植物生长调节剂对红心杉组培苗生长及内源激素的影响*

陈振科，徐圆圆，林小花，覃仪，韦素洁，刘旭庆，杨梅

(1.广西国有维都林场，广西 来宾546100；2.广西大学林学院，广西 南宁530004)

植物生长调节剂对红心杉组培苗生长及内源激素的影响*

陈振科1，徐圆圆2，林小花1，覃仪1，韦素洁2，刘旭庆2，杨梅2

(1.广西国有维都林场，广西 来宾546100；2.广西大学林学院，广西 南宁530004)

以红心杉优良单株组培苗为材料，采用L4(23)正交试验设计探讨不同植物生长调节剂浓度及其配比对红心杉组培苗生长及内源激素的影响。结果表明:不同植物生长调节剂对红心杉组培苗的高生长及茎段的增殖生长均有促进作用，IBA 0.3mg/L、6-BA 0.8mg/L是有利于红心杉增殖培养的植物生长调节剂浓度，当KT 1mg/L时有利于其苗高生长，KT 2mg/L时有利于其茎段增殖培养；IBA 0.2mg/L、6-BA 0.8mg/L、KT 1mg/L组合下，叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总含量及内源IAA、GA、ZT、ABA含量、IAA/ZR比值均达到最大；IBA对苗高生长、叶绿素总含量及内源ZR含量的影响较大，6-BA对茎段增殖培养及内源ABA含量的影响较大，KT对内源IAA、GA含量影响较大。苗高与ABA/GA间呈极显著负相关，茎段增殖系数与IAA/ZR存在一定的负相关关系，但相关性均不显著；叶绿素总含量与ABA/ZR间呈极显著负相关。ABA/GA比值的减少有利于苗高生长，而IAA/ZR比值的减少则有利于腋芽的诱导，ABA/ZR比值的减少能促进叶绿素的积累。

红心杉；植物生长调节剂；组培苗生长；内源激素

杉木〔Cunninghamialanceolata(Lamb.)Hook.〕是我国南方重要的用材树种，其木材质地柔软、生长速度快、用途广泛[1]。红心杉是杉木的特殊变异类型，其木材呈红色、木材密度大、抗压性强、出材率高，是优良的建筑、家具、装潢用材[2～3]，其心材部分可随树龄增大而逐步变红加深，红心比率较优良种源大28.2%～40.0%，红心比率变异系数小[4]。植物激素是控制植物生长发育的重要物质之一，其参与植物生长过程中组织的生长分化、果实发育、衰老、抗逆性等生理过程[5]。从20世纪60年代，国内外学者就开始了植物组织培养过程中内源激素的研究[6～8]，在组织培养过程中，不同生长调节剂的使用常会有不同的组培效果，江香梅等[9]以陈山红心杉为材料，研究指出，1/2 MS+BA 1.5mg/L+NAA 0.5mg/L+适量有机物为增殖培养基，可使增殖系数达4.5，吴大忠[10]认为MS+BA 0.6mg/L+IBA 0.3 mg/L可全面满足不同杉木优良无性系组培增殖的需求，具有一定的广谱性，而2,4-D有利于诱导红心杉胚性愈伤组织的生成，而NAA用于其继代阶段效果较好，6-BA对其胚性愈伤组织的生长有抑制作用[11～12]，不同生长调节剂处理，对同一树种的组培效果亦不同，这可能与组培苗内源激素的变化密切相关。关于植物生长调节剂对红心杉组培苗生长及内源激素的影响还未见报道，本试验采用L4(23)正交试验设计探讨不同植物生长调节剂IBA、6-BA、KT组合及其浓度促进红心杉增殖生长的同时内源激素的变化，以期筛选适宜红心杉组培苗生长的植物生长调节剂组合及浓度，为加速红心杉离体快繁提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为红心杉第10代生长一致的组培瓶苗，其外植体取于贺州市昭平县大宁镇宫保村16年生红心杉林分的优树。

1.2 研究方法

1.2.1 试验设计

生长调节剂IBA、6-BA、KT浓度采用L4(23)正交试验设计，其他条件相同，附加活性炭(Ac)0.5g/L，蔗糖(Su)30g/L，琼脂(Ag)5.5g/L，继代苗每段长1.5cm，取带芽的茎段接种，在温度25±1℃下培养30天，光照时间为12h/d，于处理的第30天取样测定相关指标，每个处理顶芽与茎段分别为15瓶，每瓶5株苗，3个重复。

