赤霉素處理對甘蔗節(jié)間伸長及產(chǎn)質(zhì)量的影響

吳建明，李楊瑞，王愛勤，楊柳，楊麗濤

（1.廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，南寧530007；2.廣西作物遺傳改良生物技術(shù)重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室，南寧530007；3.廣西大學(xué)廣西亞熱帶生物資源保護(hù)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南寧530004；4.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究中心，南寧530007）

赤霉素處理對甘蔗節(jié)間伸長及產(chǎn)質(zhì)量的影響

吳建明1，2，3，李楊瑞2，3，4，王愛勤3，楊柳3，楊麗濤3

（1.廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，南寧530007；2.廣西作物遺傳改良生物技術(shù)重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室，南寧530007；3.廣西大學(xué)廣西亞熱帶生物資源保護(hù)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南寧530004；4.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究中心，南寧530007）

以甘蔗品種新臺(tái)糖22號(hào)為試驗(yàn)材料，通過智能溫室桶栽和大田栽培，在伸長初期以200mg/L GA3進(jìn)行葉面噴施處理，對照噴清水，研究GA3處理后對甘蔗節(jié)間伸長及產(chǎn)質(zhì)量產(chǎn)生的效應(yīng)。結(jié)果表明：（1）GA3處理后的株高在各個(gè)時(shí)期均顯著高于對照；中部莖的長度得到顯著提高，上、下部莖的長度差異不明顯。（2）GA3處理后莖粗均稍有下降；單莖重和產(chǎn)量得到顯著提高。（3）GA3處理后甘蔗蔗糖分得到提高；而還原糖下降；重力純度、纖維分、錘度和轉(zhuǎn)光度均有不同程度的提高。由此可說明，GA3處理主要促進(jìn)甘蔗莖伸長，通過增加莖長和單莖重來提高產(chǎn)量；甘蔗蔗糖分主要集中在莖部，而莖長得到提高后蔗糖分也得到提高。

甘蔗；赤霉素；產(chǎn)質(zhì)量；影響

甘蔗是我國主要糖料作物，蔗糖產(chǎn)量已占食糖產(chǎn)量的90%左右。廣西是我國最大的糖業(yè)基地，蔗糖業(yè)是廣西經(jīng)濟(jì)建設(shè)的支柱產(chǎn)業(yè)和優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，近十年來廣西的糖業(yè)生產(chǎn)迅速發(fā)展，對全國食糖供求平衡起著舉足輕重的作用。如今，隨著能源供應(yīng)的日益緊張和養(yǎng)殖業(yè)的不斷發(fā)展，甘蔗產(chǎn)業(yè)受到高度重視，也對未來廣西甘蔗育種提出新的要求。無論培育糖料甘蔗、能源甘蔗還是飼料甘蔗，高產(chǎn)高糖依然是育種的重要選育指標(biāo)。在甘蔗生產(chǎn)過程中，種植高產(chǎn)、高糖、抗病、抗逆性強(qiáng)的品種能同時(shí)兼顧糖廠和蔗農(nóng)的利益。培育高產(chǎn)、高糖、抗病、抗逆的甘蔗新品種是育種家長期追求的目標(biāo)。在高產(chǎn)、高糖品種基礎(chǔ)上進(jìn)行化學(xué)調(diào)控使甘蔗發(fā)揮更大效益也是一種科學(xué)有效的方法。植物激素作為植物體內(nèi)的痕量信號(hào)分子，對于調(diào)節(jié)植物的各種生長發(fā)育過程和環(huán)境的應(yīng)答具有十分重要的意義。植物激素及一大批人工合成的生長調(diào)節(jié)物質(zhì)的應(yīng)用直接為作物和果蔬農(nóng)業(yè)的化學(xué)控制作出了重要貢獻(xiàn)。赤霉素在甘蔗上的應(yīng)用研究，從1950年澳大利亞的Coleman率先研究以來，已有50多年的歷史。20世紀(jì)70年代赤霉素在甘蔗上的應(yīng)用得到比較系統(tǒng)的研究，主要研究內(nèi)容包括赤霉素用量、施用次數(shù)及處理的間隔時(shí)間對甘蔗的影響等。研究結(jié)果表明赤霉素能使蔗莖長度增加13%～18%，平均單莖重增加0.178～0.278 kg，每公頃增產(chǎn)9.0～27.5t甘蔗，特別是在逆境條件下赤霉素對甘蔗的作用更加顯著[1-4]。關(guān)于赤霉素對甘蔗蔗糖分的影響還沒有一致意見，或者增加糖分或者有輕微的負(fù)效應(yīng)或者影響不大，但研究結(jié)果均未達(dá)到顯著水平。

