低温与GA3对大蒜气生鳞茎萌发的影响

何九军 赵淑玲 王 昱 王让军 杨小录

（陇南师范高等专科学校农林技术学院/陇南特色农业生物资源研究开发中心 甘肃 成县 742500）

大蒜(Allium sativumL)属百合科(Liliacea)葱属(Allium tistalosum)的一个栽培种，是短缩茎盘上侧芽叶鞘膨大而成的蒜瓣所组成的近球形鳞茎。大蒜营养十分丰富，具有较好的药用价值和食疗作用，其中的微量元素硒具有抗衰老、保护细胞膜结构的功能。而大蒜的杀菌、抗癌、降低血脂、抗衰老等作用使它成为少有的天然保健食品[1]。但随着大蒜种植面积的扩大和产业的发展，大蒜生产中存在的问题也日趋凸显。大蒜主要以蒜瓣(地下鳞茎)进行无性繁殖，长期的无性繁殖使大蒜体内感染的病毒会逐代传递并积累，造成病害逐年加重和大蒜种性退化，而大蒜离体微繁技术可以有效解决上述问题[2]。气生鳞茎由蒜薹顶端花苞内的鳞芽长成，遗传稳定，且数量多、体积小、萌芽率高、操作简单，是离体条件下进行大蒜脱毒育苗的首选外植体材料[3]。大蒜茎尖脱毒及快繁技术国内外已有大量研究报道[4]，并已在实践中应用。但此项技术实施起来较为复杂，需要较为严格的研究条件和较高的成本，不便于在生产部门开展。另外，大蒜气生鳞茎是由病毒含量较少的大蒜茎尖分生组织分化形成，而此过程具有一定的自然脱毒作用，形成的气生鳞茎具有携带病毒低和种质纯化的潜在优势，通常能提高大蒜亩产20%～40%。但是大蒜气生鳞茎和蒜瓣一样都具有较长的休眠期，可通过人为干扰打破其休眠。本研究就是通过在低温(4℃)的环境下和外源GA3的处理下对气生鳞茎进行调控，结果发现，与正常环境下保存的气生鳞茎相比，萌发率、丙二醛(MDA)含量均有较大变化，这说明通过低温(4℃)环境和外源GA3处理后，气生鳞茎代谢发生了变化，进而为打破大蒜气生鳞茎的休眠提供了一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器。PHS-250-Ⅱ恒温恒湿培养箱(上海跃进医疗器械有限公司)；5424型冷冻离心机(Eppendorf)；SP-723PC分光光度计(上海光谱仪器有限公司)；GA3(国药集团)、酸性茚三酮等试剂均为分析纯。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计。本试验以1年生“汉中蒜”气生鳞茎为材料，大蒜气生鳞茎由成县店村种植基地提供。2020年6月中旬采收大蒜气生鳞茎，收获后在室温下摊晾10 d待用。大蒜气生鳞茎用0.4%高锰酸钾消毒30 min，用蒸馏水冲洗干净，控干水分，再分别用不同浓度的GA3(0 mg/L、100 mg/L、150 mg/L、200 mg/L)浸泡12 h，然后将浸泡液倒掉，将气生鳞茎放入恒温恒湿培养箱，温度设置为4℃，湿度为70%。处理时间分别是7 d、14 d、21 d、28 d、35 d。每个处理做3次重复。

表1 大蒜气生鳞茎低温及GA3处理

1.2.2 发芽率测定。4℃处理后的大蒜气生鳞茎播种在发芽盒中，按椰糠和育苗基质1∶1混合，每发芽盒中播种20粒气生鳞茎，将发芽盒放置在陇南师专智能温室中，除草，浇灌清水，经常观察，每隔10 d做一次发芽记录。以常温下的大蒜气生鳞茎为对照(CK)。发芽率统计公式：发芽率(%)=(发芽种子总粒数/试验种子总粒数)×100%。

1.2.3 大蒜气生鳞茎单果重、纵横径等测定。大蒜气生鳞茎采摘后随机抽取100头气生鳞茎，测定气生鳞茎的单果重量、纵横径。用电子分析天平精确称单果重，用游标卡尺测定纵径和横径。随机抽取50头气生鳞茎测定气生鳞茎数量及重量。