1.2.2 指标测定及方法

试验结束后统计其苗高及茎段增殖系数，用直尺测量其苗高，茎段增殖系数=腋芽萌发总数/接种数。叶绿素含量采用丙酮乙醇提取法测定[13]，采用酶联免疫吸附试验法测定IAA、ABA、GA、ZR 4种内源激素含量，试剂盒购于中国农业大学，按吴颂如等[14]的方法进行测定。

1.3 数据分析

采用Microsoft Excel软件对数据进行统计，然后运用SPSS 21.0软件进行方差分析和多重比较(Duncan法)，并对各指标进行Pearson相关性分析。

2 结果与分析

2.1 植物生长调节剂对红心杉组培苗生长的影响

对不同植物生长调节剂处理下红心杉组培苗的苗高进行极差分析(表1)，由表1R值可看出，各因素对苗高生长影响的大小次序为IBA>6-BA>KT，试验号2(IBA 0.3mg/L、6-BA 0.8mg/L、KT 2.0mg/L)的苗高达到最大，为3.86cm，说明IBA、6-BA同时保持较高浓度有利于苗高生长，而KT对红心杉组培苗苗高的生长具有一定的影响。不同植物生长调节剂对茎段增殖系数的影响大小次序为6-BA>KT>IBA，试验号2(IBA0.3mg/L、6-BA 0.8mg/L、KT 2mg/L)为有利于红心杉茎段增殖的最优组合，此处理下茎段增殖系数为2.68，极显著大于其他处理。

表1 不同植物生长调节剂对红心杉组培苗生长的影响

注：大写字母不同表示差异极显著(P<0.01)，小写字母不同表示差异显著(P<0.05)，下同。

2.2 植物生长调节剂对红心杉组培苗叶绿素的影响

由表2可知，不同植物生长调节剂处理下红心杉组培苗的叶绿素总含量的影响大小次序为IBA>6-BA>KT，IBA 0.2mg/L、6-BA 0.8mg/L、KT 1mg/L为最优组合(试验号4)，此处理下叶绿素总含量为1.61mg/gFW，极显著大于其他处理，此时叶绿素a含量、叶绿素b含量也达到最大值。不同植物生长调节剂下，叶绿素a/b变化不明显，试验号1的叶绿素a/b值最大，为2.09。

2.3 植物生长调节剂对红心杉组培苗内源激素的影响

植物生长调节剂对红心杉组培苗内源激素的影响见表3。

表2 不同植物生长调节剂对红心杉组培苗叶绿素的影响

表3 不同植物生长调节剂对红心杉组培苗内源激素含量的影响

由表3R值可知，对红心杉组培苗内源IAA含量的影响大小次序为KT>6-BA>IBA，IBA 0.2mg/L、6-BA 0.8mg/L、KT 1mg/L为最有利于红心杉组培苗内源IAA合成的组合(试验号4)，且此处理下内源IAA含量为89.39ng/gFW，极显著大于其他处理，较试验号2大57.47%。本试验中，试验号4的内源GA含量达到最大，为4.74ng/gFW，各因素对内源GA含量的影响大小次序为KT>6-BA>IBA。IBA 0.2mg/L、6-BA 0.8mg/L、KT 1mg/L为最有利于红心杉组培苗内源ZR合成的组合，此处理下红心杉组培苗内源ZR含量极显著大于其他处理，为7.70ng/g FW；各因素对其内源ZR含量的影响大小次序为IBA>6-BA>KT。IBA 0.2mg/L、6-BA 0.8mg/L、KT 1mg/L为最有利于红心杉组培苗内源ABA合成的组合，此时内源ABA含量极显著大于其他处理，为126.67ng/gFW；各因素对红心杉组培苗内源ABA含量的影响大小次序为6-BA>IBA>KT。

