植物生长调节剂对西瓜漂浮育苗幼苗质量的影响

杨玉良，孙翔宇，宋慧娟，龚诗琦，卿东山，戴思慧，孙小武

（湖南农业大学园艺学院 长沙 410000）

植物生长调节剂作为植物激素类似物，在调控作物生长发育方面有着重要作用，同时对生态环境友好，对人体无毒害副作用，目前在蔬菜作物生产上得到广泛应用，促进了蔬菜产业的发展[1]。有研究表明，采用矮壮素处理厚皮甜瓜幼苗，可有效改善植株生长状况，提高幼苗质量[2]。多效唑、矮壮素等植物生长调节剂可有效提高西瓜砧木的幼苗质量[3]。程艳等[4]研究发现，缩节胺可有效控制番茄幼苗徒长，培育优质番茄壮苗。前人研究发现，不同作物种类、不同生长发育时期，植物生长调节剂使用浓度、使用方法、使用时期多不相同，研究植物生长调节剂在不同蔬菜生产上的应用是未来重要的研究方向[5-7]。

西瓜（Citrullus lanatus）为一年生草本植物，果实甘甜多汁，是我国人民夏季重要的时令水果，在我国果蔬生产和消费中占据重要地位[8]。育苗是西瓜生产环节中关键部分，西瓜幼苗阶段是植株生长发育的基础时期，健壮的西瓜幼苗移栽定植后缓苗快，有利于后续田间管理[9]。漂浮育苗是介于水培和穴盘基质育苗之间的一种育苗形式，保障了充足的水分供应，有利于实现作物幼苗轻简化生产，目前已经在烟草、辣椒等多个作物上广泛应用[10]。在瓜类作物上，已有研究证明了瓜类作物漂浮育苗的可行性[11-13]。漂浮育苗过程中水分充足，当受到冬春季节低温寡照、夏季高温等因素的影响时，易导致瓜苗茎秆细长，降低幼苗质量，严重制约了瓜类作物育苗产业的发展[14-15]。

笔者针对漂浮育苗过程中西瓜幼苗易发生徒长的问题，采用矮壮素、缩节胺、多效唑3 种植物生长调节剂处理西瓜幼苗，研究其对西瓜幼苗形态指标、抗氧化酶、内源激素的影响，以期为西瓜漂浮育苗株型调控提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试西瓜品种为雪龙二号，大果型有籽西瓜品种，由湖南省瓜类工程技术研究中心提供。矮壮素（纯度≥99.0%）、缩节胺（纯度≥98.0%）、多效唑（纯度≥96.0%）由Ruibio 公司生产。

1.2 方法

试验于2022 年3—12 月在湖南省长沙市湖南农业大学园艺学院瓜类工程技术研究中心实验室人工气候箱里进行。采取随机区组试验设计，共计16 个处理，每个处理50 株幼苗，3 次重复。

西瓜种子采用2%硫酸铜溶液进行消毒、清水冲洗干净后温水浸种4 h，置于32 ℃催芽箱催芽，种子露白后选取萌发状况一致的种子播种至装填好基质的50 孔漂浮育苗穴盘，置于装满清水的漂浮池内育苗，CK 不采用漂浮育苗，将种子播种在装填好基质的50 孔聚乙烯吹塑穴盘在托盘内育苗，由人工浇灌提供水分。人工气候箱白天温度设定为（29±1）℃，夜间温度为（19±1）℃。

待幼苗生长至子叶平展期，选取生长一致的幼苗进行植物生长调节剂处理，植物生长调节剂处理及浓度见表1。

表1 试验设计

1.3 测定指标

1.3.1 形态指标测定 在育苗的14 d 时，每个重复选取长势相同的5 株幼苗，采用游标卡尺、直尺测定西瓜幼苗的株高、茎粗、根长、第一片真叶的叶长和叶宽（叶长为叶片基部至叶尖的距离，叶宽为叶片最大宽度），采用电子天平测定地上干鲜质量、地下干鲜质量，同时计算幼苗根冠比、叶面积、壮苗指数。叶面积测定参照米寿恩等[16]的方法，采用叶面系数法计算；壮苗指数参照徐慧春等[17]的方法计算。计算公式如下：

