張琳 翟雪琴 張進(jìn) 彭劍濤

摘 要：探討外源激素及損傷處理對煙草根系的影響，為煙草（Nicotiana tabacum L）的優(yōu)質(zhì)栽培提供科學(xué)依據(jù)。以云煙87為材料，采用盆栽試驗，設(shè)置不同激素和損傷處理，研究了激素和損傷處理對煙草根系發(fā)生及抗氧化酶活性的影響。結(jié)果表明：單獨施外源激素IBA或ETH對不定根發(fā)生無顯著作用，但兩者混合后能促進(jìn)不定根的發(fā)生;損傷處理及激素處理均對不定根生長及根系活力具有促進(jìn)作用，且兩者結(jié)合后效果更好;在抗氧化酶活性上，不定根與原生根的影響規(guī)律基本相反。這為進(jìn)一步探索激素及損傷誘導(dǎo)對煙草根系的影響奠定了一定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：煙草;激素;損傷;煙草根系;酶活性

中圖分類號：Q554

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1008-0457（2019）02-0015-05 ? ? 國際DOI編碼：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2019.02.003

Abstract：Exploring the effects of exogenous hormones and damage treatment on tobacco roots could provide a scientific basis for cultivation of high-quality tobacco （Nicotiana tabacum L）. In this study， a tobacco pot experiment with different hormones and damage treatments was conducted using Yunyan 87 as material to investigate the effects of exogenous hormones and damage treatment on root development and antioxidant enzyme activity in tobacco. The results showed that single indole butyric acid （IBA） treatment or etherel （ETH） treatment had no significant effect on adventitious root initiation， but a mixture of IBA and ETH promoted adventitious root initiation. Both damage treatment and mixed hormonal treatment promoted the growth of adventitious roots and root activity， and the effect of combined treatment was better. In terms of antioxidant enzyme activity， the treatment had the opposite effect on induce adventitious roots compared with primary roots. These results will provide reference for exploration of the effects of hormones and damage induction on tobacco roots.

Key words：tobacco; hormones; damage treatment; tobacco roots; enzyme activity

移栽后根系的發(fā)生發(fā)育對煙草還苗及大田生長起著關(guān)鍵作用。良好的根系發(fā)育不但能縮短還苗時間，提早進(jìn)入旺長期，還有助于煙株氨基酸、激素的合成以及促進(jìn)葉片中煙堿和一些香味前體物質(zhì)的合成與積累[1-4]。 當(dāng)前，烤煙生產(chǎn)中普遍采用“井窖式移栽”技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)煙苗適期早栽、提高成活率[5]。但煙苗從移栽到覆土期間莖上不形成不定根，覆土后新產(chǎn)生不定根主要位于土表附近，與原生根之間出現(xiàn)根系斷層，不利于其固定、吸收和合成功能的發(fā)揮。

植物根的發(fā)育受多種激素調(diào)控，其中生長素和乙烯促進(jìn)根的分枝以及不定根的發(fā)生[6-7]。因而，吲哚丁酸和乙烯利等植物生長調(diào)節(jié)劑常用于誘導(dǎo)作物和果蔬不定根的形成。Mudge等[8]研究表明吲哚丁酸能有效促進(jìn)綠豆下胚軸不定根發(fā)生;Sangeeta等[9]發(fā)現(xiàn)，乙烯利對促進(jìn)西紅柿不定根和側(cè)根生成效果顯著。為解決“井窖式移栽”導(dǎo)致根系斷層的問題，本文以云煙87為材料，探討了吲哚丁酸（IBA）、乙烯利以及損傷刺激對煙草幼苗不定根發(fā)生及根系抗氧化酶活性的影響，以期為優(yōu)質(zhì)煙苗的培育提供一條有效途徑。

1 材料與方法

1.1 供試材料培養(yǎng)

供試材料為煙草云煙87品種幼苗，采用烤煙專用育苗營養(yǎng)液于溫室中（溫度22℃，光期8 h/暗期14 h）用育苗盤漂浮培養(yǎng)，試驗材料每次育苗2盤，每盤160株。生長至5葉1心時，選取生長一致的幼苗用于盆栽，盆栽實驗每盆高40 cm，直徑35 cm，每盆裝土25 kg，裝土?xí)r每盆施入專用基肥50 g。用柄長為10 cm，柱高為20 cm，柱粗為8 cm，柱前端為15 cm的圓錐形的井窖器于每盆土中央打井窖。5月20 日移栽，每盆移栽一株苗，15 d 后施加肥 30 g并封土。