我國從1965年開始研究赤霉素在甘蔗上的應(yīng)用，結(jié)果認(rèn)為分蘗數(shù)比對照減少9.42%～36%，這種抑制作用自始至終都比較明顯，說明赤霉素在甘蔗上的施用應(yīng)該在甘蔗分蘗末期施用較佳；施用赤霉素對甘蔗的莖長、莖重、產(chǎn)量均有顯著提高[5-8]。為了更好地促進(jìn)赤霉素在甘蔗生產(chǎn)上大面積應(yīng)用，很有必要研究赤霉素調(diào)控甘蔗節(jié)間伸長的主要部位及其效應(yīng)并進(jìn)一步探討其機(jī)理。本研究以甘蔗品種ROC22為植物材料，通過智能溫室桶栽和大田栽培試驗(yàn)研究赤霉素對甘蔗節(jié)間伸長、產(chǎn)量和品質(zhì)產(chǎn)生的效應(yīng)，為探討赤霉素調(diào)控甘蔗節(jié)間伸長的機(jī)理提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

甘蔗品種為ROC22，由廣西甘蔗研究所提供，采用智能溫室大棚桶栽和大田栽培方式種植。GA3結(jié)晶粉末1 g袋裝，購自上海迪奧生物科技有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 桶栽試驗(yàn)2007年3月7日在廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院智能溫室內(nèi)桶栽。試驗(yàn)設(shè)赤霉素處理與對照，3次重復(fù)。每次重復(fù)30桶，桶與桶的中間距離1.2 m，3排，每排10桶。于伸長初期（出現(xiàn)可見節(jié)間時(shí)），赤霉素處理用200 mg/L濃度的赤霉素進(jìn)行葉面噴施，對照噴清水。

1.2.2 田間試驗(yàn)于2008年3月17日在廣西甘蔗研究所試驗(yàn)地種植。試驗(yàn)設(shè)赤霉素處理與對照，3次重復(fù)。小區(qū)行長10.5 m，行距1.2 m，4行區(qū)，小區(qū)面積50.4 m2。于伸長初期（出現(xiàn)可見節(jié)間時(shí)），赤霉素處理用200 mg/L濃度的赤霉素進(jìn)行葉面噴施，對照噴清水。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1 株高測定每處理各選擇具有代表性的甘蔗20株，分處理前、處理后7 d、14 d、28 d、56 d測定株高。成熟后，取生長一致的甘蔗20株測定下部（1～5節(jié)）、中部（6～11節(jié)）、上部（12節(jié)以上）長度。

1.3.2 考種收獲后各處理選擇具有代表性有效莖20株，分別測定莖長、莖徑、單莖重等項(xiàng)目。產(chǎn)量采用稱各小區(qū)全部甘蔗重量計(jì)產(chǎn)。

1.3.3 工藝品質(zhì)測定收獲后各處理取樣10株，測定甘蔗蔗糖分、蔗汁錘度、蔗汁蔗糖分、蔗汁重力純度和蔗汁還原糖分。甘蔗品質(zhì)委托農(nóng)業(yè)部甘蔗品質(zhì)監(jiān)督檢驗(yàn)測試中心（南寧）分析。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理采用SPSS 14.0進(jìn)行方差分析，用Excel2003制作表格和圖片。

2 結(jié)果與分析

2.1 赤霉素對甘蔗株高的影響

由圖1可看出，在甘蔗伸長初期經(jīng)赤霉素處理后，無論是智能溫室桶栽還是田間栽培均明顯提高了植株高度。桶栽在處理后7 d、14 d、28 d和56 d株高分別提高了44.26%、53.59%、54.47%和33.34%，差異達(dá)到極顯著水平；而大田栽培也分別提高了17.32%、14.50%、8.35%和4.39%，差異也達(dá)到顯著水平。由此可說明，赤霉素處理后智能溫室桶栽對株高的促進(jìn)作用要比大田栽培明顯，這可能是智能溫室桶栽的氣候條件受外界影響小于大田栽培所致。但赤霉素處理對智能溫室桶栽和大田栽培的主要促進(jìn)作用在7 d、14 d、28 d，由此可推測赤霉素的促進(jìn)效應(yīng)主要集中在1個(gè)月左右，1個(gè)月后促進(jìn)效果呈下降趨勢。