根冠比=地下鲜质量/地上鲜质量；

单叶叶面积／cm2=叶长×叶宽×0.77；

壮苗指数=（茎粗/株高+地下干质量/地上干质量）×全株干质量。

1.3.2 抗氧化系统酶活性的测定 在育苗的14 d时，每个重复选取长势相同的5 株幼苗，剪取叶肉组织0.1 g，测定幼苗叶片抗氧化酶（POD、CAT、SOD）活性，采用愈创木酚法[18]测定过氧化物酶（POD）活性，采用紫外吸收法[19]测定过氧化氢酶（CAT）活性，参照吴强盛[20]的方法测定超氧化物歧化酶（SOD）活性。

1.3.3 内源激素含量测定 在前期试验基础上，选取T0、C3、D2、P3 处理和CK 共5 个处理，每个处理3 次重复，在喷施3 种植物生长调节剂后的6、12、24、48 h 分别选取5 株长势相同的幼苗，剪取生长点及其附近幼嫩组织0.1 g，采用酶联免疫法（Elisa）测定生长素（IAA）、赤霉素（GA）、脱落酸（ABA）3种内源激素含量。

1.4 数据分析

采用Microsoft Excel 2021 进行数据统计分析，采用SPSS 24 进行方差分析和多重比较，采用Duncan 法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 植物生长调节剂对西瓜幼苗生长形态指标的影响

2.1.1 植物生长调节剂对西瓜幼苗生物量的影响由表2 可知，T0 处理的株高、茎粗、根长、地上鲜质量、地下鲜质量相比CK 均显著增加。经过不同植物生长调节剂处理的西瓜幼苗株高均低于T0，除P5 处理外，其他处理株高随着浓度升高逐渐降低，C3、C4、C5、D1、P2、P3、P4、P5 处理幼苗株高显著低于T0 处理，且与CK 无显著差异；C5、P5 处理的茎粗均显著低于T0 处理；16 个处理根长均显著高于CK；除C5 处理外，其余15 个处理的地上鲜质量均显著高于CK；P3、P4 处理的地下鲜质量均显著高于T0 处理；D2、D3、D4、D5 处理根冠比显著低于T0 处理，P2、P3、P4、P5 处理根冠比显著高于T0 处理。综上所述，C3、P3 处理效果相对较好。

表2 植物生长调节剂对西瓜幼苗生物量的影响

2.1.2 植物生长调节剂对西瓜幼苗叶面积的影响由图1 所示，与CK 相比，T0 处理（漂浮育苗）幼苗叶面积显著增加。与T0 相比，采用植物生长调节剂处理会阻碍叶片生长，具体表现为：缩节胺所有浓度处理、矮壮素质量浓度达到800 mg·L-1和多效唑达到400 mg·L-1时，西瓜漂浮幼苗叶面积开始显著减小。T0、C1、C2、C3、P1、P2、P3 处理间叶面积差异不显著，C4、C5、D1、D2、D3、D4、D5、P4、P5 处理叶面积显著低于T0 处理。

图1 植物生长调节剂对西瓜幼苗叶面积的影响

2.1.3 植物生长调节剂对西瓜幼苗壮苗指数的影响 由图2 所示，漂浮育苗T0 处理壮苗指数显著高于对照；采取多效唑和缩节胺处理，西瓜幼苗壮苗指数均出现不同程度降低，D1、D2、D3、D4、D5、P1、P2、P3、P4、P5 处理壮苗指数相比T0 处理降低了30%～62%。与T0 处理相比，400 mg·L-1及其以下质量浓度矮壮素处理对西瓜漂浮幼苗壮苗指数无显著性影响，800 mg·L-1以上的矮壮素会显著降低西瓜幼苗壮苗指数，具体表现：C1、C2、C3 处理壮苗指数与T0 相比无显著差异，C4、C5 处理壮苗指数相比T0 处理分别显著降低了18.62%和48.92%。

