GA₃和ABA對小豆種子萌發和苗期生理參數的影響

任帥 董偉欣 張月辰

摘要：為了探索促進小豆良好生長的適宜激素濃度，采用3個不同熟性的小豆品種，研究不同GA3和ABA濃度對種子萌發及苗期形態指標和生理參數的影響。結果表明：0.2 μmol/L GA3可以促進白紅2號和冀紅9218的萌發，0.1 μmol/L GA3可以促進唐山紅小豆的萌發;3個品種對0.6 μmol/L ABA的敏感性最強，種子萌發受到明顯抑制。0.6 μmol/L ABA處理對不同小豆品種的莖粗、莖節數和葉片數沒有明顯影響，但顯著影響株高和葉面積;顯著降低葉片的葉綠素和可溶性糖含量，增加可溶性蛋白和淀粉的含量?？梢?，適宜的激素濃度對小豆種子萌發以及苗期形態發育具有重要的調控作用。

關鍵詞：小豆;GA3;ABA;種子萌發;幼苗形態指標;生理參數

中圖分類號：S521.01文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2019）07-0103-05

小豆起源于中國[1]，是我國傳統的特色農作物。世界上已有30余個國家種植小豆[2]，我國是主要種植國家之一[3]。小豆的經濟價值較高，適口性較好，是深受人們喜愛的保健食品。但小豆落花落莢嚴重，加之生長后期自然災害的影響，產量較低且不穩定，因此，研究植物激素對小豆種子萌發、花芽形成及生長發育的作用，對小豆良好生長及產量提高具有重要意義。

植物激素在調控種子萌發和植株生長發育方面的研究已有許多報道。不同濃度的激素可以促進或抑制種子的萌發，種子內抑制萌發物質濃度過高是種子休眠的主要原因之一[4]，而適宜濃度的赤霉酸、生長素和細胞分裂素可以打破種子休眠[5，6]，使種子提前萌發，并能影響種子的生理代謝。例如GA3和6-BA能夠顯著提高三島柴胡（Bupleurum falcatum L.）種子的萌發率[7];GA3可以抑制草莓芽的休眠，促進萌發[8];外源GA3和6-BA處理對光滑高粱泡種子休眠未顯示出顯著性影響[9];鳶尾種子經0.01 g/L NAA或0.1 g/L GA3處理后發芽率和發芽勢均極顯著提高[10]。外源激素法已成為闡明種子休眠和萌發調控機理的重要手段之一，且其在調節幼苗生長[23]方面的應用也在多個物種中開展。有研究發現，CTK、IAA和GA能夠刺激新稍生長，ABA和ETH抑制新稍生長[8];IAA和GA能夠參與并調控果實前期發育[11]，ABA能夠啟動葡萄的成熟[9，10]。GA、CTK、ABA、IAA對花芽的形成也起到重要作用。Dickens發現在體外成花誘導系統中，CTK可增加或誘導花芽的形成;在大豆、煙草、馬鈴薯、柑桔以及竹子等離體培養誘導花芽形成時，也都發現了CTK的存在[11]。可見，植物生長發育的任何一個階段，都是由多種激素相互作用共同誘導同一個生理反應。

但目前植物激素在小豆種子萌發和生長發育調控中的應用尚缺乏系統研究，因此，本研究采用不同熟性的小豆品種作為研究材料，采用不同濃度GA3和ABA處理來研究其對小豆種子萌發以及苗期形態和生理指標的影響，以期為植物激素在促進小豆良好生長和提高產量方面的應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 種子萌發試驗

以早熟白紅二號、中熟冀紅9218、晚熟唐山紅小豆為試驗材料，在河北農業大學作物生長調控重點實驗室進行。設三種處理：①GA3處理，用100 mL濃度分別為0.1、0.2、0.3 μmol/L GA3溶液浸泡不同品種的小豆種子10 h;②ABA處理，用100 mL濃度分別為0.3、0.6、0.9 μmol/L ABA溶液浸泡不同品種的小豆種子10 h;③對照，用100 mL自來水浸泡種子。每個培養皿放60粒種子，每個處理3個重復。用脫脂棉鋪平培養皿底部，在其上面鋪兩層濾紙。將浸泡好的小豆種子放在鋪好的濾紙上，分別再加入35 mL相應的浸泡溶液，立即放入智能培養箱中培養，培養條件為光照14 h、黑暗10 h，溫度（25±2）℃，光照度為3 500 lx，培養3 d后統計發芽率和發芽指數。

1.2 ABA對小豆幼苗生理指標影響試驗

將充實、飽滿的中熟品種冀紅9218和晚熟品種唐山紅小豆種子播于裝滿蛭石和珍珠巖的塑料盆（高19 cm，直徑10 cm，底部有透水孔），每個品種分成兩組，一組作為對照，一組每天噴灑兩次0.6 μmol/L的ABA溶液。在溫室（光照14 h、黑暗10 h，溫度35℃，光照度為7 500 lx）中培養8 d后，每個品種挑選長勢良好、均勻的植株18株，測量株高、莖粗、莖節數、葉片數和葉面積，并采集葉片測定葉綠素、可溶性糖、淀粉和蛋白質的含量。

