胺鮮酯浸種對(duì)苗期糜子形態(tài)和葉片生理特性的影響

張盼盼，王小林，郭亞寧，嚴(yán)加坤，馮佰利，張雄*

(1.榆林學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，陜西 榆林 719000；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

糜子(Panicummiliaceum)是起源于我國最古老的作物，具有生育期短、抗逆性強(qiáng)、耐貯藏等特點(diǎn)[1-2]，是我國年降水量少、無霜期短的北方地區(qū)的主要糧食作物，也是我國北方家畜、家禽的主要飼草和飼料[3]。糜子籽粒、秕粒和秕糠混合磨成粉，是北方糜子產(chǎn)區(qū)畜禽的主要精飼料；糜草是內(nèi)蒙古、陜北和晉西北大家畜的主要越冬飼草[4]。糜子營養(yǎng)豐富，在平衡膳食、促進(jìn)人體健康方面具有獨(dú)特的作用。但是目前在國內(nèi)糜子栽培中還存在許多問題，例如生產(chǎn)水平提高緩慢，產(chǎn)量低而不穩(wěn)，產(chǎn)品品質(zhì)不高等，極大地限制了糜子主產(chǎn)區(qū)農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)的發(fā)展，因此關(guān)于糜子高產(chǎn)栽培技術(shù)的研究顯得尤為重要。

植物生長調(diào)節(jié)劑是一類與植物激素具有相似生理和生物學(xué)效應(yīng)的物質(zhì)，廣泛地被應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中[5]，為保證糧食穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)和作物高效栽培起到重要的作用[6]。胺鮮酯(diethyl aminoethyl hexanoate,DTA-6)是一類新型、廣譜性植物生長促進(jìn)劑，具有用量少、成本低、見效快、低毒、低殘留、高效和安全等特性[7-9]。DTA-6還能提高植物體內(nèi)過氧化物酶的活性和硝酸還原酶的活性[10]，促進(jìn)植物氮碳代謝，增加葉片葉綠素含量從而提高光合速率[11]。已有研究表明，DTA-6可顯著提高玉米(Zeamays)、大豆(Glycinemax)等作物葉片光合作用，促進(jìn)干物質(zhì)積累[12-13]。馮亞楠[14]研究指出，濃度為25、50、100 mg·L-1的DTA-6浸種均可以增加墾農(nóng)4和合豐25號(hào)大豆品種根干重、莖干重和子葉干重，其中50 mg·L-1DTA-6的調(diào)控效果最佳。張明才等[15]研究表明 DTA-6可顯著增加花生(Arachishypogea)莢果和籽仁產(chǎn)量，表現(xiàn)在單株干物質(zhì)增加，飽莢數(shù)、飽莢重和籽仁重顯著提高，秕莢數(shù)顯著減少；DTA-6對(duì)籽仁中含油量具有促進(jìn)作用，而對(duì)游離氨基酸、蛋白質(zhì)含量有降低的趨勢(shì)；同時(shí)DTA-6提高了花生的根系活力和根系傷流量以及根系的吸收和合成能力，提高了花生的結(jié)瘤性和固氮能力?？梢娗叭嗽贒TA-6對(duì)作物形態(tài)和生理方面開展了大量的研究，然而，關(guān)于DTA-6對(duì)苗期糜子形態(tài)和葉片生理特性的研究尚未見相關(guān)報(bào)道。鑒于此，本試驗(yàn)以粘豐5號(hào)為供試材料，采用盆栽方式，在播種前分別以10、50、250 mg·L-13個(gè)濃度的DTA-6浸種，清水浸種作為對(duì)照(CK)，分析不同濃度下的DTA-6對(duì)苗期糜子形態(tài)和葉片生理特性的影響，從而明確DTA-6對(duì)苗期糜子葉片光合特性的調(diào)控效應(yīng)，為DTA-6應(yīng)用于糜子高產(chǎn)高效栽培提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試糜子品種為黑龍江省主栽品種粘豐5號(hào)，由國家雜糧工程技術(shù)研究中心提供。50000 mg·L-1DTA-6母液由黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)植物生長與化學(xué)調(diào)控實(shí)驗(yàn)室提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2015年7-8月在黑龍江省大慶市黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)北操場(chǎng)玻璃溫室大棚內(nèi)進(jìn)行。采用砂培育苗方式，用清水將江砂沖洗干凈，晾至不滴水時(shí)裝入黑色營養(yǎng)缽(高30 cm，直徑30 cm)，將處理好的種子打孔點(diǎn)播。盆栽試驗(yàn)設(shè)4個(gè)處理分別為：CK (清水)、D10(10 mg·L-1DTA-6)、D50(50 mg·L-1DTA-6)、D250(250 mg·L-1DTA-6)，浸種前需準(zhǔn)備4個(gè)錐形瓶，每個(gè)錐形瓶加入飽滿一致的粘豐5號(hào)種子350粒，并將處理液分別加入4個(gè)錐形瓶中，每瓶加處理液50 mL，放置于黑暗條件下，然后置于恒溫培養(yǎng)箱24 h，期間晃動(dòng)錐形瓶2～3次，種子取出后陰干，進(jìn)行點(diǎn)播，播種日期為7月12日，播深3 cm。每盆30粒，于出苗每盆定植20株，并排兩行，采用完全隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，重復(fù)4次，共種植16盆，出苗定植后開始澆1/2 Hogland營養(yǎng)液，以后每3 d澆灌一次。于8月9日(分蘗期)開始各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1株高和莖粗的測(cè)定 從每個(gè)處理中選取長勢(shì)一致的5株糜子，用鋼尺測(cè)量植株基部地面處至生長點(diǎn)的長度，即為株高(cm)；同時(shí)，以游標(biāo)卡尺(精密度 0.02 mm)測(cè)量主莖基部距地面1 cm處的直徑，即為莖粗(mm)。

