低溫與GA3對大蒜氣生鱗莖萌發的影響

何九軍 趙淑玲 王 昱 王讓軍 楊小錄

（隴南師范高等?？茖W校農林技術學院/隴南特色農業生物資源研究開發中心 甘肅 成縣 742500）

大蒜(Allium sativumL)屬百合科(Liliacea)蔥屬(Allium tistalosum)的一個栽培種，是短縮莖盤上側芽葉鞘膨大而成的蒜瓣所組成的近球形鱗莖。大蒜營養十分豐富，具有較好的藥用價值和食療作用，其中的微量元素硒具有抗衰老、保護細胞膜結構的功能。而大蒜的殺菌、抗癌、降低血脂、抗衰老等作用使它成為少有的天然保健食品[1]。但隨著大蒜種植面積的擴大和產業的發展，大蒜生產中存在的問題也日趨凸顯。大蒜主要以蒜瓣(地下鱗莖)進行無性繁殖，長期的無性繁殖使大蒜體內感染的病毒會逐代傳遞并積累，造成病害逐年加重和大蒜種性退化，而大蒜離體微繁技術可以有效解決上述問題[2]。氣生鱗莖由蒜薹頂端花苞內的鱗芽長成，遺傳穩定，且數量多、體積小、萌芽率高、操作簡單，是離體條件下進行大蒜脫毒育苗的首選外植體材料[3]。大蒜莖尖脫毒及快繁技術國內外已有大量研究報道[4]，并已在實踐中應用。但此項技術實施起來較為復雜，需要較為嚴格的研究條件和較高的成本，不便于在生產部門開展。另外，大蒜氣生鱗莖是由病毒含量較少的大蒜莖尖分生組織分化形成，而此過程具有一定的自然脫毒作用，形成的氣生鱗莖具有攜帶病毒低和種質純化的潛在優勢，通常能提高大蒜畝產20%～40%。但是大蒜氣生鱗莖和蒜瓣一樣都具有較長的休眠期，可通過人為干擾打破其休眠。本研究就是通過在低溫(4℃)的環境下和外源GA3的處理下對氣生鱗莖進行調控，結果發現，與正常環境下保存的氣生鱗莖相比，萌發率、丙二醛(MDA)含量均有較大變化，這說明通過低溫(4℃)環境和外源GA3處理后，氣生鱗莖代謝發生了變化，進而為打破大蒜氣生鱗莖的休眠提供了一定的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器。PHS-250-Ⅱ恒溫恒濕培養箱(上海躍進醫療器械有限公司)；5424型冷凍離心機(Eppendorf)；SP-723PC分光光度計(上海光譜儀器有限公司)；GA3(國藥集團)、酸性茚三酮等試劑均為分析純。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計。本試驗以1年生“漢中蒜”氣生鱗莖為材料，大蒜氣生鱗莖由成縣店村種植基地提供。2020年6月中旬采收大蒜氣生鱗莖，收獲后在室溫下攤晾10 d待用。大蒜氣生鱗莖用0.4%高錳酸鉀消毒30 min，用蒸餾水沖洗干凈，控干水分，再分別用不同濃度的GA3(0 mg/L、100 mg/L、150 mg/L、200 mg/L)浸泡12 h，然后將浸泡液倒掉，將氣生鱗莖放入恒溫恒濕培養箱，溫度設置為4℃，濕度為70%。處理時間分別是7 d、14 d、21 d、28 d、35 d。每個處理做3次重復。

表1 大蒜氣生鱗莖低溫及GA3處理

1.2.2 發芽率測定。4℃處理后的大蒜氣生鱗莖播種在發芽盒中，按椰糠和育苗基質1∶1混合，每發芽盒中播種20粒氣生鱗莖，將發芽盒放置在隴南師專智能溫室中，除草，澆灌清水，經常觀察，每隔10 d做一次發芽記錄。以常溫下的大蒜氣生鱗莖為對照(CK)。發芽率統計公式：發芽率(%)=(發芽種子總粒數/試驗種子總粒數)×100%。

1.2.3 大蒜氣生鱗莖單果重、縱橫徑等測定。大蒜氣生鱗莖采摘后隨機抽取100頭氣生鱗莖，測定氣生鱗莖的單果重量、縱橫徑。用電子分析天平精確稱單果重，用游標卡尺測定縱徑和橫徑。隨機抽取50頭氣生鱗莖測定氣生鱗莖數量及重量。

