不同赤霉素处理对冬季温室老山芹产量及品质的影响

毛俊莹 张 雪 宁方世新 赵恒田 毛同艳 程 瑶* 蒋欣梅*

（1 东北农业大学园艺园林学院，黑龙江哈尔滨 150030；2 农业农村部东北地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室，黑龙江哈尔滨 150030；3 中国科学院东北地理与农业生态研究所，黑龙江哈尔滨 150040；4 大庆市农业技术推广中心，黑龙江大庆 163000）

短毛独活（Heracleum moellendorffiiHance），也称老山芹、东北牛防风、短毛白芷、山芹菜、大叶芹等，多年生草本植物，是东北林区常见的山野菜之一。老山芹以嫩叶为食用部位，植株内含有丰富的蛋白质、脂肪、糖类等物质，还富含具有抗菌、抗病毒等药用功能的黄酮（信小娟 等，2016），具有降血脂、消炎等作用的皂苷，以及具有抗肿瘤、免疫调节等多种功效的多糖。因此，老山芹现已成为倍受欢迎的药食同源植物之一。但目前老山芹主要是人工露地栽培，受自然条件所限，生长具有季节性，难以满足周年供应需求，同时野生老山芹被人们大肆挖掘，造成山野菜资源的日趋枯竭及生态环境的不断恶化。因此，利用老山芹耐寒性强、对光照要求不严的特点进行温室冬季反季节生产，不仅可以维持野生生态平衡，还对解决周年供应的问题具有重要意义。

黑龙江省老山芹冬季温室生产常常是在温室秋延后果菜结束后的11 月下旬至12 月上旬定植，为了便于集约化生产，可采用一年生露地苗或大棚苗，但一年生苗往往生长缓慢。另外，随着秋季气温降低，老山芹苗感受低温后逐渐进入休眠状态，地上部营养回流到地下宿根以供冬季生长所需。在温室的反季生产中，常常采用植物生长调节剂处理来打破休眠，其中赤霉素不仅是解除休眠最常用的一种植物生长调节剂，同时对作物生长也有一定的促进作用。以往关于老山芹的研究主要集中在仿野生栽培以及驯化栽培等方面（王金华 等，2017；于锡宏 等，2017；蒋欣梅 等，2018），而关于老山芹设施栽培特别是老山芹的冬季生产鲜有报道。因此，本试验通过采用不同浓度的赤霉素及不同浸根时间对老山芹进行处理，探究外源赤霉素处理对冬季温室老山芹生长的影响，以期筛选出老山芹冬季生产所需赤霉素适宜的浸根浓度和时间，为冬季老山芹高效生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2018 年12 月至2020 年12 月在东北农业大学蔬菜生产设施工程与环境实验室及黑龙江省高寒地区设施园艺重点实验室进行。温室内土壤最低温度大于10 ℃、平均光照时间6.5 h，平均光照强度120～130 W·m-2。供试材料为一年生株龄的老山芹植株，由北方山野菜资源利用与产业化开发团队提供。

1.2 试验方法

在露地完全上冻前（即白天化冻、夜晚上冻阶段）将苗床中一年生苗取出，选择大小基本一致的苗假植于木箱或塑料箱中，放置于室外，为了防止降雪在箱上进行简易覆盖即可。于12 月1 日将室外的老山芹苗取回放在温室内缓冻1 d 后，进行赤霉素浸根处理，设置浓度、时间两个因素，其中赤霉素浸根浓度设置4 个水平：50 mg·kg-1（G1）、100 mg·kg-1（G2）、150 mg·kg-1（G3）、200 mg·kg-1（G4）；赤霉素浸根时间设置3 个水平：8、16、24 h，均以清水为对照（CK）。赤霉素处理后定植于温室内，采用60 cm 的垄、垄上双行定植方式，株距28 cm，保苗 8 000 株·（667 m2）-1，每小区40 株，3 次重复，随机区组排列，常规管理。

以小区萌芽率≥50%作为定植后老山芹开始萌芽的时间（萌芽以老山芹顶端开裂、露绿为准），当CK 萌芽率≥50%时统一测定各小区萌芽率。每个小区随机挂牌标记10 株，在定植后20 d 和30 d 时测定叶长（第1 片功能叶从叶柄基部到叶尖的长度）、叶宽（第1 片功能叶最宽处的宽度）及株高，并计算其相对生长速度，取10 株平均值。定植后20 d 开始测定老山芹叶片叶绿素含量，每隔10 d测定1 次，共计4 次。当老山芹叶全长长至30 cm进行采收时，测定其功能成分（黄酮、香豆素、皂苷、多糖含量）；同时在每次采收时进行产量测定，全生长期产量为每次采收产量的总和。

叶绿素含量测定采用乙醇提取比色法（李合生，2000），黄酮含量测定采用分光光度计法（张正康，2001），香豆素、皂苷含量测定采用比色法（马逾英 等，2005），多糖含量测定采用硫酸-苯酚比色法（刘娟 等，2009）。