1.3.2幼苗干物質(zhì)的測(cè)定 首先將營養(yǎng)缽放入裝有水的大盆中，然后剪破營養(yǎng)缽，將糜子植株自距地面1 cm處剪取地上部分，然后將盆倒扣，清洗出糜子植株，從中選取長勢(shì)一致的5株，帶回實(shí)驗(yàn)室，將每株植株分解為葉、莖(帶葉鞘)和地下部分，裝入標(biāo)有編號(hào)的牛皮紙袋中，在105 ℃下殺青30 min后，80 ℃下烘干至恒重。采用公式：根冠比=糜子地下部分干重/地上部分(葉和莖)干重。

1.3.3單株綠葉面積的測(cè)定 采用比葉重法，用孔徑6 mm的單孔打孔器分別從距葉梢和葉柄2 cm處開始順次打孔，每片葉片共打孔1次，并注意要避開中心葉脈和已經(jīng)枯萎的葉片部位，計(jì)數(shù)打下的圓形葉片并裝入紙袋烘干(75 ℃下烘48 h)、稱重(W1，單位：g)；并將打孔后的葉片裝入紙袋烘干、稱重(W2，單位：g)。每個(gè)處理測(cè)定5株，計(jì)算公式為：

單株葉面積(cm2)=(W1+W2)×打孔數(shù)×πr2×10-2/W1

式中：r為打孔器的半徑，此處為3 mm。

1.3.4光合特性的測(cè)定 于上午9:00-11:00，選擇生長一致的糜子頂部往下第2片完全展開葉，采用美國CID公司的CID 340便攜式光合測(cè)定儀測(cè)定葉片的凈光合速率Pn、氣孔導(dǎo)度Gs、蒸騰速率Tr及胞間CO2濃度Ci。每個(gè)處理測(cè)定4株。測(cè)定時(shí)，溫度恒定在28～35 ℃，大氣CO2濃度保持在430～530 ppm，相對(duì)濕度為70%～80%，光合有效輻射為800～1600 μmol·m-2·s-1。