植物体内常含有多种植物激素，并通过多种激素共同调节植物的生长发育，IAA/ZR、ABA/GA、ABA/ZR等比值的变化较单种激素含量的变化更能反映植物的生长状况。IAA与ZR具有协同作用，共同调节着植物的芽、叶的分化和根的发育，ABA为抑制生长激素，ZR、GA均为促进生长类植物激素，ABA与ZR、GA的比值能反映植物是向着促进生长的方向发展还是向着抑制生长的方向发展，当IAA/ZR较小时，有利于植株叶、芽的分化，当IAA/ZR较大时，有利于根的发生，ABA与ZR、GA比值较大，说明植株生长将受抑制。图1所示，不同植物生长调节剂作用下红心杉组培苗内源IAA/ZR比值变化较大，试验号4中内源IAA/ZR比值极显著高于其他处理，达到11.61，而试验号3的内源IAA/ZR比值最小；相反，试验号3的内源ABA/GA比值极显著高于其他处理，为30.4，而试验号1的内源ABA/GA比值最小；不同植物生长调节剂作用下红心杉组培苗内源ABA/ZR比值变化相对较小，其中试验号4的比值较小，为16.45，显著小于其他处理。

图1 不同植物生长调节剂对红心杉组培苗内源激素比值的影响

2.4 红心杉组培苗生长与内源激素的相关性分析

红心杉组培苗生长与内源激素的相关性分析见表4。

表4 红心杉组培苗生长与内源激素间的相关系数

注：* 表示P<0.05的显著水平，** 表示P<0.01的极显著水平。

由表4可知，苗高与内源GA间存在极显著正向相关关系，相关系数为0.718，与内源ABA/GA间呈极显著负相关；茎段增殖系数与内源IAA、GA、IAA/ZR存在一定的负相关关系，与内源ZR、ABA间存在一定的正相关关系，但相关性均不显著；叶绿素总含量与内源IAA间存在显著正相关关系，与内源ZR、ABA间存在极显著正相关关系，与内源ABA/ZR间呈极显著负相关；内源IAA与内源GA、ZR、ABA、IAA/ZR间存在极显著正相关关系，与内源ABA/ZR间呈极显著负相关；内源GA与IAA/ZR呈极显著正相关；内源ZR与内源ABA/GA呈极显著正相关；内源IAA/ZR与内源ABA/ZR间存在极显著负相关关系，相关系数为-0.764；内源ABA/GA与内源ABA/ZR间呈极显著正相关。

3 讨论与结论

植物激素是控制植物生长发育的最重要物质之一，它影响着植物胚胎、根、花的发育，维管的分化，顶端优势等过程[5]，而植物生长调节剂是植物组织培养器官分化的关键因素，人们通常通过调节其水平和配比来控制植物组织分化[15]。本研究结果表明，不同植物生长调节剂对红心杉组培苗的高生长及茎段的增殖生长均有促进作用，IBA 0.3mg/L、6-BA 0.8mg/L是较有利于红心杉增殖培养的植物生长调节剂浓度，当KT 1mg/L时有利于其苗高生长，KT 2mg/L时有利于其茎段增殖培养。在植物的生长发育过程中，任何一种生理过程往往是多种激素相互作用的结果，它们之间可以相互促进增效，也可相互抑制拮抗[16]。细胞分裂素的添加多数情况下能促进植物内细胞分裂素的合成[17]，芽的诱导和发育与其体内细胞分裂素增加有关[18]，植物器官再生是由生长素与细胞分裂素之间的比值决定，而不取决于它们的绝对水平[19]。IBA 0.2mg/L、6-BA 0.8mg/L、KT 1mg/L组合下，红心杉组培苗高生长及增殖系数较大，且叶绿素含量较高，这与其内源IAA/ZR、ABA/GA比值相对较低有关，内源ZR与内源IAA具有协同作用，调节着植物的芽、叶的分化和根的发育，当内源IAA/ZR较大时，则有利于根的发生，内源IAA/ZR较小时，植株倾向于叶、芽的分化[20]；内源ABA在植物生长发育过程中起抑制生长并促进休眠与衰老的作用，内源ABA和内源GA合成都源于甲羟戊酸，内源ABA是内源GA的拮抗物，它的消长过程与外源6-BA质量浓度完成相反，芽的生长速度与内源ABA含量呈负相关[21～22]。

