5种植物激素对黑豆种子萌发的影响

(吕梁学院生命科学系， 山西 离石 033000)

豆类作物起源于中国，研究发现，黑豆在发芽后其各种营养物质更利于人体吸收，黑豆芽具有黑豆所具有的各种营养成分，萌芽后营养丰富，含有多种矿物质，发芽的过程中还会使维生素的量增加[1-3]。

随着人们对黑豆以及黑豆芽营养价值认识的提高，黑豆以及黑豆芽的需求量越来越大，但是目前黑豆供应量不足，应提高黑豆的产量以及黑豆芽的产量，以满足市场需求[4-6]。如果能实现黑豆的大面积种植，可以提高豆类作物产业化水平和国际竞争力,解决进口豆类对国产豆类的威胁,也可以不断提升我国豆类产业的档次和解决我国农民的就业问题[7-10]。

本试验选用不同浓度的乙烯利、IAA、GA、ABA、6-BA浸泡3种不同类型的黑豆种子，探究在这些激素处理下，黑豆种子的萌发情况，旨在筛选不同激素处理黑豆的最佳浓度。

1 材料与方法

1.1 材 料

晋豆47号、豫豆4号、鲁黑豆1号。

1.2 实验试剂

乙烯利、吲哚乙酸、赤霉素、脱落酸、细胞分裂素、高锰酸钾、乙醇、乙酸、氢氧化钠。

1.3 试验仪器

恒温培养箱、电热鼓风干燥箱、超声波清洗机。

1.4 实验方法

1.4.1不同植物激素溶液的配制

把乙烯利溶解在少量的乙酸、 95%的酒精和1 mol·L-1的氢氧化钠中，再用蒸馏水配成所需要浓度[11]，乙烯利浓度分别为0，25，50，75，100，125，150 mg·L-1。同样，吲哚乙酸浓度为0，60，90，120，150，180，210 mg·L-1，赤霉素浓度为0，25，50，75，100，125，150 mg·L-1，脱落酸浓度为0，10，20，50，70， 90，100，120 mg·L-1。细胞分裂素浓度为0，0.01，0.10，0.50，1.00，2.60，5.00 mg·L-1。

1.4.2实验过程

从3种黑豆中选取约2 500粒无病虫害、饱满程度基本相同的完整种子，清洗、消毒、浸泡。再放入已加入各植物激素溶液的烧杯中浸种处理3 h，取出后用清水冲洗干净放入培养皿中，每处理重复3次，每重复25粒黑豆种子，然后将其置于27 ℃的培养箱内。在以后的培养过程中，给培养皿中添加少许蒸馏水，防止种子因缺少水分而死亡。

从种子放入恒温培养箱次日起开始观察，以胚根突破种皮1 mm为标准，观察其发芽情况，每隔24 h观察1次，从第 1粒种子发芽时开始记录数据，以后每天记录发芽的黑豆数，以连续3 d不发芽结束对黑豆的观察。

图1 5种植物激素对晋豆47号种子萌发的影响

1.4.3指标测定

用第3天记录的数据计算3种黑豆的发芽势，第7天的数据计算3种黑豆的发芽率。然后，用Excel 2010软件对数据进行处理，并根据处理后的数据绘图。各指标计算公式如下[12]：

发芽势(%)=(发芽3 d后总共发芽的种子数/25)×100%；

发芽率(%)=(发芽7 d后总共发芽的种子数/25)×100% ；

发芽指数=∑(每天发芽的种子数/相应的发芽天数)。

2 结果与分析

2.1 5种植物激素对晋豆47号种子萌发的影响

由图1 a可以看出，吲哚乙酸浓度在0～120 mg·L-1之间时，随着浓度的不断升高，晋豆47号的发芽势、发芽指数呈上升趋势。浓度为120 mg·L-1时，发芽势、发芽指数达到最高，分别为65.33%和33.37%。在此浓度范围内吲哚乙酸对发芽率的影响较小。吲哚乙酸浓度在120～210 mg·L-1之间，发芽势和发芽指数均呈下降趋势。浓度在180～210 mg·L-1的范围内，发芽率呈下降趋势。

从图1 b可以看出，晋豆47号在经过乙烯利浸种处理后，对其发芽率几乎没有影响；乙烯利浓度在0～75 mg·L-1之间时，对晋豆47号的发芽势、发芽指数均表现出促进作用，且随着浓度的不断升高，发芽势、发芽指数逐渐增强。乙烯利浓度为75 mg·L-1时，发芽势、发芽指数达到最高,分别为68%和32.39；乙烯利浓度在75～150 mg·L-1之间时，发芽势、发芽指数随着浓度的升高明显降低。