1.3.5葉片碳水化合物含量的測(cè)定 于上午8:00取樣，在每個(gè)處理中剪取主莖倒二葉5片，擦凈葉片上的塵土和污物，迅速放于裝有液氮的冰壺中，帶回實(shí)驗(yàn)室，貯存于-40 ℃超低溫冰柜中，待取樣結(jié)束后，統(tǒng)一測(cè)定。蔗糖、果糖含量測(cè)定參照張志良[16]的方法，可溶性糖和淀粉含量測(cè)定參照王晶英[17]的方法。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入、整理，采用SPSS 19.0(IBM，2010)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析及多重比較，采用Origin 9.0進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度DTA-6浸種對(duì)糜子株高和莖粗的影響

由圖1可以看出，不同處理下分蘗期糜子幼苗株高表現(xiàn)不同，表現(xiàn)為D250>D50>D10>CK，與CK相比，D10、D50、D250分別提高5.41%、28.08%、50.64%；方差分析表明，D50、D250與CK之間的差異均達(dá)顯著水平(P<0.05)，說明高濃度對(duì)株高促進(jìn)作用明顯；D250與D50之間存在顯著差異，D10與CK之間無顯著差異，說明DTA-6濃度較低時(shí)，對(duì)株高促進(jìn)效果不明顯。

不同處理下糜子分蘗期幼苗莖粗D50處理下的為最大；與CK相比， DTA-6浸種對(duì)糜子幼苗莖粗都有一定的提高作用，D10、D50、D250處理下糜子幼苗莖粗分別較CK提高17.50%、54.18%、31.47%；方差分析表明，D10與CK無顯著差異，說明低濃度促進(jìn)效果不明顯；其中D50、D250與CK之間均存在顯著差異(P<0.05)。

2.2 不同濃度DTA-6浸種對(duì)糜子幼苗各器官干重和根冠比的影響

如表1所示，與CK相比，DTA-6處理對(duì)糜子幼苗葉干重、莖干重和根干重均有促進(jìn)效果，并且隨著濃度的升高，增加幅度越高。葉干重在D10、D50、D250處理下分別較CK增加了0.06、0.56、0.99 g·株-1，莖干重分別增加了0.04、0.42、0.54 g·株-1，根干重分別增加0.03、0.09、0.09 g·株-1。方差分析表明，D50、D250處理下的葉干重、莖干重、根干重均與CK之間的差異達(dá)顯著水平(P<0.05)。糜子幼苗根冠比在不同處理下以D10為最大，其次為CK，最后為D50和D250，即隨著DTA-6濃度的增大，糜子根冠比呈降低趨勢(shì)。方差分析表明，CK與D10之間無顯著差異，說明低濃度時(shí)DTA-6對(duì)根冠比雖然有增加效果，但不顯著；與CK相比，D50和D250分別降低10%、20%，說明高濃度的DTA-6降低糜子根冠比。

圖1 不同濃度DTA-6浸種對(duì)糜子幼苗株高和莖粗的影響Fig.1 Effects of different concentration DTA-6 on plant height and stem diameter in proso millet seedings 不同小寫字母表示不同處理差異顯著(P<0.05)，誤差棒表示標(biāo)準(zhǔn)差。CK、D10、D50、D250分別代表清水、10、50、250 mg·L-1 DTA-6。下同。Different letters indicate a significant difference at P<0.05 among different treatments; Error bars mean±SD. CK: water; D10: 10 mg·L-1 DTA-6; D50: 50 mg·L-1 DTA-6; D250: 250 mg·L-1 DTA-6. The same below.

處理Treatment葉干重Leaf dry weight (g·plant-1) 莖干重Stem dry weight (g·plant-1)根干重Root dry weight (g·plant-1)根冠比Root/shoot ratioCK0.36±0.05c0.35±0.02c0.07±0.01b0.10±0.01abD100.42±0.03c0.39±0.03c0.10±0.01b0.12±0.01aD500.92±0.04b0.77±0.05b0.15±0.03a0.09±0.02bcD2501.35±0.29a0.93±0.02a0.16±0.02a0.07±0.01c

注：表中數(shù)據(jù)為平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差。同列不同字母表示差異顯著(P<0.05)。下同。

Note: The date is expressed as mean±SD. Different small letters in the same column indicate significant differences at theP<0.05 level. The same below.

