时,呈先高后低的趋势,10mg/L效果较好。在BP处理组,浸种时间为12h、18h时,也呈先高后低的趋势,6mg/L效果较好,在12mg/L+24h时最大,达18.8mm,比CK多168%。在浸种时间为12h时,TGA浓度为10mg/L、40mg/L、70mg/L、100mg/L对苗高的提升分别为194%、212%、264%、155%,呈先高后低的趋势,70mg/L效果较好。CK对照组清水浸种6h、12h、18h、24h时,幼苗苗高分别为4.6mm、5.6mm、6.2mm、7.0mm,呈增高的趋势。
 
2.5不同处理对毛脉柳兰幼苗鲜重的影响

不同处理对毛脉柳兰幼苗鲜重的影响
 
由表6可知,3种调节剂均能提高毛脉柳兰鲜重,其中BP效果最为明显。DA-6处理组在种子浸种时间为6h和24h时,测定值呈先高后低的趋势,分别在15mg/L和10mg/L达最高,鲜重分别为6.6mg和7.0mg,与相同浸种时间下CK对比,分别提升了450%和169%。BP处理组在相同种子浸种时间内差异不大,浸种6h、12h、18h、24h中获得的鲜重均值分别为7.1mg、6.9mg、4.5mg、5.1mg,较CK分别提升488%、393%、105%、96%。经过TGA处理后,种子浸种时间为12h和18h时,测定值呈逐渐增高的趋势,在100mg/L时达最高,分别达5.2mg、3.4mg,但在100mg/L相同处理下,6h、12h、18h、24h的值呈波浪形趋势。CK对照组清水浸种6h、12h、18h、24h时,幼苗鲜重分别为1.2mg、1.4mg、2.2mg、2.6mg,呈逐渐增高的趋势。
 
3讨论
 
3.1预处理对种子萌发及幼苗生长的影响
 
植物生长调节剂是一类人工合成的化学物质,具有与植物激素相似的生理和生物学效应,可以用来调节植物的生长和发育[20-21]。在种子萌发及幼苗生长过程中,植物生长调节剂可以缓解园艺植物、农作物生产过程中的各种非生物胁迫,与土壤微生物的相互作用会影响幼苗的根系结构、养分吸收和抗逆性[22-23],而使用调节剂水溶液浸种能有效提升出苗率,表现为出苗率高、根长增加、幼苗较为茁壮[24]。
 
已有研究表明,清水浸种柳兰种子的有效性,说明浸种时的温度也是重要影响因素[25]。权曼曼[26]认为,清水浸种催芽至露出较长胚乳可提高柳兰种子出苗率,但成苗时间会推迟。康健[27]采用了NAA、IBA2种调节剂、3个浓度水平和3个浸种时间进行了扦插生根试验,结果表明,部分处理组无促进效果,可能由于浓度过高或浸种时间过长所致。与本试验的部分处理组的测定值相似。
 
3.2不同植物生长调节剂处理对种子萌发及幼苗生长的影响
 
植物生长调节剂具有促进或抑制植物生长的作用,但对目标对象是否具有作用机理存在很多未知,使用不当甚至得到相反的效果。种子萌发和幼苗生长时期,内部生物化学反应一般情况下是正向调控,使用生长抑制的调节剂可能毒害幼苗[28],植物生长受多种物质调控,一种调节剂的应用有时会受到另一种物质拮抗[29],而且调节剂的适宜浓度非常关键,低浓度或高浓度都有可能产生抑制作用[30]。
 
DA-6能够促进树番茄幼苗的养分吸收与生理调节[31],且最适DA-6质量浓度为30mg/L,与本试验设计的最高浓度20mg/L相似,此外,DA-6浸种处理能降低细胞氧化程度,提高白三叶种子的萌发特性和耐盐性[32]。TGA能使土壤中的有益菌增加、有害菌减少[33],促进细胞原生质流动,提高细胞活力,调节内源激素的平衡,它的处理能够提高叶片叶绿素和可溶性蛋白含量,延缓玉米叶片衰老速率,并提高灌浆期净光合速率,进而实现玉米增产[16],但这个增产需要在合适的土壤里施肥,本试验使用的砂土肥力低,可能是TGA对叶长、根长、苗高和鲜重影响不大的缘故。
 
在溶液培养条件下,低浓度的三十烷基磷酸酯钾能促进水稻幼苗生长,植株鲜干重增加,叶片内可溶性蛋白、叶绿素含量和过氧化物酶活性增加,但浓度要比常用情况低一个数量级[34]。田间喷施0.01mg/L的三十烷醇磷酸酯钾同样能显著改善同源四倍体大麦的产量性状,使穗颈长度从2.4cm延长到3.7cm,穗重从1.145g提高到1.338g[35]。用0.001、0.01、0.1、1.0mg/L的三十烷醇磷酸酯钾溶液培养小麦、水稻幼苗时,发现其促进幼苗根、茎叶器官生长的能力以0.01mg/L为最佳[17]。用0.001mg/L三十烷醇磷酸酯钾溶液培养绿豆芽菜时,第4d的芽长、芽鲜重和芽干重均有提高。而5.0mg/L培养时,第14d芽长、芽鲜重均下降。最后发现0.05mg/L三十烷醇磷酸酯钾浸种处理20h,8d后豌豆芽菜上市时芽长和芽鲜重均提高[36]。由此说明BP的使用浓度较低,本试验采用浓度最高为0.24mg/L的三十烷醇磷酸酯钾,浓度与之相似。另外,从种子萌发到幼苗生长,直至成熟植株的每个阶段,皆可使用此类调节剂,一般为叶面喷施,增产是它的主要作用之一。

