不同浓度赤霉素对罗马直立生菜种子萌发和早期发育的影响

2019-02-07谢国蓉黄慧珍曹丽敏江伟民

天津农业科学 2019年12期

谢国蓉黄慧珍曹丽敏江伟民

摘要：为了使生菜种子能快速萌发节约生产成本和时间，将植物激素赤霉素作为加快其萌发生长的促进剂。本试验选取菊科莴苣属的罗马直立生菜（Lactuca sativa var. ramosa Hort）作为试验材料，设置不同的赤霉素浓度梯度（0. 001，0.01，0.1，1，10，100 μmol·L-1），研究赤霉素对生菜种子的萌发及早期发育的影响。结果表明，与CK相比，赤霉素GA3有助于提高罗马直立生菜种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数及幼苗的根长、子叶长和鲜质量，各指标随着GA3浓度的升高均呈先升后降的趋势，分别于1，1，1，10，0.1，10，10和0.001 μmol·L-1达到最大值，与CK差异显著;罗马直立生菜幼苗下胚轴长度随着GA3的升高而增加。综合各项指标，以1～10 μmol·L-1浓度的GA3在促进罗马直立生菜种子萌发和早期发育方面效果最佳。

关键词：GA3;生菜;种子萌发;萌发指标

中图分类号：S636.2;S330.2 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2019.12.006

Abstract： In order to save cost for lettuce seeds to germinate quickly， the plant hormone gibberellin was used to accelerate the growth of lettuces. Using Lactuca sativa var. ramosa Hort， different concentrations （0.001， 0.01， 0.1， 1， 10， 100 μmol·L-1） of GA3 were measured on lettuce seed germination and the early stage development. The results showed that compared with CK， GA3 could increase the germination rate， germination potential， germination index， and vitality index of L. sativa var. ramosa Hort seeds， and also the root length， cotyledons length， and fresh weight of L. sativa var. ramosa Hort seedlings. The above indices were all increased first and then decreased following with the GA3 concentration， the highest values were significantly higher than CK， which appeared when the GA3 concentration were 1， 1， 1， 10， 0.1， 10， 10， and 0.001 μmol·L-1， reapectively. The hypocotyl length of L. sativa var. ramosa Hort seedlings were increased with the increased GA3. Comprehensively， the promoting effects of L. sativa var. ramosa Hort seed germination and seedling growth were best when the GA3 concentration was 1～10 μmol·L-1.

Key words： GA3; Lactuca sativa var. ramosa Hort; seed germination; germination index

生菜（Lactuca sativa var. ramosa Hort）是叶用莴苣的俗称[1-6]，其茎叶中含有莴苣素、微量元素、膳食纤维素等，有助于细胞的抗氧化、抗细胞增殖等，对人体的营养补充、保健、镇痛催眠、养胃等具有很多的益处[7-15]。提高生菜种子的萌发率，缩短其生产时间，对提高经济效益十分重要。

在自然条件下，植物在发育过程中极易受到环境因素的影响[16]。有研究发现，15～20 ℃较适宜生菜种子的萌发与生长[17]。除了外界环境，内源激素及遗传物质会与其共同影响并决定植物的生长[18]。1938年，日本的薮田贞治郎和住木谕介等从赤霉菌培养基的滤液中分离出赤霉素这种活性物质，并鉴定了其化学结构，命名为赤霉酸[19]。赤霉酸是一种四环二萜类化合物，在已知的天然赤霉素中仅少数是具有活性的（如GA1、GA3、GA4、GA7），在高等植物的整個生命周期中起着重要的生理作用，能促进种子的萌发、植株茎的伸长等[20-22]。

本试验在罗马直立生菜种子萌发和早期发育生长条件适宜的情况下，探究最佳的赤霉素GA3浓度，以期指导罗马直立生菜的农业生产，提高其经济效益。

1 材料和方法

1.1 试验材料

罗马直立生菜种子采购于青县现代农业技术推广中心，种子总体颜色为白色或乳白色，呈扁平状。

1.2 试验方法

种子萌发与早期发育试验采用实验室培养法，运用固体MS培养基进行春化，恒温光照培养10 d。

1.2.1 制备不同浓度赤霉素的MS固体培养基将MS培养基进行灭菌处理[23]，在无菌条件下把已过滤除菌的不同浓度[0（CK），0.001，0.01，1，10，100 μmol·L-1]赤霉素（GA3）加入培养基中，按每皿18 mL培养基溶液和2 mL的赤霉素GA3溶液进行配制。

1.2.2 种子处理在无菌条件下用75%的酒精先处理1 min，并用无菌水漂洗3～5次;再用10%次氯酸钠溶液处理3～5 min，用无菌水漂洗3～5次。将种子按照间距0.5 ～0.7 cm的距离在90 mm规格的培养皿中进行点播，每皿50粒种子，每个浓度设置3皿。进行春化后[24]转移至20 ℃、光照周期24 h的恒温光照培养箱中进行培养。每12 h记录1次结果。

1.3 生长指标的测定

1.3.1 种子发芽率种子发芽率（%）=发芽试验终期发芽种子数/试验种子总粒数×100。

1.3.2 种子发芽势种子发芽势（%）=处理后t d的发芽数/相应的发芽天数×100。

1.3.3 根长、下胚轴长度、子叶长度生长第7天后，每组中随机抽取30株幼苗，进行根长、下胚轴长、子叶长的测量。

1.3.4 发芽指数发芽指数（GI）=∑（处理后t d的发芽数/相应的发芽日数）。

1.3.5 活力指數活力指数（VI）=发芽指数（GI）×生物量。

1.3.6 种子生物量鲜质量：用滤纸吸干植株表面附着的水分后称其质量;干质量：用烘箱烘干植株的水分后称其质量。

1.4 数据分析

对试验结果进行数据记录和拍照记录，并运用Mlcrosoft Excel 2010软件进行数据处理。

2 结果与分析

2.1 赤霉素GA3对罗马直立生菜种子萌发的影响

通过拍照记录可以清晰地看出，在种子结束春化的第1天培养基中已有种子萌发，通过图1能发现CK中的平均萌发颗粒为40颗，试验组的平均萌发颗数依次为41，42，44，45，43和42。CK的平均萌发数小于试验组，且萌发后的种子长势较弱。

