矮壯素對金蓮花幼苗生長及生理生化的影響

張 慶,李佳秋,李保會,李永東,張 芹

(1 河北農業大學園林與旅游學院,河北 保定,071000;2 河北農業大學林學院;3 河北省塞罕壩機械林場)

金蓮花(Trolliuschinensis)葉形秀麗,花色金黃,是一種集藥用與觀賞價值于一體的園林植物,目前已形成規?；耘嗌a。在實際生產中,由于施肥量的大幅增加和種植密度的提高,金蓮花在生長過程中會出現旺長現象,易引起植株倒伏,影響了其營養生長和生殖生長,從而導致品質和產量的下降,也嚴重影響了其觀賞價值。因此調控植株高度已成為金蓮花栽培的重要一環,選育矮壯品種是控制金蓮花株高的重要措施,但需要時間較長;在缺乏矮壯品種時采用化學調控技術是控制株高的快速有效途徑[1～4]。矮壯素(CCC)是一種經濟、高效、低毒的植物生長調節劑,且多由葉片進入植株體內進行調控[5]。大量研究表明[6],CCC除能矮化植株,使莖稈加粗、葉色加深等,還有助于根系生長,通過提高葉綠素質量分數,增強光合作用,從而加快植株的養分積累,而且對花芽和形態影響不大[7]。目前,CCC在金蓮花上的應用未見報道,本次試驗以2月齡金蓮花幼苗為材料,分析不同質量濃度CCC處理對金蓮花矮化及生長發育的影響,探明其對金蓮花的調控機理,以期為金蓮花矮化栽培提供理論依據和技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本次試驗于2020年11月—2021年10月在河北農業大學園林苗圃智能溫室進行,種子采自承德塞罕壩成熟的野生金蓮花,試材為2月齡生長健壯、長勢一致的金蓮花幼苗,栽培基質為草炭土和珍珠巖按V(草炭土)∶V(珍珠巖)=3∶1比例混合。供試藥劑為矮壯素50%水劑(青島農博士生物科技有限公司生產)。

1.2 試驗設計

預試驗于2020年11月—2021年2月進行,在預試驗的基礎上,CCC質量濃度梯度設置為100,200,300,400,500,600 mg/L,分別對應C100,C200,C300,C400,C500,C600處理,以清水處理為對照(CK),共7個處理。為加強CCC對植株的矮化效果,對金蓮花幼苗進行2次藥劑噴施,第1次處理時間為2021年6月18日,第2次處理時間為2021年6月30日。使用手持壓力式細霧噴霧器對植株進行葉面噴施處理,并在各處理之間設置隔離,施藥劑量以完全噴施葉面、葉背且不下滴為準,處理時間均在17:00左右進行,避免強光對試驗造成影響。試驗采用單因素隨機區組設計,每區組處理35株,3次重復,各處理保持一致的環境條件及水肥管理。處理完畢后,每隔10 d對各處理進行指標測定,共測4次。

1.3 指標測定

1.3.1形態指標的測定 各處理隨機挑選5株測定株高、葉長和葉寬,同時觀察幼苗生長情況。

1.3.2葉片光合色素質量分數的測定 采用便攜式葉綠素測定儀(SPAD-502 PLUS,日本柯尼卡美能達公司生產)測定,5次重復。

1.3.3葉片保護酶活性的測定 SOD活性測定采用NBT還原法,POD活性測定采用愈創木酚法[10],各處理3次重復。

1.3.4葉片滲透調節物質質量分數的測定 可溶性蛋白質量分數測定采用考馬斯亮藍法,可溶性糖質量分數測定采用蒽酮比色法[11],3次重復。

1.3.5葉綠素熒光參數的測定 采用捷克PSI(PHOTON SYSTEMS INSTRUMENTS)公司生產的FP100便攜式熒光儀于8:00～10:00進行測定,測定時各處理選擇7株健康、長勢均一的幼苗,選取健康無病蟲害葉片進行測定,葉片于測定前暗適應30 min,參照劉興[12]的方法進行測定。

1.3.6光合參數的測定 處理40天時,采用美國 LI-COR 公司生產的 Li-6400便攜式光合測定儀于晴朗無風天氣9:00～11:00測定,每次測定重復株數5株。

1.4 數據處理

用SPSS 26.0軟件對數據進行單因素方差分析,Excel 2010進行數據統計、繪圖及隸屬函數分析。

如果指標與質量濃度呈正相關,則計算公式為:X(U)=(X-Xmix)/(Xmax-Xmin);如果某一指標與質量濃度呈負相關,則計算公式為:X(U)=1-(X-Xmix)/(Xmax-Xmin)。

