賈云鶴，王喜慶，閆 聞，付永凱，尤海波，葉萬(wàn)軍，谷 維，劉思宇，許春梅，王 禹，劉 琦，趙 丹，李 巖

（1.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝分院 哈爾濱 150069； 2.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所 哈爾濱 150080）

近年來(lái)，黑龍江省西瓜種植面積穩(wěn)定在3.33 萬(wàn)hm2左右，西瓜已經(jīng)成為黑龍江省促進(jìn)農(nóng)民增收、促進(jìn)農(nóng)村發(fā)展的重要經(jīng)濟(jì)作物[1]。為提高經(jīng)濟(jì)效益，很多農(nóng)戶(hù)都進(jìn)行西瓜搶早栽培。為了保證溫度需要，育苗多在設(shè)施（溫室、大棚、小拱棚）中采用多層覆蓋方式進(jìn)行。設(shè)施環(huán)境的光照較弱，溫度不穩(wěn)定，晝夜溫差較小，濕度較大，容易導(dǎo)致幼苗徒長(zhǎng)、抗性減弱[2]。此外，集約化育苗常以多孔連體式穴盤(pán)為容器，以人工混配輕型基質(zhì)替代土壤，具有節(jié)種、節(jié)能、省工，適于規(guī)?；?biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，便于機(jī)械化操作等優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中存在幼苗密度大、植株間相互蔭蔽等問(wèn)題，也容易形成徒長(zhǎng)苗[3]。

幼苗徒長(zhǎng)指下胚軸的伸長(zhǎng)，許多植物內(nèi)源激素都與其有關(guān)，如生長(zhǎng)素（IAA）、赤霉素類(lèi)（GAs）、細(xì)胞分裂素類(lèi)（CTKs）、脫落酸（ABA）、乙烯（ETH）和油菜素甾醇類(lèi)（BRs）等[4]。植物激素對(duì)植物株型的影響以及作用機(jī)理是極其復(fù)雜的，植物體內(nèi)源激素之間是相互作用的，彼此之間或協(xié)同或拮抗共同作用于植物體，使之有一定的表型[5]。溫度、光照等環(huán)境因素通過(guò)調(diào)節(jié)植物內(nèi)源激素的合成來(lái)控制植物幼苗下胚軸的伸長(zhǎng)。植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑可以通過(guò)調(diào)節(jié)植物內(nèi)源激素的合成控制植物幼苗徒長(zhǎng)。矮壯素（CCC）是一種GAs 生物合成抑制劑，其主要抑制GAs 合成途徑第一步驟中牛兒焦磷酸向內(nèi)根-貝殼杉烯類(lèi)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化。烯效唑（S3307）通過(guò)抑制GAs生物合成過(guò)程中由貝殼杉烯到貝殼杉烯酸三步氧化作用的氧化酶（細(xì)胞色素P450 酶）的活性，從而降低GAs 前體原料的形成，抑制內(nèi)源GAs 的合成[6]；此外，烯效唑（S3307）還可通過(guò)影響吲哚乙酸氧化酶活性，氧化游離IAA，降低內(nèi)源IAA 水平，從而延緩植物伸長(zhǎng)生長(zhǎng)[7]。多效唑可以抑制植物內(nèi)源激素GAs 和IAA 的合成。