2.1.1 对种子发芽率的影响由图2种子的萌发率曲线变化可看出，CK和试验组的种子萌发率均达90%以上，对比后发现，在萌发的3～4 d时大多数种子的萌发率已逐渐接近100%，第5天时萌发速率为0。

2.1.2 对种子发芽势的影响在恒温光照培养箱培养1 d后，比较各组的发芽势如图3。赤霉素GA3浓度为0.001～1 μmol·L-1时各试验组发芽势均升高且呈上升趋势，在赤霉素GA3浓度为1 μmol·L-1时发芽势最大达到91.33%，且与CK差异显著（P<0.01）。试验表明，赤霉素GA3对罗马直立生菜种子的萌发具有促进作用。

2.1.3 对种子发芽指数的影响由图4可知，罗马直立生菜种子在不同赤霉素GA3浓度下的发芽指数均上升并在赤霉素GA3浓度为1 μmol·L-1时达到最大，与CK差异显著（P<0.01）。但在赤霉素GA3浓度为10 μmol·L-1后呈下降趋势。试验结果表明，赤霉素GA3处理后可提高罗马直立生菜种子的萌发指数。

2.1.4 对种子萌发的活力指数影响由图5可知，随着赤霉素GA3浓度（0.001～10 μmol·L-1）的增加罗马直立生菜种子的活力指数增加，浓度为10 μmol·L-1时达到最大且显著高于CK（P<0.01）。试验结果表明，赤霉素GA3处理后可提高罗马直立生菜种子的活力指数。

2.2 赤霉素GA3对罗马直立生菜幼苗鲜质量和干质量的影响

取各个培养皿中长势挺拔、具备5根根毛以上的长势良好的40棵植株，并称其鲜质量和干质量。由图6可知，随着赤霉素浓度（0.001～10 μmol·L-1）的升高，植株的鲜质量均显著增加并呈上升趋势（P<0.01），但在赤霉素GA3浓度为100 μmol·L-1时下降。赤霉素GA3浓度为10 μmol·L-1时罗马直立生菜的幼苗鲜质量值为（1.02±0.02） g，比CK高出了（0.29±0.03） g。试验结果表明，赤霉素GA3处理可提高罗马直立生菜种子鲜质量。

2.3 赤霉素GA3对罗马直立生菜种子萌发过程中下胚轴长度、根长、子叶长度的影响

如图7所示，比较发现当浓度大于0.1 μmol·L-1时试验组下胚轴长度显著高于CK（P<0.01），且随浓度的升高呈上升趋势，浓度高于10 μmol·L-1时趋于平缓。试验结果表明，赤霉素GA3处理对罗马直立生菜种子的早期生长过程中下胚轴生长具有促进作用。

测量后数据处理如图8所示，赤霉素GA3浓度为0.001～1 μmol·L-1时，根长显著高于CK（P<0.01）。试验结果表明，赤霉素GA3处理对罗马直立生菜种子根长生长具有促进作用。

由图9可以看出，CK的子叶长度显著低于试验组（P<0.01），在赤霉素GA3浓度为10 μmol·L-1时子叶长度达到最大，子叶长度为（2.27±0.15） cm，比空白组长（1.37±0.15） cm。试验结果表明，赤霉素GA3处理促进罗马直立生菜种幼苗下胚轴生长。

3 结论与讨论

本文选用罗马直立生菜种子作为试验材料，利用不同浓度赤霉素GA3（浓度为0.001，0.01，0.1，1，10和100 μmol·L-1）进行处理，在适宜的条件下探究种子的萌发和早期发育情况。种子在萌发过程中对水分吸收分3个不同阶段：急剧吸水、吸水停止和重新迅速吸水，并且在种子萌发过程中露白、伸长、变绿等不同过程中内部的物质变化存在时间上的差异[25-30]。因此种子的鲜质量、干质量就会受水分以及不同生长期的影响。本试验与曹菲菲[31]在对生菜高温条件下利用赤霉素等多种激素共同抵御不适宜条件的结论一致，并不是浓度越高则促进越强和根长、下胚轴长度、子叶长度等生长指标就越高，而是具有一定的曲线变化;同时，在不同的指标中显示处理组与CK相比，赤霉素GA3对促进种子萌发和对植株茎的伸长具有极大的促进作用。

本试验从种子萌发和种子早期发育的各项指标综合分析，将种子置于不同的赤霉素浓度中培养1周后发现，在不同的测试指标中试验组与CK相比都具有不同程度上的促进作用。赤霉素浓度为1～10 μmol·L-1时在活力指数、鲜质量、下胚轴长度、子叶长度等方面显著高于CK。当今社会在蔬菜种植的趋势已是以大规模的大棚种植为主，可以人为地从光照时长、光照的强度、温度的控制、湿度的调节以及喷洒植物激素来调节使植株生长得更好更快。蔬菜大棚栽植的栽植条件、原料消耗、出售周期等经济效益上看，罗马直立生菜最佳的赤霉素GA3浓度为1～10 μmol·L-1。从蔬菜大棚栽植的栽植条件、原料消耗、出售周期等经济效益上看，使罗马直立生菜生长最佳、培育期限最短的赤霉素GA3浓度应该选1～10 μmol·L-1。

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