不同时期喷施外源ABA对小豆碳代谢、内源激素及产量构成因素的影响

李菁华 杨广东 胡尊艳 郝智勇 孙邦升 陈林琪 王雪扬 李琬 万书明

（1 黑龙江省农业科学院克山分院，161005，黑龙江齐齐哈尔；2 黑龙江省农业科学院大豆研究所，150086，黑龙江哈尔滨；3 黑龙江省农业科学院耕作栽培研究所，150086，黑龙江哈尔滨；4 黑龙江省黑土保护利用研究院，150086，黑龙江哈尔滨）

我国是小豆起源地，距今已有2000 多年栽培历史，也是全世界小豆生产面积最大的国家[1]。黑龙江省是我国小豆重要生产基地之一，该地区土壤肥沃，生产出的小豆品质优异。小豆属药食同源性作物，不仅食用方式多样，还具有很高的药用价值，广受消费者青睐。

激素是植物生长发育的重要调节物质，对逆境产生响应的激素信号分子，广泛参加作物生理过程的调控。近年来，外源脱落酸（abscisic acid，ABA）在我国农业生产中应用越来越多，被认为在壮根健苗、促早熟、稳产增产以及抗逆领域中有重要作用。其中，以ABA 应用于抵抗逆境的研究较多，研究[2-8]发现，ABA 可有效缓解由重金属、干旱、盐碱以及高温等产生的逆境胁迫。鉴于在黑龙江省北部地区对小豆生长关键期（三叶期、始花期）喷施ABA的研究鲜有报道，本试验选择当地适应性较强品种“龙小豆4 号”，在三叶期和始花期喷施ABA，进行连续多次取样，测定碳代谢、内源激素及产量构成因素相关指标，旨在为小豆高效生产提供理论依据和技术指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以小豆品种“龙小豆4 号”为供试材料，以ABA（Sigma）为供试外源激素。

1.2 试验设计

试验于2020 年在黑龙江省农业科学院克山分院克山试验基地进行。小豆田间管理施肥标准为磷酸二铵100kg/hm2、硫酸钾40kg/hm2。试验小区为6 行区，行长5m，株距15cm，人工精量点播，每穴4 粒，二叶期间苗，穴保苗2 株。采用随机区组试验设计，每个处理3 次重复。试验分别于三叶期（6 月20 日）和始花期（7 月10 日）叶面喷施50mg/L 外源ABA，折合用液量为225L/hm2。具体处理见表1。

表1 试验处理Table 1 The experimental treatments

1.3 测定项目与方法

1.3.1 碳代谢及内源激素指标 自处理之日起，间隔4d，即每5d 取样一次。CK 和T1 共取样9 次，T2 和T3 共取样5 次。取功能叶片（倒2 叶）和茎部（顶端，近生长点部分），取样后迅速放入液氮制冷，后置于-80℃冰箱保存。叶片用于测定碳代谢相关指标，主要包括葡萄糖、果糖、可溶性糖、蔗糖、蔗糖转化酶（INV）、蔗糖合酶（SS）、淀粉和淀粉酶（AMS）；茎部用于测内源激素指标，主要包括ABA、生长素（IAA）、赤霉素（GA）和细胞分裂素（CTK）。测定方法均采用ELISA 检测试剂盒，操作步骤详见试剂盒说明书。测试仪器为酶标分析仪（Rayto RT-6100）。

1.3.2 形态指标及产量构成因素 于成熟期调查形态指标，包括株高、底荚高度、第1 节间长度、第1 节间粗度、主茎节数和分枝数；产量因子包括单株荚数、单荚粒数、百粒重和单株总粒重。

