吲哚乙酸和矮壮素对苦草种子萌发和矮化特征的影响

徐恩兵，余 平，朱志强

(南京中科水治理股份有限公司，江苏南京 210016)



吲哚乙酸和矮壮素对苦草种子萌发和矮化特征的影响

徐恩兵，余 平，朱志强

(南京中科水治理股份有限公司，江苏南京 210016)

[目的]提高富营养化水体中的苦草沉水植物群的净化效率，避免修复后的苦草种群过度性生长。[方法]用0(CK)、50、100、150、200、250、300 mg/L的吲哚乙酸(IAA)溶液处理苦草种子24 h，研究种子的萌发率与后期幼苗的生长状况，以及0(CK)、0.01、0.02、0.10、0.20、0.50、0.75、1.00、1.25 g/L的矮壮素溶液对培育出的苦草矮化特征的影响。[结果]苦草种子的最大萌发率为58%。150 mg/L的IAA溶液处理24 h对苦草种子的萌发、幼苗株高的促进效果最好，而高浓度IAA(300 mg/L)对苦草种子萌发和幼苗株高有一定的抑制作用。不同浓度的矮壮素处理苦草后的矮化特征差异性明显(P<0.05)，其中0.02、0.10、0.20、0.50、0.75、1.00、1.25 g/L 处理对苦草的矮化效果较好。矮壮素浓度为0.01～1.25 g/L时，苦草的叶宽、湿重增加明显(4.8%～118.0%)；在0.01～0.50 g/L时根冠比增加，但在0.70～1.25 g/L时减小。因此，矮壮素浓度在0.01～0.50 g/L时对苦草的矮化较适宜。[结论]该试验为苦草用于治理富营养化水体的水环境提供技术参考。

富营养化；苦草；吲哚乙酸；矮壮素；矮化；种子萌发

近年来，随着社会的大力发展，大量污水排入河湖，造成了严重的水体外源污染，进而导致河湖泊水体的富营养化，不良水质对于人们的生活和健康状况造成了不同程度的危害。沉水植物对于富营养化的水体能起到良好的治理效果，是将富营养化的湖泊水体恢复成良好水生态环境的有效技术手段之一[1-2]，其对TN、TP的去除率分别达到了42%～94%、32%～92%[3-5]。苦草(Vallisneriaspiralis)属水鳖科苦草属沉水植物，是广泛存在于我国河流湖泊水体环境中的一种常见沉水植物，其本身的生理性能具有净化水体的良好功能，能作为一种优势先锋种应用于河湖的水生态环境系统的构建[6-7]。

由于透明度低、水体底部厌氧程度高，苦草种子在藻型富营养化的水环境中生长时获得光照强度弱、供氧不足，引起苦草生长不良，发芽率低下。因此苦草种子在藻型富营养化水环境中生长时，缩短萌发时间、促进幼苗生长能有效地避开部分不良水环境对苦草种子生长造成的逆境效应，促进苦草种子的萌发生存比率。沉水植物的生长受温度的影响较大，温度较高时能很好地促进植株的生长，沉水植物在夏季易于疯长，浮于水体表面的过度生长苦草叶片造成了遮光作用，削弱了水体内部的光照，引起对水环境中其他水生植藻类生长的遏制作用。与此同时，存在于水体表面的能量和相应的物质交换作用也不同程度地受到了抑制，对存在于水底的植物造成了严重的不良光合作用，最终导致水体的各项水质数据恶化。

吲哚乙酸(IAA)在种子萌发和幼苗成长方面表现出了良好的促进效果，但IAA用于提高沉水植物种子生长性能方面的提升作用研究较少[8-9]。目前生长调节素对植株影响的研究多集中在陆生植物，而对于沉水植物方面的植株矮化特征的影响研究较少[10]。鉴于此，该研究配置不同浓度的IAA水溶液对苦草种子进行浸泡处理作用，考察不同浓度的IAA水溶液对种子发芽率以及幼苗生长状况的影响，以及不同浓度的矮壮素水溶液对由IAA水溶液培养得到的苦草植株矮化特征的影响，以期为苦草用于治理富营养化水体的水环境提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料 催芽试验用苦草种子购于成都种子公司。试验用于培养苦草种子的塑料盆铺满厚约10 cm的湖泥。塑料盆置于20 L的水桶内，水桶内注水10 L，试验开始前培养盆已静置24 h。矮壮素试验用苦草植株源于前期苦草种子萌发培养出的植株，挑选的苦草生长状态良好、性状基本一致，株高均为25.00 cm。

