3种植物生长调节剂对马铃薯产量和营养品质的调控

3种植物生长调节剂对马铃薯产量和营养品质的调控

项洪涛1，冯乃杰2，王立志1，王连敏1，郑殿峰2*

（1.黑龙江省农业科学院耕作栽培研究所，黑龙江哈尔滨150086；2.黑龙江八一农垦大学，黑龙江大庆163319 )

摘要：以马铃薯品种‘费乌瑞它’、‘大西洋’和‘克新13号’为试验材料，于盛花期进行叶面喷施2-N，N-二乙氨基乙基己酸酯（Diethyl aminoethyl hexanoate），简称DTA-6；烯效唑（Uniconazole），简称S3307；氯化胆碱（Cho⁃line chloride），简称Cc。通过比较块茎重量和块茎内可溶性蛋白含量、维生素C含量、淀粉含量、还原糖含量以及酚类物质含量，分析3种植物生长调节剂对马铃薯产量和品质的调控效应。结果表明，DTA-6可显著提高‘大西洋’和‘克新13号’大薯重量，Cc可显著提高‘大西洋’大薯重量；各处理对可溶性蛋白含量没有显著性影响，但都显著提高了‘费乌瑞它’酚类物质的含量；DTA-6可显著提高‘费乌瑞它’和‘克新13号’维生素C的含量，而Cc可显著提高‘费乌瑞它’淀粉含量，DTA-6和Cc处理可显著提高‘克新13号’还原糖含量。

关键词：马铃薯；植物生长调节剂；产量；营养品质

马铃薯（Solanum tuberosum L.）是全球范围内继小麦、水稻、玉米之后的第四大粮食作物[1]，是人类饮食及工业淀粉的重要来源作物[2]。中国是世界马铃薯第一大生产国，据预测，本世纪中国将成为亚太地区马铃薯生产、加工和销售中心。马铃薯产业将成为中国农业产业化最具有发展前景和竞争力的产业之一，在面向21世纪社会经济发展体系中，马铃薯产业将具有重要地位和作用。

传统栽培技术主要是通过改善肥水等外部条件的方法来提高马铃薯的生产效能，尽管这对马铃薯提高产量和品质起到一定作用，但挖掘潜力业已十分有限。作物化控是农业生产的新技术，其主要是通过外施植物生长调节剂（Plant growth regulators，PGRs），有目的地调控植物体内源激素系统，通过激素合成与代谢等内在机理去调控植物的生长发育，如运用得当，增产增效作用显著[3]。

PGRs是人工合成具有植物激素能效的一类物质，他们在较低浓度下就可对植物生长发育表现出促进或抑制的效应[4]。PGRs以调控作物生育为目的，对植物具有一定的生理活性，PGRs需进入植株体内方可起到调控作用，使植物体内酶活动互联起来，在一定的部位通过生理代谢起作用，并以微小剂量表现出高效调节功能[5]。

2-N，N-二乙氨基乙基己酸酯（Diethyl aminoethyl hexanoate），简称DTA-6，是一种安全高效的作物高产优质抗逆基因诱导剂，其具有生长素、赤霉素及细胞分裂素的多种功能，能够促进细胞分裂、伸长和植株碳代谢，具有增产、早熟、改善品质的功效[3]。低浓度DTA-6可诱导β-类胡萝卜素合成，提高β-类胡萝卜素含量[6]，可大幅度提高作物产量，提高水果汁液含量，明显改善产品品质[7, 8]。烯效唑（Uniconazole），简称S3307，是抑制作用较强的生长延缓剂，其主要机理是抑制赤霉素的生物合成，降低植物体内赤霉素水平，同时抑制淄醇生物合成并影响脱落酸（Abscisic acid，ABA）、细胞分裂素（Cytokinin, CTK）和多胺的生物代谢[9]。与同类的多效唑相比其生物活性更高。

