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喷施细胞分裂素对长豇豆产量及生理生化指标的影响 

发布日期:2018-05-25 作者: 信息来源: 查看次数:416

胡志辉,汪艳杰,陈禅友

(江汉大学 生命科学学院,湖北省豆类(蔬菜)植物工程技术研究中心,湖北 武汉 430056

 

[摘  要] 为提高长豇豆产量,在塑料大棚直播栽培条件下,以长豇豆柳翠、早翠、矮虎和地豆为材料,进行随机区组试验。在现蕾期叶面喷施细胞分裂素,分别于喷后7 d14 d28 d42 d取豇豆三出复叶的中间小叶测定叶绿素、丙二醛、脯氨酸和可溶性糖等生理生化指标,并比较喷施前后长豇豆的产量和叶片生理生化指标。结果表明:喷施细胞分裂素后7 d28 d各长豇豆品种叶片中游离脯氨酸含量比各对照品种分别提高89.04%73.44%,差异极显著;喷药后28 d42 d各长豇豆品种叶片中可溶性糖含量比各对照品种分别提高72%45.85%,差异极显著;喷药后14 d28 d各长豇豆品种叶片中丙二醛含量比各对照品种分别降低25.21%28.22%,差异极显著;喷药后42 d各长豇豆品种叶片中叶绿素含量比对照品种升高47.65%,差异极显著。喷药后,各长豇豆品种的产量均高于对照,喷施后平均增产13.99%,差异达极显著水平。喷施细胞分裂素能有效提高叶片游离脯氨酸、可溶性糖和叶绿素的含量,降低丙二醛含量,从而达到增产效果

[关键词] 细胞分裂素;长豇豆;脯氨酸;可溶性糖;丙二醛;叶绿素

[中图分类号] S643.4                 [文献标识码] A

 

Effect of Spraying Cytokinin on Yield and Physilogical Biochemical Traits of Cowpea

HU Zhi-huiWANG Yan-jieCHEN Chan-you

School of Life SciencesJianghan UniversityHubei Province Engineering Research Center for Legume PlantsWuhan 430056China

Abstract: This experiment was carried out controlling plant endogenous hormone system with chemical, which could guarantee quality genetic traitsenhance resistance, and raise the crop yield. With plastic greenhouse cultivation, cowpea such as Zaocui, Liucui, Aihu and the United States bean were provided by Hubei Province Engineering Research Center of Legume. By randomly blocks designing, foliar-spraying cytokinin at squaring stage, in 7 days, 14 days, 28 days and 42 days, respectively, the middle of ternate of cowpea was taken to measure content of chlorophyll, MDA, proline, soluble sugar and other physiological and biochemical indexes. Before and after foliar-spraying cytokinin, the difference of cowpea yield, physiological and biochemical index was compared, and then discussed the controlling effect of cytokinin. The results shows: after spraying cytokinin, at 7 d and 28 d, leaf proline content increase significantly by 89.04% and 73.44%, which indicates that spraying cytokinin increased free proline content of cowpea in the leaves; after spraying, soluble sugar content in the cowpea leaf increased significantly by 72% and 72% at 28 d and 42 d, respectively, which indicates that spraying cytokinin increased soluble sugar content of cowpea in the leaves; after spraying, MDA content of cowpea reduced significantly by 25.21% and 25.21%at 14 d and 28 d, respectively, which shows that spraying cytokinin significantly reduces MDA content of cowpea in the leaves; after spraying, chlorophyll content increased markedly by 47.65%at 42 d after spraying, which indicated that cytokinin inhibits chlorophyll declining and anti-aging. After spraying, the yield of long cowpea varieties were higher than CK; variance analysis showed that after spraying yield increased by 13.99%, shows that spraying cytokinin can effectively increase the output of cowpea.