1.2 方法

1.2.1 催芽试验。纯度99%的IAA配置成50、100、150、200、250、300 mg/L的溶液，以0 mg/L为对照组(CK)。适量的苦草种荚分别浸泡于上述配置的溶液24 h后，清洗脱皮洗净表层粘液获取苦草种子，每个浓度浸泡的种子选取50粒插入事先制备的塑料盆的湖泥中约1.00 cm深处，再将塑料盆置于水桶中培养。每处理设3次重复，每5 d记录1次发芽数，35 d后结束试验，计算累积发芽率并统计苦草株高。

1.2.2 矮壮素试验。选取催芽试验获得的苦草移植到透明乙烯桶内(桶内置厚度约10 cm湖泥)，每桶3株，选取的苦草初始长度均修剪至25.00 cm。加入由矮壮素配置而成的0.01、0.02、0.10、0.20、0.50、0.75、1.00、1.25 g/L水溶液，以及空白对照0 g/L(CK)，每处理设3次重复，桶内水深均为70.00 cm(试验中通过添加纯水的方式以维持桶内水深)。每隔1 d测定苦草株高，30 d后测定苦草叶宽、根长、根冠比、湿重。

1.3 数据分析 采用Excel软件进行数据统计并结合Origin软件作图。通过SPSS 19.0软件对试验数据进行相关的单因素方差分析(ANOVA)，通过Duncan法对试验数据进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 IAA对苦草种子萌发的影响

2.1.1 苦草种子发芽率。由图1可知，苦草种子经IAA水溶液处理后，对发芽率的促进效果明显。除300 mg/L IAA处理外，其余各处理均对苦草种子的萌发率产生了一定的促进作用；而当溶液浓度达300 mg/L时，不仅未对苦草种子的萌发产生一定的促进作用，相反遏制了种子的萌发，其累积发芽率低于CK。由单因素方差分析可知，不同浓度的IAA处理均能对苦草种子的萌发产生显著影响(P<0.05)。其中，150 mg/L IAA水溶液促进萌发比率效果最好，100 mg/L IAA对萌发比率的促进效果次之。50、200、250 mg/L IAA水溶液处理得到的苦草种子在生长20 d后，种子萌发率显著提高。而300 mg/L IAA水溶液对种子萌发率有显著抑制作用。因此，通过IAA水溶液对苦草种子进行前置处理时，浓度为150 mg/L的IAA水溶液浸泡苦草种子24 h后发芽率最高，相较于其他浓度处理促进作用最明显。

图1 IAA浓度对苦草种子各时间段累积发芽率的影响Fig.1 Effects of IAA concentration on the accumulated germination rate of V.spiralis seeds in different time periods

2.1.2 苦草幼苗株高。由图2可知，不同浓度的IAA水溶液处理中，苦草株高与对照组之间差异明显。其中，50、100、150 mg/L处理的苦草株高明显高于对照组(P<0.05)，200 mg/L处理的苦草株高与对照组之间差距不大，不存在明显差异，而250、300 mg/L处理的苦草株高明显小于对照组。

注：不同小写字母表示在0.05水平上差异显著。Note: Different lowercases indicated significant differences at 0.05 level.图2 IAA浓度对苦草幼苗株高的影响Fig.2 Effects of IAA concentration on plant height of V.spiralis seedlings

