多效唑浸种对谷子幼苗期生长和生理特性的影响

刘思辰 曹晓宁 王海岗 王君杰 陈凌 乔治军

摘要 [目的]研究多效唑浸种处理对谷子幼苗生长及生理特性的影响。[方法]以谷子品种“晋谷21号”为试验材料，采用不同浓度（15、30、45 mg/L）的多效唑浸种处理，调查谷子幼苗植株高度变化，并对叶片叶绿素含量和过氧化物酶活性等生理指标进行测定。[结果]多效唑浸种处理可显著降低谷子幼苗植株高度，随着多效唑浓度的增加株高显著降低，45 mg/L多效唑浸种处理的株高最低;多效唑浸种处理显著提高谷子幼苗叶片中SOD和POD活性，显著降低MDA浓度。30 mg/L多效唑浸种处理晋谷21号幼苗叶片过氧化物酶活性的提高及MDA含量的降低效果最好;多效唑浸种处理增加叶绿素、叶绿素a和叶绿素b的含量。[结论]30 mg/L多效唑浸种处理的谷子幼苗生长和生理特性效果最佳。

关键词 多效唑;浸种处理;谷子;幼苗生长;生理特性

中图分类号 S515文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2019）22-0028-03

Abstract [Objective]To study the effects of soaking with paclobutrazol on germination and physiological properties of Setaria italica at seedling stage.[Method]With “Jingu 21” as the test material，we investigated the effects of paclobutrazol treatment at different concentrations （15，30，45 mg/L） on the plant height，chlorophyll content and antioxidant enzymes of Setaria italica.[Result]Paclobutrazol treatment could significantly reduce the seedling height of Setaria italica.With the increase of paclobutrazol concentration，the plant height reduced significantly.Plant height was the minimum under 45 mg/L paclobutrazol treatment.Paclobutrazol treatment could significantly enhance the SOD and POD activities，and reduce the MDA concentration in seedling leaves of Setaria italica.30 mg/L paclobutrazol treatment showed the optimal effects on enhancing the peroxidase activity and reducing the MDA content.Paclobutrazol treatment could significantly enhance the contents of chlorophyll，chlorophyll a and chlorophyll b.[Conclusion]30 mg/L paclobutrazol treatment showed the optimal impacts on seedling growth and seed germination of Setaria italica.

Key words Paclobutrazol;Soaking treatment;Setaria italica;Seedling growth;Physiological properties

谷子（Setaria italica）又稱“粟”，去壳后称为小米，是起源于我国的一种古老粮食作物。谷子具有抗旱、耐瘠、抗逆性强、适应性广、营养丰富、基因组稳定等特点，是干旱和半干旱地区的重要粮食作物之一。谷子是北方重要的旱作作物，因此提高谷子产量对保障粮食安全、促进农村经济发展均具有重要意义[1]。晋谷21号是山西省经济作物研究所选育的优质谷子品种，具有高产、优质、适应性广、粮草兼丰和抗逆性强等特点，是山西省种植面积最大的主要品种。但其株高较高、抗倒性差，不利于机械化生产，在一定程度上影响晋谷21号的推广应用。由于谷子植株较高，抽穗灌浆遇高温雨水易发生倒伏。倒伏影响谷子光合作用，进而影响籽粒灌浆，严重影响产量，所以增强谷子的抗倒伏能力是谷子产量和品质提高的关键[2-3]。同时谷子多种植于干旱地区，受到干旱、高温等自然灾害的影响比较大。因此，如何降低株高、提高谷子的抗逆性成为旱地谷子生产亟需解决的问题，因此化学调控技术成为一个重要的选择。

多效唑（PPP333）是一种三唑类化合物，是内源赤霉素合成的抑制剂，对多种植物的生长具有调节作用，表现为延缓植物生长、抑制茎秆伸长、缩短节间、促进植物分蘖、增加植物抗逆性能、提高作物产量等[4-5]。多效唑是我国农业生产中应用面积最广的植物生长延缓剂之一[6-7]。大量研究指出，多效唑处理后作物主要表现为株高降低、茎秆增粗等，同时还可以延缓植物的衰老，增加POD和SOD活性，减少MDA含量[8-10]，具有明显的控上促下作用，可提高作物的抗倒性和抗旱性[11-13]。

鉴于此，笔者选用晋谷21号作为试验材料，研究不同浓度的多效唑浸种对株高、叶绿素含量（a和b）、SOD、POD、丙二醛（MDA）含量的影响，筛选出适宜谷子浸种的多效唑浓度，为谷子的生产提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料 供试谷子品种为晋谷21，供试药剂多效唑为四川国光农化有限公司生产15%可湿性粉剂。

1.2 试验设计 试验在光照培养箱中进行，采用多效唑浸种处理，共设15、30、45 mg/L共3个梯度，清水浸种为对照（CK）。将谷子种子用蒸馏水洗净，用配好的各种浓度的多效唑溶液进行浸种，浸种方法为m1 （种子重）∶m2（多效唑药液）=1∶2。浸种处理8 h后，播种于营养钵内。每个处理共设3次重复。

