矮壮素对大丽花生长发育和内源激素含量的影响及相关性分析

甄红丽，苑兆和，冯立娟，丁雪梅，王晓慧，韩玲玲，杨尚尚

(1.山东省果树研究所，山东 泰安 271000；2.山东农业大学林学院，山东 泰安 271018)

大丽花(Dahliapinnata)又名大理花、天竺牡丹、地瓜花等，原产墨西哥、危地马拉及哥伦比亚一带，是菊科大丽花属(Dahlia)的多年生球根花卉，属世界名花。大丽花花型千姿百态，色彩绮丽夺目，且品种繁多，适应性强，可盆栽和地植，是美化公园、布置庭院的较好花卉材料[1]。但生产中适于盆栽且花色丰富、花型美观、花期不同的矮生型品种较少，而中生和高生型品种易出现倒伏现象。目前，矮化大丽花的方法主要为调整栽培管理方法[1-2]及植物生长调节剂的利用，其中矮壮素[3]、比久[4]、多效唑[4-8]和烯效唑[8-9]在大丽花上的应用已有报道，但都为多次施药，且多集中在研究生长调节剂对大丽花形态指标及部分抗性生理指标的影响方面。

植物生长调节剂作为植物生长物质的一种，通过调控植株内源激素含量影响植物整体的生长发育，有效改善植株生长发育指标、抗逆性和产量[10]。植物生长延缓剂矮壮素在大丽花上的研究未见相关报道。本研究以大丽花品种‘陇上雄鹰’为试材，研究矮壮素不同施用方式和不同浓度对大丽花生长发育和内源激素含量的影响，并分析二者的相关性，以期为阐明矮壮素对大丽花生长发育的调控机理提供理论依据。

1 材料与方法

1.1试验材料 试验于2010年在山东省果树研究所观赏园艺室实验基地进行。材料为大丽花高生型品种‘陇上雄鹰’，株高约为102.6 cm，花期7月上旬。于2010年4月23日分根，催芽；5月12日扦插，扦插苗株高约10 cm，基质为园土、沙和草炭混合物(V园土∶V沙∶V草炭=5∶3∶2)，15 d生根后选生长健壮、株高一致的幼苗定植于口径28 cm、高30 cm的塑料盆内，盆土配制为V园土∶V沙∶V草炭∶V羊粪=5∶3∶2∶1，进行常规管理[11-12]。

矮壮素是河南富农化工有限公司生产的质量分数为96%的晶体颗粒。

1.2试验方法 株高20 cm时(9月4日)进行喷施和根施处理1次。采用单因素随机区组设计，以清水处理为对照。矮壮素浓度梯度为0、1 000、1 500、2 000、2 500、3 000 mg·L-1，每处理3个重复，每重复6盆，每盆1株。处理后分别在营养生长期(9月12日)和生殖生长期(10月12日)取完整的成熟叶片(自植株顶端向下4～5节)，冷冻干燥后，放入-30 ℃冰箱中保存，用于测定内源激素IAA、GA3和ABA含量，测定重复3次。

植株现蕾后用卷尺(精确度1 mm)测量株高、节间长和有效叶面积(长×宽×2/3)；用游标卡尺(精确度0.1 mm)测量茎粗；花朵完全开放后用直尺(精确度1 mm)测量花朵直径，数花瓣数；花期测定为始花期到末花期的时间。

1.3激素的提取与测定 称取0.3 g研磨好的叶片，放入15 mL离心管内，加入含有30 μg·mL-1的二乙基二硫代氨基甲酸钠的100%冷乙腈浸提3次，第1次加5 mL浸提36 h，第2次加4 mL震荡2 h，第3次加2 mL清洗残渣，离心。将浸提液全部倒入蒸馏瓶内进行减压浓缩，然后加8 mL磷酸缓冲液和4 mL三氯甲烷洗涤，将洗涤液倒入试管内震荡2 h，用三氯甲烷和PVPP去除色素和酚类物质，离心；取上清液5 mL用乙酸乙酯萃取植物激素，将萃取液进行减压浓缩后，用1 mL色谱流动相(甲醇∶0.5%乙酸=45∶55)溶解。