1.4 数据处理

采用SPSS 16.0 处理分析数据，采用Excel 2003作图。

2 结果与分析

2.1 外源ABA 对龙小豆4 号叶片碳代谢的影响

2.1.1 对叶片葡萄糖含量的影响 如图1 所示，T1 处理后第10 天（6 月30 日）叶片葡萄糖含量开始高于CK，第15 天（7 月5 日）叶片葡萄糖含量较CK 显著增加15.34%，第20 天（7 月10 日）叶片葡萄糖含量仍然高于CK，此后，叶片葡萄糖含量较CK 相近或减少。T2 处理后第10 天（7 月20 日），叶片葡萄糖含量增加且高于CK，此后下降且低于CK，第25 天（8 月4 日）叶片葡萄糖含量又开始增加，且高于CK，但差异未达显著水平。T3 处理后第5 天（7 月15 日），叶片葡萄糖含量高于CK，第15 天（7 月25 日）下降且低于CK，第25 天（8 月4 日）叶片葡萄糖含量又开始增加，且高于CK，差异未达显著水平。总结，三叶期喷施外源ABA 可显著提高龙小豆4 号叶片葡萄糖含量，在处理后第10 天高于CK，在15d 左右与CK趋同。

图1 外源ABA 对龙小豆4 号叶片葡萄糖含量的影响Fig.1 Effects of exogenous ABA on the glucose content of leaf of Longxiaodou 4

2.1.2 对叶片果糖含量的影响 如图2 所示，T1处理后第15（7 月5 日）、30（7 月20 日）、35（7月25 日）和45 天（8 月4 日）叶片果糖含量均显著高于CK（P＜0.05），分别增加27.84%、35.43%、28.83%和21.02%，其他时期与CK 差异不显著。T2 处理后第5 天（7 月15 日）叶片葡萄糖含量开始高于CK，第10（7 月20 日）、15（7 月25 日）和25 天（8 月4 日）叶片果糖含量均显著高于CK（P＜0.05），较CK 分别增加44.05%、46.37%和34.08%，其他时期与CK 差异不显著。T3 处理后第10（7 月20 日）、15（7 月25 日）和25 天（8月4 日）叶片果糖含量均显著高于CK（P＜0.05），较CK 分别增加46.31%、25.14%和29.73%，其他时期与CK 差异不显著。总结，三叶期和始花期叶片喷施外源ABA 均可有效提高龙小豆4 号叶片果糖含量，三叶期处理后第15 天叶片果糖含量显著高于CK，始花期处理后第10 天叶片果糖含量显著高于CK，三叶期喷施外源ABA 处理后第45 天较CK 有明显增幅。

图2 外源ABA 对龙小豆4 号叶片果糖含量的影响Fig.2 Effects of exogenous ABA on the fructose content of leaf of Longxiaodou 4

2.1.3 对叶片可溶性糖含量的影响 如图3 所示，T1 处理后第15 天（7 月5 日）叶片可溶性糖含量较CK 显著降低了21.92%（P＜0.05），其他时期与CK 无显著差异；T2 处理后叶片可溶性糖含量与CK 无显著差异；T3 处理后第20 天（7 月30 日）叶片可溶性糖含量较CK 显著降低了25.98%（P＜0.05），其他时期与CK 无显著差异。综上，三叶期和始花期喷施外源ABA 可降低龙小豆4 号叶片可溶性糖含量。三叶期喷施外源ABA 在处理后第15天叶片可溶性糖含量显著低于CK；三叶期和始花期都喷施外源ABA 在处理后第20 天叶片可溶性糖含量显著低于CK。

图3 外源ABA 对龙小豆4 号叶片可溶性糖含量的影响Fig.3 Effects of exogenous ABA on the soluble sugar content of leaf of Longxiaodou 4

2.1.4 对叶片蔗糖含量的影响 如图4 所示，T1处理后第20 天（7 月10 日）叶片蔗糖含量较CK显著增加20.84%（P＜0.05），其他时期与CK 无显著差异；T2 处理后叶片蔗糖含量与CK 无显著差异；T3 处理后第15 天（7 月25 日）叶片蔗糖含量较CK 显著增加34.56%（P＜0.05），其他时期与CK 无显著差异。综上，三叶期和始花期喷施外源ABA 均可提高龙小豆4 号叶片蔗糖含量，且处理后的这段时间叶片蔗糖含量较CK 增加后一直高于或接近CK。

图4 外源ABA 对龙小豆4 号叶片蔗糖含量的影响Fig.4 Effects of exogenous ABA on the sucrose content of leaf of Longxiaodou 4