1.2.4 丙二醛(MDA)和可溶性糖含量的测定。在处理的第7 d、第14 d、第21 d、第28 d、第35 d进行丙二醛(MDA)和可溶性糖含量测定。剥去气生鳞茎外的蒜皮(叶鞘)，取肉质鳞茎进行测定。测定方法：参考林艳[5]等方法并略做改动。精确称取去掉叶鞘的气生鳞茎0.1 g，取10%TCA的1 ml在研钵中研磨成匀浆，再加4 ml TCA移入离心管，离心机中离心10 min(4 000 r/min)。取离心后的上清液2 ml到空白管，加入2 ml TBA摇匀，100℃水浴15 min，待冷却后再离心1次，取离心后的上清液用分光光度计测定在450 nm、532 nm、600 nm下的吸光值。丙二醛含量及可溶性糖含量计算公式如下：

(1)和(2)式中CMDA、C糖分别表示丙二醛(MDA)、可溶性糖的浓度；A450、A532、A600分别表示在450 nm、532 nm、600 nm测得的吸光值。

MDA含量(μmol/g)=MDA浓度×提取液体积/植物组织鲜重……(3)

可溶性糖含量(μmol/g)=可溶性糖含量×提取液体积/植物组织鲜重……(4)

根据公式(1)、(2)、(3)、(4)计算出MDA含量和可溶性糖含量。

1.3 试验数据统计方法。用Statistics23软件统计分析数据，用比较平均值单因素Anova检验进行方差分析，独立样本T检验进行显著性分析(0.05水平)，数据用平均值(Means)标准差(SD)表示，用Origin2018软件做图。

2 结果与分析

2.1 大蒜气生鳞茎单果重、纵横径及气生鳞茎形态指标2.1.1 大蒜气生鳞茎单果重、纵横径测定结果。对随机取的100头气生鳞茎进行单因素方差分析。大蒜气生鳞茎平均单果重为22.42g，最大单果重为33.0053g，最小单果重为10.1365g；最大果纵径为3.70cm，最小果纵径为2.20cm；最大果横径为4.70cm，最小果横径为2.50cm；最大果纵横比为1.0571，最小果纵横比为0.6170。

2.1.2 大蒜气生鳞茎数量及重量测定结果。随机抽取50头大蒜气生鳞茎，分别测定气生鳞茎上着生鳞芽的数量、茎鳞芽的重量。大蒜气生鳞茎上着生鳞芽最多的是56个，着生鳞芽最少的是9个。蒜鳞芽重量最大的是1.9953g，鳞芽重量最小的是0.0428g。

2.2 大蒜气生鳞茎萌发率

2.2.1 低温下不同GA3对大蒜气生鳞茎萌发率的影响。由图1可以看出，在4℃低温以及不同浓度GA3处理下，各处理组大蒜气生鳞茎的萌发率与CK相比，均有提高，其中以D处理组的萌发率最高，达到98.33%，CK的萌发率为85.00%，C、D处理组萌发率与CK相比有差异(P＜0.05)，推测，低温和GA3处理能打破大蒜气生鳞茎休眠，提高萌发率。

图1 低温与GA3对大蒜气生鳞茎萌发率的影响

2.2.2 低温及不同处理时间对大蒜气生鳞茎萌发率的影响。图2是A、B、C、D各组在分别处理7d、14d、21 d、28 d、35 d后对大蒜气生鳞茎萌发率的影响。从图2可以看出，4℃低温处理及较高浓度的GA3对大蒜气生鳞茎的萌发有促进作用。4℃低温处理7 d，A组萌发率与对照组相比，没有差异；B组、C组在4℃低温处理21 d、28 d时，与CK相比，有差异(P＜0.05)；D组4℃低温处理21～35 d时，与对照组相比，差异极明显(P＜0.01)。可见，低温处理21～35d以及一定浓度GA3对大蒜气生鳞茎的萌发均有促进作用。总体来看，低温处理28 d，GA3含量200 mg/L处理对打破大蒜气生鳞茎休眠效果较好。从方差分析结果(表2)可以看出，不同GA3浓度处理及低温处理对大蒜气生鳞茎萌发率有影响(p＜0.05)。