1.2 試驗設(shè)計

1.2.1 不同激素處理試驗

試驗設(shè)置清水處理（對照組）、IBA（25 mg/L）處理、ETH（ 20 mg/L）、IBA （25 mg/L）+ ETH（ 20 mg/L）4個處理，IBA及ETH的濃度選取參照本實驗室的前期考察結(jié)果。煙苗移栽前48 h處理，處理后立即移栽，移栽后15天取樣測定根數(shù)及根體積。每處理移栽10盆，處理時間為5月20日。

1.2.2 激素及損傷處理試驗

在探討這4個處理對煙草根系影響的基礎(chǔ)上，采用混合激素進(jìn)一步進(jìn)行試驗，試驗設(shè)4個處理：分別為：A（對照組）、B（損傷處理組）、C（激素處理組）及D（損傷+激素處理組）。煙苗移栽前48 h處理，處理后立即移栽，移栽后15天封土，封土25天后取樣。每個處理10盆，處理時間為7月1日。

1.2.3 處理及取樣方法

對照組及激素處理方法：將帶基質(zhì)煙苗莖部8 cm用脫脂棉包裹，于棉花上施加30 mL清水或相應(yīng)的激素（根據(jù)試驗設(shè)計），并用保鮮膜包裹防止水分散失;損傷處理方法為：用型號為NO：1（100）的氧化鋁紗布將煙苗莖部表皮部分擦傷。

取樣方法：將盆從側(cè)面剪開，采用自來水將根系周圍土壤沖洗掉，最后將整個根系取出。

1.2.3 測定指標(biāo)方法

根部農(nóng)藝性狀的測定：分別測定根數(shù)、根體積[10];根系酶活性測定：根系活力采用TTC法[10]，CAT活性采用紫外分光光度法測定[10]，測定240 nm波長處的OD降低速度。 將每分鐘OD減少0.01定義為1個活力單位。POD活性采用愈創(chuàng)木酚比色法測定[11]，以每分鐘OD470增加0.01定義為1個活力單位。SOD活性采用氮藍(lán)四唑（NBT）光還原法測定[11]，以能抑制反應(yīng)50%的酶量為一個SOD酶單位，PPO酶活性采用分光光度法[12]，以每分鐘OD398 變化0.01表示一個酶活力單位。

1.3 實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計

試驗結(jié)果運用SPSS 17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，實驗數(shù)據(jù)以x±s表示，多組間采用單因素方差分析，兩組間數(shù)據(jù)采用t檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同激素對煙草根系農(nóng)藝性狀的影響

從表1可以看出，單獨使用IBA或ETH處理，煙草不定根數(shù)、不定根體積及不定根體積占總根系的比例均高于對照組，但差異不顯著;兩種激素混合處理時，煙草不定根數(shù)、不定根體積及不定根占總根系的比例均顯著高于對照組（P< 0.05）。結(jié)果表明IBA+ETH混合處理能促進(jìn)不定根的發(fā)生和發(fā)育。

2.2 激素及損傷處理對煙草不定根發(fā)生及根系活力的影響

表2可知，損傷處理組（B）的不定根條數(shù)、不定根體積、不定根根系活力、原生根體積及原生根根系活力均高于對照組（A），其中不定根體積及原生根根系活力與對照組相比，具有極顯著性差異（P<0.01），不定根根系活力與對照組相比，具有顯著性差異（P<0.05），混合激素處理組與對照組相比，不定根數(shù)、不定根體積、不定根根系活力及原生根根系活力均高于對照組，且其中不定根體積，不定根根系活力與對照組具有顯著性差異（P<0.05），原生根根系活力與對照組具有極顯著差異（P<0.01）;D組（損傷+激素處理），不定根條數(shù)、不定根體積、不定根根系活力、原生根體積及原生根根系活力均高于對照組，且其中有四個指標(biāo)與對照組相比，具有極顯著差異（P<0.01）。結(jié)果表明，損傷處理及激素處理均對不定根的發(fā)生發(fā)育和根系活力具有促進(jìn)作用，且兩者結(jié)合處理的效果更好。

2.3 激素及損傷處理對煙草根系抗氧化酶活性的影響

2.3.1 激素及損傷處理對煙草不定根抗氧化酶活性的影響

由表3可知，與A（對照組）相比，B（損傷處理組）、C（激素處理組）及D（損傷+激素處理組）PPO酶活性較高，且A與B、C存在極顯著差異 （P<0.01）;B、C及 D組中不定根POD酶活性比對照組高，但無統(tǒng)計學(xué)意義;此外，在SOD和CAT酶活性方面，B、C、D組中不定根SOD和CAT酶活性均比對照組高，且B、C組中CAT酶活性與對照組存在極顯著差異 （P<0.01），SOD酶活性存在顯著性差異（P<0.05）?？傮w來說，損傷與激素處理均有助于提高不定根中PPO、POD、SOD及CAT酶活性的提高。

