探究外源性GA3和6—BA对NaCl胁迫下红小豆种子萌发的影响

王猛猛

摘 要 通过拓展实验探究外源性植物激素对于NaCl胁迫下红小豆种子萌发的影响，加深学生对植物激素知识点的理解，丰富实验课教学。

关键词 植物激素 种子萌发 拓展实验

中图分类号 Q-331 文献标志码 B

“植物生长发育的调节”是上海科技版生命科学教材第二册第五章的教学内容，教材以生长素为例阐述植物激素的发现过程、作用机理和生产应用，对于其他几种植物激素仅简要提及，不利于学生积极性的调动和兴趣爱好的培养。为了加深学生对植物激素知识点的理解，增强学生的动手能力，培养学生的兴趣爱好，通过研究外源性赤霉素和细胞分裂素对NaCl胁迫下红小豆种子萌发的影响实验来弥补教材配套实验的不足。

1 实验原理

赤霉素（GA3）和6-苄基腺嘌呤（6-BA）均是重要的植物生长调节剂，可以促进细胞分裂和种子的萌发，从而提高种子的活力。

2 实验材料

红小豆、赤霉素、6-苄基腺嘌呤、植物生长培养液、质量分数为0.1%的HgCl2溶液、NaCl溶液、蒸馏水、棉花、培养皿、镊子、量筒、烧杯、直尺、移液枪、恒温培养箱。

3 实验设计

3.1 方法设计

选取饱满、大小均匀一致的红小豆，用质量分数为0.1%的HgCl2溶液浸泡种子20～30 min 进行消毒，并用蒸馏水冲洗6次，再浸种24 h后，进行发芽试验。实验时，先在直径为15 cm的培养皿中放一层棉花，并加入200 mL的处理液，实验设置两组对照：一组对照不加NaCl溶液也不加植物激素，200 mL处理液仅是蒸馏水（CK）；另一组对照不加植物激素，处理液为200 mL含150 mmol/LNaCl的溶液（S）。实验组仅含一种植物激素，且每组处理液中都含有物质量浓度为150 mmol/L的NaCl溶液，GA3和6-BA分别设置物质量浓度为10、30、50、70、90 mmol/L五个梯度。在每个培养皿中摆放40粒浸种24 h后的红小豆种子。每个梯度设3个重复，然后把所有培养皿都放在25℃恒温培养箱中发芽，每天换1次培养液，保证溶液的浓度。以芽长超过种子长度为发芽标准，每天统计发芽数，连续统计7 d。第三天统计种子发芽势，第七天统计发芽率并测定种子芽长、根长，计算发芽势和根芽比。

3.2 數据统计与处理

发芽势（%）=3 d内种子发芽个数/40（供试种子数）×100%；发芽率（%）=7 d内种子发芽个数/40（供试种子数）×100%；发芽指数GI=（Gi/Di），其中Gi为第i天发芽数，Di为发芽天数；根芽比=发芽终期种子根长/种子芽长×100%；活力指数VI=GI×S，其中S为幼苗的芽长。该试验用3 d内发芽总数计算发芽势，用7 d内发芽总数计算发芽率，用直尺测量幼苗芽长和根长。所有数据均采用采用Microsoft Excel 2003录入并作图。采用SPSS 13.0进行数据分析。

4 结果与分析

4.1 GA3和6-BA对NaCl胁迫下红小豆种子萌发的影响

由表1看出，90 mmol/L的GA3溶液和150 mmol/L NaCl溶液共同处理对红小豆种子发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数比150 mmol/LNaCl溶液单独处理有显著提高，甚至略高于正常条件下的正在状况。GA3溶液浓度在10～90 mmol/L范围内，随着浓度的增加对盐胁迫的缓解作用逐渐增强。

在不同浓度的6-BA溶液处理下各项指标均较单独NaCl处理下有显著提高，在10～70 mmol/L的浓度范围内随处理浓度的增大而提高，浓度达到90 mmol/L时，各项指标有所下降，但仍高于单独盐胁迫下各指标。浓度为70 mmol/L的6-BA溶液比盐胁迫下发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数分别提高350%、157%、101%、233%。

4.2 GA3和6-BA对NaCl胁迫下红小豆芽长和根长的影响

由表2可知，GA3可显著提高盐胁迫下红小豆幼苗高度和根长。高度有随处理浓度的增大而增强的趋势，90 mmol/L的GA3溶液处理过的种子高可达5.16 cm，比盐胁迫下提高3.20 cm。根长在90 mmol/L处理时达最大值，长度为4.74 cm，比对照增加0.48 cm，比盐胁迫下提高2.88 cm。

6-BA处理与对照相比可显著降低红小豆幼苗的株高并增加其根系长度，其作用有随处理浓度的增大而增强的趋势，说明6-BA促进地下部的生长效果要好于GA3。与盐胁迫下相比，试验范围内浓度均具有缓解胁迫的作用，提高了芽长和根长，溶液浓度为10 mmol/L的6-BA溶液对芽长促进效果最明显比盐胁迫下提高1.84 cm，90 mmol/L的6-BA溶液对根长促进最理想比盐胁迫下提高7.26 cm。

4.3 GA3和6-BA对NaCl胁迫下红小豆根芽比的影响。

根芽比=发芽终期种子根长/种子芽长×100%，用于反映不同处理在红小豆种子萌发中对芽长和根长的促进作用的不同效果。以正常条件下芽根比为标准，根芽比越大表示该处理对根长的促进效果大于对芽长的促进效果。以正常状态下正常生长条件下对照组CK的根芽比为标准，由图1可知，用70 mmol/L浓度的GA3溶液处理的根芽比最低，6-BA影响下的红小豆的根芽比随着浓度的增加逐渐变大并超过赤霉素影响下的芽根比。

5 结论与讨论

NaCl胁迫对种子萌发的抑制作用主要表现在妨碍了作物在盐渍地上的立苗，造成种子萌发慢，萌发率低。但经不同浓度GA3和6-BA溶液处理可不同程度地提高NaCl胁迫下红小豆种子的发芽速率、发芽整齐度和幼苗健壮的潜势。在10～90 mmol/L浓度范围内6-BA溶液的最佳处理浓度为70 mmol/L，GA3的最佳处理浓度为90 mmol/L。GA3缓解NaCl胁迫的机理可能是：GA3促进对Ca2+的吸收，增加了CaM水平，促进细胞质中的Ca2+向内质网中运输，促进α-淀粉酶的合成使其水解更多的贮藏物质以满足红小豆种子抗NaCl胁迫能量的消耗，从而促进NaCl胁迫下红小豆种子的萌发。6-BA缓解NaCl胁迫的机理可能是，6-BA能够促进其内的TTC值和POD活性，降低其浸提液的电导率，从而提高了种子的抗逆性。

笔者结合教材内容，指导学生将教材中单纯的植物激素内容设计成探究性课题。该探究活动具有较强的可操作性，不仅培养了学生的兴趣爱好，同时加深了学生对植物激素知识点的理解。以探究性课题为载体，使学生进一步增强了对实验设计流程的学习，并且学生能根据实验结果进行科学的分析和论证，对于提高学生科学创新能力具有重要意义。

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