测定采用高效液相色谱(HPLC)法，用外标法进行定性和定量分析；植物激素标样为生长素(IAA)、赤霉素(GA3)、脱落酸(ABA)，均为上海伯奥生化公司产品；色谱条件：美国Agilent 高效液相色谱仪，Agilent C18柱；流动相：甲醇∶0.5%乙酸=45∶55；柱温控制在28 ℃；检测波长为254 nm；进样量：20 μL；流速0.9 mL·min-1。

1.4数据统计分析方法 所获数据采用Microsoft Excel 2003软件进行处理，用DPS(7.05版)统计软件对数据进行统计分析，采用单因素方差分析和最小显著差异法(Tukey)多重比较法进行显著性检验及相关分析。

2 结果与分析

2.1矮壮素对大丽花生长发育的影响 喷施和根施矮壮素，可使大丽花株高显著矮化，节间缩短，叶面积、茎粗、花径和花瓣数量增加，花期延长；随着施用质量浓度的增加，对大丽花各形态指标的作用效果逐渐增强(表1)。喷施1 000 mg·L-1处理只显著影响株高、节间长、叶面积和花瓣数(P<0.05)；1 500 mg·L-1处理使花径也有显著变化，而2 000～3 000 mg·L-1对各生长发育指标的作用均达显著水平(2 000 mg·L处理茎粗除外)。3 000 mg·L-1使株高矮化27.6 cm，节间长缩短3.1 cm，茎粗、叶面积、花径和花瓣数分别较对照增加3.38 mm、20.63 cm2、1.7 cm和82枚，花期延长6 d。

除1 500 mg·L-1处理茎粗外，根施处理对‘陇上雄鹰’各生长发育指标影响均达显著水平，且各质量浓度间的影响差异显著。在相同质量浓度处理条件下，根施处理效果>喷施处理效果(表1)。与对照和其他各处理相比，以2 500和3 000 mg·L-1根施效果最显著，株高矮化30.6～33.0 cm，节间长缩短3.5～3.8 cm，茎粗、叶面积分别增加4.06～5.02 mm和74.80～100.19 cm2，花径增大4.7～5.0 cm，花瓣数增加121～153枚，花期延长8～12 d。可见，相同处理水平的矮壮素，根施效果优于喷施，这可能由于大丽花为球根花卉，根部吸收养分能力大于叶面。

表1 矮壮素对大丽花生长发育指标的影响

2.2矮壮素对大丽花内源激素IAA、GA3和ABA含量的影响 营养生长期随着喷施质量浓度的增加，‘陇上雄鹰’叶片内IAA和GA3含量逐渐降低，ABA含量逐渐升高，作用效果逐渐增强(表2)。IAA、GA3含量喷施处理较对照均显著降低，且各处理间差异显著(P<0.05)；ABA含量提高，但仅3 000 mg·L-1处理与对照差异显著(表2)。

根施条件下，1 000和1 500 mg·L-1矮壮素处理对IAA和GA3含量影响均显著(P<0.05)，对ABA含量影响不显著(P>0.05)，2 000～3 000 mg·L-1处理使3种内源激素较对照均有显著变化。以3 000 mg·L-1处理效果最好，IAA和GA3含量分别较对照降低47.59%和22.45%，ABA提高30.95%。与同水平下喷施处理相比，IAA和GA3含量降低22.32%和15.74%(表2)，ABA含量提高15.79%。说明根施较喷施矮壮素对大丽花营养生长影响效果好。

与营养生长期相比，大丽花生殖生长期内源激素含量变化明显不同，在矮壮素处理条件下，IAA和GA3含量较对照均显著提高，ABA含量降低；且施用质量浓度越高作用效果越显著(表2)。喷施各处理内源激素含量较对照大多差异显著，但1 000与1 500 mg·L-1处理对GA3含量的影响虽显著，但处理间差异却不显著(P>0.05)，1 500和2 000 mg·L-1处理对ABA含量的处理间差异也不显著。以3 000 mg·L-1处理作用效果最好，IAA和GA3含量分别较对照提高0.216和0.497 μg·g-1，ABA含量下降0.033 μg·g-1。