2.3.2 不同處理方式對煙草原生根抗氧化酶活性的影響

由表4可知，與A（對照組）相比，C（激素處理）、D（損傷+激素處理）組原生根中PPO酶活性較高，且存在極顯著差異 （P<0.01）;而B（損傷處理）組原生根中PPO酶活性較低，無統(tǒng)計學(xué)意義 （P>0.05）;B（損傷處理）、C（激素處理）及D組（損傷+激素處理）原生根中的POD均較高，但B、C與對照組相比，差異不顯著 （P>0.05）;對于SOD及CAT酶，B、C中原生根SOD和CAT酶活性均比對照組低，且存在極顯著差異 （P<0.01），但D組中原生根SOD和CAT酶活性均有提高，且SOD酶活性與對照組存在極顯著差異 （P<0.01）。結(jié)果表明損傷處理及激素處理對煙草原生根抗氧化酶活性有明顯影響。

3 結(jié)論與討論

從Robbins、徐曉婷、范才銀等[13-15]的研究發(fā)現(xiàn)，激素IBA、ETH或者損傷能促進(jìn)根系的發(fā)生，且有助于提高根系抗氧化酶活性。IBA是一種由吲哚乙酸轉(zhuǎn)變而來的內(nèi)源生長素，能刺激吲哚乙酸向基部運輸，施加IBA后能轉(zhuǎn)運到煙草基部組織，進(jìn)一步轉(zhuǎn)變?yōu)檫胚嵋宜?，從而起到促進(jìn)生根的作用;ETH促進(jìn)生根可能是：（1）促進(jìn)細(xì)胞周期基因的表達(dá)而促進(jìn)根系的發(fā)生[16];（2）ETH促進(jìn)細(xì)胞分裂素類物質(zhì)分解從而促進(jìn)根系發(fā)生[17]。本試驗發(fā)現(xiàn)，IBA、ETH單獨處理與清水處理組相比，對煙草不定根的發(fā)生無顯著作用，兩者混合后能促進(jìn)不定根的發(fā)生。單獨處理對煙草不定根的發(fā)生無顯著作用的原因可能為：不定跟的發(fā)生雖然受激素調(diào)控，但還與激素濃度、溫度及光照等因素有關(guān)。此外，本實驗發(fā)現(xiàn)，損傷處理及激素處理均對不定根生長及根系活力具有促進(jìn)作用，且兩者結(jié)合后效果更好，損傷處理能促進(jìn)不定根生長及根系活力可能與植物受到外界機(jī)械傷害時，為適應(yīng)環(huán)境而啟動自身的防御反應(yīng)有關(guān)，其中植物的相關(guān)防御酶的合成起著至關(guān)重要的作用，但關(guān)于IBA與ETH同時處理，損傷與激素同時處理對煙草不定根發(fā)生及根系活力的提高具有協(xié)同促進(jìn)作用及它們之間如何進(jìn)行信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等問題還需進(jìn)一步深入研究。

PPO能催化酚類物質(zhì)和吲哚乙酸反應(yīng)產(chǎn)生促進(jìn)不定根發(fā)生的輔助因子“吲哚乙酸-酚酸復(fù)合物”，它直接調(diào)節(jié)酚類的合成來影響細(xì)胞的分裂、分化以及根原基的發(fā)育，與不定根的發(fā)生密切相關(guān)[18-20]。SOD、POD及CAT是植物體內(nèi)活性氧清除系統(tǒng)的主要保護(hù)酶，它們具有抵抗逆境脅迫的防御作用[21-23]。本試驗中，單獨激素或損傷處理均使不定根中POD、SOD、CAT酶活性增加，這與劉曉輝、王艷穎等[22-23]的研究結(jié)果相似。但損傷與激素結(jié)合處理組中，不定根中SOD、POD及CAT酶活性與對照組相比，無顯著變化，這可能是因為煙草自身為抵抗逆境脅迫，損傷刺激與激素刺激相互抑制的結(jié)果。在原生根中，POD、SOD及CAT活性變化規(guī)律與不定根中的變化規(guī)律基本相反。例如，分別進(jìn)行激素或損傷處理后，SOD及CAT活性顯著降低，POD酶活性無顯著變化，但損傷與激素結(jié)合處理后，POD、SOD及CAT活性顯著增強(qiáng)，這可能是因為植物各個部位只有相互協(xié)調(diào)、平衡，才能有效保護(hù)植物免受逆境傷害。

綜上所述，外源激素IBA與 ETH混合后能促進(jìn)不定根的發(fā)生;損傷處理及激素處理均對不定根生長及根系活力具有促進(jìn)作用，且兩者結(jié)合后效果更好;在抗氧化酶活性上，不定根與原生根的影響規(guī)律基本相反，具體表現(xiàn)為單獨激素和損傷處理能提高不定根抗氧化酶活性，激素和損傷結(jié)合處理反而降低不定根抗氧化酶活性;而單獨激素和損傷處理降低原生根抗氧化酶活性，激素和損傷結(jié)合處理提高原生根抗氧化酶活性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陸景陵.植物營養(yǎng)學(xué)（上冊） [M].北京：北京農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，1994.