設(shè)施內(nèi)（尤其是農(nóng)民自建設(shè)施）光照、溫濕度等環(huán)境條件不容易控制，利用生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑不失為一種控制徒長(zhǎng)、培育壯苗、提高抗性的有效手段，并且已經(jīng)在很多作物上獲得成功。李瑞霞等[8]研究表明，播種前用稀釋100 倍的春語(yǔ)微生物菌劑和0.2 mL·L-1矮壯素溶液以澆透底水的方式處理的絲瓜幼苗株高矮化顯著，莖粗增加明顯，根冠比和壯苗指數(shù)也顯著升高[8]。陳光平等[9]研究表明，矮壯素（國(guó)光）對(duì)拉比番茄幼苗的徒長(zhǎng)抑制作用顯著。聶萌恩等[10]研究表明，適宜濃度的多效唑處理可有效提高谷子葉片葉綠素、可溶性蛋白和可溶性糖含量，有效降低谷子株高。筆者比較了8 種生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)西瓜幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的影響，為控制西瓜幼苗徒長(zhǎng)、培育西瓜壯苗提供了可選藥劑及方法，為黑龍江省西瓜產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展提供了理論依據(jù)和科技支撐。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)用西瓜品種為‘8424’（由新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院哈密瓜研究中心選育，新疆明鑫科鴻農(nóng)業(yè)科技有限責(zé)任公司總經(jīng)銷(xiāo)）。試驗(yàn)用藥劑包括：矮壯素（四川國(guó)光農(nóng)化股份有限公司，50%水劑），多效唑（四川國(guó)光農(nóng)化股份有限公司，15%可濕性粉劑），葉綠體轉(zhuǎn)化素（臺(tái)灣植友農(nóng)業(yè)技術(shù)有限公司，粉劑），葉綠體轉(zhuǎn)化素（植倍豐山東生物科技有限公司，粉劑），氨基寡糖素（江蘇克勝集團(tuán)股份有限公司，5%水劑），烯效唑（江蘇劍牌農(nóng)化股份有限公司，5%可濕性粉劑），盈控（河南農(nóng)恩生物科技有限公司，水劑），乙烯利（上海華誼集團(tuán)華原化工有限公司彭浦化工廠(chǎng)，40%水劑）。

1.2 方法

試驗(yàn)于2019 年5 月在黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝分院日光溫室內(nèi)進(jìn)行。共9 個(gè)處理，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。CK：清水對(duì)照；處理1：葉綠體轉(zhuǎn)化素（植友，稀釋1 000 倍），處理2：烯效唑（50 mg·L-1），處理3：氨基寡糖素（200 mg·L-1），處理4：多效唑（200 mg·L-1），處理5：矮壯素（4 000 mg·L-1，處理6：盈控（稀釋500 倍），處理7：葉綠體轉(zhuǎn)化素（植倍豐，稀釋1 000 倍），處理8：乙烯利（400 mg·L-1）。每個(gè)處理3 次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)用種量為64 粒。2019 年5 月6 日浸種催芽，每種藥劑按照所需濃度配制成1 000 mL 的藥液，浸泡種子12 h，5 月7 日將種子徹底沖洗干凈后播種于溫室32 孔穴盤(pán)中（規(guī)格：上口徑60 mm，下口徑28 mm，深度53 mm，單個(gè)穴容積110 mL，外形540 mm×280 mm），每個(gè)穴盤(pán)播2 粒。穴盤(pán)擺放在溫室縱墻（遮陰且溫度較高）下面，以營(yíng)造適合西瓜幼苗徒長(zhǎng)的條件，其他栽培管理按照常規(guī)進(jìn)行。

5 月12 日（子葉期），游標(biāo)卡尺測(cè)定下胚軸高度、粗度；電子天平測(cè)量根鮮質(zhì)量；調(diào)查發(fā)芽率。測(cè)定方法為：將苗從土中輕輕挖出，洗凈根部，用吸水紙擦干，剪下根部，測(cè)量根鮮質(zhì)量；根莖交界處到莖子葉交界處的距離為下胚軸高度，子葉節(jié)下1 cm處的直徑為下胚軸粗度。

赤霉素（GA）含量測(cè)定方法：每重復(fù)選取生長(zhǎng)一致的植株6 株。取下胚軸中段，切成1～2 cm 的小段；取主根上段，切成1～2 cm 的小段。6 株的根和下胚軸分別混樣，混后的取樣量為0.5～1.0 g。采用ZCI BIO 公司的Plant GA ELISA kit 試劑盒測(cè)定根系和下胚軸中的赤霉素（GA）含量（方法出自青島科創(chuàng)公司）。

細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)觀(guān)察方法：取中段下胚軸，切成1 mm×2 mm 的小塊，4 ℃下用2.5%戊二醛前固定，1%四氧化鋨后固定，以0.1 mol·L-1磷酸緩沖液（pH 7.2）漂洗，梯度乙醇脫水，Spurr’s 樹(shù)脂浸透、包埋，用Ultracute 型超薄切片機(jī)（澳大利亞Reichart-Jung公司）切片，超薄切片經(jīng)醋酸雙氧鈾和檸檬酸鉛雙染色后，于JEM-1200EX 型透射電鏡下觀(guān)察細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)、拍照。