Key words: cytokinin; cowpea; prolinesoluble sugar; MDA; chlorophyll

 

豇豆(Vignaunguiculata Linn.)属于豆科豇豆属,是我国重要的蔬菜作物。国内外大量研究表明,植物生长调节剂能控制徒长、增强代谢和提高产量[1-3],如Stephen[4]Brown[5]郑殿峰[6]研究了DAT26SODM等植物生长调节对作物生长的作用。已有研究表明[7-10]SHK-6PP333植物生长调节剂对大豆花荚数和产量有一定影响。在作物上,应用低浓度的 DTA26 (1140 mg/kg)可以促进碳水化合物代谢和物质积累,显著提高产量,并能改善作物品质[11-12]。针对豇豆的研究集中在逆境胁迫方面,喷施细胞分裂素对豇豆的影响研究鲜见报道[13-19]笔者在塑料大棚直播栽培条件下,以湖北省豆类(蔬菜)植物工程技术研究中心提供的长豇豆柳翠、早翠、矮虎和地豆为材料,在现蕾期叶面喷施细胞分裂素,分别于喷后7 d14 d28 d42 d取豇豆三出复叶的中间小叶测定叶绿素、丙二醛、脯氨酸、可溶性糖等生理生化指标,并测产量,研究喷施细胞分裂素对产量和叶片生理生化指标的调控效应。旨在探讨调节剂对豇豆落花落荚的影响为调节剂在豇豆高产优质栽培中的选用提供科学依据。

1  材料与方法

1.1  供试材料

1)豇豆:柳翠(鄂豇豆6号),植株蔓生,生长势强,分枝少;持续结荚能力强,单株结荚 14 个左右。早翠(鄂豇豆2号),植株蔓生,生长势旺,无分枝或1个分枝;始花节位34节,早熟;荚浅绿色,长圆条形。矮虎(鄂豇豆7号)、地豆(美国地豆)由湖北省豆类(蔬菜)工程技术研究中心提供。

2)供试植物生长调节剂:细胞分裂素为植物细胞分裂调节剂,由海南博士威农用化学有限公司生产,活性成分为羟烯腺嘌呤、烯腺嘌呤,稀释1000倍,喷洒于叶片表面。

1.3  试验设计

2015年播种于江汉大学湖北省豆类(蔬菜)植物工程技术研究中心基地,塑料大棚直播栽培,随机区组排列,3次重复,深沟高畦,畦面平整,畦宽1.33 m,畦植2行,穴距25 cm,每穴2株,小区面积18 m2。在现蕾期叶面喷施细胞分裂素作为处理组,叶面喷施清水为对照(CK)。分别于喷后7 d初花期)、14 d盛花期)、28 d盛荚期)和42 d终收期)分别选取小区内生长势一致的单株,取豇豆三出复叶的中间小叶进行叶绿素、丙二醛、脯氨酸和可溶性糖等生理生化指标的测定。按常规栽培技术进行田间管理。

1.4  测定项目与方法

各项目含量测定均参照文献[20]的方法进行。

1.4.1  叶绿素  将长豇豆叶片剪碎,取0.1 g放入10 mL混合提取液(V乙醇V丙酮V=4.5:4.5:1)中,在黑暗环境下浸泡提取,直至叶片完全变为白色为止,以提取液为对照,取浸提液分别在紫外分光光度计上测定OD645OD663。按以下公式计算叶绿素的含量:叶绿素(mg/g=(20.21×OD645+8.02×OD663)×V/(1000×W鲜重)

1.4.2  丙二醛  称取长豇豆叶片1 g,加入少量石英砂和10%三氯乙酸2 mL,研磨至匀浆,再加8 mL 10%三氯乙酸进一步研磨,匀浆以4000 r/min离心10 min,其上清液为丙二醛提取液。取4支干净试管并编号,3支为样品管(3次重复),各加入提取液2 mL,对照管加蒸馏水2 mL,然后各管再加入2 mL 0.6%硫代巴比妥酸溶液。摇匀后混合液在沸水浴中反应15 min,迅速冷却后再离心。取上清液分别在532 nm600 nm450 nm波长下测定吸光度(A)值。再计算样品中MDA的含量,计算公式如下:MDA含量(μmol/g· FW=(提取液中MDA浓度×提取液总量)/ 植物组织鲜重

