烯效唑（S3307）浸種對工業(yè)大麻種子萌發(fā)及葉噴對幼苗生理特性的影響

姜穎，王曉楠，韓承偉，張曉艷，曹焜，韓喜財，趙越，3，孫宇峰*，馮乃杰

（1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)農(nóng)學(xué)院，黑龍江大慶163319；2.黑龍江省科學(xué)院大慶分院，黑龍江 大慶163319；3.黑龍江省科學(xué)院高技術(shù)研究院，黑龍江哈爾濱150020）

工業(yè)大麻是中國古老的纖維作物及傳統(tǒng)的經(jīng)濟作物之一，有著悠久的栽培利用歷史，是一種多用途、多功能作物，廣泛應(yīng)用于紡織、造紙、建材、食品及醫(yī)藥等多個領(lǐng)域，為大量傳統(tǒng)和創(chuàng)新的工農(nóng)業(yè)等提供原料［1-3］。工業(yè)大麻生長發(fā)育過程中，受到許多環(huán)境因素（如干旱脅迫［1］、鹽堿脅迫［4］、重金屬脅迫［5］、低鉀脅迫［6］等）的影響，限制了大麻的生長發(fā)育，進而影響大麻纖維和種子的產(chǎn)量及品質(zhì)。化學(xué)調(diào)控是以應(yīng)用植物生長調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)內(nèi)源植物激素系統(tǒng)從而影響植物生長發(fā)育的技術(shù)，既可以充分發(fā)揮良種的潛力，還可以增強作物的抗逆能力。烯效唑（S3307）作為一種高效低毒的三唑類植物生長延緩劑［7］，具有廣譜、高效、低毒、低殘留的特點［8］。S3307具有很強的生長調(diào)節(jié)能力，活性高，易降解，在土壤中殘留期短，無污染［9］，常被應(yīng)用于調(diào)控植物生長和發(fā)育、增強抗逆性等方面，進而提高產(chǎn)量，改善品質(zhì)。烯效唑在麻類作物上的應(yīng)用研究較少，只在亞麻和苧麻抗倒伏、增加產(chǎn)量及改善品質(zhì)方面有所應(yīng)用［10-12］，但有關(guān)烯效唑在工業(yè)大麻上的應(yīng)用鮮有報道。本試驗利用S3307浸種及葉面噴施研究其對工業(yè)大麻種子萌發(fā)及幼苗生理特性的影響，篩選適宜的S3307浸種濃度及葉面噴施濃度，旨在為烯效唑在工業(yè)大麻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)及抗逆等方面的應(yīng)用提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料“慶大麻1號”種子由黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院大慶分院提供，烯效唑（S3307）由黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)化控實驗室提供。

1.2 方法

1.2.1 種子萌發(fā)的測定

選取大小一致，籽粒飽滿的“慶大麻1號”種子，75%乙醇消毒，蒸餾水沖洗3次，在不同濃度的S3307處理液 （0（蒸餾水浸種）、0.2、0.4、0.8、1.6 mg/L）中浸種 10 h后（在前期試驗基礎(chǔ)上，按照 2倍遞增關(guān)系設(shè)置的浸種濃度），用蒸餾水沖洗干凈。將100粒浸種處理的種子擺在洗凈、烘干并鋪好濾紙的發(fā)芽盒中，5次重復(fù)，在光照/黑暗周期（12 h/12 h，（24±1）℃）的光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，定期定量向發(fā)芽盒中加水。測定7天內(nèi)每天種子萌發(fā)數(shù)和第7天幼苗生長指標（胚根長+胚軸長），根據(jù)發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)［13］明確適宜工業(yè)大麻浸種的S3307濃度。

1.2.2 幼苗生理特性的測定

種子催芽后進行播種，選擇發(fā)芽較好且長勢一致的種子，定植于裝有草炭土（pH 6.30）和沙子體積比為2∶1的花盆中，在遮雨棚中進行試驗，保證供水一致（維持在田間持水量的70%），直至三葉期（3對真葉），選用不同濃度的 S3307（0（蒸餾水葉噴）、20、40、60、80 mg/L）進行葉面噴施，5 d后取樣，采集完全伸展的第三對真葉進行后續(xù)試驗，用液氮快速冷凍，然后在-80℃下保存。20片葉子為一個重復(fù)，每個處理4個重復(fù)。根據(jù)生理指標的測定結(jié)果，明確工業(yè)大麻葉面噴施的適宜S3307濃度。