图2 低温及不同处理时间对大蒜气生鳞茎萌发率的影响

表2 不同处理大蒜气生鳞茎萌发率方差分析

图3为大蒜气生鳞茎发芽形态图，从大蒜气生鳞茎发芽观察可以看出，大蒜气生鳞茎萌发时先长出根，生根3 d左右有芽长出，其形态与正常大蒜鳞茎发芽相同。

图3 大蒜气生鳞茎发芽形态图

2.3 低温与GA3对大蒜气生鳞茎MDA含量的影响。丙二醛一定程度上可反映外界环境对植物胁迫作用，图4是不同处理组大蒜气生鳞茎MDA含量变化图，从图中可以看出，在4℃低温下以及不同浓度GA3处理下对大蒜气生鳞茎的丙二醛含量均有影响。常温处理组的MDA含量在第14 d升高随后再下降，考虑在7月底至8月初当地气温变化较大，室温最高温度多达33℃，对大蒜气生鳞茎影响较大，故其MDA含量急剧升高是对外界环境的积极响应。在低温处理相同天数时，MDA的含量与对照组相比整体下降，第14 d、21 d、28 d、35 d大蒜气生鳞茎MDA含量与对照组相比均有差异(P＜0.05)。在低温和GA3处理下大蒜气生鳞茎MDA含量缓慢下降，推测低温和GA3处理对大蒜气生鳞茎的细胞膜未造成损害[6]。不同处理大蒜气生鳞茎MDA含量方差分析结果见表3，从中可以看出，不同GA3浓度处理与低温对大蒜气生鳞茎MDA含量的影响差异极为显著(P=0.000＜0.01)。

图4 低温与GA3对大蒜气生鳞茎MDA含量的影响

表3 不同处理大蒜气生鳞茎MDA含量方差分析

2.4 低温与GA3对大蒜气生鳞茎可溶性糖含量的影响。可溶性糖是植物体内重要的渗透调节物质之一，由于其分子量小，在植物含水量一定的情况下，通过可溶性糖的增加，能增加植物细胞液的水势，稳定植物内环境。由图5看出，各处理组的可溶性糖含量随处理时间的增加，总体呈增长趋势。其中GA3在150mg/L、200 mg/L处理、低温第21～35 d处理下可溶性糖的含量增加明显，与对照相比有差异(P＜0.05)。不同处理大蒜气生鳞茎可溶性糖含量方差分析结果见表3，从中可以看出，大蒜气生鳞茎在不同GA3浓度处理与低温不同处理下，对可溶性糖含量的影响差异极为显著(P=0.000＜0.01)。

图5 低温与GA3对大蒜气生鳞茎可溶性糖含量的影响

3 结论与讨论

试验中，4℃低温处理及较高浓度的GA3对大蒜气生鳞茎的萌发有促进作用，低温处理21～35 d以及一定浓度GA3对大蒜气生鳞茎的萌发均有促进作用，总体来看，低温处理28 d，GA3含量200 mg/L对打破大蒜气生鳞茎休眠效果较好。

在打破大蒜气生鳞茎休眠过程中，大蒜气生鳞茎体内MDA和可溶性糖的含量也发生变化。在大蒜气生鳞茎低温处理相同天数时，MDA的含量与对照组相比整体下降，与董玉惠[7]调查结果相同，推测大蒜气生鳞茎细胞膜在高温下比在4℃下更易受伤害，该品种耐冷性较强。可溶性糖含量随处理时间的增加，总体呈增长趋势。可能是在低温贮藏和激素处理下，大蒜气生鳞茎打破休眠或者即将进入萌发期，体内有机物质分解逐渐累积较多可溶性糖[8]。

有关解除植物休眠的方法研究，依据机理的不同可通过植物生长调节剂解除，也可通过物理方法解除，如通过低温或高温处理的方法。而仅仅通过低温解除休眠的方法对植物正常生长会产生一定的损伤作用，试验中利用低温和GA来打破休眠可能是影响到细胞的分裂和生长，进而影响到大蒜气生鳞茎的休眠过程。

综上所述，通过低温4℃和不同浓度的GA3刺激大蒜气生鳞茎，打破休眠，加速鳞茎萌发，在农业生产中有一定的指导意义。