赤霉素处理对甘蔗节间伸长及产质量的影响

吴建明，李杨瑞，王爱勤，杨柳，杨丽涛

（1.广西农业科学院经济作物研究所，南宁530007；2.广西作物遗传改良生物技术重点开放实验室，南宁530007；3.广西大学广西亚热带生物资源保护利用重点实验室，南宁530004；4.中国农业科学院甘蔗研究中心，南宁530007）

赤霉素处理对甘蔗节间伸长及产质量的影响

吴建明1，2，3，李杨瑞2，3，4，王爱勤3，杨柳3，杨丽涛3

（1.广西农业科学院经济作物研究所，南宁530007；2.广西作物遗传改良生物技术重点开放实验室，南宁530007；3.广西大学广西亚热带生物资源保护利用重点实验室，南宁530004；4.中国农业科学院甘蔗研究中心，南宁530007）

以甘蔗品种新台糖22号为试验材料，通过智能温室桶栽和大田栽培，在伸长初期以200mg/L GA3进行叶面喷施处理，对照喷清水，研究GA3处理后对甘蔗节间伸长及产质量产生的效应。结果表明：（1）GA3处理后的株高在各个时期均显著高于对照；中部茎的长度得到显著提高，上、下部茎的长度差异不明显。（2）GA3处理后茎粗均稍有下降；单茎重和产量得到显著提高。（3）GA3处理后甘蔗蔗糖分得到提高；而还原糖下降；重力纯度、纤维分、锤度和转光度均有不同程度的提高。由此可说明，GA3处理主要促进甘蔗茎伸长，通过增加茎长和单茎重来提高产量；甘蔗蔗糖分主要集中在茎部，而茎长得到提高后蔗糖分也得到提高。

甘蔗；赤霉素；产质量；影响

甘蔗是我国主要糖料作物，蔗糖产量已占食糖产量的90%左右。广西是我国最大的糖业基地，蔗糖业是广西经济建设的支柱产业和优势产业，近十年来广西的糖业生产迅速发展，对全国食糖供求平衡起着举足轻重的作用。如今，随着能源供应的日益紧张和养殖业的不断发展，甘蔗产业受到高度重视，也对未来广西甘蔗育种提出新的要求。无论培育糖料甘蔗、能源甘蔗还是饲料甘蔗，高产高糖依然是育种的重要选育指标。在甘蔗生产过程中，种植高产、高糖、抗病、抗逆性强的品种能同时兼顾糖厂和蔗农的利益。培育高产、高糖、抗病、抗逆的甘蔗新品种是育种家长期追求的目标。在高产、高糖品种基础上进行化学调控使甘蔗发挥更大效益也是一种科学有效的方法。植物激素作为植物体内的痕量信号分子，对于调节植物的各种生长发育过程和环境的应答具有十分重要的意义。植物激素及一大批人工合成的生长调节物质的应用直接为作物和果蔬农业的化学控制作出了重要贡献。赤霉素在甘蔗上的应用研究，从1950年澳大利亚的Coleman率先研究以来，已有50多年的历史。20世纪70年代赤霉素在甘蔗上的应用得到比较系统的研究，主要研究内容包括赤霉素用量、施用次数及处理的间隔时间对甘蔗的影响等。研究结果表明赤霉素能使蔗茎长度增加13%～18%，平均单茎重增加0.178～0.278 kg，每公顷增产9.0～27.5t甘蔗，特别是在逆境条件下赤霉素对甘蔗的作用更加显著[1-4]。关于赤霉素对甘蔗蔗糖分的影响还没有一致意见，或者增加糖分或者有轻微的负效应或者影响不大，但研究结果均未达到显著水平。

我国从1965年开始研究赤霉素在甘蔗上的应用，结果认为分蘖数比对照减少9.42%～36%，这种抑制作用自始至终都比较明显，说明赤霉素在甘蔗上的施用应该在甘蔗分蘖末期施用较佳；施用赤霉素对甘蔗的茎长、茎重、产量均有显著提高[5-8]。为了更好地促进赤霉素在甘蔗生产上大面积应用，很有必要研究赤霉素调控甘蔗节间伸长的主要部位及其效应并进一步探讨其机理。本研究以甘蔗品种ROC22为植物材料，通过智能温室桶栽和大田栽培试验研究赤霉素对甘蔗节间伸长、产量和品质产生的效应，为探讨赤霉素调控甘蔗节间伸长的机理提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

