王海琪，龐勝群，杜紅艷，吉雪花，馬海翔，張小燕

(石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院園藝系/特色果蔬栽培生理與種質(zhì)資源利用兵團(tuán)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)綠洲生態(tài)農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆石河子 832003)

0 引 言

【研究意義】?jī)?yōu)良的種質(zhì)資源是選育新品種的基礎(chǔ)，深入研究種質(zhì)資源是育種工作的基礎(chǔ)[1]。引進(jìn)的1份材料(T59)表現(xiàn)為未熟果呈深綠色、成熟后果色深紅、果實(shí)極硬，成熟果番茄紅素含量達(dá)25 mg/100g·FW，較生產(chǎn)上主栽品種高出50%～100%，但其植株較矮、結(jié)果少，抗病性、抗蟲性差[2]。以T59為親本與不同類型的種質(zhì)資源配制雜交組合，對(duì)其雜交后代通過系統(tǒng)選育獲得了幾個(gè)番茄紅素含量高，株型、坐果性、抗性都較T59有較大改善的高代自交系。通過生長(zhǎng)期植株體內(nèi)赤霉素、生長(zhǎng)素含量與株高、莖粗、葉面積等性狀的相關(guān)性分析，研究?jī)?nèi)源激素對(duì)加工番茄植株生長(zhǎng)的影響，為更好的選擇選配親本、創(chuàng)制優(yōu)良的種質(zhì)資源提供理論基礎(chǔ)?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】植物激素調(diào)控著植物生長(zhǎng)發(fā)育的各個(gè)過程。IAA可以調(diào)控調(diào)節(jié)細(xì)胞的生長(zhǎng)及分裂。GA3則對(duì)葉面擴(kuò)張、莖與葉柄的伸長(zhǎng)方面有重要作用。擬南芥中發(fā)現(xiàn) IAA參與了光誘導(dǎo)后的向性生長(zhǎng)[3]，對(duì)于葉片的形態(tài)建成是必須的[4]。水稻赤霉素的合成,調(diào)節(jié)了株高[5]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】以T59為親本，對(duì)雜交后代經(jīng)系統(tǒng)選育獲得2份綜合性狀表現(xiàn)較好，且植株高度、抗性均有良好改善的未熟果深綠色高代自交系，對(duì)植株生長(zhǎng)發(fā)育過程中，分析內(nèi)源激素變化與植株生長(zhǎng)指標(biāo)相關(guān)性?！緮M解決的關(guān)鍵問題】以父母本為參照，通過相關(guān)性分析，研究2份子代不同生長(zhǎng)時(shí)期葉片內(nèi)赤霉素和生長(zhǎng)素含量對(duì)植株生長(zhǎng)速率的影響，為利用T59通過雜交育種途徑獲得更多的優(yōu)良的優(yōu)良種質(zhì)資源提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)于2019年在石河子大學(xué)試驗(yàn)站進(jìn)行。

供試材料：以T59為母本，分別與父本JW9、HZ38雜交，對(duì)雜交后代經(jīng)過5代系統(tǒng)選育獲得了Dg46-1(父本JW9)和Dg149-1(父本HZ38)綜合性狀表現(xiàn)較好的未熟果深綠色高代自交系。T59表現(xiàn)為植株較矮，株型緊湊，未熟果深綠色、成熟后果色深紅、果實(shí)極硬，經(jīng)分析測(cè)試，其番茄紅素含量達(dá)25.00 mg/100g·FW。HZ38莖稈綠色，植株長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)，果實(shí)較軟，幼果綠白色，單果重80 g左右，果實(shí)番茄紅素含量11.20 mg/100g·FW。子代Dg149-1果實(shí)長(zhǎng)圓形果，果形較小,果實(shí)番茄紅素含量18.69 mg/100g·FW。父本JW9植株長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)，果實(shí)長(zhǎng)圓形果，單果重90 g左右，豐產(chǎn)性較佳，幼果為淺綠色果，果實(shí)較硬，成熟果番茄紅素含量10.80 mg/100g·FW。子代D g46-1表現(xiàn)為圓形果，果形大小不均勻，果實(shí)番茄紅素含量14.69 mg/100g·FW，豐產(chǎn)性較佳。