1.2.4 丙二醛(MDA)和可溶性糖含量的測定。在處理的第7 d、第14 d、第21 d、第28 d、第35 d進行丙二醛(MDA)和可溶性糖含量測定。剝去氣生鱗莖外的蒜皮(葉鞘)，取肉質鱗莖進行測定。測定方法：參考林艷[5]等方法并略做改動。精確稱取去掉葉鞘的氣生鱗莖0.1 g，取10%TCA的1 ml在研缽中研磨成勻漿，再加4 ml TCA移入離心管，離心機中離心10 min(4 000 r/min)。取離心后的上清液2 ml到空白管，加入2 ml TBA搖勻，100℃水浴15 min，待冷卻后再離心1次，取離心后的上清液用分光光度計測定在450 nm、532 nm、600 nm下的吸光值。丙二醛含量及可溶性糖含量計算公式如下：

(1)和(2)式中CMDA、C糖分別表示丙二醛(MDA)、可溶性糖的濃度；A450、A532、A600分別表示在450 nm、532 nm、600 nm測得的吸光值。

MDA含量(μmol/g)=MDA濃度×提取液體積/植物組織鮮重……(3)

可溶性糖含量(μmol/g)=可溶性糖含量×提取液體積/植物組織鮮重……(4)

根據公式(1)、(2)、(3)、(4)計算出MDA含量和可溶性糖含量。

1.3 試驗數據統計方法。用Statistics23軟件統計分析數據，用比較平均值單因素Anova檢驗進行方差分析，獨立樣本T檢驗進行顯著性分析(0.05水平)，數據用平均值(Means)標準差(SD)表示，用Origin2018軟件做圖。

2 結果與分析

2.1 大蒜氣生鱗莖單果重、縱橫徑及氣生鱗莖形態指標2.1.1 大蒜氣生鱗莖單果重、縱橫徑測定結果。對隨機取的100頭氣生鱗莖進行單因素方差分析。大蒜氣生鱗莖平均單果重為22.42g，最大單果重為33.0053g，最小單果重為10.1365g；最大果縱徑為3.70cm，最小果縱徑為2.20cm；最大果橫徑為4.70cm，最小果橫徑為2.50cm；最大果縱橫比為1.0571，最小果縱橫比為0.6170。

2.1.2 大蒜氣生鱗莖數量及重量測定結果。隨機抽取50頭大蒜氣生鱗莖，分別測定氣生鱗莖上著生鱗芽的數量、莖鱗芽的重量。大蒜氣生鱗莖上著生鱗芽最多的是56個，著生鱗芽最少的是9個。蒜鱗芽重量最大的是1.9953g，鱗芽重量最小的是0.0428g。

2.2 大蒜氣生鱗莖萌發率

2.2.1 低溫下不同GA3對大蒜氣生鱗莖萌發率的影響。由圖1可以看出，在4℃低溫以及不同濃度GA3處理下，各處理組大蒜氣生鱗莖的萌發率與CK相比，均有提高，其中以D處理組的萌發率最高，達到98.33%，CK的萌發率為85.00%，C、D處理組萌發率與CK相比有差異(P＜0.05)，推測，低溫和GA3處理能打破大蒜氣生鱗莖休眠，提高萌發率。

圖1 低溫與GA3對大蒜氣生鱗莖萌發率的影響

2.2.2 低溫及不同處理時間對大蒜氣生鱗莖萌發率的影響。圖2是A、B、C、D各組在分別處理7d、14d、21 d、28 d、35 d后對大蒜氣生鱗莖萌發率的影響。從圖2可以看出，4℃低溫處理及較高濃度的GA3對大蒜氣生鱗莖的萌發有促進作用。4℃低溫處理7 d，A組萌發率與對照組相比，沒有差異；B組、C組在4℃低溫處理21 d、28 d時，與CK相比，有差異(P＜0.05)；D組4℃低溫處理21～35 d時，與對照組相比，差異極明顯(P＜0.01)。可見，低溫處理21～35d以及一定濃度GA3對大蒜氣生鱗莖的萌發均有促進作用?？傮w來看，低溫處理28 d，GA3含量200 mg/L處理對打破大蒜氣生鱗莖休眠效果較好。從方差分析結果(表2)可以看出，不同GA3濃度處理及低溫處理對大蒜氣生鱗莖萌發率有影響(p＜0.05)。