图2 植物生长调节剂对西瓜幼苗壮苗指数的影响

2.2 植物生长调节剂对西瓜漂浮幼苗抗氧化酶活性的影响

2.2.1 矮壮素处理对西瓜幼苗抗氧化酶活性的影响 由图3 所示，T0 处理西瓜漂浮幼苗的抗氧化酶（POD、CAT、SOD）活性均显著高于对照；矮壮素对西瓜漂浮幼苗叶片抗氧化酶活性的影响随着浓度的升高，呈先下降后上升的趋势。当矮壮素质量浓度达到400 mg·L-1时，POD 活性和CAT 活性达到最低值，C3 处理POD 活性、CAT 活性相比T0 处理分别显著降低了41.43%和23.71%；C4 处理SOD活性最低，相比T0 处理显著降低了22.93%。

图3 矮壮素对西瓜幼苗抗氧化酶活性的影响

2.2.2 缩节胺处理对西瓜幼苗抗氧化酶活性的影响 由图4 所示，西瓜漂浮幼苗叶片POD 活性随缩节胺处理浓度的增加，呈先下降后上升的趋势，D3 处理POD 活性最低，相比T0 处理显著降低了38.22%；西瓜漂浮幼苗叶片CAT 活性随着缩节胺浓度的增加不断升高，D1 处理CAT 活性相比T0处理提高了13.76%，D3、D4、D5 处理相比T0 处理显著增加了34.62%～45.58%；西瓜漂浮幼苗叶片SOD 活性随着缩节胺浓度的升高，呈先上升后下降的趋势；D1 处理SOD 活性最高，相比T0 处理显著提高了11.61%。

图4 缩节胺对西瓜幼苗抗氧化酶活性的影响

2.2.3 多效唑处理对西瓜幼苗抗氧化酶活性的影响 由图5 所示，西瓜漂浮幼苗叶片抗氧化酶活性随着多效唑浓度的增加，呈先下降后上升的趋势。P3 处理POD 活性和CAT 活性均最低，相比T0 处理分别显著降低了54.25%和46.00%；P1、P2、P3、P4 处理SOD 活性相比T0 处理显著降低了4.85%～15.22%，P5 处理SOD 活性相比T0 处理显著提高了6.43%。

图5 多效唑对西瓜幼苗抗氧化酶活性的影响

2.3 植物生长调节剂对西瓜幼苗激素含量的影响

2.3.1 植物生长调节剂对西瓜幼苗生长素（IAA）含量的影响 由图6 所示，与CK 和T0 相比，除48 h C3 处理处，3 种植物生长调节剂处理均会降低西瓜幼苗IAA 含量。相比T0 处理，C3 处理IAA 含量在6、12、24、48 h 分别降低了79.44%、76.52%、42.52%、44.64%；D2 处理分别降低了49.84%、58.18%、42.09%、57.69%；P3 处理分别降低了80.42%、76.50%、62.48%、70.88%。在6、12、24 h 时，T0 处理和CK 组生长素（IAA）含量无显著性差异，在48 h时，T0 处理IAA 含量仍维持在较高水平，比对照显著增加了108.82%。

图6 植物生长调节剂对西瓜幼苗IAA 含量的影响

2.3.2 植物生长调节剂对西瓜幼苗赤霉素（GA）含量的影响 由图7 所示，与T0 相比，3 种植物生长调节剂处理后，西瓜漂浮幼苗赤霉素含量先出现短暂上升趋势，在48 h 时，GA 含量开始降低。相比T0 处理，C3、D2、P3 处理GA 含量在6 h 时分别显著增加了14.59%、10.63%、14.40%；在12 h 时分别显著增加了11.46%、23.95%、22.91%；在24 h 时分别显著增加了5.79%、9.22%、14.42%，在48 h 时，分别降低了3.70%、5.84%、17.26%。

图7 植物生长调节剂对西瓜幼苗GA 含量的影响

2.3.3 植物生长调节剂对西瓜幼苗脱落酸（ABA）含量的影响 由图8 所示，与CK 和T0 相比，在3 种植物生长调节剂处理后，脱落酸（ABA）含量均有不同程度的升高，多效唑处理对ABA 含量的影响最大。相比T0 处理，C3、D2、P3 处理ABA 含量在6 h时分别显著增加了15.83%、18.11%、44%，在12 h时分别显著增加了10.36%、16.16%、40%，在24 h时分别显著增加了14.45%、23.71%、39%，在48 h时分别显著增加了17.12%、49%、148.98%。