2.1.5 对叶片INV 活性的影响 如图5 所示，T1处理后第20 天（7 月10 日）叶片INV 活性较CK显著增加19.13%（P＜0.05），其他时期与CK 无显著差异；T2 处理后第10（7 月20 日）、25 天（8月4 日）叶片INV 活性显著高于CK（P＜0.05），分别增加44.34%和20.81%，其他时期与CK 无显著差异。T3 处理后第5 天（7 月15 日）叶片INV活性开始高于CK，第10～25 天均显著高于CK（P＜0.05），分别增加52.65%、32.1%、35.14%和34.52%。总结，三叶期和始花期叶片喷施外源ABA均可有效提高龙小豆4 号叶片INV 活性，三叶期和始花期都喷施外源ABA 叶片INV 活性较CK 增幅较大，在处理后的25d 中叶片INV 活性始终较CK 大。

图5 外源ABA 对龙小豆4 号叶片INV 活性的影响Fig.5 Effects of exogenous ABA on the INV activity of leaf of Longxiaodou 4

2.1.6 对叶片SS 活性的影响 如图6 所示，T3 处理后第10（7 月20 日）、15 天（7 月25 日）叶片SS 活性显著高于CK（P＜0.05），分别增加39.83%和53.1%，其他时期与CK 未达显著水平；T1 和T2 与CK 相比，叶片SS 活性无显著差异。总结，三叶期和始花期喷施外源ABA 均可提高龙小豆4号叶片SS 活性，但三叶期和始花期均喷施外源ABA 叶片SS 活性显著提高，较CK 增幅最大（P＜0.05）。三叶期和始花期喷施外源ABA 在处理后的25d 中叶片SS 活性始终高于CK。

图6 外源ABA 对龙小豆4 号叶片SS 活性的影响Fig.6 Effects of exogenous ABA on the SS activity of leaf of Longxiaodou 4

2.1.7 对叶片淀粉含量的影响 如图7 所示，T1处理后第15（7 月5 日）、25（7 月15 日）、40 天（7月30日）叶片淀粉含量显著高于CK（P＜0.05），分别增加7.88%、30.05%和37.67%，其他时期与CK 未达显著水平；T2 处理后第20 天（7 月30 日）叶片淀粉含量较CK 显著增加43.57%（P＜0.05），其他时期与CK 无显著差异；T3 处理后第5（7 月15 日）和20 天（7 月30 日）叶片淀粉含量显著高于CK（P＜0.05），分别增加24.02%和46.94%，其他时期与CK 无显著差异。综上，三叶期和始花期喷施外源ABA 都可以有效提高龙小豆4 号叶片淀粉含量，且处理后的这段时间叶片淀粉含量较CK增加后一直高于CK。

图7 外源ABA 对龙小豆4 号叶片淀粉含量的影响Fig.7 Effects of exogenous ABA on the amylum content of leaf of Longxiaodou 4

2.1.8 对叶片AMS 活性的影响 如图8 所示，T1处理后第15 天（7 月5 日）叶片AMS 活性较CK显著降低14.15%（P＜0.05），其他时期较CK 无显著差异；T2、T3 与CK 相比，叶片AMS 活性无显著差异。总结，三叶期、始花期叶面喷施外源ABA均降低龙小豆4 号叶片AMS 活性。三叶期喷施外源ABA 可显著降低龙小豆4 号叶片AMS 活性；三叶期和始花期都喷施外源ABA 在处理后的25d 中叶片AMS 活性始终低于CK；始花期喷施外源ABA在处理后第20 天叶片AMS 活性开始低于CK。

图8 外源ABA 对龙小豆4 号叶片AMS 活性的影响Fig.8 Effects of exogenous ABA on the AMS activity of leaf of Longxiaodou 4

2.2 外源ABA 对龙小豆4 号茎部内源激素的影响

2.2.1 对ABA 含量的影响 如图9 所示，T1 处理在喷施ABA 后第5（6 月25 日）、20 天（7 月10日）茎部内源ABA 含量显著低于CK（P＜0.05），分别减少了14.66%和10.43%，其他时期较CK 无显著差异；T2、T3 与CK 相比，茎部内源ABA 含量各时期无显著差异。综上，三叶期和始花期叶面喷施外源ABA 均减少龙小豆4 号茎部内源ABA 含量。三叶期喷施外源ABA 茎部内源ABA 含量显著降低；始花期喷施外源ABA、三叶期和始花期都喷施外源ABA 在处理后第10 天茎部内源ABA 含量较CK 开始有比较大的减少变化。