肖关丽等[23]指出植物生长调节剂的添加对内源IAA、GA有不同程度的抑制作用；而2,4-D、GA、IAA的添加对烤烟(Nicotianatabacum)内源GA3、IAA表现为不同程度的促进作用，而对其内源ABA有抑制作用[24]，6-BA的添加可促进内源ZR的生物合成[25～26]。植物生长调节剂对分化苗中的内源激素有促进或抑制作用，而不同植物生长调节剂在不同植物上的表现亦不同，IBA对红心杉组培苗高生长、叶绿素总含量及内源ZR含量的影响较大，6-BA对茎段增殖培养及内源ABA含量的影响较大，KT对内源IAA、GA含量影响较大。红心杉组培苗苗高与内源GA间存在极显著正相关关系，而其茎段增殖系数与内源ZR间存在一定的正相关关系，叶绿素总含量与内源IAA、ZR间存在显著正相关关系，这可能是因为内源IAA、GA和ZR具有促进植物细胞生长、分裂和分化等生理作用；苗高与内源ABA/GA间呈极显著负相关关系，茎段增殖系数与内源IAA/ZR存在一定的负相关关系，这与邓正正等[27]在水曲柳(FraxinusmandshuricaRupr.)组培苗上的研究结果相一致。叶绿素总含量、内源IAA与ABA/ZR间呈极显著负相关，说明内源ABA/GA比值的减少有利于苗高生长，而内源IAA/ZR比值的减少则有利于腋芽的诱导，内源ABA/ZR比值的减少能促进叶绿素的积累。

综上所述，不同植物生长调节剂浓度及其配比对红心杉增殖培养效果不同，这与其内源激素含量有密切关系，植物生长调节剂的调控与内源激素含量影响着植物的生长发育，不同IBA、6-BA、KT浓度及其配比对红心杉组培苗内源激素的合成有一定的促进作用，且不同组合下其内源激素含量及其比值相差较大，IAA、GA、ZT、ABA 4 种内源激素相互协调、共同作用影响着红心杉组培苗的增殖生长，因此，找到合适的植物生长调节剂及处理浓度对红心杉组培苗的增殖培养具有重要意义。

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Effects of Plant Growth Regulators on Growth and Endogenous Hormones ofCunninghamialanceolata

CHEN Zhen-ke1,XU Yuan-yuan2,LIN Xiao-hua1,QIN Yi1,WEI Su-jie2,LIU Xu-qing2,YANG Mei2

(1.Weidu Forest Farm, Laibin Guangxi 546100,P.R.China;2.College of Forestry,Guangxi University,Nanning Guangxi 530004,P.R.China)

The effects of various plant growth regulators with different concentrations and ratios on seedling growth and endogenous hormones ofCunninghamialanceolatatissue culture were studied based on L4(23) orthogonal experimental design.The results showed that different plant growth regulators could promote seedling height growth and stem growth ofCunninghamialanceolatatissue culture seedling,the more suitable plant growth regulator concentration for proliferation was IBA 0.3 mg/L and 6-BA 0.8 mg/L,the KT 1 mg/L was favorable for the seedlings growth,the KT 2 mg/L was favorable for the stem segment growth.The contents of chlorophyll a,chlorophyll b,total chlorophyll content,and the content of IAA,GA,ZT,ABA,and IAA/ZR ratio were all the maximum at the combination of IBA 0.2 mg/L,6-BA 0.8 mg/L,KT 1 mg/L.The effect of IBA on the seedling height growth,chlorophyll content and the content of ZR was the highest,and the effect of 6-BA on the stem segment growth and the content of ABA was greater,and the effect of KT on the content of IAA and GA was higher.An extremely significant negative correlation were found between seedling height and ABA/GA,the negative correlation between stem segment multiplication coefficient and IAA/ZR was not so significant,an extremely significant negative correlation were found between total chlorophyll content and ABA/ZR.The decrease of the ratio of ABA/GA was favorable for the seedling height growth,and the decrease of the ratio of IAA/ZR was favorable for the induction of axillary buds,and the decrease of the ratio of ABA/ZR was favorable for the accumulation of chlorophyll.

Cunninghamialanceolata; plant growth regulators; growth of tissue culture seedling;endogenous hormones

10.16473/j.cnki.xblykx1972.2016.06.025

2016-01-06

广西科学研究与技术开发计划项目(桂科能13278008),广西高校科学技术研究项目(2013LX011),广西国有维都林场

陈振科(1971-)，男，工程师，主要从事森林培育研究。E-mail:wlsck@163.com

简介：杨梅(1970-)，女，教授，博士，主要从事森林培育方面的研究及教学工作。E-mail：fjyangmei@126.com

S 791

A

1672-8246(2016)06-0142-06

科研项目(杉木)。