王 欣，李宗平*，楊麗萍，閆鐵軍

(1.湖北省煙草科學(xué)研究院，湖北 武漢 430030；2.湖北省建始縣農(nóng)業(yè)局，湖北 建始 445300；3.湖北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430040)

目前，煙葉生產(chǎn)使用的種子，包括自交種和雄性不育一代雜交種(簡(jiǎn)稱雜交種)。自交種由留種煙株主莖頂端生長發(fā)育的花序上的花朵自交結(jié)實(shí)產(chǎn)生；雜交種則需人工采集父本花粉，授粉于母本花朵的花柱上，協(xié)助其完成授粉受精[1-2]。無論是自交種生產(chǎn)，還是雜交制種，均需煙株花序發(fā)育充分、花朵數(shù)充足和較高的坐果率，才能獲得一定的種子產(chǎn)量。近年來，隨著雜交父本花粉采集、儲(chǔ)藏等技術(shù)的研發(fā)成功及介質(zhì)花粉和打頂留杈技術(shù)的應(yīng)用[3-6]，最大限度地?cái)U(kuò)展父本花序、增加可采擷花朵數(shù)量，對(duì)提高雜交種種子產(chǎn)量和降低生產(chǎn)成本顯得尤為重要。

多數(shù)高等植物花芽分化、花序形成及腋芽發(fā)育，除與遺傳背景、營養(yǎng)狀況、環(huán)境條件等因素有關(guān)外，與植株體內(nèi)的激素水平也較為密切。細(xì)胞分裂素、赤霉素、生長素、乙烯、脫落酸、多胺、水楊酸、玉米赤酶烯酮、寡糖素、多肽、茉莉酸和苯丙氨酸類化合物等都會(huì)影響植物的成花過程[7]。同樣，高等植物頂端分生組織和側(cè)生分生組織的活性綜合調(diào)控也離不開植物內(nèi)源激素的參與。其中，頂端優(yōu)勢(shì)是植物分枝調(diào)控的核心因素,由于頂芽形成的生長素向下運(yùn)輸，進(jìn)入側(cè)芽部位，通過抑制植物體內(nèi)細(xì)胞分裂素的合成或促進(jìn)細(xì)胞分裂素的代謝，從而抑制腋芽生長[8]。植物側(cè)枝的發(fā)生主要受生長素、細(xì)胞分裂素和獨(dú)腳金內(nèi)酯等3類激素控制[9]。

20世紀(jì)70年代以來，我國相繼就赤霉素、乙烯利、縮節(jié)胺(矮助壯素)、多效唑等4種植物生長調(diào)節(jié)物質(zhì)開展了全國性的開發(fā)研究，并取得了顯著成果。目前，施用外源植物生長調(diào)節(jié)劑已成為我國糧棉油、果樹、花卉及其他作物高產(chǎn)的重要配套技術(shù)[10-11]。在煙葉生產(chǎn)上，利用外源植物生長調(diào)節(jié)劑，促進(jìn)煙株生長發(fā)育、調(diào)節(jié)煙葉內(nèi)含物質(zhì)的含量等方面的研究較多[12-15]，但在煙草種子生產(chǎn)上的應(yīng)用研究鮮見報(bào)道。本研究旨在通過不同類型的外源植物生長調(diào)節(jié)劑在煙草種子生產(chǎn)上的應(yīng)用試驗(yàn)，為促進(jìn)煙株開花結(jié)果、腋芽發(fā)育、提高種子產(chǎn)質(zhì)量及雜交種父本花粉供應(yīng)率提供新的途徑。

1 材料與方法

1.1 供試材料

煙草品種：烤煙云煙87、白肋煙B37。

10種外源植物生長調(diào)節(jié)劑分別為矮壯素(CCC)、6-芐氨基腺嘌呤(6-BA)、吲哚乙酸(IAA)、α-萘乙酸(NAA)、赤霉素(GA3)、腐胺(Put)、尸胺(Cad)、亞精胺(Spd)、精胺(Spm)和維生素E(VE)。