氯化胆碱（Choline chloride），简称Cc，是一种季胺盐，在植物体内可转化为甜菜碱或磷脂酰胆碱[10]，磷脂酰胆碱是生物膜重要组成部分，可以作为酰基膜脂去饱和的底物，在调节膜脂流动性方面有重要作用[11,12]，有报道指出Cc可以调控马铃薯叶片的碳代谢[13]。

1　材料与方法

1.1试验材料

1.1.1植物材料

供试马铃薯（Solanum tuberosum L.）品种3个，分别为早熟品种‘费乌瑞它’（荷兰7号）和中熟品种‘克新13号’、‘大西洋’。

1.1.2植物生长调节剂

DTA-6是一种植物生长促进剂；S3307是一种植物生产延缓剂；Cc是一种植物生长延缓剂。3种植物生长调节剂由黑龙江八一农垦大学化控研究室提供。

1.2试验方法

试验采用大田栽培方式，以叶面喷施植物生长调节剂为处理，以叶面喷施清水为对照（文中用CK表示），于花期进行处理。小区为8行区，行长10 m，行距为0.65 m，株距为0.25 m。试验采用随机区组设计，4次重复。DTA-6、S3307和Cc的使用浓度分别为100 mg/L、40 mg/L和200 mg/ L，各调节剂用量均为225 L/hm2。

1.3试验地点

试验在黑龙江八一农垦大学林甸试验基地进行。试验土壤类型为草甸黑钙土，地势平坦，肥力均匀，0~20 cm耕层土壤基本状况如表1所示。

1.4栽培管理

试验于2012年5月2日播种，采用机械趟沟人工精量点播，机械覆土镇压。施硫酸钾型掺混肥料（N-P2O5-K2O = 15-23-10）55 kg/667m2，5月24日出全苗，田间保苗率100%，田间管理常规。

1.5取样标准和测定方法

1.5.1取样时期及标准

马铃薯达到成熟后，进行收获。为了消除边际效应对小区产量的影响，收获中间行。产量实测选取无边际效应一垄上连续10株测定，折合测定面积为1.625 m2。收获60 d后进行块茎品质测定。

表1　0～20 cm耕层土壤基本农化状况Table 1 Basic chemical properties of soil (0-20 cm soil layer)

1.5.2测定方法

可溶性蛋白质含量，使用考马斯亮蓝G-250法测定[14]；维生素C含量，使用2,6-二氯酚靛酚法测定[15]；淀粉含量，使用碘比色法测定[16]；还原糖含量，使用3,5-二硝基水杨酸法进行测定[17]；酚类物质含量，使用Folin酚试剂法进行测定[16]。

2　结果与分析

2.1植物生长调节剂对马铃薯产量的影响

如表2所示，盛花期喷施植物生长调节剂对马铃薯产量的影响不大。整体来看，各不同处理对不同品种马铃薯的总产没有显著影响，但对大薯重量具有一定的调控效应。方差分析结果表明，S3307处理对各供试马铃薯品种大薯重的影响差异不显著；而DTA-6和Cc处理能够显著提高‘大西洋’的大薯重量，DTA-6处理可显著提高‘克新13号’的大薯重量。

2.2植物生长调节剂对马铃薯营养品质的影响

2.2.1对可溶性蛋白含量的影响

表2　植物生长调节剂对马铃薯产量的影响Table 2 Effects of PGRs on yield of potato

表3　植物生长调节剂对马铃薯可溶性蛋白含量的影响Table 3 Effects of PGRs on content of soluble protein in potato　(mg/g FW)

如表3所示，植物生长调节剂对马铃薯可溶性蛋白含量的影响不大。对‘大西洋’来说，各处理的可溶性蛋白都等于或者高于CK，方差分析结果表明，各处理与CK差异不显著。对于‘费乌瑞它’而言，各处理的可溶性蛋白都低于CK，但方差分析可知，各处理与CK差异不显著。对于‘克新13号’而言，S3307和DTA-6处理的可溶性蛋白含量都低于CK，而Cc处理高于CK，但方差分析结果表明各处理与CK之间无显著性差异。