1.3 取样方法与指标测定 出苗后20 d进行取样，测定形态指标和生理指标。生理指标包括地上部株高、叶绿素含量（a和b）、SOD、POD、丙二醛（MDA）等。取样部位为新生的定型绿叶，取样剪碎混匀后称样，每个样品0.5 g左右，用样品袋装好放入液氮中速冻1～2 min，然后置于-80 ℃冰箱中保存待测相关生理指标。采用比色法测定叶绿素含量（a和b）[14];采用核黄素法测定SOD活性[14];采用愈创木酚比色法测定POD活性[15];采用硫代巴比妥酸法测定丙二醛（MDA）含量[15]。

2 结果与分析

2.1 不同处理对谷子株高的影响

株高是反映作物生长发育状况的重要指标。从图1可以看出，多效唑浸种可以明显降低谷子的株高，不同浓度的多效唑对谷子幼苗株高产生显著影响。随着多效唑浓度的增加，株高显著降低，A3（45 mg/L）处理株高最低，只有19.48 cm，CK处理最高，达到27.63 cm。

2.2 不同处理对谷子SOD活性的影响

SOD广泛存在于植物体内，其活性的高低是体现作物抗逆性与衰老的指标。从图2可以看出，多效唑浸种后各处理均可以显著提高谷子的SOD活性。随着浓度的增加，SOD活性呈先上升后下降的变化趋势，各处理分别较CK提高5.81%、16.75%、9.60%，其中A2（30 mg/L）处理SOD活性最高。该试验结果表明，30 mg/L多效矬浸种处理对谷子幼苗SOD活性提高效果最显著。

2.3 不同处理对谷子POD活性的影响

POD是广泛存在于植物体中氧化还原酶，常作为植物抗逆境胁迫的重要指标。从图3可以看出，多效唑浸种后各处理均可以显著提高谷子的POD活性，随着浓度的增加，POD活性呈先上升后下降的变化趋势，各处理分别较CK提高35.92%、40.84%、28.37%，其中A2处理（30 mg/L）最高。该试验结果表明，30 mg/L多效矬浸种处理对谷子幼苗POD活性提高效果最显著。

2.4 不同处理对谷子丙二醛（MDA）含量的影响

MDA是膜脂过氧化的产物，MDA含量可直接反映植物生物膜受伤害程度。多效唑可以对谷子的MDA含量产生显著影响（图4），并且随着多效唑处理浓度的增加，谷子丙二醛含量呈先下降后上升的变化趋势，其中以A2处理（30 mg/L）的降低37.75%，效果最好。该试验结果表明，30 mg/L多效唑浸种处理对晋谷21号幼苗MDA含量降低效果最好。

2.5 不同处理对叶绿素含量的影响

叶绿素含量的高低可直接反映作物光能利用率，影响作物产量形成。从表1可以看出，不同浓度多效唑处理的谷子叶绿素含量均高于对照，多效唑可提高谷子叶片叶绿素含量。随着处理浓度的增加，多效唑浸种处理后谷子叶绿素a的含量由高到低依次为A3、A2、A1处理。谷子的叶绿素b含量以及总叶绿素含量也得到相同的结果，其中A3（45 mg/L）处理均最高，分别较CK提高38.30%、35.34%。 叶绿素含量的多少直接影响合成有机物能力的强弱，反映植物的生长状况。该试验结果表明，多效唑浸种处理可提高谷子叶片叶绿素的含量，其中A3（45 mg/L）处理的叶绿素、叶绿素a和叶绿素b含量提高最多。

3 结论与讨论

倒伏影响作物的产量和品质，影响谷子经济效益的提高，是目前谷子生产中所面临的一个严峻问题。研究表明，植株高度的降低可显著提高抗倒伏性[16-19]。多效唑是内源赤霉素合成的抑制剂，对多种植物的生长具有调节作用，被广泛用在作物壮苗、降低株高、增加抗旱性的农业生产中，是我国农业生产中应用面积最广的植物生长延缓剂之一[20-21]。禤维言等[22]用甜高粱叶面喷施多效唑，结果发现甜高粱株高降低、节间增粗、倒伏指数减小、抗倒伏能力提高。该研究结果显示，多效唑浸种后晋谷21号植株的生长受到明显抑制，多效唑浓度越大，谷子植株表现出的抑制作用越明显，植株高度越低。因此，多效唑浸种可通过降低植株高度来提高谷子抗倒伏能力。有研究发现，多效唑浸种后，玉米植株叶片中叶绿素a、叶绿素b和叶绿素含量显著增加，说明多效唑浸种可有效提高玉米植株叶片的净光合速率，增强同化物质的能力，这与该研究结果一致。研究表明，多效唑浸种可增强谷子POD和SOD活性，降低MDA积累，提高根系活力。该研究也得到了相似结论，不同多效唑浸种处理均能显著提高谷子叶片SOD和POD活性，显著降低MDA含量，这与杨文钰等[9]、刘贞琦等[10]、张忠旭等[11]研究结果一致。利用适宜浓度的多效唑能有效降低植株高度，提高谷子光合作用效率，增强保护酶活性，缓解膜脂過氧化，增强抗逆性。

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