1.3 各項指標的測定和計算方法

（1） 發芽率（%）=測試種子發芽數/測試種子總數×100。

GI=∑Gt/Dt，其中，GI為發芽指數，Gt為每天發芽數，Dt為與Gt相對應的天數。

（2） 葉綠素含量參照鄒琦[12]的方法測定;可溶性蛋白含量參照Read等[13]的方法測定;可溶性糖和淀粉含量采用白寶璋等[14]的方法測定。

1.4 數據分析

所有數據采用Microsoft Excel 2013整理，使用SPSS 17.0和SAS 9.4軟件在α=0.05水平上進行方差分析及多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同濃度GA3處理對小豆種子萌發的影響

適宜濃度的GA3可以促進小豆種子的萌發（表1）。白紅2號和冀紅9218均在0.2 μmol/L時發芽數、發芽率和發芽指數最高，白紅2號分別高于對照2.98%、3.02%和7.26%，冀紅9218分別高于對照3.04%、2.95%和5.81%;其次為0.1 μmol/L GA3處理，與對照相當;但在0.3 μmol/L GA3處理時，兩品種的種子萌發均受到抑制。唐山紅小豆則是在0.1 μmol/L GA3處理時發芽數、發芽率和發芽指數最高，分別比對照增加2.97%、2.93%和5.91%，0.2、0.3 μmol/L GA3處理的種子萌發均受到抑制。說明低濃度GA3可以促進小豆種子的萌發，而高濃度GA3抑制其萌發;不同小豆品種對GA3濃度的適應性存在差異。

2.2 不同濃度ABA處理對小豆種子萌發的影響

除0.3 μmol/L ABA對白紅2號的種子萌發有輕微促進作用外，其余ABA處理均抑制了各品種小豆種子的萌發，且均以0.6 μmol/L ABA的抑制作用最明顯，白紅2號、冀紅9218、唐山紅小豆的發芽率分別比對照降低18.01%、25.65%、8.38%（表2）。

2.3 ABA處理對小豆苗期形態指標的影響

由表3可見，經0.6 μmol/L ABA處理，兩個小豆品種的莖粗、莖節數和葉片數與對照差異不顯著，而株高顯著降低，分別降低38.38%和13.42%;兩品種葉面積對0.6 μmol/L ABA處理的響應不同，冀紅9218的葉面積與對照相比顯著降低，而唐山紅小豆卻顯著增加。說明0.6 μmol/L ABA處理會抑制小豆植株的生長，但不同品種不同部位的表現有所差異。

2.4 0.6 μmol/L ABA處理對小豆苗期生理指標的影響

以冀紅9218幼苗為試材，分析0.6 μmol/L ABA處理對其葉片葉綠素含量、可溶性蛋白、可溶性糖和淀粉含量的影響，結果（圖1）顯示，ABA處理降低了小豆葉片葉綠素a（Chla）、b（Chlb）的含量，其中Chlb的降低幅度達到顯著水平;但顯著增加了類胡蘿卜素（Cxc）的含量。ABA處理顯著提高了小豆葉片中可溶性蛋白和淀粉的含量，而顯著降低了可溶性糖的含量，說明0.6 μmol/L ABA處理有利于苗期小豆葉片可溶性蛋白和淀粉的積累。

3 討論與結論

研究表明赤霉素對種子萌發有促進作用[14-16]，曾雙等[17]研究發現，50 mg/L GA3對西葫蘆種子的發芽勢和發芽率都達到了顯著的促進作用;劉棟等[18]研究表明，250 mg/L GA3可明顯提高野生亞麻種子的發芽勢和發芽率，而不同濃度IBA和6-BA均會抑制胡麻種子的萌發。本研究發現，0.2 μmol/L GA3可以促進白紅2號和冀紅9218的萌發，而0.1 μmol/L GA3可以促進唐山紅小豆的萌發，太高則會抑制種子的萌發;0.6 μmol/L ABA對三個品種小豆種子萌發的抑制作用最強。來自葉片的光合同化物，必先經種皮卸出到質外體空間，再被子葉主動吸收，所以種皮的卸出和子葉的吸收是種子積累同化物的兩個調控部位，ABA可能參與這兩個調節過程。