SPAD值采用SPAD-502手持葉綠素儀測定；凈光合速率（PN）采用LI-6400XT便攜式光合作用測量系統(tǒng)測定；可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定［14］；可溶性蛋白質(zhì)含量采用考馬斯亮藍（G250）法測定［15］；丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸法測定［16］；超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮藍四唑（NBT）光還原法測定［17］；過氧化物酶（POD）活性采用愈創(chuàng)木酚氧化法測定［17］。

1.3 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2010和SPSS statistics 20軟件進行整理分析，采用OriginPro 8.0繪圖軟件繪制圖片。

2 結(jié)果與分析

2.1 S3307浸種對工業(yè)大麻種子萌發(fā)的影響

由表1可知，隨著S3307濃度的增加，工業(yè)大麻種子的發(fā)芽指數(shù)呈先上升后下降的趨勢，在0.4 mg/L S3307濃度處理下，發(fā)芽指數(shù)達到53.05，比對照處理提高了11.07%，差異顯著。工業(yè)大麻種子的活力指數(shù)在0.4mg/L S3307濃度處理下達到最高，為591.51，比對照顯著提高了7.79%。綜上分析，0.4 mg/L的S3307浸種濃度對工業(yè)大麻種子萌發(fā)有顯著的促進作用。

表1 S3307浸種對工業(yè)大麻種子萌發(fā)的影響Table 1 Effects of soaking seeds with uniconazole on germination of industrial hemp seeds

2.2 S3307葉面噴施對工業(yè)大麻幼苗生理特性的影響

2.2.1 S3307葉面噴施對工業(yè)大麻幼苗SPAD值和凈光合速率（PN）的影響

從圖1可以看出，與對照相比，20、40、60 mg/L S3307葉噴后，葉片SPAD值分別顯著提高了5.30%、14.77%和6.07%，而80 mg/L S3307處理與對照差異不顯著。S3307處理對工業(yè)大麻葉片凈光合速率（PN）的影響與SPAD值相同，表現(xiàn)為20、40、60 mg/L濃度處理分別比對照顯著提高了6.60%、21.65%和10.23%。綜上說明，40 mg/L的S3307噴施有利于提高葉片的SPAD值和PN值。

圖1 S3307葉面噴施對工業(yè)大麻葉片SPAD值和凈光合速率（PN）的影響Fig.1 Effects of S3307 foliar spraying on SPAD value and net photosynthetic rate（PN）of industrial hemp leaves

2.2.2 S3307葉面噴施對工業(yè)大麻幼苗滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響

從圖2可以看出，在20、40、60 mg/L S3307葉噴后，葉片內(nèi)可溶性糖含量相比于對照有所增加，而在40mg/L S3307處理下，葉片內(nèi)可溶性糖含量達到4.8mg/g，比對照顯著提高了1.62倍。與對照相比，20、40、60 mg/L S3307葉噴后，葉片內(nèi)可溶性蛋白含量分別顯著提高了12.13%、33.69%和10.24%，而80 mg/L S3307處理與對照差異不顯著?？梢?，40 mg/L的S3307處理，工業(yè)大麻葉片內(nèi)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)明顯增加。

圖2 S3307葉面噴施對工業(yè)大麻幼苗可溶性糖和可溶性蛋白含量的影響Fig.2 Effects of S3307 foliar spraying on soluble sugar content and soluble protein content of industrial hemp leaves

2.2.3 S3307葉面噴施對工業(yè)大麻幼苗丙二醛（MDA）含量和保護酶活性的影響

從圖3可以看出，與對照相比，葉片噴施40、60 mg/L的S3307，MDA含量分別顯著降低了12.38%和5.71%，而20、80 mg/L S3307處理與對照差異不顯著?？梢姡m宜濃度S3307處理可以顯著降低工業(yè)大麻葉片內(nèi)MDA含量。

圖3 S3307葉面噴施對工業(yè)大麻幼苗丙二醛（MDA）含量的影響Fig.3 Effects of S3307 foliar spraying on malondialdehyde（MDA）content of industrial hemp leaves