2019年3月20日，溫室基質(zhì)穴盤育苗，基質(zhì)配置比例為草炭∶蛭石=1∶1。植株長(zhǎng)到4片真葉時(shí)定植到大田，大田栽培采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，小區(qū)面積為10 m2，每小區(qū)定植40株，株行距25 cm×60 cm，每品系重復(fù)3次。從定植起每隔20 d，分別在5月10日(苗期)、5月30日(蕾期)、6月20日(花期)、7月10日(結(jié)果期)采集番茄功能葉片樣品置入冰盒帶回實(shí)驗(yàn)室，每小區(qū)重復(fù)進(jìn)行3次。樣品每次采集時(shí)間均為10:00～ 10:30[6]。

1.2 方 法

1.2.1 內(nèi)源激素提取

稱取約0.4 g樣本，放入研缽中磨碎，加入1 mL預(yù)冷的80%甲醇，4℃浸取過夜。8 000 r/min離心10 min，殘?jiān)?.5 mL 80%甲醇浸取2 h，離心后取上清液，合并2次上清液，40℃氮?dú)獯蹈芍敛缓袡C(jī)相，加入0.5 mL石油醚萃取脫色3次，棄去上層醚相，下層水相用2 mol/L檸檬酸調(diào)節(jié)pH至2.8，用等體積的乙酸乙酯萃取3次，有機(jī)相氮吹干，用甲醇定容至0.5 mL，取適量溶液用針頭式過濾器過濾于帶有內(nèi)襯管的樣品瓶?jī)?nèi)待測(cè)[7-9]。

1.2.2 赤霉素測(cè)定

赤霉素測(cè)定采用HPLC方法。

色譜儀:Rigol L3000高效液相色譜儀；

色譜柱：Kromasil C18反相色譜柱(250 mm×4.6 mm,5 μm)；

流動(dòng)相：甲醇∶1%乙酸水=35∶65。

進(jìn)樣量10 μL，流速0.8 mL/min，柱溫30℃，保留時(shí)間40 min，檢測(cè)波長(zhǎng)254 nm。

1.2.3 生長(zhǎng)素測(cè)定

IAA測(cè)定采用HPLC方法。

色譜儀:Rigol L3000高效液相色譜儀,熒光檢測(cè)器；

色譜柱：Kromasil C18反相色譜柱(250 mm×4.6 mm,5 μm)

流動(dòng)相：甲醇∶1%乙酸水=2∶3。

進(jìn)樣量10 μL，流速0.8 mL/min，柱溫30℃，保留時(shí)間40 min，激發(fā)波長(zhǎng)275 nm，發(fā)射波長(zhǎng)345 nm；

1.2.4 植株生長(zhǎng)速率測(cè)定

定植后每小區(qū)選取3株長(zhǎng)勢(shì)一致的植株統(tǒng)一掛牌標(biāo)記。番茄植株生長(zhǎng)發(fā)育期間，分別在5月10日(苗期)、5月30日(蕾期)、6月20日(花期)、7月10日(結(jié)果期)對(duì)株高、莖粗、葉面積進(jìn)行測(cè)定。

株高：從根頸部到莖尖生長(zhǎng)點(diǎn)的距離。

莖粗：植株莖下部(即出土面)、中部、頂部(靠近生長(zhǎng)點(diǎn))3處測(cè)量取均值。

葉面積：對(duì)植株倒三葉進(jìn)行葉面積測(cè)量，采用坐標(biāo)紙畫圖法。

1.3 數(shù)據(jù)處理

使用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與分析，用SPSS19.0軟件進(jìn)行差異顯著性分析(P<0.05)。利用Origin2018進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 苗期植株形態(tài)

