半夏株芽大小及內(nèi)源激素對半夏產(chǎn)量的影響

李君君 趙鑫 權(quán)文越 葛慧 劉文珺 杜弢

(1.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)和政藥用植物園，甘肅 蘭州 730000；2.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，甘肅 蘭州 730000；3.天水師范學(xué)院，甘肅 清水 741400)

半夏為天南星科植物半夏(Pinellia ternate(Thumb) .Breit.) 的干燥塊莖,味辛性溫,有毒,歸脾、胃、肺經(jīng),具有燥濕化痰、降逆止嘔、消痞散結(jié)的功效[1]。別名為三葉半夏、地巴豆、老鴉芋頭、麻芋子等[2],主產(chǎn)于甘肅、四川、貴州、山東、湖北、河南、安徽等地[3],是中國傳統(tǒng)的大宗中藥材。

甘肅省為半夏主要產(chǎn)區(qū)之一,產(chǎn)量占全國60%以上。半夏種莖短缺,甘肅農(nóng)戶長期依賴野生種源。隨著野生品種轉(zhuǎn)移至家種,半夏感病退化,更易發(fā)生病變、莖塊腐爛等現(xiàn)象。由于栽培技術(shù)落后,當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶栽培、病害預(yù)防均無技術(shù)規(guī)程指導(dǎo),只能依靠長期種植經(jīng)驗來種植。半夏株芽是半夏增加收益的主要因素,株芽繁殖代數(shù)越多,株芽越多,則半夏產(chǎn)量越高。半夏株芽形成的部位主要分為3 種,葉柄頂端即3 片葉子相交部位；葉柄中端即半夏葉柄與地面相接觸部分,株芽在地表面可見；葉柄下端即處于地下部分,一般在半夏母株附近,不可見。本研究采用室內(nèi)盆栽試驗,研究半夏株芽大小及相關(guān)因素,旨在通過對播種時期半夏塊莖的內(nèi)源激素進行提取,分析這些激素對半夏塊莖形態(tài)形成的影響,為選擇半夏種質(zhì)提供參考。

1 試驗材料與儀器

1.1 半夏材料

將收集到的半夏種質(zhì)資源作為研究對象,半夏種質(zhì)資源種植于甘肅省天水市清水縣下店子村(E106°13′42",N34°43′7",海拔1406m)。在株芽形成后期,半夏生長旺盛后期,葉片開始發(fā)黃,即將倒苗時,采收半夏不同部位的半夏株芽。同一部分株芽用田間地下濕潤土壤包埋,放置開口的自封袋,及時拿回實驗室,分為2 部分,洗凈,用自封袋封口,放置-80℃冰箱冷凍備用；用于室內(nèi)盆栽試驗。

1.2 試驗儀器與試劑

101 型電熱鼓風(fēng)干燥箱(北京科偉永興儀器有限公司)；iMark 酶標(biāo)儀(美國Bio-Rad)；電熱恒溫水浴鍋(常州萬科儀器科技有限公司)；電子天平(型號:BSA224S,萬分之一,梅特勒-托利多儀器北京有限公司)；37℃恒溫生化培養(yǎng)箱(上海醫(yī)療器械七廠)；SF-TGL-16G 臺式高速離心機(上海菲恰爾分析儀器有限公司)；QL-901 渦旋振蕩器(海門市其林貝爾儀器制造有限公司)。

植物吲哚乙酸(IAA) ELISA 檢測試劑盒；過氧化氫酶(CAT) 測定試劑盒(貨號:A007-1-1)；脯氨酸(PRO) 測試盒(貨號:A107-1-1)；蛋白定量(TP) 測定試劑盒(貨號:A045-2)；植物可溶性糖檢測試劑盒 (貨號:A145-1-1)；過氧化物酶(POD) 測試盒；植物吲哚乙酸(IAA) 檢測試劑盒；植物激素脫落酸(ABA) 檢測試劑盒；植物玉米素/細胞分裂素(ZT) 檢測試劑盒；植物赤霉素(GA)檢測試劑盒；超氧化物歧化酶(SOD) 檢測試劑盒；丙二醛(MDA) 檢測試劑盒,以上試劑盒購自南京建成生物研究所。水(娃哈哈純凈水)；花棚、土壤購自當(dāng)?shù)鼗B批發(fā)市場。