2.2 赤霉素對節(jié)間伸長及產(chǎn)量的影響

赤霉素處理引起節(jié)間伸長效果的優(yōu)勢一直保持到后期，節(jié)間伸長效果主要集中在中部莖。赤霉素處理后智能溫室桶栽和大田栽培的中部莖的長度分別提高了116.29%和28.43%，上、下部莖的長度差異不明顯，但是上中部莖長的伸長效果和持續(xù)時(shí)間均是智能溫室桶栽比大田栽培明顯，這可能是由于智能溫室的氣候條件比大田要相對恒定所致（表1）。由此可知赤霉素處理甘蔗節(jié)間伸長效果主要在中部即處理后的效果主要集中在一定時(shí)間，但這種效果持續(xù)到后期。這說明如果施用赤霉素2次促進(jìn)甘蔗節(jié)間伸長效果可能更加明顯，這與前人的研究結(jié)果[1，4]一致。赤霉素處理后桶栽和大田栽培的莖長分別提高了50.64%和9.31%，差異達(dá)到顯著水平；桶栽和大田栽培的莖粗均稍有下降，但差異不明顯；桶栽的單莖重提高了20.93%，差異達(dá)到顯著水平，而大田栽培的單莖重也提高了7.56%；桶栽和大田栽培的產(chǎn)量處理比對照分別提高了21.20%和7.54%，差異達(dá)到顯著水平。這說明赤霉素主要促進(jìn)甘蔗莖的伸長，通過增加莖長和單莖重來提高產(chǎn)量。

圖1 赤霉素處理對桶栽及大田甘蔗株高的影響

表1 桶栽與大田甘蔗各性狀的表現(xiàn)

2.3 赤霉素對甘蔗品質(zhì)的影響

赤霉素處理后桶栽和大田栽培的甘蔗蔗糖分分別提高了6.03%和2.85%，差異不顯著；桶栽的還原糖降低了21.05%，差異不顯著，而大田栽培的還原糖降低了29.04%，差異達(dá)到顯著水平。桶栽和大田栽培的重力純度、纖維分、錘度和轉(zhuǎn)光度均有不同程度的提高，但差異不顯著（表2）。

表2 桶栽與大田栽培甘蔗品質(zhì)分析

3 討論

甘蔗收獲的是蔗莖，產(chǎn)量主要由甘蔗莖長和莖粗決定，而赤霉素對節(jié)間的促進(jìn)作用已經(jīng)得到證實(shí)，所以赤霉素促進(jìn)甘蔗節(jié)間伸長進(jìn)而對增加產(chǎn)量具有明顯效果。本研究結(jié)果表明，赤霉素處理使甘蔗株高顯著增加，效果主要集中在1個(gè)月左右。而且成熟期莖長也顯著得到提高，主要增加在甘蔗中部莖，而下部和上部莖差異不明顯。這說明處理后的效果主要持續(xù)一段時(shí)間，但這種效果持續(xù)到收獲期。這也驗(yàn)證了前人的研究結(jié)果[1，4]。本研究結(jié)果還表明，赤霉素處理后甘蔗單莖重和產(chǎn)量也明顯得到提高，而莖徑差異不明顯。這些結(jié)果說明赤霉素主要促進(jìn)甘蔗節(jié)間伸長，通過增加莖長和單莖重來提高產(chǎn)量，但其作用方式因種植的氣候條件而異。至于它們通過何種機(jī)制調(diào)節(jié)節(jié)間伸長還有待更深入的研究。

赤霉素處理對甘蔗品質(zhì)的影響在國內(nèi)外已有大量報(bào)道，但結(jié)果不盡相同。Buren等（1979）研究表明，赤霉素處理后甘蔗純度和旋光度均高于對照[2]。譚顯平等（2004）的研究結(jié)果表明，赤霉素處理能提高甘蔗蔗糖分，降低了纖維分和還原糖含量[7]。童曉利等（2003）研究表明，赤霉素處理果蔗后蔗糖分比對照低[8]。朱俊杰研究結(jié)果表明，乙烯利和赤霉素同時(shí)處理甘蔗后，蔗糖分、錘度、純度均有一定程度提高，而纖維分和還原糖含量下降[9，10]。這些研究表明赤霉素處理對甘蔗品質(zhì)具有一定的改善作用，我們的試驗(yàn)也證明了這一點(diǎn)。甘蔗糖分增加的原因可能是由于糖分主要集中在甘蔗的莖部，而GA3處理后，顯著提高了甘蔗的莖長，所以蔗糖分也得到提高。但是本研究兩年的試驗(yàn)結(jié)果均表明赤霉素處理后的纖維分得到提高，這與前人的研究不同，需要進(jìn)一步研究證實(shí)。

[1]Moore PH,Buren LL.Gibberellin studies with sugarcane.I.Cultivar differences in growth responses to gibberellic acid[J].Crop Sci,1978,17:443-446.