甘蔗品种为ROC22，由广西甘蔗研究所提供，采用智能温室大棚桶栽和大田栽培方式种植。GA3结晶粉末1 g袋装，购自上海迪奥生物科技有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 桶栽试验2007年3月7日在广西大学农学院智能温室内桶栽。试验设赤霉素处理与对照，3次重复。每次重复30桶，桶与桶的中间距离1.2 m，3排，每排10桶。于伸长初期（出现可见节间时），赤霉素处理用200 mg/L浓度的赤霉素进行叶面喷施，对照喷清水。

1.2.2 田间试验于2008年3月17日在广西甘蔗研究所试验地种植。试验设赤霉素处理与对照，3次重复。小区行长10.5 m，行距1.2 m，4行区，小区面积50.4 m2。于伸长初期（出现可见节间时），赤霉素处理用200 mg/L浓度的赤霉素进行叶面喷施，对照喷清水。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 株高测定每处理各选择具有代表性的甘蔗20株，分处理前、处理后7 d、14 d、28 d、56 d测定株高。成熟后，取生长一致的甘蔗20株测定下部（1～5节）、中部（6～11节）、上部（12节以上）长度。

1.3.2 考种收获后各处理选择具有代表性有效茎20株，分别测定茎长、茎径、单茎重等项目。产量采用称各小区全部甘蔗重量计产。

1.3.3 工艺品质测定收获后各处理取样10株，测定甘蔗蔗糖分、蔗汁锤度、蔗汁蔗糖分、蔗汁重力纯度和蔗汁还原糖分。甘蔗品质委托农业部甘蔗品质监督检验测试中心（南宁）分析。

1.4 数据分析

试验数据处理采用SPSS 14.0进行方差分析，用Excel2003制作表格和图片。

2 结果与分析

2.1 赤霉素对甘蔗株高的影响

由图1可看出，在甘蔗伸长初期经赤霉素处理后，无论是智能温室桶栽还是田间栽培均明显提高了植株高度。桶栽在处理后7 d、14 d、28 d和56 d株高分别提高了44.26%、53.59%、54.47%和33.34%，差异达到极显著水平；而大田栽培也分别提高了17.32%、14.50%、8.35%和4.39%，差异也达到显著水平。由此可说明，赤霉素处理后智能温室桶栽对株高的促进作用要比大田栽培明显，这可能是智能温室桶栽的气候条件受外界影响小于大田栽培所致。但赤霉素处理对智能温室桶栽和大田栽培的主要促进作用在7 d、14 d、28 d，由此可推测赤霉素的促进效应主要集中在1个月左右，1个月后促进效果呈下降趋势。

2.2 赤霉素对节间伸长及产量的影响

赤霉素处理引起节间伸长效果的优势一直保持到后期，节间伸长效果主要集中在中部茎。赤霉素处理后智能温室桶栽和大田栽培的中部茎的长度分别提高了116.29%和28.43%，上、下部茎的长度差异不明显，但是上中部茎长的伸长效果和持续时间均是智能温室桶栽比大田栽培明显，这可能是由于智能温室的气候条件比大田要相对恒定所致（表1）。由此可知赤霉素处理甘蔗节间伸长效果主要在中部即处理后的效果主要集中在一定时间，但这种效果持续到后期。这说明如果施用赤霉素2次促进甘蔗节间伸长效果可能更加明显，这与前人的研究结果[1，4]一致。赤霉素处理后桶栽和大田栽培的茎长分别提高了50.64%和9.31%，差异达到显著水平；桶栽和大田栽培的茎粗均稍有下降，但差异不明显；桶栽的单茎重提高了20.93%，差异达到显著水平，而大田栽培的单茎重也提高了7.56%；桶栽和大田栽培的产量处理比对照分别提高了21.20%和7.54%，差异达到显著水平。这说明赤霉素主要促进甘蔗茎的伸长，通过增加茎长和单茎重来提高产量。