2.2 矮壮素对苦草矮化特征处理的影响

2.2.1 苦草株高。由图3可知，6月28日—7月7日(前期)，对照组(CK)苦草植株高度净增长20.60 cm，而0.01、0.02、0.10、0.20、0.50、0.75、1.00、1.25 g/L处理分别增加了18.60、13.60、12.50、13.20、11.70、11.20、10.80、8.90 cm。各浓度的矮壮素处理均对株高的升高造成了一定的阻碍作用。7月7—17日(中期)，CK处理的苦草株高增加了22.20 cm，0.01 g/L处理株高增加了21.60 cm，而其他浓度处理的株高增长量均在16.00 cm以下；7月17—27日(后期)，相比于试验前期和中期，各矮壮素浓度组的增长量较小。由单因素方差分析可知，不同浓度的矮壮素溶液对苦草植株高度的影响显著(P<0.05)。CK处理的苦草株高为(75.08±3.81)cm，各浓度的矮壮素溶液均造成了苦草植株不同程度地变矮。0.01 g/L处理的苦草株高为73.05 cm；0.02、0.10、0.20、0.50、0.75、1.00、1.25 g/L处理的平均株高均在50.00 cm左右，低于CK的株高，尤其是0.75、1.00、1.25 g/L处理株高均低于48.00 cm。

图3 不同日期矮壮素浓度对苦草株高的影响Fig.3 Effects of cycocel concentration on plant height of V.spiralis in different dates

2.2.2 苦草叶宽。对苦草叶宽进行单因素方差分析可知，不同浓度的矮壮素溶液对苦草叶宽的影响显著(P<0.05)(图4)。CK的苦草叶宽最小，仅为(0.81±0.03)cm，各处理矮壮素浓度均使苦草叶宽增加。0.01 g/L处理的苦草叶宽仅为(0.96±0.04)cm，与其他浓度处理的苦草叶宽相比明显较窄。0.01、0.02、0.10、0.20、0.50、0.75、1.00、1.25 g/L处理下生长得到的苦草叶宽均在1.00 cm以上，其中0.50 g/L处理的苦草叶宽增加量最大，达(1.35±0.03)cm。

注：不同小写字母表示在0.05水平上差异显著。Note: Different lowercases indicated significant differences at 0.05 level.图4 矮壮素浓度对苦草叶宽的影响Fig.4 Effects of cycocel concentration on leaf width of V.spiralis

2.2.3 苦草植株的根长、根冠比。单因素方差分析表明，矮壮素对苦草根长影响显著(P<0.05)(图5)，CK处理根长最长，为(14.32±0.13)cm。0.01 g/L水溶液处理的苦草根长与CK差异不显著，其根长为(14.27±0.08)cm，因此0.01 g/L浓度处理对苦草根长的影响很小，可忽略不计。其中0.02、0.10、0.20、0.50、0.75、1.00、1.25 g/L处理的根长为13.62～9.45 cm，比其他2个处理的苦草根长短。因此，苦草根部的生长受矮壮素浓度的影响较大，高浓度矮壮素对根部生长的抑制作用较大，其根部生长缓慢，长度较短。

注：不同小写字母表示在0.05水平上差异显著。Note: Different lowercases indicated significant differences at 0.05 level.图5 矮壮素浓度对苦草根长的影响Fig.5 Effects of cycocel concentration on root length of V.spiralis

由图6可知，不同浓度矮壮素处理对根冠比的影响显著(P<0.05)。0.01、0.02、0.10、0.20、0.50 g/L处理的苦草根冠比显著高于CK处理，而0.75、1.00、1.25 g/L处理显著低于CK处理。因此，当矮壮素水溶液浓度高于0.75 g/L时，苦草根冠比显著低于其他浓度处理。同时还观察到0.01、0.02、0.10、0.20、0.50 g/L处理的苦草根呈现良好的白色，而其他处理，尤其是1.00、1.25 g/L的根呈现出微弱的淡黄色，有轻微的老化现象。

注：不同小写字母表示在0.05水平上差异显著。Note: Different lowercases indicated significant differences at 0.05 level.图6 矮壮素浓度对苦草根冠比的影响Fig.6 Effects of cycocel concentration on root-shoot ratio of V.spiralis

2.2.4 苦草湿重。由单因素方差分析可知，不同浓度的矮壮素对苦草湿重的影响差异性显著(P<0.05)(图7)。CK的苦草总量显著小于各浓度矮壮素水溶液处理，其湿重仅为(15.57±0.73)g。各浓度处理的苦草湿重相较于CK都有不同程度增加，其增加量为4.8%～118.0%。各浓度处理苦草湿重与CK存在显著差异。