1.4.3  脯氨酸  准确称取不同处理的长豇豆叶片各0.5 g,分别置于试管中,然后向各管分别加入5 mL 3%的磺基水杨酸溶液,在沸水浴中提取10 min(提取过程中要经常摇动),冷却后过滤于干净的试管中,滤液即为脯氨酸的提取液。吸取2 mL提取液于另一干净的带玻塞试管中,加入2 mL冰醋酸及2 mL酸性茚三酮试剂,在沸水浴中加热30 min,溶液即呈红色。冷却后加入4 mL甲苯,摇荡30 s,静置片刻,取上层液至10 mL离心管中,在3000 r/min下离心5 min。用吸管轻轻吸取上层脯氨酸红色甲苯溶液于比色杯中,以甲苯为空白对照,在分光光度计上520 nm波长处比色,求得吸光度值。根据回归方程计算(或从标准曲线上查出)2 mL测定液中脯氨酸的含量(X μg/2mL),然后计算样品中脯氨酸含量的百分数[20]

1.4.4  可溶性糖  称取剪碎混匀的长豇豆新鲜样品1.0 g,放入大试管中,加入 15 mL 蒸馏水,在沸水浴中煮沸 20 min,取出冷却,过滤后倒入100 mL容量瓶中,用蒸馏水冲洗残渣数次,定容至刻度。样品测定取待测样品提取液1.0 mL加蒽酮试剂5 mL,同以上操作显色测定光密度,3 次重复。可溶性糖含量(%)=从标准曲线查得糖的量(μg×提取液体积(mL×稀释倍数/[测定用样品液的体积(mL样品重量(g)×106]×100

2  结果与分析

2.1  喷施细胞分裂素的长豇豆产量

由表1可知,喷施细胞分裂素后,各长豇豆品种的产量均高于对照,柳翠、早翠、矮虎和地豆喷药各处理分别比照提高23.78%3.82%27.50%5.36%。经方差分析,喷施细胞分裂素的各长豇豆品种平均产量为732.26 kg/667m2,对照平均产量为642.35 kg/667m2平均增产13.99%,差异达极显著水平。早翠、柳翠2个蔓生长豇豆品种的产量分别为1155.91 kg/667m2974.03 kg/667m2极显著高于地豆(213.60 kg/667m2)和矮虎(405.66 kg/667m22个矮生长豇豆品种。早翠极显著高于柳翠。经多重比较,早翠喷药增产效果最高,高于未喷药对照,差异不显著;柳翠喷药次高,极显著高于未喷药对照说明,喷施细胞分裂素对长豇豆产量提高有一定作用效果。

1 喷施细胞分裂素长豇豆的产量

Table 1 Effect of cprayingcytokinin on yield in asparagus bean   kg/667m2

品种

未喷药

喷药

柳翠

870.51±51.26 Bc

1077.55±38.66 Ab

早翠

1134.22±28.21 Aab

1177.60±30.52 Aa

矮虎

356.62±4.09 Ce

454.70±8.18 Cd

地豆

208.03±26.79 Df

219.18±13.39 Df

注:同列大、小写字母分别表示差异达0.010.05显著水平。

Note: Capital letterminuscule mean significant differences at 0. 01 and 0. 05 levelrespectively