研究表明，苗期，母本T59莖稈上部與葉片均呈深綠色，莖稈下部呈深紫色，葉卷曲，葉裂較多，株型緊湊；父本 HZ38為綠莖，葉裂多，葉部多折皺；其子代Dg149-1與母本T59相比較，莖稈與葉片顏色較淺，葉裂較少，葉面較平滑，株型較緊湊，與父本HZ38相比，莖稈呈深紫色，植株較矮，葉裂較少，葉面較平滑。Dg46-1與母本T59相比較，植株莖稈與葉片顏色較淺，葉裂較多，葉部較平滑，株型高大。與父本JW9相比，除株型較大，并無明顯差別。圖1

2.2 苗期內(nèi)源激素含量與植株生長(zhǎng)發(fā)育狀況

研究表明，苗期，Dg149-1及母本T59長(zhǎng)勢(shì)較弱，株高在3.00～3.50 cm，均顯著低于父本HZ38的株高，苗期父本株高達(dá)到了6.10 cm，比Dg149-1高出53.44%。莖粗為1.91 mm,顯著高于父本。葉面積則與父母本均無顯著差異。Dg149-1的赤霉素含量與父母本相比無顯著差異。生長(zhǎng)素含量則與母本T59、父本HZ38均存在顯著差異。

子代Dg46-1苗期株高為6.21 cm,顯著高于其父母本，比母本T59高102.94%，比父本JW9高15.86%。莖粗與母本T59存在顯著差異，與父本無顯著差異。葉面積與母本T59、父本JW9均存在顯著差異，也是所有參試品系中葉面積最大的，比葉面積最小的母本T59，高出141.58%。Dg46-1與父本JW9赤霉素含量較高,二者沒有顯著差異，分別達(dá)到1.22 μg/g·FW和1.21 μg/g·FW，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他品系。生長(zhǎng)素含量為114.07 ng/g·FW，顯著高于父母本。

Dg46-1的赤霉素和生長(zhǎng)素含量顯著高于Dg149-1，其株高、葉面積也均顯著高于Dg149-1。表1

表1 加工番茄苗期內(nèi)源激素含量與植株生長(zhǎng)發(fā)育Table 1 Source hormone content and plant growth and development duringprocessing of tomato seedlings

研究表明，苗期各品系株高與內(nèi)源激素呈正相關(guān)。與赤霉素相關(guān)性大小依次為株高>莖粗>葉面積，與生長(zhǎng)素相關(guān)性大小依次為株高>葉面積>莖粗。赤霉素和生長(zhǎng)素含量與株高相關(guān)系數(shù)達(dá)極顯著水平，相關(guān)系數(shù)分別為0.656和0.750。表2

表2 加工番茄苗期內(nèi)源激素與植株生長(zhǎng)發(fā)育相關(guān)系數(shù)Table 2 Correlation coefficient between source hormone and plant growth and development during processing of tomato seedlings

2.3 蕾期內(nèi)源激素含量與植株生長(zhǎng)發(fā)育

研究表明，蕾期，Dg149-1株高為10.60 cm,與母本T59株高差異不顯著，顯著低于父本HZ38，其株高只有父本的60.33%。莖粗為5.55 cm，顯著低于父本，卻顯著高于母本。葉面積則與父母本無顯著差異。母本T59赤霉素含量最低，Dg149-1含量高于母本27.27%，低于父本41.67%，與父母本存在顯著差異。生長(zhǎng)素含量為48.46 ng/g·FW，與母本無顯著差異，顯著低于父本64.36 ng/g·FW的水平。

