激素蘸根對(duì)棉花裸苗移栽后的生理影響*

胡根海，付遠(yuǎn)志，張曉紅，周巖

（河南科技學(xué)院/現(xiàn)代生物育種河南省協(xié)同創(chuàng)新中心，河南 新鄉(xiāng)453003）

0 引言

我國人多地少，糧棉爭地矛盾突出，提高復(fù)種指數(shù)是實(shí)現(xiàn)糧棉兩熟種植，糧棉雙豐收的必由之路。解決糧棉爭地的途徑包括棉花營養(yǎng)缽育苗移栽，基質(zhì)育苗裸苗移栽和麥后直播。三種途徑相比，營養(yǎng)缽育苗成本高，麥后直播需要加大播種量，而且受地域限制。研究發(fā)現(xiàn)裸苗移栽與營養(yǎng)缽育苗移栽相比，具有一定的增產(chǎn)、增效作用[1], 麥后直播由于后期生長旺，產(chǎn)量低于麥后裸苗移栽[2]。棉花裸苗移栽的成活率既和溫度有關(guān)也和品種有關(guān)[3]，移栽后緩苗期受多種因素影響，包括土質(zhì)、是否地膜覆蓋、移栽后澆水和遮陰等，一般緩苗期5～15天不等[4]。裸苗移栽的成活率和緩苗期直接影響棉花的產(chǎn)量，目前國內(nèi)有關(guān)裸苗移栽的時(shí)間、苗齡、土質(zhì)和溫度等對(duì)成活率的影響已有部分探討， 有關(guān)激素蘸根對(duì)裸苗移栽的成活率以及生理的影響未見報(bào)道。因此，作者于2017年采用5種激素配制不同濃度蘸根處理棉花苗，探討激素處理對(duì)棉花裸苗移栽的影響，期望為棉花生產(chǎn)提供理論數(shù)據(jù)。

1 材料和方法

1.1 供試材料

供試棉花品種為百棉1號(hào)（由河南科技學(xué)院棉花課題組提供），采用沙基質(zhì)固定育苗,于2017年4月20號(hào)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)播種于含有基質(zhì)的培養(yǎng)箱中，按照室內(nèi)管理措施進(jìn)行培養(yǎng)，給予充足的溫度和光照。

1.2 測定指標(biāo)

在棉花幼苗長出3片真葉時(shí)進(jìn)行處理[5]。一是輕輕將棉苗取出用自來水緩慢沖洗至根系無基質(zhì)殘留，再用蒸餾水進(jìn)行沖洗干凈。二是配制不同濃度激素蘸根處理30分鐘[6]，移栽到土壤中。試驗(yàn)激素為吲哚乙酸（IAA）、吲哚丁酸（IBA）、萘乙酸（NAA）、激動(dòng)素（KT）和赤霉素（GA），各激素濃度梯度設(shè)置為0.1 mg/L、0.5 mg/L、 1.0 mg/L、 1.5 mg/L、 2.0 mg/L，每個(gè)濃度處理30株苗，對(duì)照用蒸餾水浸泡處理30株，記為CK, 大田開溝移栽，小區(qū)行距 0.6 m，長6.0 m，3行區(qū)，處理材料隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)。經(jīng)過7天的緩苗管理，記錄棉株成活率，取各行棉株相同部位的葉片，洗凈，去除葉脈，剪碎，稱鮮重0.3 g， 液氮迅速冷凍后-80℃冰箱保存，測定棉花的葉綠素含量，過氧化物酶活性及SOD酶活性；SOD 活性是以其抑制氮藍(lán)四唑（NBT）光反應(yīng)50%為一個(gè)單位酶活，POD 酶用愈瘡木酚法，以O(shè)D470每分鐘增加0.1為一個(gè)酶活單位；過氧化氫酶( CAT) 活性的測定采用紫外吸收法。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用GraphPadprism5處理分析并作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同激素對(duì)移栽成活率的影響

棉花裸苗栽后管理的重點(diǎn)是縮短緩苗期，加快緩苗，提高成苗率。裸苗移栽在起苗和移栽過程中不可避免會(huì)出現(xiàn)傷根，根系損傷后恢復(fù)是縮短緩苗期的關(guān)鍵。試驗(yàn)顯示五種激素蘸根處理均對(duì)棉花移栽成活有顯著的作用，但作用濃度和種類有顯著差異，由圖1可以推知，蘸根效果最佳濃度不同激素略有差別，但均表現(xiàn)在0.5～1.5 mg/L之間比較合適；IBA、IAA和NAA的處理效果明顯高于GA和KT，在IBA、IAA和NAA三種激素處理中，NAA的0.5 mg/L、IAA的1.0 mg/L和IBA的1.5 mg/L處理，其成活率均在90%以上，以NAA的濃度最低，說明NAA有較強(qiáng)的生根作用，有利于棉花裸苗移栽蘸根處理。