[2] Mark W，Hayley C，Murray H， et al. Nitrogen and Phosphorus Changes in Soil and Soil Water after Cultivation[J].Applied and Environmental Soil Science，2012，2012：1-10.

[3] 王東勝，劉貫山，李章海.煙草栽培學(xué)[M].合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2003.

[4] 李 玥，沈 宏，賈志紅，等.一種煙草專用促根劑對烤煙根系生長的影響[J].中國煙草科學(xué)，2013，34（3）：10-15.

[5] 崔志燕，郭小寶，楊青璽，等.烤煙井窖式移栽對井窖內(nèi)溫度、根系活力、生長發(fā)育及產(chǎn)質(zhì)量的影響[J].安徽農(nóng)學(xué)通報，2018（14）：38-64.

[6] 王金祥，蔡小杰，廖 紅，等.生長素和乙烯對大豆下胚軸插條不定根形成的影響[C]// 第九屆中國青年土壤科學(xué)工作者學(xué)術(shù)討論會暨第四屆中國青年植物營養(yǎng)與肥料科學(xué)工作者學(xué)術(shù)討論會論文集，2004.

[7] 王金祥，陳碧麗，廖 紅，等.生長素、乙烯和一氧化氮對擬南芥下胚軸插條形成不定根的調(diào)節(jié)[J].植物生理學(xué)報，2009，45（10）：986-990.

[8] Mudge KW，Swanson BT. Effect of ethephon，indole butyric acid and treatment solution pH on rooting and on ethylene levels within mung bean cuttings. [J].Plant Physiology，1978，61（2）：271-273.

[9] Negi S，Sukumar P，Liu X，Cohen JD，Muday GK. Genetic dissection of the role of ethylene in regulating auxin-dependent lateral and adventitious root formation in tomato[J].The Plant Journal，2010，61（1）：3-15.

[10] 陳建勛.植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)（2版）[M].廣州：華南理工大學(xué)出版社，2006.

[11] 張志良.植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)（4版）[M].北京：高等教育出版社，2009.

[12] 高俊鳳.植物生理學(xué)實驗指導(dǎo)[M].北京：高等教育出版社，2006.

[13] Robbins J A，Kays SJ，Dirr MA.Enhanced rooting of wounded mung bean cuttings by wounding and ethephon [J].Journal of American Society for Horticultural Science，1983，108（2）：325-29.

[14] 徐曉婷，金 鑫，廖偉彪.一氧化氮參與乙烯誘導(dǎo)黃瓜不定根的形成[J].園藝學(xué)報，2017，44（1）：53-61.

[15] 范才銀，葉衛(wèi)國，黃景崇，等.漂浮育苗時添加吲哚丁酸對云煙87生長及品質(zhì)的影響[J]農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，（2），158-166.

[16] Lobiecke R，Sauter M. Adventitious root growth and cell-cycle induction of deep water rice[J].Plant Physiology，1999，119：21-29.

[17] Bollmark M，Eliasson L. Ethylene accelerates the break down of cytokinins and thereby stimulated rooting in Norway spruce hypocotyl cuttings[J].Plant Physiology，1990，80：534-540.

[18] Somkuwar R G，Bondage D D，Surange M S，et al.Rooting behaviour，polyphenol oxidase activity，and biochemical changes in grape rootstocks at different growth stages[J].Turkish Journal of Agriculture and Forestry，2011，5（3）：281-87.

[19] Rout G R.Effect of auxins on adventitious root development from single node cuttings of Camellia sinensis （L.） Kuntze and associated biochemical changes[J].Plant Growth Regulation，2006，48（2）：111-117.

[20] Cheniany M，Ebrahimzadeh H，Masoudi - Nejad A，et al.Effect of endogenous phenols and some antioxidant enzyme activities on rooting of Persian walnut （Juglans regia L.） [J].African Journal of Plant Science，2010，12（4）：479-487.

[21] Fry S C. Cross-linking of matrix polymers in the growing cell walls of angiosperms[J]. Plant Physiology，1986 （37）：165-186.

[22] 劉曉輝，張 顯，鄭俊鶱，等.低溫脅迫下西瓜幼苗活性氧含量和抗氧化酶活性的影響[J].西北植物學(xué)報，2014，34（4）：746-752.

[23] 王艷穎，胡文忠，龐 坤.機(jī)械損傷對富士蘋果抗氧化酶活性的影響[J].食品與機(jī)械，2007（5）：26-30.