1.3 数据处理与分析

利用SPSS 21.0 数据处理软件分析数据，采用Duncan 新复极差法分析差异显著性。

2 结果与分析

2.1 不同赤霉素处理对老山芹萌芽的影响

2.1.1 不同赤霉素处理对老山芹萌芽时间的影响 由图1 可知，不同浓度赤霉素对打破老山芹休眠均有促进作用，其中以150 mg·kg-1（G3）浸根24 h、200 mg·kg-1（G4）浸根8 h 和16 h 的处理对缩短老山芹萌芽时间的效果较好。在较短时间浸根条件下（8、16 h），随着赤霉素浓度的升高，老山芹萌芽时间逐渐缩短，长时间浸根条件下（24 h），萌芽时间则随赤霉素浓度的升高先降低后增加。在赤霉素较低浓度范围内（50～150 mg·kg-1），萌芽时间随着赤霉素浸根时间的延长而缩短；高浓度条件下（200 mg·kg-1），萌芽时间随着赤霉素浸根时间的延长表现出先下降再升高的趋势。

图1 赤霉素处理对冬季温室老山芹萌芽时间的影响

2.1.2 不同赤霉素处理对老山芹萌芽率的影响 通过对赤霉素不同处理下的老山芹萌芽率进行方差分析（图2），可见不同处理均显著提高了老山芹的萌芽率，其中150 mg·kg-1（G3）浸根24 h、200 mg·kg-1（G4）浸根8 h 和16 h 3 个处理的萌芽率均处于最高水平，均显著高于其他处理。在同一浓度下，50～150 mg·kg-1（G1、G2、G3）处理的萌芽率随着浸根时间的增加而升高，200 mg·kg-1（G4）处理则表现出先升高后降低的趋势。在同一浸根时间，8、16 h 处理下萌芽率随着赤霉素浓度增加而升高，24 h 处理下萌芽率表现出低浓度升高、高浓度下降的特点。

图2 赤霉素处理对冬季温室老山芹萌芽率的影响

2.2 不同赤霉素处理对老山芹植株生长的影响

2.2.1 不同赤霉素处理对老山芹叶片长度、宽度的影响 不同赤霉素处理对叶长相对生长速率和叶宽相对生长速率产生不同影响，总体上表现为适当的高浓度有利于叶长生长而抑制叶宽生长，而适当的低浓度有利于叶宽生长。

如图3 所示，除50 mg·kg-1（G1）8 h 处理下老山芹叶长相对生长速率与CK（8、16、24 h）间差异不显著，其余处理均显著高于CK。其中200 mg·kg-1（G4）浸根16 h 叶长相对生长速率最高，除与200 mg·kg-1（G4）浸根8 h 差异不显著外，均显著高于其他处理。在同一浓度下，50～150 mg·kg-1（G1、G2、G3）处理的叶长相对生长速率随浸根时间的增加而升高；200 mg·kg-1（G4）处理随浸根时间的增加先升高后下降，表现出短时间促进、长时间抑制的特点。在同一浸根时间下，较短浸根时间（8、16 h）时，叶长相对生长速率随着赤霉素浓度的增加而升高，较长浸根时间（24 h）时，随赤霉素浓度增加先升高后下降。

图3 赤霉素处理对冬季温室老山芹叶长相对生长速率的影响

如图4 所示，在同一浸根时间下，老山芹叶宽相对生长速率随赤霉素浓度的增加表现为先升高后下降趋势，表现出低浓度促进，高浓度抑制的特点，而同一浓度下浸根时间对叶宽相对生长速率的影响的变化规律不明显。

图4 赤霉素处理对冬季温室老山芹叶宽相对生长速率的影响

2.2.2 不同赤霉素处理对老山芹株高的影响 如图5 所示，赤霉素处理均可提高老山芹株高相对生长速率，其中200 mg·kg-1（G4）浸根16 h 处理的株高相对生长速率最大，显著高于其他处理。50～150 mg·kg-1（G1、G2、G3）浓度下的株高相对生长速率呈现出随着浸根时间的增加而升高的趋势；200 mg·kg-1（G4）浓度下，随着浸根时间的增加，株高相对生长速率表现出先升高后降低的变化。同一浸根时间下，株高相对生长速率随着赤霉素浓度的增加而升高。

图5 赤霉素处理对冬季温室老山芹株高相对生长速率的影响

2.3 不同赤霉素处理对老山芹叶片叶绿素含量的影响

如表1 所示，整体来看，赤霉素处理可有效提高老山芹叶片叶绿素含量，其中200 mg·kg-1（G4）浸根16 h 处理各个时间段的叶绿素含量均为最高、其次为该浓度下的8 h 处理，在测定的各个时间段两者之间均差异不显著。在同一浓度下，50～150 mg·kg-1（G1、G2、G3）处理下各个时间段叶绿素含量均表现随着浸根时间的增加而增加的趋势；200 mg·kg-1（G4）处理各个时间段叶绿素含量皆随着浸根时间的增加而先升高后降低。当浸根8 h和16 h 时，随着赤霉素浓度的升高叶绿素含量逐渐升高；浸根24 h 时，在测定前期（20 d 和30 d）随着赤霉素浓度的升高，叶绿素含量表现为先升高后下降趋势，在测定的40 d 和50 d，叶绿素含量变化不大。