圖2 低溫及不同處理時間對大蒜氣生鱗莖萌發率的影響

表2 不同處理大蒜氣生鱗莖萌發率方差分析

圖3為大蒜氣生鱗莖發芽形態圖，從大蒜氣生鱗莖發芽觀察可以看出，大蒜氣生鱗莖萌發時先長出根，生根3 d左右有芽長出，其形態與正常大蒜鱗莖發芽相同。

圖3 大蒜氣生鱗莖發芽形態圖

2.3 低溫與GA3對大蒜氣生鱗莖MDA含量的影響。丙二醛一定程度上可反映外界環境對植物脅迫作用，圖4是不同處理組大蒜氣生鱗莖MDA含量變化圖，從圖中可以看出，在4℃低溫下以及不同濃度GA3處理下對大蒜氣生鱗莖的丙二醛含量均有影響。常溫處理組的MDA含量在第14 d升高隨后再下降，考慮在7月底至8月初當地氣溫變化較大，室溫最高溫度多達33℃，對大蒜氣生鱗莖影響較大，故其MDA含量急劇升高是對外界環境的積極響應。在低溫處理相同天數時，MDA的含量與對照組相比整體下降，第14 d、21 d、28 d、35 d大蒜氣生鱗莖MDA含量與對照組相比均有差異(P＜0.05)。在低溫和GA3處理下大蒜氣生鱗莖MDA含量緩慢下降，推測低溫和GA3處理對大蒜氣生鱗莖的細胞膜未造成損害[6]。不同處理大蒜氣生鱗莖MDA含量方差分析結果見表3，從中可以看出，不同GA3濃度處理與低溫對大蒜氣生鱗莖MDA含量的影響差異極為顯著(P=0.000＜0.01)。

圖4 低溫與GA3對大蒜氣生鱗莖MDA含量的影響

表3 不同處理大蒜氣生鱗莖MDA含量方差分析

2.4 低溫與GA3對大蒜氣生鱗莖可溶性糖含量的影響?？扇苄蕴鞘侵参矬w內重要的滲透調節物質之一，由于其分子量小，在植物含水量一定的情況下，通過可溶性糖的增加，能增加植物細胞液的水勢，穩定植物內環境。由圖5看出，各處理組的可溶性糖含量隨處理時間的增加，總體呈增長趨勢。其中GA3在150mg/L、200 mg/L處理、低溫第21～35 d處理下可溶性糖的含量增加明顯，與對照相比有差異(P＜0.05)。不同處理大蒜氣生鱗莖可溶性糖含量方差分析結果見表3，從中可以看出，大蒜氣生鱗莖在不同GA3濃度處理與低溫不同處理下，對可溶性糖含量的影響差異極為顯著(P=0.000＜0.01)。

圖5 低溫與GA3對大蒜氣生鱗莖可溶性糖含量的影響

3 結論與討論

試驗中，4℃低溫處理及較高濃度的GA3對大蒜氣生鱗莖的萌發有促進作用，低溫處理21～35 d以及一定濃度GA3對大蒜氣生鱗莖的萌發均有促進作用，總體來看，低溫處理28 d，GA3含量200 mg/L對打破大蒜氣生鱗莖休眠效果較好。

在打破大蒜氣生鱗莖休眠過程中，大蒜氣生鱗莖體內MDA和可溶性糖的含量也發生變化。在大蒜氣生鱗莖低溫處理相同天數時，MDA的含量與對照組相比整體下降，與董玉惠[7]調查結果相同，推測大蒜氣生鱗莖細胞膜在高溫下比在4℃下更易受傷害，該品種耐冷性較強。可溶性糖含量隨處理時間的增加，總體呈增長趨勢?？赡苁窃诘蜏刭A藏和激素處理下，大蒜氣生鱗莖打破休眠或者即將進入萌發期，體內有機物質分解逐漸累積較多可溶性糖[8]。

有關解除植物休眠的方法研究，依據機理的不同可通過植物生長調節劑解除，也可通過物理方法解除，如通過低溫或高溫處理的方法。而僅僅通過低溫解除休眠的方法對植物正常生長會產生一定的損傷作用，試驗中利用低溫和GA來打破休眠可能是影響到細胞的分裂和生長，進而影響到大蒜氣生鱗莖的休眠過程。

綜上所述，通過低溫4℃和不同濃度的GA3刺激大蒜氣生鱗莖，打破休眠，加速鱗莖萌發，在農業生產中有一定的指導意義。