图8 植物生长调节剂对西瓜幼苗ABA 含量的影响

3 讨论与结论

西瓜生产的关键环节是培育优质壮苗，漂浮育苗相比传统育苗方式的幼苗素质更好，具有出苗率高、成苗率高、幼苗生长量大的优点[21]。本试验结果表明，漂浮育苗相对传统育苗方式，株高、茎粗、根长、叶面积、幼苗鲜质量、壮苗指数均显著增加；与T0 相比，采取3 种植物生长调节剂处理西瓜漂浮幼苗，均可以降低幼苗的株高，且随着植物生长调节剂浓度升高，降低幼苗株高的效果越显著。赵立群等[22]研究表明，采用矮壮素、多效唑处理黄瓜幼苗，幼苗的株高显著降低，同时叶绿素含量、根系活力和壮苗指数明显升高。已有研究表明，植物生长调节剂可促进同化产物向下运输，抑制地上部分过度营养生长，促进地下部分生物量的积累，促进植株横向生长[23-24]。与T0 相比，矮壮素和多效唑处理西瓜漂浮幼苗，可有效降低株高，同时400 mg·L-1及其以下质量浓度的矮壮素对叶面积无显著影响；多效唑处理显著降低了幼苗的壮苗指数。

抗氧化酶（POD、CAT、SOD）主要作用是清除植株体内的活性氧（ROS），在环境胁迫条件下，会促进植株体内ROS 产生，植株POD 活性和SOD 活性会升高，使植株内部的活性氧处于动态平衡状态，保证植株正常的生长发育[25-27]。本研究结果表明，西瓜漂浮幼苗氧化酶活性相比对照均有不同程度升高，可能由于漂浮育苗过程中水分富余，西瓜幼苗受到轻微水胁迫，造成SOD 活性升高，这与刘文革等[28]研究的在轻微淹水状态时，西瓜幼苗SOD 活性升高的研究结果一致。采用矮壮素、多效唑处理西瓜幼苗后，POD 活性相比T0 出现不同程度减弱，可能是由于植物生长调节剂减轻了漂浮过程中西瓜幼苗的淹水胁迫。柳延涛等[29]的研究结果表明，多效唑处理向日葵后，SOD 活性呈先下降后上升的趋势，与本试验结果一致。前人采用植物生长调节剂处理不同时期的不同作物，对抗氧化酶的影响不尽相同，这可能与环境条件、作物的遗传特性等有关[5-7，29]，关于植物生长调节剂对西瓜幼苗抗氧化酶的影响机制还有待进一步研究。

生长素（IAA）通过参与细胞的形态建成，对植株的生长发育起到促进作用[30-31]。本研究结果表明，与T0 相比，3 种植物生长调节剂处理后，西瓜幼苗生长素的含量显著降低，说明矮壮素、缩节胺和多效唑均可降低幼苗IAA 含量，延缓西瓜幼苗纵向生长，相似的结果在前人的研究中也有报道[32]。赤霉素（GA）是植物体内广泛存在的一类激素，能促进植物叶和芽的生长，对植物的生长发育有重要的调控作用[33-34]。矮壮素、缩节胺、多效唑处理西瓜幼苗后，GA 含量出现短暂上升，可能由于植物生长调节剂处理后，西瓜幼苗的拮抗反应促使GA 含量增加。脱落酸（ABA）作为一种常见的植物生长抑制剂，在抑制植物生长、促进植物衰老、提高植株抗性等方面具有重要作用[35]。本试验结果表明，与T0 相比，植物生长调节剂处理后ABA 的含量显著增加，其中多效唑处理西瓜幼苗ABA 含量增加最为迅速。前人的多项研究表明，植物生长调节剂对不同作物内源激素的影响不尽相同，这可能与作物的遗传特性等有关[32，35]。

综上所述，西瓜漂浮育苗可有效提高幼苗质量，株高相比传统育苗有所增加，不利于幼苗的后续管理，在幼苗子叶平展期喷施400 mg·L-1矮壮素，可有效降低西瓜幼苗株高，防止徒长，提高幼苗质量。