墨西哥與美國(guó)接壤，美國(guó)是墨西哥的主要貿(mào)易伙伴，貿(mào)易額占其總貿(mào)易額的80%以上，而美國(guó)是全球竹制品的主要進(jìn)口國(guó)[5]。因此，墨西哥開展竹子種植、發(fā)展竹產(chǎn)業(yè)，對(duì)于滿足美國(guó)的市場(chǎng)需求具有很大優(yōu)勢(shì)。墨西哥當(dāng)前的國(guó)內(nèi)政治形勢(shì)非常有利于發(fā)展竹產(chǎn)業(yè)。新當(dāng)選的總統(tǒng)安德烈斯·曼努埃爾·洛佩斯·奧夫拉多爾提出的主張之一即是將墨西哥從現(xiàn)在的廉價(jià)制造國(guó)轉(zhuǎn)變?yōu)榧夹g(shù)應(yīng)用國(guó)，這為從中國(guó)引進(jìn)竹子技術(shù)帶來了可能。墨西哥國(guó)內(nèi)還有一些十分熱衷竹子的學(xué)者，他們了解竹子，認(rèn)識(shí)到竹子的重要性，致力于普及竹子的知識(shí)，作為主辦方曾多次組織“世界竹子大會(huì)”，成立了“竹子技術(shù)發(fā)展中心”，為今后發(fā)展竹產(chǎn)業(yè)奠定了學(xué)術(shù)基礎(chǔ)。

Dg46-1的親本T59、JW9蕾期在株高上沒有顯著差異，后代Dg46-1株高為14.16 cm，與父本JW9相比沒有顯著差異，比母本高3.51 cm，存在顯著差異。Dg46-1莖粗和葉面積與母本均沒有顯著差異，而莖粗顯著低于父本，葉面積卻高于父本42.36%，存在顯著差異。從內(nèi)源激素看，Dg46-1的赤霉素和生長(zhǎng)素含量與父本JW9沒有顯著差異，但均顯著高于母本，其中生長(zhǎng)素含量是T59的1.31倍，赤霉素含量是T59的2倍。

子代Dg46-1和Dg149-1相比，Dg46-1的赤霉素和生長(zhǎng)素含量均顯著高于Dg149-1，但從植株生長(zhǎng)發(fā)育上來看，除株高顯著高于Dg149-1外，Dg46-1的莖粗和葉面積均顯著低于Dg149-1。表3

表3 加工番茄蕾期內(nèi)源激素含量與植株生長(zhǎng)發(fā)育Table 3 Source hormone content and plant growth and developmentduring processing of tomato buds

研究表明，蕾期是一個(gè)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈的時(shí)期，參試品系與赤霉素、生長(zhǎng)素含量相關(guān)性大小依次為株高>葉面積>莖粗。內(nèi)源激素與植株生長(zhǎng)指標(biāo)并無顯著相關(guān)性關(guān)系。表4

表4 加工番茄蕾期內(nèi)源激素與植株生長(zhǎng)發(fā)育相關(guān)系數(shù)Table 4 Correlation coefficient between source hormone and plant growth and development during processing of tomato seedlings

2.4 花期內(nèi)源激素含量與植株生長(zhǎng)發(fā)育

研究表明，花期，HZ38的株高仍然高于T59及其子代Dg149-1，為56.53 cm，Dg149-1株高為38.98 cm,與蕾期相比，超過了母本T59的株高并達(dá)到了顯著差異水平，但仍顯著低于父本HZ38的 株高。葉面積和莖粗與母本均無顯著差異，與父本存在顯著差異。赤霉素和生長(zhǎng)素含量與父母本均無顯著差異。

Dg46-1株高與蕾期的表現(xiàn)一致，高于父母本的株高，為44.54 cm ,與母本的32.80 cm，父本的41.27 cm均存在顯著差異。Dg46-1莖粗為6.57 mm，與母本存在顯著差異，而赤霉素含量在花期顯著高于父母本，生長(zhǎng)素含量三者之間則無顯著差異。表5

表5 加工番茄花期內(nèi)源激素含量與植株生長(zhǎng)發(fā)育Table 5 Source hormone content and plant growth and developmentduring processing of tomato flower