图1 赤霉素处理对桶栽及大田甘蔗株高的影响

表1 桶栽与大田甘蔗各性状的表现

2.3 赤霉素对甘蔗品质的影响

赤霉素处理后桶栽和大田栽培的甘蔗蔗糖分分别提高了6.03%和2.85%，差异不显著；桶栽的还原糖降低了21.05%，差异不显著，而大田栽培的还原糖降低了29.04%，差异达到显著水平。桶栽和大田栽培的重力纯度、纤维分、锤度和转光度均有不同程度的提高，但差异不显著（表2）。

表2 桶栽与大田栽培甘蔗品质分析

3 讨论

甘蔗收获的是蔗茎，产量主要由甘蔗茎长和茎粗决定，而赤霉素对节间的促进作用已经得到证实，所以赤霉素促进甘蔗节间伸长进而对增加产量具有明显效果。本研究结果表明，赤霉素处理使甘蔗株高显著增加，效果主要集中在1个月左右。而且成熟期茎长也显著得到提高，主要增加在甘蔗中部茎，而下部和上部茎差异不明显。这说明处理后的效果主要持续一段时间，但这种效果持续到收获期。这也验证了前人的研究结果[1，4]。本研究结果还表明，赤霉素处理后甘蔗单茎重和产量也明显得到提高，而茎径差异不明显。这些结果说明赤霉素主要促进甘蔗节间伸长，通过增加茎长和单茎重来提高产量，但其作用方式因种植的气候条件而异。至于它们通过何种机制调节节间伸长还有待更深入的研究。

赤霉素处理对甘蔗品质的影响在国内外已有大量报道，但结果不尽相同。Buren等（1979）研究表明，赤霉素处理后甘蔗纯度和旋光度均高于对照[2]。谭显平等（2004）的研究结果表明，赤霉素处理能提高甘蔗蔗糖分，降低了纤维分和还原糖含量[7]。童晓利等（2003）研究表明，赤霉素处理果蔗后蔗糖分比对照低[8]。朱俊杰研究结果表明，乙烯利和赤霉素同时处理甘蔗后，蔗糖分、锤度、纯度均有一定程度提高，而纤维分和还原糖含量下降[9，10]。这些研究表明赤霉素处理对甘蔗品质具有一定的改善作用，我们的试验也证明了这一点。甘蔗糖分增加的原因可能是由于糖分主要集中在甘蔗的茎部，而GA3处理后，显著提高了甘蔗的茎长，所以蔗糖分也得到提高。但是本研究两年的试验结果均表明赤霉素处理后的纤维分得到提高，这与前人的研究不同，需要进一步研究证实。

[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.赤霉素对甘蔗生长的影响[J].植物生理学通讯，1965（4）:8-10.

[6]林韶湘，苏广达.赤霉素（GA3）及吲哚丁酸（IBA）处理宿根甘蔗促进发株及幼苗生长的研究[J].作物学报，1984，10（1）:63-64.

[7]谭显平，吕达，李红梅，等.不同生长调节剂对果蔗产量和品质的影响[J].甘蔗糖业，2004（6）:6-10.

[8]童晓利，徐生，伍冠锁，等.丘陵地区果蔗高产高效栽培技术[J].南京农专学报，2003，19（1）:41-44.

[9]朱俊杰.乙烯利及其和赤霉素相结合对甘蔗光合作用的综合效应[D].广西:广西大学，2002：1-5.

[10]谢特立.赤霉素、乙烯利对三个甘蔗品种一些生化特性、产量、品质的效应[D].广西:广西大学，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

国家科技支撑计划项目（2007BAD30B03）；广西科技攻关重点项目（桂科攻0782004-3）。

吴建明（1978-），男（壮族），广西宁明县人，助理研究员，博士，从事植物生理生化和生物技术研究。Email：wujianming2004@126.com。

李杨瑞，教授，博导，广西农业科学院院长。Email：liyr@gxaas.net。