2 試驗方法與結(jié)果

2.1 半夏株芽處理

經(jīng)過簡單測量、分級,半夏株芽根據(jù)不同部位、大小分為6 類(表1)。將6 份株芽同一條件下種植于花棚。試驗為單因素隨機試驗,3 次重復(fù)。后期管理均相同。花棚長45cm,寬25cm,高20cm。種植時,花棚底部鋪約4cm 厚的土,將半夏種子依次均勻撒在土面上,再覆蓋約7cm 厚的土壤,覆土之后,用自來水將花棚澆透,每隔5d 澆1 次水。半夏株芽出苗時觀察。

表1 不同類型半夏株芽

2.2 半夏株芽形態(tài)和產(chǎn)量測定

半夏出芽時記錄發(fā)芽率；半夏旺盛期,調(diào)查每份種質(zhì)的葉型；產(chǎn)量為不同種質(zhì)采收后的鮮重,結(jié)果見表2。

表2 不同株芽農(nóng)藝性狀

株芽大小對半夏的發(fā)芽率有影響,中等直徑株芽的發(fā)芽率較高,如A4、A5 的發(fā)芽率達到45%以上。株芽較小的葉片較少,如A1、A6 株芽直徑小于5mm,葉型主要為單葉型,且發(fā)芽時間較長,生長緩慢。A2、A3、A4、A5 葉型則為芍葉型。半夏產(chǎn)量主要與半夏株芽大小相關(guān),隨著種球直徑的增大,半夏凈增重率呈先增后減的趨勢。

2.3 半夏株芽大小對半夏產(chǎn)量的影響

半夏株芽對半夏產(chǎn)量具有很大意義,半夏產(chǎn)量的來源主要為半夏株芽。根據(jù)表2 數(shù)據(jù),以A3、A4、A5、A6 半夏直徑為自變量(X),凈增重率為因變量(Y),見圖1。結(jié)果表示,半夏凈增重率隨半夏直徑的增大而增大,當(dāng)半夏直徑增大到一定范圍,半夏凈增重率則不變。推測其株芽為種植多年的母株。

2.4 半夏株芽內(nèi)源激素測定

各影響因素按各試劑盒說明書步驟操作。植物塊莖的形成是一個極為復(fù)雜的過程,和內(nèi)源激素的調(diào)控有著密切的關(guān)系[4]。不同類型半夏株芽經(jīng)過ELISA 測定后,描述不同類型株芽在種植前的內(nèi)源激素。

2.4.1 抗氧化酶成分

植物體內(nèi)抗氧化酶可以清除活性氧和超氧離子,主要包括過氧化氫酶 (CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)、微量還原性谷胱甘肽(GSH) 等。作為植物體內(nèi)抗氧化酶系統(tǒng)的重要組成部分,在清除自由基方面發(fā)揮了重要作用。Parida 認為抵御氧化損傷的能力與抗氧化酶活性有關(guān),植物的活性氧保護體系對于植物提高抵抗環(huán)境脅迫有重要作用[5]。植物受到環(huán)境脅迫時,SOD 對植物具有保護作用,CAT 和POD 是植物體內(nèi)擔(dān)負清除H2O2的主要酶類之一。GSH 作為非酶類抗氧化劑,同樣在植物受到環(huán)境脅迫時起著非常重要的作用。本試驗測定不同類型株芽在種植前的CAT、SOD、POD、GSH 活性,從而比較不同類型株芽抗氧化性。結(jié)果見圖2～5 (a、b、c、d 表示在p=0.05 下的差異性,下同)。