5 月30 日（成苗期），將苗從土中輕輕挖出，洗凈根部，用吸水紙擦干，用游標(biāo)卡尺測(cè)定株高（根莖交界處到心葉距離）、莖粗（子葉節(jié)下部1 cm 處的直徑），用電子秤測(cè)量全株干質(zhì)量（將苗放入燒杯中，105 ℃殺青30 min，80 ℃烘至恒重，然后稱(chēng)干質(zhì)量）。每重復(fù)隨機(jī)取樣6 株，數(shù)據(jù)取6 株平均數(shù)。壯苗指數(shù)=莖粗×全株干質(zhì)量/株高[11]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2007 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，SPSS 16.0進(jìn)行方差分析，Duncan’s 新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同藥劑處理對(duì)西瓜幼苗徒長(zhǎng)的抑制效果

由表1 可以看出，在子葉期，處理1、2、4、7 的下胚軸高度顯著低于對(duì)照，防徒長(zhǎng)效果明顯，處理3、5 的下胚軸高度顯著低于對(duì)照，防徒長(zhǎng)效果較好；8 個(gè)處理的下胚軸高度比對(duì)照降低8.82%～60.1%。處理1、2、4、7 的防徒長(zhǎng)效果最強(qiáng)，但發(fā)芽率一般，分別為28.63%、42.90%、41.37%、35.70%、都不到50%。處理3、處理5 的防徒長(zhǎng)效果比處理1、2、4、7稍差，但發(fā)芽率明顯升高，分別為57.13%和58.63%。處理6 和對(duì)照都徒長(zhǎng)，發(fā)芽率最高，分別為65.67%和71.40%，處理8 徒長(zhǎng)，發(fā)芽率最低，為21.40%。藥劑處理使發(fā)芽率和對(duì)照相比降低8.0%～70.0%，其中，處理5、3 發(fā)芽率比對(duì)照降低20%左右。綜上，處理5、3 的防徒長(zhǎng)效果較好，發(fā)芽率下降幅度較小。

表1 不同藥劑處理對(duì)西瓜子葉期幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的影響

8 個(gè)處理的西瓜幼苗下胚軸粗度都高于對(duì)照，比對(duì)照提高5.8%～23.2%，其中處理3、6 的下胚軸粗度顯著高于對(duì)照。8 個(gè)處理的西瓜幼苗的根鮮質(zhì)量都顯著高于對(duì)照，比對(duì)照提高8.5%～26.4%。

2.2 不同藥劑處理對(duì)西瓜幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的影響

由表2 可以看出，在成苗期，除處理8 外，其他處理株高都顯著高于對(duì)照，處理3 和處理6 的莖粗和對(duì)照相比達(dá)到顯著差異，處理3 的全株干質(zhì)量和對(duì)照相比達(dá)到顯著差異，除了處理8，各處理的壯苗指數(shù)和對(duì)照相比達(dá)到顯著差異。

表2 不同藥劑處理種子對(duì)西瓜幼苗成苗期生長(zhǎng)發(fā)育的影響

8 個(gè)處理的株高都低于對(duì)照，比對(duì)照降低5.97%～29.10%；8 個(gè)處理的莖粗都高于對(duì)照，比對(duì)照提高4.25%～20.75%，其中處理3 和處理6 的莖粗值最大，分別比對(duì)照高17.45%和20.75%；處理3的全株干質(zhì)量值最大，比對(duì)照提高5.97%，和對(duì)照相比其他處理的全株干質(zhì)量增減幅度為-8.40%～5.97%；8 個(gè)處理的壯苗指數(shù)都高于對(duì)照，比對(duì)照提高15.05%～55.38%，其中處理3 的壯苗指數(shù)最高。

2.3 不同藥劑處理對(duì)西瓜幼苗不同部位GA 含量的影響

由表3 可以看出，8 個(gè)處理的西瓜幼苗下胚軸GA 含量都低于對(duì)照，比對(duì)照降低10.3%～50.2%，其中處理1、2、3、4、5、7 的下胚軸GA 含量都顯著低于對(duì)照。8 個(gè)處理的西瓜幼苗根系GA 含量都高于對(duì)照，比對(duì)照提高15.3%～131.12%，其中處理1～7 的根系GA 含量都顯著高于對(duì)照。

