探究外源性GA3和6—BA對NaCl脅迫下紅小豆種子萌發的影響

王猛猛

摘 要 通過拓展實驗探究外源性植物激素對于NaCl脅迫下紅小豆種子萌發的影響，加深學生對植物激素知識點的理解，豐富實驗課教學。

關鍵詞 植物激素 種子萌發 拓展實驗

中圖分類號 Q-331 文獻標志碼 B

“植物生長發育的調節”是上海科技版生命科學教材第二冊第五章的教學內容，教材以生長素為例闡述植物激素的發現過程、作用機理和生產應用，對于其他幾種植物激素僅簡要提及，不利于學生積極性的調動和興趣愛好的培養。為了加深學生對植物激素知識點的理解，增強學生的動手能力，培養學生的興趣愛好，通過研究外源性赤霉素和細胞分裂素對NaCl脅迫下紅小豆種子萌發的影響實驗來彌補教材配套實驗的不足。

1 實驗原理

赤霉素（GA3）和6-芐基腺嘌呤（6-BA）均是重要的植物生長調節劑，可以促進細胞分裂和種子的萌發，從而提高種子的活力。

2 實驗材料

紅小豆、赤霉素、6-芐基腺嘌呤、植物生長培養液、質量分數為0.1%的HgCl2溶液、NaCl溶液、蒸餾水、棉花、培養皿、鑷子、量筒、燒杯、直尺、移液槍、恒溫培養箱。

3 實驗設計

3.1 方法設計

選取飽滿、大小均勻一致的紅小豆，用質量分數為0.1%的HgCl2溶液浸泡種子20～30 min 進行消毒，并用蒸餾水沖洗6次，再浸種24 h后，進行發芽試驗。實驗時，先在直徑為15 cm的培養皿中放一層棉花，并加入200 mL的處理液，實驗設置兩組對照：一組對照不加NaCl溶液也不加植物激素，200 mL處理液僅是蒸餾水（CK）；另一組對照不加植物激素，處理液為200 mL含150 mmol/LNaCl的溶液（S）。實驗組僅含一種植物激素，且每組處理液中都含有物質量濃度為150 mmol/L的NaCl溶液，GA3和6-BA分別設置物質量濃度為10、30、50、70、90 mmol/L五個梯度。在每個培養皿中擺放40粒浸種24 h后的紅小豆種子。每個梯度設3個重復，然后把所有培養皿都放在25℃恒溫培養箱中發芽，每天換1次培養液，保證溶液的濃度。以芽長超過種子長度為發芽標準，每天統計發芽數，連續統計7 d。第三天統計種子發芽勢，第七天統計發芽率并測定種子芽長、根長，計算發芽勢和根芽比。

3.2 數據統計與處理

發芽勢（%）=3 d內種子發芽個數/40（供試種子數）×100%；發芽率（%）=7 d內種子發芽個數/40（供試種子數）×100%；發芽指數GI=（Gi/Di），其中Gi為第i天發芽數，Di為發芽天數；根芽比=發芽終期種子根長/種子芽長×100%；活力指數VI=GI×S，其中S為幼苗的芽長。該試驗用3 d內發芽總數計算發芽勢，用7 d內發芽總數計算發芽率，用直尺測量幼苗芽長和根長。所有數據均采用采用Microsoft Excel 2003錄入并作圖。采用SPSS 13.0進行數據分析。

4 結果與分析

4.1 GA3和6-BA對NaCl脅迫下紅小豆種子萌發的影響

由表1看出，90 mmol/L的GA3溶液和150 mmol/L NaCl溶液共同處理對紅小豆種子發芽率、發芽勢、發芽指數和活力指數比150 mmol/LNaCl溶液單獨處理有顯著提高，甚至略高于正常條件下的正在狀況。GA3溶液濃度在10～90 mmol/L范圍內，隨著濃度的增加對鹽脅迫的緩解作用逐漸增強。

在不同濃度的6-BA溶液處理下各項指標均較單獨NaCl處理下有顯著提高，在10～70 mmol/L的濃度范圍內隨處理濃度的增大而提高，濃度達到90 mmol/L時，各項指標有所下降，但仍高于單獨鹽脅迫下各指標。濃度為70 mmol/L的6-BA溶液比鹽脅迫下發芽勢、發芽率、發芽指數、活力指數分別提高350%、157%、101%、233%。

4.2 GA3和6-BA對NaCl脅迫下紅小豆芽長和根長的影響

由表2可知，GA3可顯著提高鹽脅迫下紅小豆幼苗高度和根長。高度有隨處理濃度的增大而增強的趨勢，90 mmol/L的GA3溶液處理過的種子高可達5.16 cm，比鹽脅迫下提高3.20 cm。根長在90 mmol/L處理時達最大值，長度為4.74 cm，比對照增加0.48 cm，比鹽脅迫下提高2.88 cm。

6-BA處理與對照相比可顯著降低紅小豆幼苗的株高并增加其根系長度，其作用有隨處理濃度的增大而增強的趨勢，說明6-BA促進地下部的生長效果要好于GA3。與鹽脅迫下相比，試驗范圍內濃度均具有緩解脅迫的作用，提高了芽長和根長，溶液濃度為10 mmol/L的6-BA溶液對芽長促進效果最明顯比鹽脅迫下提高1.84 cm，90 mmol/L的6-BA溶液對根長促進最理想比鹽脅迫下提高7.26 cm。

4.3 GA3和6-BA對NaCl脅迫下紅小豆根芽比的影響。

根芽比=發芽終期種子根長/種子芽長×100%，用于反映不同處理在紅小豆種子萌發中對芽長和根長的促進作用的不同效果。以正常條件下芽根比為標準，根芽比越大表示該處理對根長的促進效果大于對芽長的促進效果。以正常狀態下正常生長條件下對照組CK的根芽比為標準，由圖1可知，用70 mmol/L濃度的GA3溶液處理的根芽比最低，6-BA影響下的紅小豆的根芽比隨著濃度的增加逐漸變大并超過赤霉素影響下的芽根比。

5 結論與討論

NaCl脅迫對種子萌發的抑制作用主要表現在妨礙了作物在鹽漬地上的立苗，造成種子萌發慢，萌發率低。但經不同濃度GA3和6-BA溶液處理可不同程度地提高NaCl脅迫下紅小豆種子的發芽速率、發芽整齊度和幼苗健壯的潛勢。在10～90 mmol/L濃度范圍內6-BA溶液的最佳處理濃度為70 mmol/L，GA3的最佳處理濃度為90 mmol/L。GA3緩解NaCl脅迫的機理可能是：GA3促進對Ca2+的吸收，增加了CaM水平，促進細胞質中的Ca2+向內質網中運輸，促進α-淀粉酶的合成使其水解更多的貯藏物質以滿足紅小豆種子抗NaCl脅迫能量的消耗，從而促進NaCl脅迫下紅小豆種子的萌發。6-BA緩解NaCl脅迫的機理可能是，6-BA能夠促進其內的TTC值和POD活性，降低其浸提液的電導率，從而提高了種子的抗逆性。

筆者結合教材內容，指導學生將教材中單純的植物激素內容設計成探究性課題。該探究活動具有較強的可操作性，不僅培養了學生的興趣愛好，同時加深了學生對植物激素知識點的理解。以探究性課題為載體，使學生進一步增強了對實驗設計流程的學習，并且學生能根據實驗結果進行科學的分析和論證，對于提高學生科學創新能力具有重要意義。

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