注：不同小写字母表示在0.05水平上差异显著。Note: Different lowercases indicated significant differences at 0.05 level.图7 矮壮素浓度对苦草湿重的影响Fig.7 Effects of cycocel concentration on wet weight of V.spiralis

3 结论

(1)自然状态下的苦草种子萌发比率较低，低于70%，并且各个种子的萌发时间参差不齐，整体萌发所需要的时间较长，甚至可长达49～56 d[11-12]。该试验得到的相关结果与之吻合，并且苦草种子的发芽存在于整个试验过程中，其最大萌发率出现在试验的第35天，达58%。苦草种子经150 mg/L的IAA水溶液处理后，其发芽率和幼苗生长的高度明显优于其他处理，IAA水溶液对其生长促进作用最明显。300 mg/L甚至更高浓度的IAA水溶液不利于苦草种子的萌发和后续幼苗的生长，甚至对其产生了一定的阻碍作用。

(2)试验结果表明，不同浓度的矮壮素水溶液对苦草植株的生理特征具有一定的抑制效应，其中0.02、0.10、0.20、0.50、0.75、1.00、1.25 g/L水溶液处理对苦草植株的生长产生了良好的抑制作用。水溶液浓度在0.01～1.25 g/L时，对苦草植株的叶宽、湿重影响显著，其增加量比例达4.8%～118.0%；水溶液浓度在0.01～0.50 g/L时，苦草植株的根冠比显著高于CK，并且根部的生长状态优良；水溶液浓度在0.70～1.25 g/L时，苦草植株的根冠比小于CK，并且其植株根部出现了发黄的现象。因此，矮壮素水溶液浓度0.01～0.50 g/L时，对苦草生长的生理指标产生良好的综合抑制效果，即有良好的矮化效果。

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Effects of IAA and Cycocel on Seed Germination and Dwarfing Characteristics ofVallisneriaspiralis

XU En-bing, YU Ping, ZHU Zhi-qiang

(Nanjing Zhongke Water Environment Engineering Co.,Ltd., Nanjing, Jiangsu 210016)

[Objective] To enhance the purification efficiency ofVallisneriaspiralisin eutrophication water body, and to avoid the fast growth of submerged macrophyte. [Method] After using 0(CK), 50, 100, 150, 200, 250 and 300 mg/L IAA solutions to treatV.spiralisseeds for 24 h, the seed germination rate and seedling growth situation were researched. We also studied the effects of different concentrations (0, 0.01, 0.02, 0.10, 0.20, 0.50, 0.75, 1.00 and 1.25 g/L) of cycocel on the dwarfing characteristics ofV.spiralis. [Result] The maximum germination rate ofV.spiraliswas 58%. Seed germination and seedling height was apparently accelerated after treated with 150 mg/L IAA for 24 h. However, 300 mg/L IAA showed certain inhibitory effects on seed germination and seedling height ofV.spiralis. After treated with different concentrations of cycocel, the plant height ofV.spiralisshowed significant differences(P<0.05). Among them, 0.02, 0.10, 0.20, 0.50, 0.75, 1.00 and 1.25 g/L cycocel treatments showed relatively good dwarfing effects. When cycocel concentration was between 0.01 and 1.25 g/L, leaf width and wet weight enhanced significantly (4.8%-118.0%). Root-shoot ratio enhanced in 0.01-0.50 g/L cycocel, but reduced in 0.70-1.25 g/L cycocel. Thus, 0.01-0.50 g/L cycocel was more suitable forV.spiralisdwarfing. [Conclusion] This research provides technical references for the application ofV.spiralisin improving water environment with eutrophication water body.

Eutrophication;Vallisneriaspiralis; IAA；Cycocel; Dwarfing; Seed germination

徐恩兵(1989-)，男，江苏扬州人，硕士，从事水体污染控制与治理工程研究。

2016-09-30

S 482.8

A

0517-6611(2016)36-0041-03