2.2.2对维生素C含量的影响

由表4可知，各调节剂对‘大西洋’块茎维生素C含量调控效应较弱，经过方差分析可知，各处理与CK间未达到显著差异水平。对于‘费乌瑞它’来说，各调节剂处理的维生素C含量都高于CK，方差分析结果表明，DTA-6处理的维生素C含量显著高于CK，其他处理与CK之间无显著性差异。对‘克新13号’而言，各处理的维生素C含量都高于CK，方差分析结果表明DTA-6和Cc处理的维生素C含量显著高于CK，S3307处理无明显影响。

表4　植物生长调节剂对马铃薯块茎维生素C含量的影响Table 4 Effects of PGRs on content of vitamin C in potato　（×10-2mg/g FW）

2.2.3对淀粉含量的影响

由表5可知，植物生长调节剂对不同品种马铃薯淀粉含量的调控效果不一。3种植物生长调节剂均可提高‘大西洋’块茎的淀粉含量，但方差分析结果表明各处理与CK之间差异不显著。各处理对‘克新13号’马铃薯淀粉含量的调控效果不同，经过方差分析可知各处理与CK之间差异不显著。另外，各处理均可提高‘费乌瑞它’的淀粉含量，经过方差分析可知Cc处理可显著提高淀粉含量，而DTA-6 和S3307处理无显著影响。

表5　植物生长调节剂对马铃薯块茎淀粉含量的影响Table 5 Effects of PGRs on content of starch in potato　(%)

2.2.4对还原糖含量的影响

由表6可知，植物生长调节剂对不同品种马铃薯还原糖含量的调控效果不一。3种植物生长调节剂均可影响‘大西洋’和‘费乌瑞它’块茎的还原糖含量，但方差分析结果表明，各处理与CK之间差异不显著。各处理对‘克新13号’还原糖均具有提高含量的调控效应，经过方差分析可知，DTA-6和Cc处理可显著提高还原糖含量，而S3307处理与CK差异不显著。

2.2.5对酚类物质含量的影响

由表7可知，植物生长调节剂对不同品种马铃薯酚类物质含量的调控效果不同。3种植物生长调节剂均可调控‘大西洋’的酚类物质含量，但方差分析结果表明，各处理与CK之间差异不显著。对于‘费乌瑞它’来说，各处理均可提高块茎内酚类物质含量，方差分析结果表明，各处理均显著高于CK，但未达到极显著的水平。对于‘克新13号’来说，各处理酚类物质的含量均高于CK，但方差分析结果表明S3307处理显著高于CK，但没有达到极显著水平，另2个处理与CK之间的差异不显著。

表6　植物生长调节剂对马铃薯块茎还原糖含量的影响Table 6 Effects of PGRs on content of reduced sugar in potato　(mg/g FW)

表7　植物生长调节剂对马铃薯块茎酚类物质含量的影响Table 7 Effects of PGRs on content of hydroxybenzene in potato　(mg/g FW)

3　讨论

马铃薯是以块茎为收获对象的粮菜兼用作物，通过栽培技术协调好块茎膨大与品质形成的关系，对于增产、优质具有重要意义。对PGRs的研究过程中，研究者们发现，不同时期施用不同浓度的PGRs对马铃薯的块茎发育都可以产生影响[3]。PGRs具有微量刺激的独特特点，所以研究者们一直十分重视PGRs对产量和品质的调控效应[18]。叶面喷施膨大素可以提高马铃薯产量[19]，增产幅度可达13.3%。多效唑处理马铃薯后，产量可发生显著增加，当使用浓度在适当范围内，马铃薯块茎具有较高的增产作用[20]，主要是因为马铃薯的顶端生长受到抑制，使光合产物相对大量地向块茎运送，从而促进块茎膨大进而增产[21]，另外喷施多效唑不利于单株结薯，喷后可抑制小薯产生；这对提高商品薯大薯率有利，其原因是抑制马铃薯生育后期再结薯，促进已形成薯块大幅度均衡增重而增产[22]。周银珠[23]的研究表明，不同生育期（除淀粉积累期）喷施PGRs均有增产效果，但增产幅度因处理时期不同而有较大差异。