1.2 試驗(yàn)方法

10種外源植物生長調(diào)節(jié)劑，各設(shè)5個(gè)水平，以清水處理為對(duì)照(CK)，具體見表1。田間隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，每小區(qū)20株，行株距為1.2 m×0.5 m。在煙株現(xiàn)蕾期～初花期連續(xù)施用調(diào)節(jié)劑3次，每次間隔時(shí)間為2～3 d。

表1 不同調(diào)節(jié)劑的不同濃度試驗(yàn)方案 mg/L

試驗(yàn)Ⅰ中，每小區(qū)20株，按現(xiàn)行GB/T 24308─2009《煙草種子繁育技術(shù)規(guī)程》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作[16]，主莖頂端花序留果，其他腋芽、花枝及時(shí)抹除。盛花期后進(jìn)行疏花疏果，留果數(shù)120個(gè)。蒴果成熟后各小區(qū)采摘蒴果，單存單放，考察其種子產(chǎn)量、蒴果粒數(shù)、千粒重和發(fā)芽率[17]。

試驗(yàn)Ⅱ中，每小區(qū)20株，從中心花開放1周后開始采擷花朵，連續(xù)15 d，統(tǒng)計(jì)每小區(qū)的單株主花序開花總數(shù)；施用調(diào)節(jié)劑2周后調(diào)查各處理煙株腋芽、煙杈生長情況，開花后開始采擷花朵，連續(xù)15 d，統(tǒng)計(jì)每小區(qū)的單株杈花枝開花總數(shù)。按李宗平等[18]介紹的方法進(jìn)行花粉活力檢測(cè)。

各處理取2個(gè)品種的平均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。利用DPS 7.0軟件進(jìn)行差異顯著性檢測(cè)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同植物生長調(diào)節(jié)劑對(duì)煙株花序發(fā)育及花粉活力的影響

2.1.1 對(duì)煙株主莖花序的花朵發(fā)育及花粉活力的影響 普通煙草(NicotianatabacumL.)屬管狀花目，兩性完全花，有限的復(fù)聚傘花序，花序頂生。煙株主莖頂芽分化第一個(gè)花芽，形成第一朵花，隨后在第一朵花附近的腋芽和副芽發(fā)育出2～3個(gè)花枝，花枝頂端又分化出頂芽和“第一朵花”，在“第一朵花”附近腋芽和副芽再次發(fā)育出2～3個(gè)花枝，不斷循環(huán)分化；在頂芽分化成花和花枝后，頂芽下方的腋芽也自上而下逐個(gè)分化成為花枝，每個(gè)花枝按前述方式發(fā)展成為復(fù)聚傘花序。通常將由主莖頂端及以下2～3個(gè)在原生位置發(fā)育的既定腋芽形成的花枝及花朵稱為“主花序”[1,19]?！爸骰ㄐ颉钡幕ǘ涫浅Ｒ?guī)種生產(chǎn)和雜交制種的主要收獲對(duì)象及其父本花粉的主要來源[16,20]。

由表2可知，除GA3不利于花朵發(fā)育外，6-BA、VE、Spd、Spm、Put、Cad、CCC不同濃度調(diào)節(jié)劑均可不同程度地促進(jìn)花朵發(fā)育。20～200 mg/mL 6-BA的增花效果均達(dá)極顯著或顯著水平，最佳濃度為50 mg/mL；VE、Spd、Spm、Put、Cad低濃度有顯著的增花效果，隨著濃度的增大，增花效果逐漸下降。IAA、NAA低濃度有顯著的增花作用，但隨著濃度的增大，則會(huì)極顯著地減少花朵數(shù)量，不利于花朵發(fā)育。從花粉活力情況來看，不同濃度調(diào)節(jié)劑對(duì)主莖花序上花朵的花粉活力的影響均不顯著。其中GA3不同濃度處理的花粉活力均低于對(duì)照；IAA、NAA調(diào)節(jié)劑隨著濃度的增大，花粉活力低于對(duì)照的幅度呈逐步增大的趨勢(shì)。

