脱落酸和热激处理对棉花苗期生长的影响

陈于陇 宋学贞 杨国正

摘要：采用人工气候箱研究了棉花（Ｇｏｓｓｙｐｉｕｍ ｈｉｒｓｕｔｕｍ Ｌ．）种子热激萌动（４２ ℃）２ ｈ、ＡＢＡ（１０－５ ｍｏｌ／Ｌ）浸种６ ｈ、二叶期用ＡＢＡ叶面喷施和根部灌施对棉苗抵御高温干旱逆境能力的影响。结果表明，与对照相比，各处理对棉苗生长具有一定的抑制作用，其中对苗高和茎粗的抑制作用较大；但在遭遇高温干旱条件时，各处理苗高增长速度较慢，但生物质量增加速度较快。说明一定程度的逆境锻炼有助于棉苗获得一定抵御逆境的能力。

关键词：棉花（Ｇｏｓｓｙｐｉｕｍ ｈｉｒｓｕｔｕｍ Ｌ．）；脱落酸；热激；苗高；茎粗；叶片数；生物量

中图分类号：Ｓ５６２；Ｓ３１１文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０12）03－0459-03

Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｈｅａｔ－ｓｈｏｃｋ ａｎｄ ＡＢＡ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｎ Ｃｏｔｔｏｎ Ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ

ＣＨＥＮ Ｙｕ－ｌｏｎｇ，ＳＯＮＧ Ｘｕｅ－ｚｈｅｎ，ＹＡＮＧ Ｇｕｏ－ｚｈｅｎｇ

（College of Plant Science and Technologe， Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｗｕｈａｎ ４３００７０， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｎ ｇｒｏｗｔｈ ｃｈａｍｂｅｒ， ｃｏｔｔｏｎ（Ｇｏｓｓｙｐｉｕｍ ｈｉｒｓｕｔｕｍ Ｌ．）ｓｅｅｄｌｉｎｇ ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｔｏ Ｈｅａｔ－ｓｈｏｃｋ （４２ ℃，２ ｈ） ｏｎ ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｓｅｅｄｓ， ＡＢＡ （１０－５ ｍｏｌ／Ｌ） ｓｏａｋｉｎｇ ｏｆ ｓｅｅｄｓ （６ ｈ）， ｉｒｒｉｇａｔｉｎｇ ｒｏｏｔｓ （５ ｍＬ／ｐｏｔ） ａｎｄ ｓｐｒａｙｉｎｇ ｏｎ ｌｅａｆ（５ ｍＬ／ｐｏｔ） ａｔ ２－ｌｅａｆ ｓｔａｇｅ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｕｎｄｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ （３５ ℃） ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｄｅｆｉｃｉｔ （ｄｒｙｉｎｇ） ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ． Ｔｈｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｗｅｒｅ ｊｕｄｇｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ｒａｔｅ ｏｆ ｃｏｔｔｏｎ ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｎｏｒｍａｌ ｇｒｏｗｔｈ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ， ｃｏｍｐａｒｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ， ｓｔｒｅｓｓ ｐｒｅ－ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ ｉｎｈｉｂｉｔｅｄ ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｃｏｔｔｏｎ ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ， ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｉｎｈｉｂｉｔｅｄ ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｓｅｅｄｌｉｎｇ ｈｅｉｇｈｔ ａｎｄ ｓｔｅｍ ｄｉａｍｅｔｅｒ． Ｈｏｗｅｖｅｒ， ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｈｉｇｈ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｄｒｏｕｇｈｔ ｐｅｒｉｏｄ， ｓｔｒｅｓｓ ｐｒｅ－ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｈｉｎｄｅｒｅｄ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ｓｅｅｄｌｉｎｇ ｈｅｉｇｈｔ ａｇａｉｎ， ｂｕｔ ｓｔｉｍｕｌａｔｅｄ ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｂｉｏｍａｓｓ． Ｉｔ was suggested ｔｈａｔ ｓｔｒｅｓｓ ｐｒｅ－ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｗｏｕｌｄ ｂｅ ｂｅｎｅｆｉｃｉａｌ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ ｔｏ ｇｅｔ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｉｎ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｄｅｇｒｅｅ ｔｏ ｌａｔｅｒ ｓｔｒｅｓｓ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｃｏｔｔｏｎ（Ｇｏｓｓｙｐｉｕｍ ｈｉｒｓｕｔｕｍ Ｌ．）； ＡＢＡ； heat-shock； ｃｏｔｔｏｎ ｓｅｅｄｌｉｎｇ ｈｅｉｇｈｔ； ｓｔｅｍ ｄｉａｍｅｔｅｒ； ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｌｅａｖｅｓ； ｂｉｏｍａｓｓ