2.4 不同藥劑處理對(duì)西瓜幼苗下胚軸細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的影響

從圖1 可以看出，對(duì)照西瓜幼苗下胚軸細(xì)胞的中央大液泡完整透明，細(xì)胞器分布在細(xì)胞壁周?chē)?xì)胞壁較薄，葉綠體片層明顯，葉綠體中無(wú)淀粉粒出現(xiàn)，葉綠體呈長(zhǎng)橢圓形，線(xiàn)粒體分散在細(xì)胞各處（見(jiàn)圖1-a）。藥劑處理的西瓜幼苗下胚軸細(xì)胞中出現(xiàn)很多小液泡，細(xì)胞質(zhì)致密，葉綠體增多，細(xì)胞器分布在細(xì)胞中間，細(xì)胞壁較厚。細(xì)胞中葉綠體數(shù)目增多，葉綠體變形嚴(yán)重，葉綠體中出現(xiàn)很多淀粉粒，中央大液泡縮小，有小液泡圍繞在大液泡周?chē)?，線(xiàn)粒體聚集在葉綠體周?chē)▓D1）。

表3 不同藥劑處理西瓜幼苗下胚軸和根系的GA 含量

圖1 藥劑處理西瓜幼苗下胚軸細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)

3 討論與結(jié)論

利用植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑防控幼苗徒長(zhǎng)是一種簡(jiǎn)單而有效的方法，目前已在蔬菜幼苗培育過(guò)程中得到了廣泛應(yīng)用。另外生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑還能夠控制植株內(nèi)部核酸、氨基酸等物質(zhì)的生成，對(duì)植株生長(zhǎng)歷程中的每個(gè)部分進(jìn)行管控，實(shí)現(xiàn)讓植株莖干部分變粗、節(jié)間距離減少、葉綠素含量增加、葉子更加翠綠、根部生長(zhǎng)更好、抵抗能力變強(qiáng)等功能[12-13]。生產(chǎn)上常用的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑主要包括矮壯素、烯效唑、多效唑等，處理方法主要包括浸種、種子包衣、葉面噴施、土壤或基質(zhì)混合處理等[3]。筆者研究了8種生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)對(duì)西瓜種子萌發(fā)及子葉期、成苗期生長(zhǎng)發(fā)育的影響。

和對(duì)照相比，8 個(gè)處理的發(fā)芽率都有所下降，說(shuō)明8 種生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑都對(duì)西瓜種子萌發(fā)產(chǎn)生了抑制作用，這與前人在黃瓜上的研究結(jié)果吻合[14]。在西瓜幼苗的子葉期，8 個(gè)處理的根鮮質(zhì)量都高于對(duì)照，下胚軸粗度都高于對(duì)照，下胚軸高度都低于對(duì)照，說(shuō)明藥劑處理抑制了下胚軸伸長(zhǎng)，促進(jìn)了下胚軸的增粗，促進(jìn)了根系的生長(zhǎng)，為培育壯苗（成苗期）打下了基礎(chǔ)。

赤霉素（GA）是生長(zhǎng)促進(jìn)物質(zhì)，它的功能主要體現(xiàn)在一些表型突變體上，這些突變體中GAs 生物合成或信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)發(fā)生增強(qiáng)或減弱時(shí)，會(huì)呈現(xiàn)相應(yīng)的長(zhǎng)或短下胚軸表型[15]。以赤霉素（GA）缺陷型突變體為材料研究其對(duì)下胚軸伸長(zhǎng)的調(diào)控，發(fā)現(xiàn)無(wú)論在黑暗還是光照條件下，赤霉素（GA）均是通過(guò)改變下胚軸細(xì)胞伸長(zhǎng)的程度，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)下胚軸伸長(zhǎng)的調(diào)控[16]。在西瓜幼苗的子葉期，藥劑處理的西瓜幼苗根中的GA 含量和根鮮質(zhì)量呈正比，下胚軸中GA含量和下胚軸高度也呈正比，說(shuō)明藥劑處理通過(guò)促進(jìn)根和下胚軸中GA 合成促進(jìn)了根和下胚軸的生長(zhǎng)，這與前人研究結(jié)果相符[14]。