通過對6 類株芽在種植前的CAT、SOD、POD、GSH 的測定,CAT 活性A5、A6 較低,SOD 活性A4、A5 較低,POD 活性A6 較高,GSH 活性A1、A2 較低。抗氧化活性隨株芽增大而增大,部分抗氧化性物質(zhì)增大到一定程度后緩慢下降。

2.4.2 植物內(nèi)源激素

植物內(nèi)源激素在植物生長發(fā)育過程中起著非常重要的作用。此試驗通過測定不同類型株芽在種植前的Plant carotenoid、GA、6BA、ZT、ABA、IAA 的活性,探究植物內(nèi)源激素活性對半夏株芽生長的影響。結(jié)果見圖6～11。

A4 的IAA、ABA 活性相對比其它類型株芽要高,6BA、ZT、GA 活性較高,但沒有明顯的差異。A3 相對于其它株芽,其植物內(nèi)源激素活性低。植物內(nèi)源激素隨株芽直徑增大而上升,到達一定值后下降或保持不變。

2.4.3 抗性內(nèi)源物質(zhì)

植物在遭受逆境脅迫時,一般調(diào)節(jié)體內(nèi)的生理生化物質(zhì)來增強自身的抗逆性,以減弱逆境帶來的傷害,其中脯氨酸(PRO)、丙二醛(MDA)、可溶性糖、蛋白定量(TP) 是植物體內(nèi)常見的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)[6]。本試驗通過測定不同類型株芽在種植前的PRO、MDA、可溶性糖、TP 的活性,探究植物內(nèi)源物質(zhì)活性對半夏株芽生長的影響。結(jié)果見圖12～15。

葉柄上端植物內(nèi)源激素活性小于半夏葉柄中端和葉柄底端的植物激素活性。半夏株芽等級的不同,半夏株芽隨直徑的增大,內(nèi)源激素活性上升,達到一定值后不變或者緩慢下降。

3 討論

半夏莖塊大小影響半夏種質(zhì)后的收益,裴國平等[7]研究發(fā)現(xiàn),隨著種球直徑的增大,半夏株芽總個數(shù)、株芽總重量、株芽均重均呈先增后減的趨勢,隨著種球直徑的增大,株芽總個數(shù)、株芽總質(zhì)量、株芽均重、株芽腐爛率呈現(xiàn)增加的趨勢。本試驗也說明,在相同種植條件下,半夏株芽大小等級影響半夏產(chǎn)量。因此,建議在種植過程中要進一步明確半夏株芽等級標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

半夏莖塊的生長與內(nèi)源激素的調(diào)控有著密切關(guān)系。在研究馬鈴薯試管塊莖形成機制時發(fā)現(xiàn),GA 對塊莖形成的抑制作用最為明顯,認為與赤霉素功能相反的IAA、ABA 等內(nèi)源激素可能是對塊莖形成的促進物質(zhì)[8]。半夏塊莖中ABA 含量在塊莖膨大時就呈升高趨勢,塊莖迅速膨大期最高。較高的內(nèi)源ABA 含量促進塊莖膨大的可能原因是,ABA 促進了塊莖中淀粉合成的酶活性,增加了淀粉的合成[9]。此試驗為室內(nèi)盆栽試驗,結(jié)果需要進一步進行大田試驗進行驗證。

半夏的產(chǎn)量與播種種球大小有顯著的線性關(guān)系,因此,半夏的種植應(yīng)選擇適宜的葉柄下端的種球粒級,合理施肥,適時灌水,加強管理,以增加大粒株芽數(shù)量,提高產(chǎn)量。但是種球大小只是其中重要影響因素之一,種植半夏還需結(jié)合土壤、茬口類型、播種時節(jié)、播種深度、施肥、灌水、田間管理等因素。