3种植物生长调节剂对毛脉柳兰萌发与生长的影响
 
由表7~9可知,3种调节剂的浓度和种子浸种时间对毛脉柳兰种子出苗率有显著影响(P<0.05),主效应存在,且浓度和浸种时间交互效应显著,水平之间存在相关性,DA-6、TGA调整后R2分别为0.806、0.847,变异解释程度较高。DA-6浓度和种子浸种时间对毛脉柳兰幼苗叶长有显著影响(P<0.05),主效应存在,且浓度和浸种时间交互效应显著,水平之间存在相关性。

3种植物生长调节剂对毛脉柳兰萌发与生长的影响

由表4可知,调整后R2=-0.052,交互效应P=0.981不显著,TGA各处理的数据无明显差异,但数据表明促进效果是有效的。BP浓度和种子浸种时间对毛脉柳兰幼苗叶长有显著影响(P<0.05),主效应存在,且浓度和浸种时间交互效应显著,水平之间存在相关性,调整后R2=0.753,差异显著。BP的种子浸种时间、浓度和两者交互效应对毛脉柳兰幼苗根长有显著影响,P值分别为P=0.002、P<0.001、P=0.014。而DA-6和TGA的种子浸种时间和浓度的交互效应对根长不存在,分别是P=0.460>0.05、P=0.334>0.05,但这2种植物生长调节剂的浓度因素与根长显著相关,说明不同浓度对根长有不同的促进效果。

3种植物生长调节剂对毛脉柳兰萌发与生长的影响

DA-6与BP的浓度和种子浸种时间对毛脉柳兰幼苗苗高有显著影响(P<0.05),主效应存在,且浓度和浸种时间交互效应显著,水平之间存在相关性,TGA的浓度与浸种时间的交互效应对毛脉柳兰幼苗苗高有显著影响(P<0.05),DA-6调整后R2为0.724,变异解释程度较高。BP与TGA的浓度和种子浸种时间对毛脉柳兰幼苗鲜重有显著影响(P<0.05),主效应存在,且浓度和浸种时间交互效应显著,水平之间存在相关性,DA-6的浓度与浸种时间的交互效应对毛脉柳兰幼苗鲜重有显著影响(P<0.05)。
 
3.3毛脉柳兰种子萌发及幼苗生长指标的综合分析

毛脉柳兰种子萌发及幼苗生长指标的综合分析
 
所有处理对叶长和苗高皆有促进作用,但对出苗率、根长和鲜重影响不稳定;从促进效果上看,效果明显,已成倍数关系,可能是苗期的生长量较低的缘故,方差分析中,差异显著占多数,变异解释程度不高,可能存在其他影响因素。
 
4结论
 
对毛脉柳兰种子在不同植物生长调节剂、不同浸种时间和不同浓度处理下种子萌发和幼苗生长数据分析,发现这3种植物生长调节剂对毛脉柳兰萌发和幼苗生长有显著促进作用。
 
(1)DA-6促进毛脉柳兰出苗率的效果最为明显,在5mg/L浸种6h和10mg/L浸种24h条件下,为所有处理中的最大值;TGA在100mg/L浸种6h时出苗率效果较好;BP对毛脉柳兰种子出苗率的促进效果不大。
 
(2)BP能够显著提高毛脉柳兰幼苗的叶长。与CK相比,BP在3mg/L、6mg/L、9mg/L、12mg/L浸种6h下,对毛脉柳兰幼苗叶长的提升分别为214%、264%、221%、200%,在12mg/L浸种12h条件下长达36.3mm,是相同浸种时间下CK的4.65倍,增幅达365%;DA-6具有一定的促进效果,在10mg/L浸种24h时叶长达4.7mm;TGA各处理的叶长数据无明显差异,但数据表明具有促进效果。
 
(3)3种植物生长调节剂各处理的苗高测定值均高于CK,且大小顺序为DA-6>TGA>BP。DA-6促进效果在15mg/L浸种12h时为最高,达26.7mm,相同浸种时间下是CK的3.77倍。TGA也具有促进幼苗高生长的作用,在100mg/L浸种18h条件下,毛脉柳兰苗高能够达到22.8mm。BP处理组在相同浸种时间内差异不大,且其药剂浓度控制要求更高。
 
(4)3种植物生长调节剂都能提高毛脉柳兰幼苗鲜重,其中BP效果最明显。在浸种6h、12h、18h、24h这4个时间段中获得的4个浓度鲜重均值分别为7.05mg、6.9mg、4.5mg、5.1mg,较CK分别提升488%、393%、105%、96%。(收稿:2024-03-11)
 
 
 
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