从图1 c可以看出,脱落酸浓度在0～10 mg·L-1之间时，对晋豆47号的发芽率影响不大,对发芽势、发芽指数均表现出促进作用；脱落酸浓度在10～50 mg·L-1之间时，表现出明显的抑制作用，随着脱落酸浓度的升高，发芽势和发芽指数呈下降趋势。脱落酸浓度在10～20 mg·L-1之间时，发芽率呈下降趋势。脱落酸浓度为20 mg·L-1时，发芽率最低，为61.33%。脱落酸浓度为50 mg·L-1，发芽势和发芽指数最低，分别为25.33%和15.14。脱落酸浓度在70～100 mg·L-1之间时，随着浓度的升高，发芽势和发芽指数均增高。脱落酸浓度大于20 mg·L-1，发芽率有所回升。

由图1 d可以看出,细胞分裂素浓度在0～0.5mg·L-1之间时，晋豆47号的发芽势、发芽指数呈上升趋势；浓度在0.5 mg·L-1时，对晋豆47号的发芽率和发芽指数表现出促进作用最强，发芽势、发芽指数分别为65.33%、31.638；当浓度超过0.5 mg·L-1时，发芽势、发芽指数呈下降趋势；细胞分裂素浓度对发芽率影响不大。

由图1 e可以看出,赤霉素浓度在0～200 mg·L-1之间时, 对晋豆47号的发芽势、发芽指数表现出促进作用，随着浓度的不断升高，发芽势、发芽指数增高；当浓度在200～300 mg·L-1之间时，随着赤霉素浓度的升高发芽势和发芽指数慢慢降低；浓度为200 mg·L-1时，发芽势、发芽指数最大，分别为70.67%、33.54。赤霉素对发芽率的影响不大。

2.2 5种植物激素对豫豆4号种子萌发的影响

由图2 a可看出，吲哚乙酸浓度在0～150 mg·L-1之间时，对豫豆4号的发芽率、发芽势、发芽指数均表现出促进作用，吲哚乙酸浓度为150 mg·L-1时，豫豆4号的发芽率、发芽势、发芽指数分别为82.67%、52%、20.89，均是最高。吲哚乙酸浓度在150～210 mg·L-1之间时，黑豆的发芽率、发芽势、发芽指数均呈下降趋势。

由图2 b可看出,乙烯利浓度在0～50 mg·L-1之间时，对豫豆4号的发芽率、发芽势、发芽指数均表现出促进作用，乙烯利浓度为50 mg·L-1时，发芽率、发芽势、发芽指数均达到最大，分别为80%、52%、21.49。乙烯利浓度在50～50 mg·L-1之间时，随着浓度的升高，发芽率、发芽势、发芽指数整体呈现下降趋势。

由图2 c可以看出，脱落酸浓度在0～10 mg·L-1之间时，对豫豆4号的发芽率、发芽势、发芽指数均表现为促进作用，脱落酸浓度在10 mg·L-1时，发芽率、发芽势和发芽指数最高，分别为77.33%、37.33%和16.45。脱落酸的浓度超过10 mg·L-1时，发芽率、发芽势和发芽指数均呈先下降后上升的趋势；脱落酸浓度在20 mg·L-1时，黑豆的发芽势最低，为14.67%。脱落酸浓度为50 mg·L-1时，发芽率和发芽指数最低，分别为62.67%、7.99。

由图2 d可以看出，细胞分裂素浓度在0.1～0.5 mg·L-1之间时，豫豆4号的发芽率、发芽势和发芽指数均表现出促进作用，细胞分裂素浓度在0.5 mg·L-1时，豫豆4号的发芽率、发芽势、发芽指数分别为84%、40%、14.32，均为最高；细胞分裂素浓度大于1 mg·L-1时，对豫豆4号的萌发表现出抑制作用。

由图2 e可以看出,赤霉素浓度在0～50 mg·L-1之间时，对豫豆4号的萌发表现出促进作用，浓度在150 mg·L-1时，豫豆4号的发芽率、发芽势、发芽指数分别为80%、44%、14.99，均为最高；赤霉素浓度大于150 mg·L-1时，发芽率、发芽势、发芽指数整体呈下降趋势。赤霉素浓度为300 mg·L-1时，对豫豆4号表现出很大的抑制作用。

2.3 5种植物激素对鲁黑豆1号种子萌发的影响

由图3 a可看出，吲哚乙酸浓度在0～180 mg·L-1之间时，鲁黑豆1号的发芽率不受影响，吲哚乙酸浓度大于180 mg·L-1时，发芽率呈下降趋势，浓度为210 mg·L-1时，发芽率最低，为78.67%；当吲哚乙酸浓度在0～120 mg·L-1之间时，对鲁黑豆1号的发芽势、发芽指数均有促进作用，吲哚乙酸浓度为120 mg·L-1时，发芽势、发芽指数最大，分别为86.67%、42.57。吲哚乙酸浓度超过120 mg·L-1，发芽势和发芽指数呈下降趋势；当吲哚乙酸浓度为210 mg·L-1时，发芽势和发芽指数最低，分别为52%和23.86。