PGRs在调控植物碳水化合物的运输与分配等方面都具有重要作用，淀粉作为糖的贮藏形式，对作物的生殖生长以及产品营养品质的提高具有积极作用[13]。蛋白质是植物细胞中最重要的有机物质之一，是细胞结构中最重要的成分，同时植物蛋白也是人类重要的营养来源。研究PGRs对马铃薯淀粉、蛋白等营养品质的调控，有利于人类生活生产所需。张春娟等[24]指出，DTA-6和S3307处理的马铃薯均降低了马铃薯块茎还原糖含量，S3307处理可提高可溶性蛋白含量。宫占元和项洪涛[25]指出，DTA-6处理对马铃薯块茎品质影响不大，杨伟力等[26]研究表明，叶面喷施烯效唑能够增加块茎内淀粉、可溶性糖及维生素C的含量，张春娟等[27]研究表明DTA-6处理提高块茎淀粉和可溶性蛋白含量但差异水平均不显著。也有报道指出DTA-6处理能够显著提高马铃薯块茎维生素C含量，但同时也显著降低了淀粉的含量[28]。另有报道指出，烯效唑能够显著提高马铃薯块茎淀粉和维生素C含量，同时可以显著降低还原糖含量。Sharma等[29]研究表明，喷施矮壮素可以观察到马铃薯匍匐茎的淀粉含量明显的下降，可以使碳水化合物向块茎转移，并且可以有效地提高淀粉的合成。

试验结果表明，PGRs对马铃薯产量和品质具有一定的调控效应，其中以Cc和DTA-6处理的效果较为明显，但这2种调节剂分别是延缓性和促进性，至于其分子水平的原因有待进一步研究。

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病虫防治

Effects of Three Plant Growth Regulators on Yield and Nutritional Quality of Potato

XIANG Hongtao1, FENG Naijie2, WANG Lizhi1, WANG Lianmin1, ZHENG Dianfeng2*

( 1. Crop Tillage and Cultivation Institute, Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences, Harbin, Heilongjiang 150086, China; 2. Heilongjiang Bayi Agricultural University, Daqing, Heilongjiang 163319, China )

Abstract:A field experiment was conducted with three potato cultivars, 'Favorita', 'Atlantic' and 'Kexin 13' in this study.Three regulators, 'Diethyl aminoethyl hexanoate (DTA-6)', 'Uniconazole (S3307)' and 'Choline chloride (Cc)' were used by foliar application. The aim of this experiment was to study the effects of plant growth regulators (PGRs) on yield and nutritional qualities of potatoes by comparing the change of tuber weight and the content of soluble protein, vitamin C, starch, reduced sugar and hydroxybenzene. DTA-6 increased the weight of large-sized tubers of 'Atlantic' and 'Kexin 13', and Cc had the same effect on 'Atlantic'. There was no significant impact on soluble protein content with those three treatments, but they significantly increased the content of hydroxybenzene of 'Favorita'. DTA-6 significantly increased the content of vitamin C of 'Favorita' and 'Kexin 13', and Cc increased the starch content of 'Favorita', significantly. DTA-6 and Cc significantly increased the content of the reducing sugar content of 'Kexin 13'.

Key Words:potato; PGRs; yield; nutritional quality

*通信作者（

Corresponding author）：郑殿峰，教授，博士，主要从事作物化控及大豆生理研究，E-mail: zhengdianfeng@hlau.cn。

作者简介：项洪涛（1982-），男，助理研究员，博士，从事作物化控及冷害生理研究。

基金项目：国家科技支撑项目（2012BAD20B0304和2012BAD20B0402）；公益性行业（气象）科研专项（GYHY201306036）。

收稿日期：2014-10-30

文章编号：1672－3635（2015）02-0097-06

文献标识码：B

中图分类号：S532；S143.8