圖 1 不同激素濃度處理移栽的成活率變化

2.2 不同激素濃度處理對(duì)移栽后葉片葉綠素的影響

圖2 激素處理后葉綠素a含量的變化

圖3 激素處理后葉綠素b含量的變化

圖4 激素處理后葉綠素a/b的變化

葉綠素是作物光合作用的物質(zhì)基礎(chǔ)，葉綠素a主要吸收紅光，葉綠素b主要吸收藍(lán)紫光。由圖2可知，5種激素蘸根處理棉花幼苗移栽后，測定結(jié)果顯示不同激素間、相同激素不同濃度間、處理與對(duì)照間的差異均很小，差異不顯著。說明激素處理對(duì)葉綠素a含量基本無影響，或影響甚微。從圖3可知，不同激素濃度處理后棉花幼苗的葉綠素b含量明顯增加，但不同激素處理增加量有差異，在5種激素中，IBA和GA從0.1～2.0 mg/L，隨著激素濃度的增加，葉綠素b含量在降低，濃度越高下降量越大；0.1 mg/L的IBA和GA既可以使葉綠素b含量增到對(duì)照的2.6和2.5倍，IAA、NAA和KT均隨著激素濃度的增加，葉綠素b含量表現(xiàn)緩慢升高，到達(dá)峰值再下降的變化趨勢(shì)，均在1.0 mg/L表現(xiàn)峰值。對(duì)葉綠素a/b值進(jìn)行分析見圖4，激素處理后在0.1～1.0 mg/L處理范圍內(nèi)表現(xiàn)為葉綠素a/b的降低，在1.0～2.0 mg/L的處理范圍內(nèi)葉綠素a/b值再次緩慢上升。由圖2數(shù)據(jù)可知激素處理后葉綠素a含量沒有降低的變化，數(shù)據(jù)顯示略微的升高，推測在0.1～1.0 mg/L處理范圍內(nèi)葉綠素a/b值的下降反映了隨著激素蘸根處理，植株葉片內(nèi)葉綠素b含量的合成增加，造成葉綠素a/b值的下降，5種激素均在1.0 mg/L時(shí)葉綠素a/b值最小，說明適宜激素蘸根處理有利于增強(qiáng)葉片葉綠素b的合成。在1.0～2.0 mg/L處理范圍內(nèi)5種激素表現(xiàn)了葉綠素a/b值的上升，其實(shí)質(zhì)是葉綠素b合成量下降所致。

2.3 不同激素濃度處理對(duì)移栽后葉片SOD的影響

超氧化物歧化酶是棉株內(nèi)的重要的抗氧化保護(hù)酶之一，可清除超氧根離子，減少自由基對(duì)膜脂的破壞[6]。SOD 活性強(qiáng)弱直接關(guān)系到棉苗抵御脅迫的能力。移栽傷根必然誘導(dǎo)棉株激活SOD酶清除傷害產(chǎn)生的超氧根離子。激素蘸根試驗(yàn)顯示，激素蘸根可以誘導(dǎo)增強(qiáng)SOD的活性，但不同激素效果有較大差別。圖5顯示，IBA、NAA、IAA均有較好誘導(dǎo)效果，GA和KT效果一般。IBA、NAA、IAA三種比較，IBA為0.1 mg/L的蘸根處理即可獲得3倍于對(duì)照的酶活性增加；NAA在0.5 mg/L的蘸根處理獲得最高酶活性增加量是對(duì)照的2.3倍，IAA在1.0 mg/L的蘸根處理獲得最高酶活性增加量為對(duì)照的1.9倍。

圖5 激素處理移栽后SOD酶活性變化

2.4 不同激素濃度處理對(duì)移栽后葉片POD的影響

過氧化物酶是植物體內(nèi)的一類含血紅素的氧化酶，它催化放出新生態(tài)氧，從而氧化某些酚類，芳香胺和抗壞血酸的一些還原性物質(zhì)。由圖6可以推知，5種激素蘸根處理均可以使棉苗的POD酶活性增強(qiáng)，5種激素可以分為2組，作用較強(qiáng)的是IBA、GA、KT；IAA和NAA效果一般，5種激素均表現(xiàn)隨處理濃度的由低到高，酶活性表現(xiàn)逐漸增加，達(dá)到峰值后再下降的趨勢(shì)。峰值出現(xiàn)最佳濃度各激素不同，IBA和IAA為1.0 mg/L，GA為0.5 mg/L，KT和NAA為1.5 mg/L，各激素均在0.5～1.5 mg/L范圍表現(xiàn)對(duì)POD酶活性有較好誘導(dǎo)作用。