在西瓜幼苗的子葉期，未經(jīng)藥劑處理的西瓜幼苗下胚軸細(xì)胞壁較薄，細(xì)胞質(zhì)致密度低，細(xì)胞內(nèi)具較大中央液泡，利于細(xì)胞滲透吸水，促使細(xì)胞伸長(zhǎng)生長(zhǎng)，從而促使下胚軸徒長(zhǎng)。經(jīng)由藥劑處理后的西瓜下胚軸細(xì)胞細(xì)胞壁加厚，細(xì)胞質(zhì)致密度較高，中央液泡較小，這可能是導(dǎo)致西瓜苗矮化的主要原因，并與前人在黃瓜上的研究吻合[17-18]。藥劑處理西瓜苗下胚軸細(xì)胞內(nèi)葉綠體內(nèi)淀粉粒清晰可見(jiàn)，含量明顯增，葉綠體變形嚴(yán)重呈圓形或不規(guī)則性；而未經(jīng)藥劑處理（徒長(zhǎng)）的對(duì)照西瓜苗中綠體內(nèi)基粒片層清晰堆疊，無(wú)淀粉粒，葉綠體呈長(zhǎng)橢圓形或紡錘形。藥劑處理的西瓜幼苗下胚軸細(xì)胞內(nèi)線(xiàn)粒體增多，線(xiàn)粒體聚集，小液泡增多。淀粉粒的增加說(shuō)明光合產(chǎn)物向淀粉方向積累，降低了對(duì)細(xì)胞伸長(zhǎng)方向的能量供應(yīng)；而線(xiàn)粒體聚集、小液泡增多說(shuō)明其提供了能量經(jīng)由小液泡將光合產(chǎn)物分泌到細(xì)胞壁周?chē)?，從而促進(jìn)了細(xì)胞壁物質(zhì)合成和加厚，而細(xì)胞壁加厚也會(huì)阻礙細(xì)胞伸長(zhǎng)，這與前人對(duì)黃瓜細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的研究吻合[19]。

在成苗期，和對(duì)照相比，8 種生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑都降低了西瓜幼苗的株高，增加了莖粗，但處理3、5、7、8的全株干質(zhì)量高于對(duì)照，處理1、2、4、6 的全株干質(zhì)量卻低于對(duì)照，說(shuō)明有的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑抑制了西瓜幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育。處理3、5、7 的壯苗指數(shù)都顯著高于對(duì)照，說(shuō)明這3 種藥劑促進(jìn)了西瓜幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育。處理1 和處理7 為2 種葉綠體轉(zhuǎn)化素，有效成分分別是含量為10% CaO（植友）和FeO（植倍豐）。鈣元素有穩(wěn)定植物細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞壁、防止細(xì)胞中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)外滲、提高植物抗性等作用；鐵元素是葉綠素、各種抗氧化酶的重要組分、并且參與植物的呼吸、固氮作用。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出含有鐵元素的處理7 的壯苗效果更好，這可能與鐵元素促進(jìn)光和作用、促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)積累有關(guān)。處理3 為氨基寡糖素，該物質(zhì)有抑制病原菌生長(zhǎng)、激發(fā)植物產(chǎn)生對(duì)抗逆境的保護(hù)酶、保護(hù)蛋白等作用。處理3 的壯苗指數(shù)和干物質(zhì)含量（干質(zhì)量）都明顯高于對(duì)照及其他處理，原因可能是對(duì)逆境的耐受能力提高導(dǎo)致的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)積累。處理5 為矮壯素，矮壯素主要是通過(guò)抑制赤霉素的生物合成控制徒長(zhǎng)。前人研究結(jié)果表明矮壯素可以提高植物的壯苗指數(shù)，但不能促進(jìn)干物質(zhì)積累[8，20]。本研究中矮壯素對(duì)西瓜的干物質(zhì)積累起到了一定促進(jìn)作用，但和對(duì)照相比差異不顯著，可能是作物不同、處理方法不同導(dǎo)致的不同結(jié)果。

綜上，氨基寡糖素、葉綠體轉(zhuǎn)化素（植倍豐）、矮壯素可以作為防止幼苗徒長(zhǎng)、培育壯苗的備選藥劑，根據(jù)不同情況有選擇地在西瓜育苗中推廣應(yīng)用。