從圖4可以看出，與對照相比，噴施40 mg/L的S3307，工業(yè)大麻葉片SOD活性顯著提高了13.52%，而 20、60、80 mg/L S3307處理與對照差異不顯著。在 20、40、60 mg/L S3307葉噴濃度下，POD活性相比于對照分別顯著提高了1.10、1.29和1.12倍。說明適宜濃度S3307葉面噴施，工業(yè)大麻葉片MDA含量可顯著降低，而SOD和POD活性可得到明顯增強，其適宜濃度為40 mg/L。

圖4 S3307葉面噴施對工業(yè)大麻幼苗保護酶活性的影響Fig.4 Effects of S3307 foliar spraying on protective enzyme activity of industrial hemp leaves

3 討論與結(jié)論

根據(jù)種子萌發(fā)的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)可以有效地反映種子活力，尤其是活力指數(shù)，既包括發(fā)芽總數(shù)和發(fā)芽速率的信息，又反映了幼苗的生長勢［13，18］，因此可以很好地反映S3307對種子萌發(fā)的影響。本研究結(jié)果表明，0.4 mg/L的S3307浸種既增加了工業(yè)大麻種子的發(fā)芽指數(shù)，又增加了其活力指數(shù)。

葉綠素含量可直接由SPAD值反應(yīng)出來，SPAD值越大，說明葉綠素含量越高，進而可以提高葉片的光合能力，增強抗性和產(chǎn)量［19］。張洪鵬等［20］研究表明，葉面噴施S3307能夠提高SPAD值，增加葉綠素含量，進而增強光合作用。本試驗結(jié)果表明，葉面噴施適宜濃度的S3307能夠顯著提高葉片SPAD值，增強葉片的凈光合速率（PN）?？扇苄蕴呛涂扇苄缘鞍鬃鳛闈B透調(diào)節(jié)物質(zhì)，參與植物生長發(fā)育過程中的重要途徑。可溶性糖不僅為植物的生長發(fā)育提供能量和代謝中間產(chǎn)物，且作為植物生長發(fā)育和基因表達的重要調(diào)節(jié)因子，具有信號功能［21］?？扇苄缘鞍资侵参矬w內(nèi)酶合成的原料，同時也可以分解產(chǎn)生一些小分子代謝物，對植物體正常生理代謝意義重大［22］。張治安等［23］研究表明，S3307通過提高葉片的比葉重和葉綠素含量來改善葉片的光合性能，使可溶性糖含量增加。陳衛(wèi)衛(wèi)等［24］研究表明，S3307處理提高了谷子的可溶性糖和可溶性蛋白含量，進而提高細胞滲透濃度，在改善作物品質(zhì)和抗性方面有積極意義。本研究表明，適宜濃度S3307進行葉面噴施可以顯著增加工業(yè)大麻葉片滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)含量。植物對活性氧的過度生產(chǎn)表現(xiàn)出氧化應(yīng)激反應(yīng)，丙二醛（MDA）作為膜脂過氧化產(chǎn)物，其含量多少標志著膜受損程度的大小及膜脂過氧化水平的高低［25，26］。李秋等［27］研究發(fā)現(xiàn)，葉面噴施適宜濃度的S3307后，綠豆葉片的MDA含量降低，本研究與其結(jié)果相似。SOD和POD等抗氧化酶作為活性氧清除劑，可相互協(xié)調(diào)，保護植物免受活性氧過度生產(chǎn)的損害，從而維持植物體內(nèi)活性氧代謝的平衡［28］。劉國寧等［29］研究發(fā)現(xiàn)葉面噴施適宜濃度的S3307能顯著增強葉片的SOD和POD活性，說明S3307可促進葉片生理代謝，提高葉片抗氧化能力。本研究同樣發(fā)現(xiàn)，適宜濃度S3307葉面噴施可以明顯增強工業(yè)大麻葉片的SOD和POD活性。

綜上研究發(fā)現(xiàn)，0.4 mg/L的S3307浸種顯著提高了工業(yè)大麻種子的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)。葉面噴施40 mg/L的S3307可以顯著增加工業(yè)大麻葉片的SPAD值和凈光合速率，增加葉片的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)——可溶性糖和可溶性蛋白含量，增強SOD和POD活性，降低MDA含量。