2.5 不同激素濃度處理對(duì)移栽后葉片CAT的影響

圖6 激素處理移栽后POD酶活性變化

圖7 激素處理移栽后CAT酶活性變化

過氧化氫酶能將植物體內(nèi)代謝中所產(chǎn)生的H2O2分解成 H2O和O2，從而避免H2O2在體內(nèi)積累對(duì)機(jī)體的毒害。CAT是清除植物體內(nèi)過氧化氫的抗逆酶。其活性的變化規(guī)律與POD基本一致。由圖7可推知，過氧化氫酶對(duì)5種激素的處理后反應(yīng)略有差異，GA和NAA處理可以引起CAT酶活性顯著性上升。IAA和IBA也表現(xiàn)處理后CAT酶活性變化，但相對(duì)變化量較小差異不顯著，KT處理后CAT的活性變化與其他4種激素處理后變化有別，從變化量上看隨KT處理濃度增加，CAT酶活性有略降低的趨勢(shì)。GA和NAA處理后，隨著處理濃度的增大，酶活性迅速增加，在1.0 mg/L達(dá)到峰值，分別是對(duì)照的6.75倍和6.9倍；IAA和IBA表現(xiàn)處理后隨著處理濃度的增加CAT酶活性先增加，達(dá)到峰值后下降的變化，IAA峰值出現(xiàn)在1.5 mg/L，IBA出現(xiàn)在1.0 mg/L。

3 討論

裸苗移栽不可避免的要出現(xiàn)傷根，傷根必然導(dǎo)致緩苗期的延長，嚴(yán)重傷根甚至導(dǎo)致棉苗不能成活。裸苗移栽的成活率即與品種有關(guān)也與溫度有關(guān)[3]；較長的緩苗期影響棉花的產(chǎn)量，棉花緩苗期的長短與移栽傷根的程度有關(guān)[8]。已有試驗(yàn)縮短棉花緩苗期主要措施集中在根外追肥，適齡移栽，遮陰，栽后精細(xì)管理等，有關(guān)棉花移栽雖有利用市售生根粉蘸根的報(bào)道，但有關(guān)機(jī)制的研究未見報(bào)道。生根粉為專利產(chǎn)品，其詳細(xì)成分及其含量并未公開，試驗(yàn)利用五種激素對(duì)棉花進(jìn)行了蘸根移苗，觀察了不同濃度下，棉苗對(duì)5種激素的移栽后的緩苗反應(yīng)，可以提升類似生根粉功效的激素類型和濃度。

試驗(yàn)結(jié)果5種激素對(duì)移栽成活率有不同的影響，從激素蘸根對(duì)緩苗后葉片葉綠素的含量影響看，適宜濃度激素蘸根（1.0 mg/L）可以增加葉綠素的合成，特別是葉綠素b含量的大量合成，從而造成葉綠素a/b值的減小，按照崔愛花，等[9]的結(jié)果棉花裸苗移栽后12天緩苗期結(jié)束，葉綠素恢復(fù)正常水平，試驗(yàn)因?yàn)檎焊幚沓霈F(xiàn)緩苗期結(jié)束后葉綠素b合成顯著增加的現(xiàn)象，說明激素蘸根影響了葉綠素的合成，從試驗(yàn)數(shù)據(jù)看是增加了葉綠素b的合成。王偉，等[10]在研究擬南芥葉綠素的合成變化時(shí)，發(fā)現(xiàn)基因JAG可以調(diào)控葉綠素a轉(zhuǎn)化為葉綠素b，試驗(yàn)并沒有觀察到葉綠素a含量的降低，說明葉綠素a和b之間除了可以相互轉(zhuǎn)化外，各自還有單獨(dú)的合成機(jī)制，其葉綠素成分之間轉(zhuǎn)化和合成機(jī)制有待深入研究。

生長素類激素的IBA、IAA和NAA效果明顯優(yōu)于GA和KT。移苗傷根后必然啟動(dòng)棉苗的抗氧保護(hù)酶系統(tǒng)，試驗(yàn)顯示適宜濃度激素均可影響棉苗的抗氧保護(hù)酶系統(tǒng)的誘導(dǎo)表達(dá)，不同激素對(duì)不同酶的活性影響是有差異的。IBA、NAA、IAA是主要影響SOD酶活性的影響因子，三種激素中IBA影響最好。就POD而言，主要影響激素是IBA、GA、KT，最高活性值分別是對(duì)照的23、21和18.7倍。對(duì)CAT影響顯示KT基本沒有影響，甚至有導(dǎo)致CAT酶活性略降低的影響，NAA和GA對(duì)CAT有顯著的增加酶活性的效應(yīng)。

4 結(jié)論

棉花在3片真葉時(shí)移栽，激素蘸根30分鐘，0.5 mg/L的 NAA、1.0 mg/L的 IAA和1.5 mg/L的IBA均到達(dá)成活率90%以上；1.0 mg/L的5種激素蘸根處理均可以有效增加葉綠素b的合成，增強(qiáng)植株吸收弱光的能力；激素蘸根還可以增強(qiáng)植株的抗氧保護(hù)酶的活性，從而使棉株抗損傷能力增強(qiáng)盡早恢復(fù)生長；IBA、NAA、IAA是主要影響SOD酶活性, IBA、GA、KT 主要影響POD酶活性，NAA和GA主要影響CAT酶活性。