式中X(U)為某一指標的隸屬函數值,X為某一指標的測定值,Xmax和Xmin分別為試驗材料某一指標測定值的最大值和最小值。

2 結果與分析

2.1 CCC對金蓮花幼苗形態指標的影響

2.1.1對金蓮花幼苗存活率和生長狀況的影響 所有噴施CCC的處理均能促進金蓮花幼苗健壯生長,植株存活率均為100%。C100～C500處理下,隨著處理時間的延長和CCC處理質量濃度的增加,金蓮花的葉色逐漸加深,植株生長旺盛;C600處理下的金蓮花植株雖能正常生長,但葉片出現黃色不規則斑點,且隨著處理時間的延長不會消失。

2.1.2對株高的影響 隨著CCC處理質量濃度的增加和處理時間的延長,抑制效果逐漸明顯,株高增長漸趨平緩,噴施CCC的各處理與CK株高的差異顯著增大(圖1);在整個試驗處理期間,CK株高始終高于噴施CCC各處理的。處理后的第40天時,噴施CCC的各處理均與CK達到顯著水平(P<0.05),且以C500處理金蓮花幼苗株高矮化效果最好,矮化了23.19%。C600處理葉片后期出現黃色斑點,生長狀況不佳,故不作比較。

圖1 CCC處理對金蓮花幼苗株高的影響注:不同小寫字母表示0.05的顯著水平,下同。

2.1.3對葉長、葉寬的影響 噴施CCC的各處理均能在一定程度上抑制金蓮花幼苗的平均葉長和葉寬,隨著處理時間的延長,噴施CCC的各處理與CK的差異逐漸加大。處理后的第40天時,噴施CCC的各處理均與CK達到顯著水平(P<0.05),C500處理的葉長和葉寬減小效果最明顯,葉長縮短了26.09%,葉寬減小了28.51%(表1,表2)。

表1 CCC處理對金蓮花幼苗葉長的影響 cm

表2 CCC處理對金蓮花幼苗葉寬的影響 cm

2.2 CCC對金蓮花幼苗生理生化指標的影響

2.2.1對葉綠素質量分數的影響 適宜質量濃度的CCC(100～500 mg/L范圍內)可以提高金蓮花葉綠素質量分數,但高質量濃度的C600處理則會降低葉綠素質量濃度(圖2)。隨著處理時間的延長,CCC對金蓮花幼苗的作用效果逐漸減弱,呈現出不同的變化趨勢,處理后的第30天時噴施CCC的各處理SPAD值達到最大,分別比CK提高了4.51%,3.30%,5.93%,9.51%,14.31%,6.48%。隨著處理時間延長,在處理第40天時噴施CCC的各處理SPAD值均略有下降,除C500處理與CK相比提高了12.73%,差異顯著(P<0.05)外,其他噴施CCC的各處理均與CK差異不顯著。從整個處理過程來看,C500處理的SPAD值始終顯著高于CK(圖2)。

圖2 CCC處理對金蓮花幼苗SPAD的影響

2.2.2對超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化物酶(POD)活性的影響 葉面噴施CCC能有效提高SOD和POD活性。同一處理時間下,金蓮花幼苗葉片SOD和POD活性隨處理CCC質量濃度的增加呈先上升后下降(仍高于CK)的變化趨勢。而隨著處理時間的延長,金蓮花幼苗葉片SOD和POD活性也呈先上升后下降的變化趨勢(圖3,圖4)。處理后的第30天時,噴施CCC的各處理SOD活性達到峰值,分別比CK提高了3.69%,10.09%,13.46%,18.15%,25.48%,14.24%;除C100處理外,其他噴施CCC的各處理均與CK差異顯著(P<0.05)。處理后的第30天時,POD活性也達到峰值,分別比CK提高了15.59%,23.30%,31.71%,39.99%,54.91%,33.98%;除C100,C200處理外,其他噴施CCC的各處理均與CK差異顯著(P<0.05)。

圖3 CCC處理對金蓮花幼苗SOD活性的影響 圖4 CCC處理對金蓮花幼苗POD活性的影響

2.2.3對可溶性糖質量分數和可溶性蛋白質量分數的影響 葉面噴施CCC能增加金蓮花的可溶性糖質量分數和可溶性蛋白質量分數。同一處理時間下,金蓮花幼苗葉片可溶性糖質量分數和可溶性蛋白質量分數隨處理質量濃度的增加呈先上升后下降(始終高于對照)的變化趨勢;而隨著處理時間的延長,金蓮花幼苗葉片可溶性糖質量分數和可溶性蛋白質量分數也呈先上升后下降的變化趨勢(圖5,圖6)。處理后的第30天時,噴施CCC的各處理可溶性糖質量分數達到最大值;C500處理與CK差異顯著(P<0.05),增加了47.21%,其他噴施CCC的各處理均與CK差異不顯著。處理后的第30天時,可溶性蛋白質量分數也達到最大值,噴施CCC的各處理分別比CK增加了11.72%,22.57%,24.95%,31.28%,38.08%,34.10%;除C100處理與CK差異不顯著外,其他噴施CCC的各處理均與CK差異顯著(P<0.05)。