根施效果显著优于同水平处理下的喷施效果(表2)。对IAA和GA3的影响，各处理较对照和同水平的喷施处理都显著增加(P<0.05)；1 000和1 500 mg·L-1处理间对ABA影响差异不显著(P>0.05)，且较同水平喷施处理也无显著。与对照和其他处理相比，以2 500和3 000 mg·L-1矮壮素处理效果最好，IAA含量提高了0.797和1.00 μg·g-1，GA3含量提高1.129和1.657 μg·g-1，ABA含量降低0.034和0.037 μg·g-1。表明根施矮壮素较喷施对大丽花生殖生长影响效果显著。

2.3生长期内大丽花生长发育指标与激素含量之间的相关性 ‘陇上雄鹰’的生长发育指标(株高、节间长、茎粗和叶面积)与内源激素IAA、GA3和ABA之间存在一定的相关性，但同一指标与相同内源激素的相关性有差异(表3)。喷施处理，株高与IAA和GA3、小叶面积与ABA含量是极显著正相关(P<0.01)，叶面积与IAA和GA3、株高与ABA是极显著负相关。节间长分别与IAA、ABA是显著正相关和负相关(P<0.05)，与GA3相关性不显著(P>0.05)。茎粗与GA3是极显著负相关，与IAA和ABA是显著负相关和正相关。

表2 矮壮素对大丽花内源激素含量的影响

根施处理，株高与IAA是极显著正相关(P<0.01)，与GA3、ABA分别是显著正相关和负相关(P<0.05)。节间长与IAA是极显著正相关，与GA3是显著正相关，与ABA相关性不显著(P>0.05)。茎粗与3种激素均表现为极显著相关。叶面积均与IAA是显著负相关与GA3和ABA呈极显著正相关(表3)。说明矮壮素的使用方式不同会影响生长发育指标与内源激素的相关性。

与营养生长期相比，大丽花生殖生长期生长发育指标与3种内源激素之间的相关性不同(表4)。喷施处理，花期、花径与IAA和GA3是极显著正相关(P<0.01)，与ABA是极显著负相关。花瓣数与IAA是极显著正相关，与GA3和ABA是显著正相关和负相关(P<0.05)。

表3 营养生长期大丽花生长发育指标与激素含量之间的相关性

表4 生殖生长期大丽花生长发育指标与激素含量之间的相关性

根施处理，花期、花径、花瓣数与IAA、GA3均是极显著正相关；而与ABA相关性有差异，花期、花径与ABA显著负相关，花瓣数与ABA极显著负相关(表4)。说明花的不同发育指标受不同内源激素的调控。

3 讨论

3.1矮壮素对大丽花生长发育的影响 矮壮素为常用的植物生长延缓剂，可以使节间缩短，植株变矮，茎变粗，叶色加深，还可增强植株抗逆性[13-14]。本研究发现，1 000～3 000 mg·L-1处理范围的矮壮素可使大丽花株高显著矮化，节间缩短，主茎增粗，叶面积、花径明显增加，花期延长。且随着药剂浓度的增加，作用效果增强，株型得到显著改善，大丽花观赏价值提高。此外，根施效果明显优于喷施，以根施3 000 mg·L-1处理最显著，各生长发育指标较对照差异均显著。