研究表明，花期生長(zhǎng)素含量與植株生長(zhǎng)并無顯著相關(guān)性。赤霉素與莖粗呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.523，與株高、葉面積無顯著相關(guān)關(guān)系。表6

2.5 結(jié)果期內(nèi)源激素含量與植株生長(zhǎng)發(fā)育

研究表明，結(jié)果期，Dg149-1株高達(dá)到46.13 cm，母本T59株高為38.20 cm，高于母本20.76%，與母本存在顯著性差異。父本HZ38株高高達(dá)62.81 cm，是父本的73.44%，存在顯著差異。Dg149-1莖粗與母本相比無明顯差異，父本HZ38莖粗為13.69 mm，低于父本34.99%,與父本差異顯著。表7

表6 加工番茄花期內(nèi)源激素與植株生長(zhǎng)發(fā)育相關(guān)系數(shù)Table 6 Correlation coefficient between source hormone and plant growth and development during processing of tomato flower

葉面積為2 158.67 mm2,與母本無顯著差異，與父本差異顯著。赤霉素含量最高為0.12 μgW/g·FW，高于父母本20.2%。生長(zhǎng)素與母本差異顯著，與父本無顯著差異。Dg46-1株高為56.56 cm,高于母本48.06%，差異顯著，高于父本JW920.60%，存在顯著差異。莖粗為7.18 mm，與父本無明顯差異，是母本的78.30%，存在顯著差異。葉面積為2 145.56 mm2，與父母本均無明顯差異。赤霉素含量為0.07 μg/g·FW,分別低于父本12.5%，母本30%，均與父母本均存在顯著差異。生長(zhǎng)素與父母本無顯著差異。表7

表7 加工番茄結(jié)果期內(nèi)源激素含量與植株生長(zhǎng)發(fā)育Table 7 Source hormone content and plant growth and development during processing of tomato

研究表明，結(jié)果期，各品系與生長(zhǎng)素含量相關(guān)性大小依次為莖粗>葉面積>株高，并與株高相關(guān)系數(shù)達(dá)顯著水平，相關(guān)系數(shù)為-0.604。赤霉素含量與生長(zhǎng)指標(biāo)都無顯著相關(guān)性。

整個(gè)生育期中，IAA與赤霉素含量變化趨勢(shì)相似。結(jié)果表明，在植株生長(zhǎng)發(fā)育過程中，IAA對(duì)植物的生長(zhǎng)起著積極的調(diào)控作用，含量越高，植株生長(zhǎng)越快。未熟果深綠色高代自交系不同時(shí)期內(nèi)源激素含量不同是造成父母本與子代生長(zhǎng)表型差異的原因?；ㄆ贒g149-1與Dg46-1與父母本均無顯著差異，說明從花期開始，生殖生長(zhǎng)成為植株生長(zhǎng)發(fā)育的重點(diǎn)，植株增長(zhǎng)緩慢。表8

表8 加工番茄結(jié)果期內(nèi)源激素與植株生長(zhǎng)發(fā)育相關(guān)系數(shù)Table 8 Correlation coefficient between source hormone and plant growth and development during processing of tomato

3 討 論

植物的生長(zhǎng)發(fā)育是一個(gè)極其復(fù)雜的過程，外界因素對(duì)植物的影響是通過控制植物內(nèi)源物質(zhì)的變化而起作用，其中內(nèi)源激素是植株生長(zhǎng)的關(guān)鍵。近年來的研究表明，內(nèi)源激素參與了植株的生殖生長(zhǎng)與營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，且在不同植物中起著不同的作用。苜蓿中，赤霉素和生長(zhǎng)素表現(xiàn)為生長(zhǎng)促進(jìn)型激素，對(duì)控制莖部節(jié)間的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)及葉片擴(kuò)張方面有顯著作用[10]。辣椒中，葉面噴施GA3、有機(jī)肥和化肥配施可促進(jìn)辣椒生長(zhǎng)發(fā)育[11]。茄子中適度GA3浸泡種子, 對(duì)幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育促進(jìn)效果明顯[12]。內(nèi)源激素對(duì)植株生長(zhǎng)發(fā)育的影響并不是獨(dú)立的作用，而是相互制約，相互促進(jìn)的結(jié)果。刺果瓜中研究表明IAA與GA3混合施用，協(xié)同作用能促進(jìn)幼苗的生長(zhǎng)[13]。