表1 赤霉素处理对冬季温室老山芹叶片叶绿素含量的影响

2.4 不同赤霉素处理对老山芹产量的影响

如图6 所示，赤霉素处理可以使老山芹产量显著提升。其中200 mg·kg-1（G4）浸根16 h 处理的产量最高，显著高于其他处理；其次为150 mg·kg-1（G3）浸根24 h 处理和200 mg·kg-1（G4）浸根24 h 处理，两者之间差异不显著，但显著高于其他处理。在同一浓度下，50～150 mg·kg-1（G1、G2、G3）处理的产量随着浸根时间的增加而升高；200 mg·kg-1（G4）处理的产量随浸根时间的增加而先升高后降低。在同一浸根时间下，老山芹产量随赤霉素浓度变化规律不明显。

图6 赤霉素处理对冬季温室老山芹产量的影响

2.5 不同赤霉素处理对老山芹功能成分含量的影响

由表2 可知，赤霉素处理使老山芹黄酮、皂苷、香豆素、多糖含量均有不同程度的提升，其中100 mg·kg-1（G2）浸根24 h 处理老山芹4 种功能成分含量均达到最大值。在同一浓度下，4 种功能成分含量随浸根时间的延长呈现低浓度（50～100 mg·kg-1）上升而高浓度（150～200 mg·kg-1）缓慢下降的趋势；在同一浸根时间下，4 种功能成分含量随赤霉素浓度升高呈先上升后下降的趋势。

表2 赤霉素处理对冬季温室老山芹功能成分含量的影响

3 讨论与结论

赤霉素是最为常用的一种打破休眠的植物生长调节剂，参与植物生长发育的全过程，如促进种子萌发、解除种子休眠、促进茎的伸长、花的诱导和发育、种子和果实的生长等（于敏 等，2016）。本试验结果也表明，一定浓度的赤霉素浸根对打破老山芹休眠有促进作用，表现为在一定程度上缩短了老山芹的萌芽时间，且显著提高其萌芽率，这与刘玉新（2018）在老山芹上以及李海平和任彩文（2009）在苦荞上的研究结果一致。这可能是由于浸根过程中，赤霉素可使老山芹体内内源激素水平发生变化，如内源赤霉素含量提高、而脱落酸含量降低，进而与有关受体结合诱导相关基因表达，从而打破休眠（武伟国 等，2017）。而关于老山芹体内赤霉素、脱落酸等内源激素在植株休眠以及解除休眠过程中是如何变化的，还有待于进一步研究。

外源赤霉素处理可以促进韭菜萌发以及幼苗生长（孙世海 等，2010），使黄芩植株生长旺盛（蔡葛平 等，2008）。本试验中，赤霉素处理尽管提高了老山芹株高和产量，但对叶长相对生长速率和叶宽相对生长速率产生不同影响，总体上表现为适当的高浓度有利于叶长生长而抑制叶宽生长，而适当的低浓度有利于叶宽生长。这可能是由于高浓度赤霉素能促进老山芹叶片细胞的伸长，改变细胞壁的微小管排列，从而促使细胞纵向伸长，而降低了横向（叶宽方向）的延伸。叶绿素是植物进行光合作用的重要色素，叶绿素含量的高低反映了植物光合作用的能力大小，直接影响产量形成、延缓叶片衰老。本试验中，赤霉素处理可以有效地提高老山芹叶片叶绿素含量，进而使产量显著提高，这与李翊华 等（2014）在黄瓜上的研究一致。这可能和赤霉素处理老山芹根后能很快打破植株的休眠，进而加速地下部积累的物质向地上部运转有关。

黄酮、香豆素、皂苷、多糖4 种功能成分所含比例反映了老山芹品质优劣。本试验中，用100 mg·kg-1赤霉素（G2）浸根24 h 时老山芹4 种特殊成分含量均达到最大值，说明外源施用一定浓度的赤霉素对这4 种有效成分的合成有促进作用。适宜浓度处理后老山芹叶绿素含量增加，植物光合速率增快，相关反应催化酶活性提高，加速核酸合成，保障糖聚合和运输，进而提高了黄酮、香豆素的含量。老山芹皂苷含量的提升可能与适宜的赤霉素处理有利于改善老山芹光合作用的基础物质条件、诱发组织分化、促进RNA 的生物合成、提高细胞膜的透性有关。而多糖含量的提高可能和赤霉素处理提高了上调类纤维素合成酶基因的表达量有关，从而促进了多糖的合成与积累（陈杰 等，2020），这与樊炎迪（2020）在研究GA4对铁皮石斛生长生理及品质影响时的结果相似。

总之，赤霉素处理可有效地缩短冬季老山芹生产时的萌芽时间，提高萌发率、植株长势及产量，改善品质。综合来看，利用赤霉素200 mg·kg-1浸根16 h 的处理老山芹萌发效果最好、生长最快、产量最高；100 mg·kg-1赤霉素浸根24 h 处理有利于老山芹黄酮、皂苷、香豆素、多糖等功能成分含量的提升。