適宜的植物激素濃度不僅可以調控種子萌發，也可以調控植物形態指標和生理參數的變化。如外源GA3能促進油茶抽梢、春梢伸長、新生葉片生長，但對油茶春梢直徑和葉片厚度的影響不顯著[19];CTK、IAA和GA能夠促進葡萄植株和新梢的生長，同時，IAA和GA會促進果實生長，ABA會抑制植株生長，從而促進由營養生長向生殖生長轉化，促進果實成熟，不同的激素濃度會有不同的促進或抑制效果[20];楊安中等[21]的試驗發現，GA3能減緩水稻生育后期劍葉葉綠素和蛋白質的分解，提高其含量;對蠶豆葉片噴施氯吡苯脲可以延緩葉綠素a和b的分解，從而增加葉綠素的含量[22]。另外，噴施植物生長調節劑可以使烤煙的凈光合速率提高3.36%，葉綠素含量增加14.04%，進而促進碳水化合物的合成，提高糖堿比，改善上部葉烤后感官質量[23]。本研究表明，0.6 μmol/L ABA處理對小豆植株莖粗、莖節數和葉片數的影響不大，但會顯著抑制株高，降低葉片葉綠素和可溶性糖含量，提高可溶性蛋白和淀粉的含量。

本試驗僅初步分析了不同濃度GA3和ABA對小豆種子萌發和幼苗生長的影響，今后將進一步探究其他激素對小豆生長發育的影響。

參 考 文 獻：

[1]Вавилова Н N. 主要栽培植物的世界起源中心[M]. 董玉深譯. 北京： 北京農業出版社， 1982.

[2] 金文林， 濮紹京. 中國小豆研究進展[J]. 世界農業， 2008（3）： 59-62.

[3] 尹淑麗， 張月辰， 陶佩君， 等. 苗期日照長度對紅小豆生育特性和產量的影響[J]. 中國農業科學， 2008， 41（8）： 2286-2293.

[4] Kermode A R.Role of abscisic acid in seed dormancy[J].Journal of Plant Growth Regulation， 2005， 24（8）： 319-344.

[5] Debeaujon I， Koornneef M. Gibberellin requirement for Arabidopsis seed germination is determined both by test acharacteristics and embryonic abscisic acid[J]. Plant Physiology， 2000， 122（7）： 415-424.

[6] 湯賀， 寧偉， 盧曉磊， 等. 低溫層積過程中激素處理對北五味子種子貯藏物質的影響[J]. 河南農業科學， 2008， 6（3）： 92-94.

[7] 趙勝利， 索建政， 陳力眾. 植物激素對三島柴胡種子萌發的影響[J]. 中國中藥雜志， 1992， 17（12）： 715-717.

[8] 葛會波， 李青云， 陳貴林， 等. 草莓休眠過程中內源激素含量的變化[J]. 園藝學報， 1998， 25（1）： 89-90.

[9] 劉歡， 熊莉軍， 沈世峰， 等. 外源植物激素、冷濕層積和變溫處理對懸鉤子屬光滑高粱泡種子休眠與萌發的影響[J]. 種子， 2018， 37（11）： 30-34.

[10]張潔， 孫亞莉， 李夢露. 4種植物激素對鳶尾種子萌發的影響[J]. 山西農業科學， 2018， 46（6）： 912-914.

[11]Dickens C. The induction and evocation of flowering in vitro [J]. South African Journal of Botany， 1988， 54（4）： 325-344.

[12]鄒琦. 植物生理學實驗指導[M]. 北京： 中國農業出版社， 2000： 72-75.

[13]Read S M， Northcote D H. Minimization of variation in the response to different protein of the coomassic blue G dye-binding assay for protein [J]. Analytical Biochemistry， 1981， 116（1）： 53-64.

[14]白寶璋， 靳占忠， 李存東. 植物生理學試驗教程[M]. 北京： 中國農業科技出版社， 1996： 61-62.

[15]趙歡蕊， 李鮮花， 劉娟， 等. 不同外源激素對黃秋葵種子萌發的影響[J]. 農學學報， 2018， 8（6）： 43-46.

[16]賀志文， 李靈芝， 陶虹蓉， 等. 幾種外源激素對番茄種子萌發及幼苗生長的影響[J]. 山西農業科學， 2017， 45（4）： 534-537.

[17]曾雙， 何興佳， 張佳欣， 等. 外源激素浸種對西葫蘆種子萌發及幼苗生長的影響[J]. 現代農業研究， 2018（11）： 40-44.

[18]劉棟， 馬建富， 郭娜， 等. 不同激素處理對野生亞麻種子萌發特性的影響[J]. 安徽農業科學， 2018， 46（35）： 26-27.

[19]姜穎， 趙越， 孫全軍， 等. 植物生長調節劑在植物生長發育中的應用[J]. 黑龍江科學， 2018， 9（24）： 4-7.

[20]馬海燕. 葡萄生長過程中內源激素含量變化的研究[D]. 楊凌： 西北農林科技大學， 2007.

[21]楊安中， 黃義德. 旱作水稻噴施6-芐基腺嘌呤的防早衰及增產效應[J]. 南京農業大學學報， 2001，24（2）： 12-15.

[22]郭春霞， 徐皓. 氯吡苯脲對蠶豆離體葉片衰老的影響[J]. 現代農業科技， 2016， 9（5）： 158-159.

[23]趙環宇， 孫光偉， 王玉軍， 等. 植物生長調節劑對烤煙上部葉質量的影響[J/OL]. 中國煙草科學，http：//kns.cnki.net/kcms/detail/37.1277.S.20190222.1011.002.html.