2.3 不同濃度DTA-6浸種對(duì)糜子單株綠葉面積的影響

圖2 不同濃度DTA-6浸種對(duì)糜子幼苗 單株綠葉面積的影響Fig.2 Effects of different concentration DTA-6 on leaf area per plant in proso millet seedings

由圖2可知，不同濃度DTA-6處理下的糜子單株綠葉面積表現(xiàn)不同。隨著DTA-6濃度的增長，糜子單株綠葉面積不斷增長，在D250處理下糜子的單株綠葉面積最大，并且不同濃度DTA-6處理的糜子單株綠葉面積與CK之間均存在顯著差異(P<0.05)。D250處理下的糜子單株綠葉面積較CK、D10、D50高71.78%、67.64%、27.14%。

2.4 不同濃度DTA-6浸種對(duì)糜子葉片光合特性的影響

由圖3可知，不同濃度DTA-6處理糜子幼苗葉片凈光合速率表現(xiàn)不同，其中D10處理糜子葉片凈光合速率較CK略有降低，而D50、D250糜子葉片凈光合速率較CK均有增加作用，并且D50處理糜子葉片凈光合速率與CK、D10、D250處理之間存在顯著差異(P<0.05)。D50處理下的糜子凈光合速率分別較CK、D10、D250高17.97%、19.15%、12.49%。糜子葉片蒸騰速率在不同處理下表現(xiàn)為D250>D10>D50>CK，說明DTA-6能夠提高糜子葉片蒸騰速率，但各處理間差異不顯著。糜子葉片氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度在不同處理下表現(xiàn)相同，均為D250>D50>D10>CK；3種濃度DTA-6處理葉片氣孔導(dǎo)度均與CK之間存在顯著差異(P<0.05)，胞間CO2濃度在D10與CK之間無顯著差異，在D50、D250與CK之間均存在顯著差異(P<0.05)。

圖3 不同濃度DTA-6浸種對(duì)糜子幼苗葉片光合特性的影響Fig.3 Effects of different concentration DTA-6 on leaf photosynthetic characteristics in proso millet seedings

圖4 不同濃度DTA-6浸種對(duì)糜子幼苗葉片碳水化合物含量的影響Fig.4 Effects of different concentration DTA-6 on leaf carbohydrate content in proso millet seedings

2.5 不同濃度DTA-6浸種對(duì)糜子葉片碳水化合物積累的影響

如圖4所示，3種濃度DTA-6浸種處理下糜子葉片蔗糖含量均高于CK，并且與CK之間差異均達(dá)顯著水平(P<0.05)；D50處理下葉片蔗糖含量顯著高于D10、D250；葉片蔗糖含量在CK處理下分別較D10、D50、D250低34.19%、43.18%、28.86%。可溶性糖含量和果糖含量在各處理下表現(xiàn)為CK最大，其次為D250、D50，最后為D10；方差分析表明，CK下的可溶性糖含量與D10、D50之間均存在顯著差異(P<0.05)，而CK下的果糖含量與D10、D50、D250之間均存在顯著差異(P<0.05)。糜子葉片淀粉含量在不同處理下表現(xiàn)為D10>D250>CK>D50，除D10與D50之間的差異達(dá)顯著水平外(P<0.05)，其他各處理之間無顯著性差異。

3 討論

株高和莖粗是衡量植株株型的兩個(gè)最基本指標(biāo)，株高適度、莖稈粗壯有利于維持高效的養(yǎng)料供應(yīng)和抗逆性，防止倒伏。高源等[18]研究指出，噴施DTA-6均可增加不同種植密度下夏玉米莖稈粗度。本研究表明，糜子種子經(jīng)DTA-6浸種處理后，株高增加，莖稈增粗；在試驗(yàn)設(shè)置濃度范圍內(nèi)，作用效果隨著DTA-6濃度的增加基本呈增加趨勢(shì)，株高在250 mg·L-1處理下最大，莖粗在50 mg·L-1處理下最大。