图9 外源ABA 对龙小豆4 号茎部内源ABA 含量的影响Fig.9 Effects of exogenous ABA on endogeny ABA content of stem of Longxiaodou 4

2.2.2 对IAA 含量的影响 如图10 所示，T1 处理后第10（6 月30 日）、15（7 月5 日）、20（7 月10日）、30（7 月20 日）、35 天（7 月25 日）茎部IAA含量显著高于CK（P＜0.05），分别增加51.76%、18.63%、39.02%、34.8%和29.14%，其他时期与CK 无显著差异；T2 处理后第10（7 月20 日）、15天（7 月25 日）茎部IAA 含量显著高于CK（P＜0.05），分别增加30.63%和36.43%，其他时期与CK 未达显著水平；T3 处理后第10 天（7 月20 日）直至第25 天（8 月4 日）茎部IAA 含量均显著高于CK，分别增加65.53%、58.48%、32.11%和57.03%（P＜0.05）。总结，三叶期和始花期叶面喷施外源ABA 都可有效提高龙小豆4 号茎部IAA 含量，三叶期和始花期都处理较CK 增幅较大。喷施外源ABA 后第5 天茎部IAA 含量即开始增加，且处理后的这段时间茎部IAA 含量始终高于CK。

图10 外源ABA 对龙小豆4 号茎部IAA 含量的影响Fig.10 Effects of exogenous ABA on IAA content of stem of Longxiaodou 4

2.2.3 对GA 含量的影响 如图11 所示，T1 处理后第10（6 月30 日）至45 天（8 月4 日），龙小豆4 号茎部GA 含量高于CK，但未达显著水平（P＜0.05）；T2 处理后第20 天（7 月30 日）茎部GA含量较CK 显著增加29.45%（P＜0.05），其他时期较CK 未达显著水平；T3 处理后第10（7 月20 日）、20（7 月30 日）、25 天（8 月4 日）茎部GA 含量较CK 显著提高22.98%、21.58%和35.58%（P＜0.05）。总结，三叶期、始花期叶面喷施外源ABA都可提高龙小豆4 号茎部GA 含量，三叶期和始花期都喷施外源ABA 整体较CK 增幅较大。同淀粉和IAA 相同，处理后的这段时间茎部GA 含量较CK 增加后一直高于CK。

图11 外源ABA 对龙小豆4 号茎部GA 含量的影响Fig.11 Effects of exogenous ABA on GA content of stem of Longxiaodou 4

2.2.4 对CTK 含量的影响 如图12 所示，T1 在处理后第15（7 月5 日）、20 天（7 月10 日）茎部CTK 含量显著高于CK（P＜0.05），分别增加23.2%和64.68%，其他时期较CK 未达显著水平；T2 处理后第10 天（7 月20 日）茎部CTK 含量较CK 增加43.21%（P＜0.05），其他时期较CK 差异未达显著水平；T3 处理后第10（7 月20 日）、25 天（8月4 日）茎部CTK 含量均显著高于CK（P＜0.05），分别增加59.88%和23.18%，其他时期较CK 差异未达显著水平。综上，三叶期和始花期叶面喷施外源ABA 都可有效提高龙小豆4 号茎部CTK 含量。喷施外源ABA 处理后第5 天茎部CTK 含量即开始增加高于CK。

图12 外源ABA 对龙小豆4 号茎部CTK 含量的影响Fig.12 Effects of exogenous ABA on CTK content of stem of Longxiaodou 4

2.3 外源ABA 对龙小豆4 号形态的影响

如表2 所示，喷施外源ABA 对龙小豆4 号株高的影响表现为T1 略高于CK，T2 和T3 均低于CK，可以看出在三叶期喷施外源ABA 对株高影响不大，始花期喷施外源ABA 降低了龙小豆4 号株高，未达显著水平；三叶期和始花期喷施外源ABA降低了龙小豆4 号底荚高度和第1 节间长度，未达显著水平，对第1 节间粗度和主茎节数影响不大，可略微增加分枝数，未达显著水平。