2.2  喷施细胞分裂素长豇豆叶片的生理生化指标

2.2.1  游离脯氨酸含量  

由图1可知,蔓生长豇豆:叶面喷施细胞分裂素后,柳翠和早翠的叶片中游离脯氨酸含量变化呈迅速升高后下降趋势,在盛花期脯氨酸含量达最高峰。方差分析表明,喷药后7 d14 d蔓生长豇豆脯氨酸含量均值分别为47.73 μg/g422 μg/g,比对照分别提高86.17%71.09%,差异极显著。喷药后28 d42 d蔓生长豇豆脯氨酸含量均值分别为68.28 μg/g85.6 μg/g,比对照分别提高15.86%29.65%,差异显著。喷药后7 d,蔓生长豇豆脯氨酸含量的升高效果最明显,柳翠和早翠分别比对照提高86.58%85.61%,差异极显著。矮生长豇豆:喷施细胞分裂素后,矮虎和地豆的叶片中游离脯氨酸含量变化呈迅速上升后下降的趋势,在盛花期达到最高峰。方差分析表明,喷药后7 d28 d矮生长豇豆脯氨酸含量均值为69.28 μg/g109.1 μg/g,比对照分别提高91.06%151.7%,差异极显著。喷药后14 d42 d矮生长豇豆脯氨酸含量均值分别为273.8 μg/g105.3 μg/g,比不喷药对照分别提高2.734%32.1%,差异显著。喷药后28 d,矮生长豇豆脯氨酸含量的升高效果最明显,矮虎和地豆分别比对照提高104.63%268.9%,差异极显著。

总体上看,喷药后7 d28 d 4个长豇豆品种叶片中游离脯氨酸含量分别为58.5 μg/g88.71 μg/g,比对照分别提高89.04%73.44%,差异极显著;喷药后14 d42 d 4个长豇豆叶片中游离脯氨酸含量均值为347.9 μg/g95.47 μg/g,比对照分别升高35.59%30.99%,差异显著。说明,喷施细胞分裂素能提高长豇豆叶片中游离脯氨酸含量

2.2.2  可溶性糖含量

由图2可知,蔓生长豇豆:叶面喷施细胞分裂素后,柳翠和早翠的叶片中可溶性糖含量变化呈迅速上升后迅速下降至趋于稳定的趋势,在盛花期可溶性糖含量达最高峰。经方差分析,喷药后14 d42 d蔓生长豇豆可溶性糖含量均值分别为4.23%1.80%,比对照分别提高28.87%57.31%,差异极显著。喷药后7 d28 d蔓生长豇豆可溶性糖含量均值分别为1.33%1.53%,比对照分别提高2.89%13.63%,差异显著。喷药后42 d,蔓生长豇豆可溶性糖含量的升高效果最明显,柳翠和早翠分别比对照提高48.15%66.84%,差异极显著。矮生长豇豆:喷施细胞分裂素后,矮虎和地豆的叶片中可溶性糖含量变化呈迅速上升后缓慢下降趋势,在盛花期达最高峰。经方差分析,喷药后28 d42 d矮生长豇豆可溶性糖含量均值分别为3.04%2.918%,比不喷药对照分别提高132.15%39.58%,差异极显著。喷药后7 d14 d矮生长豇豆可溶性糖含量均值为1.86%5.57%,比不喷药对照分别提高6.2%18.5%,差异显著。喷药后28 d,矮生长豇豆可溶性糖含量的升高效果最明显,矮虎和地豆分别比对照提高401.40%44.35%,差异极显著。

总体上看,喷药后28 d42 d 4个长豇豆品种叶片中可溶性糖含量均值分别为2.29%2.36%,比未喷药的各品种对照分别提高72%45.85%,差异极显著;喷药后7 d14 d 4个长豇豆品种叶片中可溶性糖含量均值分别为1.60%4.90%,比对照分别提高4.79%22.76%,差异显著。说明,喷施细胞分裂素能提高长豇豆叶片中可溶性糖含量