[2]Buren LL,Moore PH,Yamasaki Y.Gibberellin Studies with Sugarcane.II.Hand-sampled field trial[J].Crop Sci,1979,19:425-428.

[3]Kaufman PB,Ghosheh NS,Lee M.Effect of gibberellic acid on silica content and distribution in sugarcane[J].Plant Physiology, 1981,68:314-317.

[4]Most BH,Vlitos AJ.Gibberellins of sugarcane[J].Plant Physiol,1966,41（7）:1090-1094.

[5]邵廷富.赤霉素對甘蔗生長的影響[J].植物生理學(xué)通訊，1965（4）:8-10.

[6]林韶湘，蘇廣達(dá).赤霉素（GA3）及吲哚丁酸（IBA）處理宿根甘蔗促進(jìn)發(fā)株及幼苗生長的研究[J].作物學(xué)報(bào)，1984，10（1）:63-64.

[7]譚顯平，呂達(dá)，李紅梅，等.不同生長調(diào)節(jié)劑對果蔗產(chǎn)量和品質(zhì)的影響[J].甘蔗糖業(yè)，2004（6）:6-10.

[8]童曉利，徐生，伍冠鎖，等.丘陵地區(qū)果蔗高產(chǎn)高效栽培技術(shù)[J].南京農(nóng)專學(xué)報(bào)，2003，19（1）:41-44.

[9]朱俊杰.乙烯利及其和赤霉素相結(jié)合對甘蔗光合作用的綜合效應(yīng)[D].廣西:廣西大學(xué)，2002：1-5.

[10]謝特立.赤霉素、乙烯利對三個(gè)甘蔗品種一些生化特性、產(chǎn)量、品質(zhì)的效應(yīng)[D].廣西:廣西大學(xué)，1990：1-4.

Effect of Gibberellin Treatment on Stem Length,Yield and Quality of Sugarcane

WU Jian-ming1,2,3,LI Yang-rui2,3,4,WANG Ai-qin3,YANG-Liu3,YANG Li-tao3
(1.CashCrops ResearchInstitute,GuangxiAcademyofAgriculturalSciences,Nanning530007,China;2.GuangxiCrop Genetic Improvement andBiotechnologyLab,Nanning530007,China;3.GuangxiKeyLaboratoryofSubtropicalBioresources ConservationandUtilization,Guangxi University,Nanning530004,China;4.Sugarcane ResearchInstitute,Chinese AcademyofAgriculturalSciences,Nanning530007,China)

The variety ROC22 was employed to investigate the internode elongation of sugarcane and effect of the yield and quality by the cultivation of barreled and field,and the plants were sprayed with 200mg/L gibberellin（GA3）at early elongation stage while spaying water as the control.The results showed that:（1）the plant height of the gibberellin treatment at different stages was significantly higher than that of the control,and the internode elongation effect mainly took place in the central stem,the upper and basilar stems was no significant difference in the gibberellin treatment than and the control.（2）The stem diameter was slightly decreased;both single stem weight and yield were significantly increased in GA3treatment.（3）The sugar content was increased;and reducing sugar was decreased;gravity purity,fiber content,Brix and polarimeter reading in juice were a little increased,but the differences were not significant in GA3treatment.There are,the yield increasing due to increasing the stem length and single stem weight in GA3treatment;The sugar concentrated in the stems,with the stem length increasing the sugar content improved in GA3treatment.

Sugarcane;Gibberellin;Yield and quality;Effect

S566.1

A

1007-2624（2010）04-0024-03

2010-06-10

國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2007BAD30B03）；廣西科技攻關(guān)重點(diǎn)項(xiàng)目（桂科攻0782004-3）。

吳建明（1978-），男（壯族），廣西寧明縣人，助理研究員，博士，從事植物生理生化和生物技術(shù)研究。Email：wujianming2004@126.com。

李楊瑞，教授，博導(dǎo)，廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院院長。Email：liyr@gxaas.net。