生物量在一定程度上可以反映幼苗素質(zhì)的好壞。本研究表明，DTA-6浸種處理可以增加糜子幼苗葉干重、莖干重和地下干重，并且隨著濃度的增加，效果越顯著，這與馮亞楠[14]在大豆的研究結(jié)果一致。孔祥森[19]研究表明，1.0～20.0 mg·L-1DTA-6浸泡水稻(Oryzasativa)種子24 h能夠增加播后15 d水稻幼苗的根冠比。本研究也指出，糜子幼苗根冠比在10 mg·L-1DTA-6處理下高于對(duì)照，而在50～250 mg·L-1DTA-6下顯著低于對(duì)照，說明DTA-6濃度較高時(shí)對(duì)地上部干重增加效果優(yōu)于地下部干重。

化學(xué)調(diào)控不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)作物的外部形態(tài)特征進(jìn)行調(diào)控，同時(shí)可以影響作物的內(nèi)部生理特性[20]。綠葉是光合作用的載體，單位面積上綠葉面積的多少是植物光能利用效率的重要標(biāo)志[21]。本研究結(jié)果表明，隨著DTA-6浸種濃度的增高，苗期糜子單株綠葉面積也隨之增高，說明DTA-6在一定程度上能夠擴(kuò)大源器官進(jìn)行光合作用的面積。3種濃度DTA-6浸種均能夠提高糜子葉片光合特性，這與Qi等[22]在玉米、大豆幼苗上的研究結(jié)果一致，進(jìn)一步研究表明50 mg·L-1DTA-6處理下糜子葉片凈光合速率顯著高于其他處理，葉片蒸騰速率在各處理間差異不顯著；而葉片氣孔導(dǎo)度和胞間CO2濃度均隨著DTA-6濃度的升高而增加，即在250 mg·L-1DTA-6處理下達(dá)到最高；當(dāng)DTA-6浸種濃度為10～50 mg·L-1時(shí)，糜子葉片凈光合速率與氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度呈正相關(guān)關(guān)系，濃度為50～250 mg·L-1時(shí)，則呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，說明DTA-6浸種濃度在一定范圍內(nèi)引起糜子葉片光合作用的增強(qiáng)可能是因?yàn)闅饪讖堥_程度擴(kuò)大，有利于CO2濃度增大，能夠?yàn)楣夂献饔锰峁┏渥愕脑稀?/p>

碳水化合物是植物的基礎(chǔ)代謝之一[23]。在植物體內(nèi)，蔗糖是碳水化合物運(yùn)輸?shù)闹饕问?，并且是光合作用的最初產(chǎn)物之一，在葉片中蔗糖含量的多少可以反映葉片對(duì)光合產(chǎn)物的合成能力[24]，本研究指出，DTA-6浸種處理增加了糜子葉片蔗糖含量，均與CK之間達(dá)顯著水平，其中以50 mg·L-1DTA-6處理下的最高，這與葉片凈光合速率變化相一致。蔗糖水解后可生成果糖和葡萄糖[25]。本研究表明，DTA-6處理的糜子葉片可溶性糖含量和果糖含量顯著低于CK，說明糜子葉片蔗糖的分解較少用于自身物質(zhì)合成，更多的蔗糖用于外運(yùn)，從而促進(jìn)糜子根系和莖稈的生長。淀粉是主要的能量貯存物質(zhì)，其合成依賴于蔗糖的供應(yīng)，在作物植株發(fā)育過程中可轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄蕴?，?duì)以后的生殖有積極作用[26]。劉春娟等[10]研究表明，葉面噴施DTA-6可促進(jìn)大豆葉片中淀粉積累，而本研究中糜子葉片淀粉含量在3個(gè)濃度DTA-6中表現(xiàn)不一致，10、250 mg·L-1DTA-6提高了葉片淀粉含量，50 mg·L-1DTA-6降低了葉片淀粉含量，認(rèn)為造成這種差異的原因在于不同濃度DTA-6對(duì)糜子葉片中蔗糖磷酸合成酶和淀粉酶調(diào)控效果不同[27]。關(guān)于DTA-6浸種對(duì)糜子葉片糖代謝相關(guān)酶的影響有待于進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

不同濃度DTA-6浸種能夠有效調(diào)控糜子葉片光合特性，提高葉片蔗糖含量，從而促進(jìn)糜子植株健壯生長。在生產(chǎn)實(shí)踐中，推薦以50 mg·L-1DTA-6對(duì)糜子進(jìn)行浸種處理。