圖5 CCC處理對金蓮花幼苗可溶性糖質量分數的影響 圖6 CCC處理對金蓮花幼苗可溶性蛋白質量分數的影響

2.3 CCC對金蓮花幼苗葉綠素熒光參數的影響

2.3.1對Fv/Fm的影響 葉面噴施CCC能提高Fv/Fm值。同一處理時間下,金蓮花幼苗葉片Fv/Fm隨處理質量濃度的增加基本呈先上升后下降(始終高于對照)的變化趨勢(圖7);隨著處理時間的延長,金蓮花幼苗葉片Fv/Fm隨處理質量濃度也呈先上升后下降的變化趨勢。處理后的第30天時,噴施CCC的各處理Fv/Fm達到最大值, C400,C500,C600處理與CK差異顯著(P<0.05),分別比CK增加了9.57%,11.51%,8.32%,其他噴施CCC的各處理均與CK差異不顯著。

圖7 CCC處理對金蓮花幼苗Fv/Fm的影響 圖8 CC處理對金蓮花幼苗Fv/Fo的影響

2.3.2對Fv/Fo的影響 葉面噴施CCC能提高Fv/Fo值。同一處理時間下,金蓮花幼苗葉片Fv/Fo隨處理質量濃度的增加基本呈先上升后下降(始終高于對照)的變化趨勢;隨著處理時間的延長,金蓮花幼苗葉片Fv/Fo隨處理質量濃度也呈先上升后下降的變化趨勢(圖8)。處理后的第30天時,噴施CCC的各處理Fv/Fo達到最大值,C400,C500處理與CK差異顯著(P<0.05),分別增加了46.58%,58.53%。其他噴施CCC的各處理均與CK差異不顯著。

2.3.3對PSⅡ比活性參數(ABS/RC)的影響 葉面噴施CCC能提高ABS/RC值。同一處理時間下,金蓮花幼苗葉片ABS/RC隨處理質量濃度的增加基本呈先上升后下降的變化趨勢(圖9),但在前20 d和處理后的第40天時噴施CCC的各處理和CK沒有顯著差異。處理后的第30天時,噴施CCC的各處理ABS/RC達到最大值,C500處理比CK顯著提高了16.30%(P<0.05),其他噴施CCC的各處理均與CK差異不顯著。

圖9 CCC處理對金蓮花幼苗ABS/RC的影響 圖10 CCC處理對金蓮花幼苗ETo/RC的影響

2.3.4對PSⅡ比活性參數(ETo/RC)的影響 葉面噴施CCC能提高ETo/RC值。同一處理時間下,金蓮花幼苗葉片ETo/RC隨處理質量濃度的增加基本呈先上升后下降的變化趨勢(圖10);隨著處理時間的延長,金蓮花幼苗葉片ETo/RC也呈先上升后下降的變化趨勢。處理后的第30天時,噴施CCC的各處理ETo/RC達到最大值,C500處理比CK顯著提高了22.35%(P<0.05),其他噴施CCC的各處理均與CK差異不顯著。

2.4 CCC對金蓮花幼苗光合參數的影響

CCC處理下,金蓮花幼苗葉片凈光合速率(Pn)、氣孔導度(Gs)和蒸騰速率(Tr)的變化趨勢均隨處理質量濃度的增加呈先上升后下降的變化趨勢,胞間CO2的量分數則呈先下降后上升的變化趨勢(表3)。其中,C500處理的Pn,Gs和Tr顯著高于CK(P<0.05),分別增加了74.14%,126.55%,37.99%;Ci顯著低于CK(P<0.05),減小了17.03%。在高質量濃度處理下,如C600處理Gs較C500處理有所下降,Ci上升,導致Pn下降。

表3 CCC處理下金蓮花幼苗光合參數的變化

2.5 隸屬函數分析

運用隸屬函數方法對各指標進行綜合評價,在CCC處理下,隸屬值從高到低的排列順序為C500,C400,C600,C300,C200,C100,CK,表明500 mg/L CCC對金蓮花幼苗的矮化和相關的生長和生理表現效果最佳(表4)。

表4 不同CCC處理下金蓮花生理生化指標的隸屬分析結果

3 結 論

本次研究結果表明,CCC在有效降低金蓮花幼苗株高的同時,還能緩解葉綠素降解,提高SOD,POD活性和滲透調節物質質量分數,且Fv/Fm,Fv/Fo,ABS/RC和ETo/RC顯著提高,即葉片PSⅡ反應中心的開放程度增大、活性增加,提高了PSⅡ運轉效率及用于電子傳遞的能量,增強了光合色素把所吸收捕獲的光能轉化為化學能的效率,提高植物抵抗光抑制能力,保障光合作用的高效進行,從而有利于提高金蓮花幼苗的抗逆能力。因此,在栽培生產中,可通過葉面噴施500 mg/L CCC作為實現金蓮花矮化的栽培措施。