脱落酸（ＡＢＡ）是人们公认的五大类植物激素之一，其对植物的生长发育具有独特的调控功能，在农业生产中有着重要的应用价值和广阔的发展前景［１］。ＡＢＡ与植物的抗旱性有关，水分亏缺时，ＡＢＡ可促进植物体内细胞离子流出保卫细胞和降低保卫细胞膨压，诱导气孔关闭，降低水分损耗，从而增强植株在干旱条件下的保水能力［２，３］。研究表明，干旱胁迫时（与清水对照相比），经ＡＢＡ处理的水稻秧苗苗高增长率受到明显控制；但超氧化物歧化酶（ＳＯＤ）、过氧化氢酶（ＣＡＴ）活性和抗坏血酸氧化酶（ＡＡＯ）含量明显较高，而丙二醛（ＭＤＡ）的含量则明显较低。可见ＡＢＡ能有效减缓水稻秧苗叶片相对含水量的减少，提高秧苗的抗旱能力［４］。贺继临等［５］还发现在干旱条件下，小麦抗旱性强的品种ＡＢＡ含量上升，而抗旱性弱的品种变化不大。

此外，喷施外源ＡＢＡ，水稻秧苗在低温胁迫时，自由基清除系统的膜保护酶ＳＯＤ活性增强［６－１０］；采用ＡＢＡ溶液浸泡稻种，低浓度对萌发无明显影响，但能有效控制根和芽的伸长生长；高浓度对种子萌发和根、芽的伸长生长具有明显的抑制作用；采用１０－６ ｍｏｌ／Ｌ ＡＢＡ浸种３６ ｈ，水稻产量比对照提高１９．５％，增产显著［１１］。可见，施用外源ＡＢＡ可提高植物对温度、水分等胁迫条件下的抗性，ＡＢＡ的适宜浓度一般为１０－６～１０－４ ｍｏｌ／Ｌ［１２］。

热激蛋白（Ｈｅａｔ ｓｈｏｃｋ ｐｒｏｔｅｉｎｓ，简称ＨＳＰｓ）是生物体受到高温、缺氧、重金属离子等不良环境因素影响时诱导合成的一类应激蛋白。近３０多年来，热应激研究已成为植物生物工程中较为活跃而且是发展较快的领域之一。ＨＳＰｓ可提高细胞的应激能力，当细胞受热或受其他外界应力刺激时，能获得抗性以保护细胞免受损伤。因此，研究ＡＢＡ和热激处理后在高温干旱胁迫下棉苗生长速率的变化，对提高棉花的抗逆性，保证棉花直播大田全苗壮苗具有积极的意义。

１材料与方法

１．１材料

棉花（Ｇｏｓｓｙｐｉｕｍ ｈｉｒｓｕｔｕｍ Ｌ．）品种ＤＰ９９Ｂ由中国农业科学院棉花研究所提供。

１．２棉苗培养与处理

试验棉苗在华中农业大学植物科技学院中心实验室的人工气候室内培养，培养温度为２８ ℃，日光灯提供光照，光周期为光期１４ ｈ、暗期１０ ｈ。采用塑料杯（ｈ ９ ｃｍ、Φ上７ ｃｍ、Φ下５ ｃｍ）每杯装蛭石６０ ｇ，播棉花种子４粒，浇水４０ ｍＬ。出苗后每杯留苗２株，每５ ｄ给棉苗浇完全培养液３０ ｍＬ。

试验设置５个处理：Ａ（ＣＫ）为２８ ℃温水浸种１２ ｈ后播种；Ｂ为２８℃温水浸种６ ｈ＋１０－５ ｍｏｌ／Ｌ ＡＢＡ浸种６ ｈ后播种；Ｃ为２８℃温水浸种１０ ｈ ＋ ４２℃热激２ ｈ［１３］后播种；Ｄ为２８℃温水浸种１２ ｈ后播种 ＋ ２叶期叶面喷施１０－５ ｍｏｌ／Ｌ ＡＢＡ ５ ｍＬ；Ｅ为２８℃温水浸种１２ ｈ后播种＋２叶期根部灌施１０－５ ｍｏｌ／Ｌ ＡＢＡ溶液５ ｍＬ。处理Ａ、Ｂ和Ｃ在２叶期浇清水５ ｍＬ。每处理１０杯。

１．３棉苗生长速度

于棉苗２叶期、ＡＢＡ处理前调查、测定棉苗的苗高、茎粗、叶片数和生物量。ＡＢＡ处理后，在２８℃正常灌水（每４ ｄ灌水３０ ｍＬ）条件下生长１０ ｄ，第二次调查上述项目。同项目两次测定值之差即为生长速度。然后将棉苗置于高温（３５ ℃）、干旱（不浇水）条件下生长１０ ｄ，第三次调查上述项目。同项目第三次与第二次测定值之差为棉苗在逆境条件下的生长速度。苗高（ｃｍ）：用直尺从杯口平面量至棉苗最上部展开叶叶柄基部；茎粗（ｍｍ）：用游标卡尺测量杯口平面处棉苗幼茎直径；叶片数（片）：计数展开真叶数；生物量（ｇ）：用天平称量整杯的质量。