2.2.3  丙二醛含量

由图3可知,蔓生长豇豆:叶面喷施细胞分裂素后,柳翠和早翠的叶片中丙二醛含量变化呈缓慢上升后缓慢下降至趋于稳定的趋势,在盛花期丙二醛含量达最高峰。经方差分析,喷药后14 d蔓生长豇豆丙二醛含量均值为48.28 μmol/kg,比对照降低31.81%,差异极显著。喷药后28 d42 d蔓生长豇豆丙二醛含量均值分别为25.80 μmol/kg39.51μmol/kg,比不喷药对照分别降低22.56%22.52%,差异显著。喷药后7 d蔓生长豇豆丙二醛含量均值为32.33 μmol/kg,比不喷药对照降低5.40%,差异不显著。喷药后14 d,蔓生长豇豆叶片丙二醛含量的降低效果最明显,柳翠和早翠分别比对照降低18.80%43.73%,差异极显著。矮生长豇豆:叶面喷施细胞分裂素后,矮虎和地豆的叶片中丙二醛含量变化呈上升后缓慢下降至趋于稳定的趋势,在盛花期丙二醛含量达最高峰。经方差分析,喷药后7 d28 d矮生长豇豆丙二醛含量均值分别为23.71 μmol/kg36.14 μmol/kg,比对照分别降低29.95%31.78%,差异极显著。喷药后14 d42 d矮生长豇豆丙二醛含量均值分别为69.68 μmol/kg36.94 μmol/kg,比对照分别降低19.83%14.73%,差异显著。喷药后28 d,矮生长豇豆叶片丙二醛含量的降低效果最明显,矮虎和地豆分别比对照降低32.61%30.99%,差异极显著。

总体上看,喷药后14 d28 d各长豇豆品种叶片中丙二醛含量均值分别为58.98μmol/kg30.97μmol/kg,比对照分别降低25.21%28.22%,差异极显著;喷药后7 d42 d各长豇豆品种叶片中丙二醛含量均值分别为28.02μmol/kg38.22μmol/kg,比对照分别降低17.62%18.94%,差异显著。说明,喷施细胞分裂素显著降低长豇豆叶片中丙二醛含量

2.2.4  叶绿素含量

由图4可知,蔓生长豇豆:叶面喷施细胞分裂素后,柳翠和早翠的叶片中叶绿素含量变化呈缓慢提高后缓慢下降的趋势,在盛花期叶绿素含量达到最高峰。经方差分析,喷药后42 d蔓生长豇豆叶绿素含量均值为4.34 mg/g,比不喷药对照提高83.06%,差异极显著。喷药后14 d28 d蔓生长豇豆叶绿素含量均值分别为5.02 mg/g4.44 mg/g,比不喷药对照分别提高22.38%26.1%,差异显著。喷药后7 d蔓生长豇豆叶绿素含量为4.22 mg/g,比对照提高4.76%,差异不显著。喷药后42 d,蔓生长豇豆叶片叶绿素含量的升高效果最明显,柳翠和早翠分别比对照提高138.25%43.20%,差异极显著,有效抑制了长豇豆叶片叶绿素含量下降延缓了衰老。矮生长豇豆:叶面喷施细胞分裂素后,矮虎和地豆的叶片中叶绿素含量变化呈缓慢上升后缓慢下降趋势,在盛花期叶绿素含量达最高峰。经方差分析,喷药后14 d矮生长豇豆叶绿素含量均值为4.45 mg/g,比对照提高36.81%,差异极显著。喷药后7 d42 d矮生长豇豆叶绿素含量均值分别为3.58 mg/g3.12 mg/g,比对照分别提高15.37%16.36%,差异显著。喷药后28 d矮生长豇豆叶绿素含量均值为3.61 mg/g,比对照提高9.93%,差异不显著。矮虎喷药后14 d,极显著提高了叶片叶绿素含量,比对照升高85.69%。地豆喷药后7 d,极显著提高叶片叶绿素含量,比对照提高31.5%

总体上看,喷药后42 d 4个品种叶片中叶绿素含量均值为3.73 mg/g,比对照提高47.65%,差异极显著;喷药后14 d28 d 4个品种叶片中叶绿素含量均值分别为4.74 mg/g4.02 mg/g,比对照分别提高28.77%18.29%,差异显著;喷药后7 d 4个品种叶片中叶绿素含量均值为3.90 mg/g,比对照提高9.38%,差异不显著。说明,用细胞分裂素叶面喷施长豇豆可抑制长豇豆植株叶片的叶绿素含量下降延缓衰老。