表2 外源ABA 对龙小豆4 号形态的影响Table 2 Effects of exogenous ABA on the form of Longxiadou 4

2.4 外源ABA 对龙小豆4 号产量构成因素的影响

如表3 所示，喷施外源ABA 对龙小豆4 号单株荚数和单株总粒重的影响表现为，各处理均大于CK，未达显著水平（P＞0.05），其中T1 和T3 处理较CK 增幅较大，三叶期喷施外源ABA 可能对增加单株荚数和单株总粒重有重要作用；三叶期和始花期喷施外源ABA 对单荚粒数和百粒重影响不大，三叶期喷施外源ABA（T1）对龙小豆4 号百粒重的增加更可能是误差造成的。

表3 外源ABA 对龙小豆4 号产量构成因素的影响Table 3 Effects of exogenous ABA on yield components of Longxiaodou 4

3 讨论

目前，关于外源激素调控小豆生长发育的研究报道不多，而且这些研究比较多关注外源激素对农艺性状和产量的影响，比较少关注对系统碳代谢的响应。任帅等[9]研究发现，低浓度GA（0.1 或0.2μmol/L）可以促进小豆种子萌发，太高则会抑制小豆种子萌发；0.6μmol/L ABA 对小豆种子萌发有较强的抑制作用；0.6μmol/L ABA 会显著抑制小豆株高，降低叶片叶绿素和可溶性糖含量，提高可溶性蛋白和淀粉含量。郭丽果[10]分别利用不同浓度多效唑和己杨酸酯在小豆不同时期（分枝期、初花期、盛花期）喷施，研究对小豆产量等性状的影响，发现初花期喷施200mg/L 浓度己杨酸酯可最大程度提高小区产量。李琬等[11]设置了3 种不同浓度外源ABA（50、100、200mg/L），研究其对开花期小豆农艺性状和产量的影响，发现100mg/L 外源ABA可在一定程度上提高产量。此外，ABA 对植株生长究竟什么时候起促进作用、什么时候起抑制作用，以及多少浓度是促进、多少浓度是抑制尚有争议。Humplík 等[12]曾指出，应重新考虑ABA 在植物生长中的作用，认为ABA 对作物生长是一个复杂的影响过程，与植物组织敏感性、浓度依赖方式、作物生态型、植物年龄、处理时间等诸多因素有关。Lola 等[13]认为，即使相同浓度有时也会因植物年龄、处理时间的不同而影响不同。目前，研究ABA起抑制作用的报道中，我们可以发现浓度设置差异较大，在ABA 对白兰花起抑制作用的研究中，其浓度处理是400mg/L[14]，也有研究[15]认为，ABA对木芙蓉的抑制效果不明显，其试验浓度为150mg/L。从本试验结果看，三叶期、始花期喷施浓度50mg/L 外源ABA 对龙小豆4 号生长整体主要起促进作用；始花期喷施浓度50mg/L 外源ABA 有对株高起抑制作用的可能；三叶期喷施浓度50mg/L外源ABA 可以通过影响龙小豆4 号植株的分枝数实现对产量构成因素的影响，而且三叶期喷施外源ABA 可以显著提高以营养生长为主时期的龙小豆4 号叶片葡萄糖含量，叶片葡萄糖含量可持续15d左右高于对照，而始花期处理没有这种持续或显著的效果，推测在三叶期或分枝期前喷施外源ABA可能是增产的有效处理时期之一。

4 结论

三叶期、始花期喷施外源ABA 可使龙小豆4号叶片果糖、蔗糖、淀粉含量及蔗糖转化酶、蔗糖合成酶活性增加，可溶性糖含量和淀粉酶活性减少，促进了叶片碳代谢；茎部IAA、GA 和CTK 含量增加，内源ABA 含量减少，可以看出喷施外源ABA 后4 种激素含量的变化是一个比较明显的促生长状态；底荚高度和第1 节间长度减小，分枝数、单株荚数和单株总粒重增加。此外，三叶期喷施外源ABA 叶片葡萄糖含量显著增加，单株荚数和单株总粒重较CK 增幅较大，可能由于此时处理与始花期处理不同，会促进龙小豆4 号植株分枝，通过分枝数的增加实现对产量构成因素的影响；始花期喷施外源ABA 有降低株高的可能。