２结果与分析

２．１不同处理对棉苗生长的影响

正常生长条件下，棉苗生长较快，但不同处理对棉苗生长的几项指标具有一定的影响（表１）。①苗高增长速度：处理Ｂ略高于处理Ａ（对照），处理Ｃ低于对照１６．３％，其余处理与对照差异不大。②棉苗茎粗增长速度：只有处理Ｃ略高于对照，其余处理均低于对照，尤其是处理Ｄ低于对照１３．８％。③棉苗叶片数增长速度：处理Ｄ最多，高于对照１５．３％；处理Ｂ最少，低于对照９．６％；处理Ｃ略高于对照，处理Ｅ略低于对照。④棉苗生物量增长速度：各处理与对照差异不大，其中处理Ｂ略高于对照，处理Ｅ略低于对照。

２．２高温干旱处理对棉苗生长的影响

在１０ ｄ高温干旱处理期间，棉苗生长速度大大降低。但经过不同预处理的棉苗，在高温干旱期间的生长表现存在较大差异（表２）。①苗高增长速度：各处理均低于对照，其中处理Ｃ和Ｄ低于对照１５％以上。②棉苗茎粗增长速度：处理Ｂ略低于对照，其余处理均高于对照２５％以上，其中处理Ｃ高于对照４１．７％。③棉苗叶片数增长速度：除处理Ｅ略高于对照外，其余处理均略低于对照。④棉苗生物量增长速度：各处理均高于对照，其中处理Ｅ高于对照２０.2％，处理Ｂ和Ｃ高于对照１５％以上，处理Ｄ与对照差异不大。

３小结与讨论

对于棉苗（和萌动种子）来说，上述各种处理均属于一种逆境。因此在正常生长条件下，各种逆境均对棉苗生长具有一定的抑制作用。但是，当棉苗在遭遇高温干旱的逆境时，与未经过逆境预处理的对照相比，多数预处理过的棉苗表现为苗高增长受到一定的抑制，但叶片数、茎粗、尤其是生物量的增加并未受到太大的影响，反而有所增加。表明通过一定的逆境锻炼，如采用ＡＢＡ和热激处理还有助于棉苗获得一定的抗逆性来保护细胞在逆境中免受伤害。

参考文献：

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［６］ 陈善娜，郭浙红，沈云光，等．在低温胁迫下外源ＡＢＡ对高原水稻自由基清除系统的影响［Ｊ］．云南大学学报（自然科学版），１９９６，１８（２）：１６７－１７２．

［７］ 李光林，陈德万，左冰意，等．ＡＢＡ对杂交稻幼苗抗冷性机理的研究［Ｊ］．西南农业大学学报，１９９４，１６（２）：１３８－１４３．

［８］ ＨＡＨＮ Ｃ Ｋ，ＫＩＭ Ｊ Ｐ，ＪＵＮＧ Ｊ． Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ａｎｔｉｏｘｙｇｅｎｉｃ ｒｎｘｙｍｒｄ ａｓ ｄｅｆｅｎｓｅ ｓｙｓｔｅｍｓ ｉｎ ｐｌａｎｔ ｃｅｌｌｓ ａｇａｉｎｓｔ ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｔｒｅｓｓ［Ｊ］． Ｐｌａｎｔ Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ，１９９１，３４（２）：１６８－１７３．

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［１０］ ＺＥＮＧ Ｓ Ｘ，ＷＡＮＧ Ｙ Ｒ，ＬＩ Ｍ Ｒ，ｅｔ ａｌ． Ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ ｓｙｓｔｅｍ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｃｈｉｌｌｉｎｇ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｉｎｄｕｃｅｄ ｂｙ ｃｏｌｄ ｈａｒｄｅｎｉｎｇ ａｎｄ ＡＢＡ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｉｎ ｒｉｃｅ ｓｅｅｄｌｉｎｇｓ［Ｊ］． Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｔｒｏｐｉｃａｌ ａｎｄ Ｓｕｂｔｒｏｐｉｃａｌ Ｂｏｔａｎｙ， １９９４，２：４４－５０．

［１１］ 邵玺文，孙长占，阮长春，等．ＡＢＡ浸种对水稻生长及产量的影响［Ｊ］．吉林农业大学学报，２００３，２５（３）：２４３－２４５．

［１２］ 潘瑞炽，董愚得．植物生理学［Ｍ］． 第三版．北京：高等教育出版社，１９９５．２０８－２０９，２４９．

［１３］ 杨国正，张秀如，孙湘宁，等．棉花热激蛋白产生规律的初步研究［Ｊ］．华中农业大学学报，１９９７，１６（１）：１８－２５．

（责任编辑昌炎新）

收稿日期：２０１１－０６－２１

基金项目：农业部行业计划项目（３－５－１９）；湖北省农业科技创新中心资助项目

作者简介：陈于陇（１９６８－），男，湖北随州人，博士，主要从事农产品加工与保鲜研究，（电话）１５９２６２０６１８７（电子信箱）ｃｈｃｈｅｎｙｕｌｏｎｇ６８＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ；

通讯作者，杨国正，副教授，博士，硕士生导师，（电话）１３９９５５５３８８４，（电子信箱）ｙｇｚｈ９９９９＠ｍａｉｌ．ｈｚａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。