图3 5种植物激素对鲁黑豆1号种子萌发的影响

由图3 b可看出，乙烯利浸种液对鲁黑豆1号的发芽率几乎没有影响；乙烯利浓度在0～75 mg·L-1之间时，对鲁黑豆1号的发芽势和发芽指数均表现出促进作用，浓度为75 mg·L-1时，发芽势和发芽指数达到最高，分别为72%和34.04。乙烯利浓度大于75 mg·L-1时，随着浓度的升高，发芽势和发芽指数均呈下降趋势。当乙烯利浓度为150 mg·L-1时，发芽势和发芽指数达最低，分别为53.33%、26.56。

从图3 c可以看出，脱落酸对鲁黑豆1号的发芽率、发芽势和发芽指数均表现出先促进后抑制再促进的趋势。当脱落酸浓度为10 mg·L-1时，发芽率、发芽势和发芽指数最高，分别为100%、70.67%和34.37。当脱落酸浓度为50 mg·L-1时，发芽率、发芽势和发芽指数最低，分别为68%、29.33%和14.80。

从图3 d可以看出，细胞分裂素对鲁黑豆1号的发芽率没有影响。细胞分裂素浓度在0～0.1 mg·L-1之间时，对鲁黑豆1号的发芽势、发芽指数有促进作用。细胞分裂素浓度在0.1 mg·L-1时，发芽势、发芽指数最高，分别为70.67%、38.29。细胞分裂素浓度在0.5～5 mg·L-1之间时，对鲁黑豆1号的发芽势和发芽指数有抑制作用，细胞分裂素浓度在5 mg·L-1时，发芽势和发芽指数最低，分别为60%、27.41。

从图3 e可以看出,赤霉素处理对鲁黑豆1号的发芽率几乎没有影响；赤霉素浓度在0～150 mg·L-1时，对鲁黑豆1号的发芽势和发芽指数均表现出促进作用，赤霉素浓度在150 mg·L-1时，发芽势和发芽指数达到最高，分别为78.67%、36.29；赤霉素浓度在50～300 mg·L-1之间时，随着浓度的升高，发芽势和发芽指数降低，当赤霉素浓度为300 mg·L-1时，发芽势和发芽指数最低，分别为60%、28.01。

3 讨 论

吲哚乙酸、乙烯利、赤霉素、细胞分裂素在低浓度下可以促进种子的萌发，打破种子的休眠，而在高浓度下由于渗透压升高,种子吸水性减弱,所以高浓度时抑制种子的萌发。赤霉素对生长素物质的合成也有一定的促进作用,从而提升了种子内的淀粉酶活性和种子的代谢活动。6-BA能促进和提高细胞分裂能力和光化学反应[13]。而脱落酸可以诱发黑豆的休眠，所以在低浓度下促进种子的萌发,高浓度下抑制种子萌发[14]。 可能是因为较低浓度的ABA短时间处理影响了ABA的内部平衡,抑制ABA的合成或阻止ABA及代谢产物的分解和运输,因而低浓度下发芽率、发芽势和发芽指数有所增高[15]。在种子的萌发过程中,种子自身也会产生激素,同时种子也会通过自我调节功能调节各激素的平衡,因此,有关植物种子内部不同激素来源及数量变化对其萌发的协同作用机制是今后的重要研究方向。如果在吕梁本地大量栽培黑豆，可以选择晋豆47号或鲁黑豆1号，这2种黑豆比豫豆4号有优势。如果想要提高黑豆及黑豆芽的产量，可以用植物激素浸泡种子的方法。

4 结 论

研究结果显示，不同的植物激素对促进黑豆萌发的影响是不同的，可以初步确定各植物激素促进黑豆萌发的最佳质量浓度。吲哚乙酸对晋豆47号的最佳浓度为120 mg·L-1，对豫豆4号的最佳浓度为150 mg·L-1，对鲁黑豆1号的最佳浓度为120 mg·L-1。乙烯利对晋豆47号的最佳浓度为75 mg·L-1，对豫豆4号的最佳浓度为70 mg·L-1，对鲁黑豆1号的最佳浓度为75 mg·L-1。脱落酸对3个品种黑豆的最佳浓度均为10 mg·L-1。细胞分裂素对晋豆47号的最佳浓度为0.5 mg·L-1，对豫豆4号的最佳浓度为0.5 mg·L-1，对鲁黑豆1号的最佳浓度为0.1 mg·L-1。赤霉素对晋豆47号的最佳浓度为200 mg·L-1，对豫豆4号的最佳浓度为150 mg·L-1，对鲁黑豆1号的最佳浓度为150 mg·L-1。这5种植物激素对豫豆4号的发芽率、发芽势、发芽指数均有较明显的作用。对晋豆47号和鲁黑豆1号，除了脱落酸，其余4种激素对其发芽率的影响都不大。5种激素对3个品种的黑豆种子的发芽势和发芽指数均有明显的作用。