苗期HZ38、JW9、Dg46-1赤霉素和生長(zhǎng)素含量高于其他品系。試驗(yàn)表明，加工番茄雜交親本及其后代在葉片迅速生長(zhǎng)的苗期參試品系中的IAA、GA3含量顯著高于其他時(shí)期，并達(dá)到最大值，之后緩慢降低，結(jié)果期，二者含量均較低，這與葡萄[14]、樹莓[15]葉片生長(zhǎng)發(fā)育過程中內(nèi)源激素的變化趨勢(shì)相同。且苗期葉片赤霉素和生長(zhǎng)素含量與株高、莖粗、葉面積均呈正相關(guān)，其中與株高的相關(guān)性均達(dá)極顯著水平。除了花期莖粗與赤霉素含量呈顯著負(fù)相關(guān)，結(jié)果期株高與生長(zhǎng)素含量呈顯著負(fù)相關(guān)外，蕾期、花期、結(jié)果期葉片內(nèi)源激素含量與植株生長(zhǎng)指標(biāo)的相關(guān)性均不顯著。在生長(zhǎng)期內(nèi)，高濃度內(nèi)源激素促進(jìn)植株的生長(zhǎng)，結(jié)果期內(nèi)低濃度促進(jìn)生長(zhǎng)。

生長(zhǎng)指標(biāo)方面，母本T59在大田生長(zhǎng)中表現(xiàn)為莖粗較大、葉面積較低、株高過矮，株型緊湊。Dg149-1和Dg46-1在農(nóng)藝性狀上均有改善，Dg149-1株高和葉面積值均在父母本均值之間，Dg46-1株高和葉面積值均大于父母本。Dg149-1株型上較為緊湊，抗病性上有明顯改善。Dg46-1株型較大，與T59相比有了較大改善，抗病性方面，相較與母本T59無改善，是后期轉(zhuǎn)育工作的重點(diǎn)。

加工番茄現(xiàn)蕾后以生殖生長(zhǎng)為主，同時(shí)萌發(fā)大量側(cè)枝，至結(jié)果期分枝基本結(jié)束， T59與Dg46-1生長(zhǎng)素含量較其他品系含量較高，母本T59生育期較長(zhǎng)，Dg46-1單果較大，生長(zhǎng)素主要以供給果實(shí)膨大為主。Dg46-1與其他品系相比株高較高，葉面積較大，莖稈卻最細(xì)，這是造成其結(jié)果初期就開始倒伏的根本原因。

雜交育種中，不同父本與同一個(gè)母本雜交，經(jīng)系統(tǒng)選育獲得的子代其株高、莖粗、葉面積并不完全由父本決定，而和子代苗期葉片內(nèi)源激素含量有關(guān)。

4 結(jié) 論

加工番茄苗期和結(jié)果期內(nèi)源激素含量是造成不同品系間株高差異的主要原因，使Dg149-1和Dg46-1在株高性狀上均高于母本?；ㄆ诔嗝顾睾渴窃斐刹煌废甸g莖粗差異的主要原因。

隨著生殖生長(zhǎng)的開始，赤霉素、生長(zhǎng)素對(duì)株高、莖粗、葉面積的影響逐漸減弱。通過雜交育種途徑進(jìn)行株型尤其是株高改良時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注苗期植株的內(nèi)源激素含量，以提高選擇效率，苗期葉片的赤霉素、生長(zhǎng)素含量可作為預(yù)測(cè)雜交后代植株高度的參考指標(biāo)。