3.2矮壮素对大丽花内源激素IAA、GA3和ABA含量的影响 IAA和GA3有相同的合成前体焦磷酸法呢脂(FPP)，FPP既可生成牻牛儿牻牛儿焦磷酸(GGPP)，经过环化过程合成GA3；也能产生倍半萜(脱落酸为倍半萜)。因此，若GGPP的环化受抑制，GA3的合成会受阻，脱落酸的生成会得到促进[15]。GGPP的环化过程由贝壳杉烯合成酶A及B所控制，矮壮素为季铵类化合物，对两种酶有抑制效果，可使GGPP的环化步骤受阻[16]。本研究发现，在矮壮素处理条件下，营养生长期大丽花叶片内GA3含量下降，ABA含量升高；说明矮壮素通过影响贝壳杉烯合成酶A及B活性，抑制了GA3的生物合成，间接促进了ABA水平的升高。但生殖期GA3含量升高，ABA含量下降，这可能与植物生长延缓剂的双重效应有关，即随着处理时间的延长，内源ABA含量会表现出先提高后降低的效应[17]。ABA与GA3有拮抗作用，从而使GA3含量在后期出现上升的趋势，且上升效果高浓度>低浓度，根施>喷施。

有关矮壮素直接影响IAA的研究未见报道，但GA3可促进L-色氨酸向IAA的合成前体(D-色氨酸)转化，并调控外消旋酶活性，促进D-色氨酸合成IAA；此外GA3对氧化IAA侧链的IAA氧化酶有抑制作用[15]。本研究中，喷施和根施矮壮素后，‘陇上雄鹰’叶片内IAA含量呈先下降后升高的变化，与GA3含量变化一致。这与矮壮素降低了地榆(Sanguisorbaofficinalis)[18]和高羊茅(Festucaarundinace)[19]营养生长期IAA和GA3含量的研究结果相符。表明矮壮素通过对GA3的调控作用，间接影响IAA含量变化，从而影响大丽花植株的变化。

3.3生长发育指标和内源激素相关性 植物生长发育进程中，任何一种生理过程都是多种激素共同调控来实现的[10]。GA3和IAA是调控植物生长的主要激素，可促进细胞的伸长，使节间伸长、株高增加[20-21]。ABA与IAA和GA3相拮抗，可抑制细胞伸长和促进细胞的横向扩大，抑制植株的纵向生长[22]。相关分析表明，矮壮素处理条件下，‘陇上雄鹰’株高和节间长与IAA和GA3是正相关，与ABA是负相关；而茎粗和叶面积与GA3是极显著负相关，与IAA是显著负相关，与ABA是极显著正相关。说明矮壮素降低GA3和IAA含量，提高ABA含量，抑制了植物细胞的伸长，导致大丽花株高和节间长的生长受抑制，同时促进了茎秆的加粗和叶面积的扩大。这与矮壮素降低赤霉素和生长素含量抑制蓝花棘豆(Oxytropiscierulea)[23]花序节间生长的结果一致。

ABA能促进离层的形成，加快器官的脱落。GA3促进细胞分裂，加强IAA对养分的动员效应，延缓植物器官衰老。IAA可增加细胞壁的伸展性，促进细胞分裂，抑制花朵脱落、叶片老化[10]。相关分析显示，大丽花花期和花径与IAA和GA3是极显著正相关，与ABA是负相关；花瓣与IAA和GA3是正相关，与ABA是负相关。表明生殖期IAA、GA3含量的升高及ABA含量水平的下降有利于促进细胞的继续分裂，促使花瓣增加，花朵增大，同时延缓花朵衰老，延长花期。此外，相关分析表明，IAA与以上5个生长发育指标均呈极显著相关。因此，本研究认为矮壮素对大丽花‘陇上雄鹰’生长发育指标的影响主要是调控了IAA含量的变化。

本研究还发现，矮壮素使‘陇上雄鹰’整个生长发育进程中内源激素均发生变化，且受不同施药方法的影响，同一生长发育指标与同一种内源激素的相关性有差异。这可能由于不同激素的作用也依赖于器官、组织和生长发育阶段的特异性[24]。

4 结论

大丽花‘陇上雄鹰’在喷施和根施矮壮素后，营养生长期和生殖生长期内源激素IAA、GA3和ABA含量均较对照发生显著变化，有效调控了生长发育指标，株高显著矮化，节间缩短，茎秆变粗，叶面积和花径增加，花期明显延长；且认为矮壮素主要间接调控了IAA含量变化影响了各生长发育指标。其中根施效果较喷施效果好，以3 000 mg·L-1处理效果最显著。

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