3  结论与讨论

在长豇豆现蕾期进行叶面喷施细胞分裂素,可提高叶片游离脯氨酸、可溶性糖和叶绿素,降低丙二醛含量,从而达到增产的效果。有针对性地对植物内源激素系统的进行化学性调控,是保障品种优良遗传性状和抗逆性能充分发挥的新方法。如2,4-D能够增加花荚数[21]6-BA能够降低脱落率,增加百粒重,使产量显著提高[22]TIBA能够在不增加花数的情况下降低脱落率从而增加荚数[23]。研究表明,大豆叶面喷施Cc调节剂可显著地增加植株花数和荚数,因其较高的落花数和脱落率,其产量增幅较小;而叶面喷施调节剂SODMDTA26,植株花荚数略有提高,较低的脱落数和脱落率,最终获得较高产量,其中DTA26产量显著高于CK[6]郑殿峰[6]等认为,DTA26SODM提高大豆产量,增幅分别为13.24%7.97%,因提高了单株荚数、单株荚重、单株粒数、单株粒重以及单株重等产量构成因素。SHK-6处理增加了单株花数和脱落数,而脱落率保持不变,由于荚数和花数显著正相关,故提高了单株荚数、粒数和粒重,且增加粒茎比,最终实现产量增加[7]。在v3RIR3时期叶面喷施植物生长调节剂能够降低大豆花荚脱落率和纤维素酶、多聚半乳糖醛酸酶活性,促进大豆花荚的建成,有利于提高产量[8-9]。陈新红等[10]研究表明,大豆初花期用200 mg/L PP333喷施,产量较对照增加20.8%;在盛花期用相同浓度处理后,可增产18.1%,而用100 mg/L300 mg/L处理可增产9.4%13.1%。研究表明,豇豆于现蕾期经叶面喷施细胞分裂素后,能够增加产量。

丙二醛是膜脂过氧化作用的主要产物之一,其含量是判断膜脂过氧化程度的一个重要指标。外界存在胁迫时,MDA的含量上升[11-12]。硅处理对2个豇豆品种叶片中MDA含量无显著影响,接种锈菌显著提高了豇豆感病品种叶片中MDA的含量,而硅处理则显著降低其叶片中的MDA含量[13]NaCl等盐胁迫几乎影响植物所有的代谢功能[24],如光合作用受抑制,代谢毒物(如丙二醛)积累增多等[25]。可溶性蛋白参与植物细胞渗透势的调节,较高质量分数的可溶性蛋白质,有利于植物细胞维持较低的渗透势,抵御盐胁迫带来的伤害[26]。在不同浓度NaCl胁迫12 h后,随着盐胁迫浓度的增加,可溶性蛋白含量逐渐增加,在150 mmol/L NaCl时最高,随后又逐渐下降[14]。随着胁迫时间的延长,脯氨酸和可溶性糖含量均明显增加叶片叶绿素含量逐渐减少脯氨酸和可溶性糖含量与叶片含水量和土壤含水量呈负相关[15]。低温胁迫下6个早熟品种可溶性蛋白质含量较对照显著升高23%81%3个晚熟品种显著降低[16]。应用低浓度的DTA26(1140 mg/kg)可以促进碳水化合物代谢和物质积累,显著提高产量,并能改善作物品质[6]。本试验结果表明,叶面喷施细胞分裂素后可溶性糖、叶绿素和游离脯氨酸含量提高,丙二醛含量降低,说明,豇豆植株在喷施细胞分裂素后发生生理生化变化。因此,需要更深入的研究豇豆生殖器官的脱落机理,研究各种物质之间的相互作用关系,为控制豇豆生殖器官脱落问题提供理论基础。关于植物生长调节剂对豇豆花荚脱落调控,还应从植物内源激素的作用机理、信号转导、基因表达等方面深入研究。

 

[参 考 文 献]

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注:文章来源《贵州农业科学》201643卷第523-27

责任编辑:刘忠丽