2.1.2 對(duì)煙株側(cè)花枝、花朵發(fā)育及花粉活力的影響 一般情況下，在煙株“主花序”以下的每個(gè)葉腋間潛育3～4個(gè)“不定芽”，其中1個(gè)主芽，2～3個(gè)副芽。在頂端優(yōu)勢(shì)的抑制作用解除之前，通常處于潛伏狀態(tài)，抑制作用解除后迅速從上而下逐漸萌發(fā)，形成煙杈，最后發(fā)展為花枝[1]。由葉腋中分化出的花枝、花序稱為“側(cè)花枝”或“杈花枝”“側(cè)花序”。有研究表明，煙株底部有0.3～8.5個(gè)、上部有2.1～10.7個(gè)腋芽有能力發(fā)育成煙杈[21]。

表2 不同濃度調(diào)節(jié)劑對(duì)花朵發(fā)育及花粉活力的影響

注：*、**分別表示同列數(shù)據(jù)與對(duì)照(CK)的差異達(dá)到顯著、極顯著水平。下同。

由表3可知，10種調(diào)節(jié)劑均具有顯著或極顯著的促進(jìn)腋芽向側(cè)花枝發(fā)育的作用。按側(cè)花枝數(shù)量以及與對(duì)照的增長率影響排序?yàn)镮AA>GA3>Put>NAA>VE>Spd>6-BA>Cad>CCC>Spm；IAA、NAA、GA3、Put和Spm調(diào)節(jié)劑的側(cè)花枝數(shù)量隨著施用濃度增加呈升高趨勢(shì)，Cad則呈下降趨勢(shì)，VE、Spd、6-BA和CCC呈先升高后降低趨勢(shì)。整體來看，各種調(diào)節(jié)劑對(duì)側(cè)花序花朵發(fā)育和花粉活力的影響趨勢(shì)與對(duì)主花序花朵發(fā)育及花粉活力的影響一致。

各調(diào)節(jié)劑不同濃度在試驗(yàn)中的具體表現(xiàn)為：(1)CCC：在濃度為800 mg/L時(shí)，側(cè)花枝、花朵數(shù)最多；濃度達(dá)1000～1200 mg/L時(shí)，煙株明顯矮化、葉片深綠皺縮、花序緊縮，出現(xiàn)花柄腐爛現(xiàn)象。(2)6-BA：側(cè)花枝生長旺盛，花朵極顯著高于對(duì)照，隨濃度的變化而影響不大，煙株其他無異常變化，最佳濃度為50～100 mg/L。(3)IAA：在濃度為150～200 mg/L時(shí)，側(cè)花枝數(shù)最多，同時(shí)主莖上多處出現(xiàn)氣生根群；花朵發(fā)育最佳濃度在20 mg/L以下，隨濃度提升，花朵數(shù)量劇減。(4)NAA：在濃度為50～200 mg/L時(shí)，側(cè)花枝最多，主莖上多處出現(xiàn)氣生根群，葉片翻卷嚴(yán)重，花蕾數(shù)量減少且花蕾發(fā)育不良，大量萎縮；花朵發(fā)育最佳濃度在10 mg/L以下。(5)GA3：側(cè)花枝伸長快，當(dāng)濃度達(dá)150～200 mg/L時(shí)，側(cè)花枝數(shù)最多，同時(shí)出現(xiàn)煙葉葉色發(fā)白，花枝細(xì)長，花蕾細(xì)長，大多花蕾不能正常開花等不良現(xiàn)象，所有處理的花朵數(shù)均較對(duì)照少，且已開放花朵的花粉活力也有所下降。(6)Put、Cad、Spd、Spm和VE：側(cè)花枝數(shù)量隨濃度增加呈上升趨勢(shì)，但花朵數(shù)量則隨濃度增加呈下降趨勢(shì)。

2.2 不同植物生長調(diào)節(jié)劑對(duì)種子產(chǎn)量、質(zhì)量的影響

由表4可看出，10種植物生長調(diào)節(jié)劑對(duì)煙株單果種子粒數(shù)均有顯著影響。Put、VE、Spd、Spm、CCC、6-BA、Cad均可以提高單果種子粒數(shù)，與對(duì)照的增長幅度隨著濃度加大而呈先上升后下降趨勢(shì)；與對(duì)照相比，Put濃度為30 mg/L時(shí)增長76.14%，VE濃度為50 mg/L時(shí)增長46.69%，Spd濃度為30 mg/L時(shí)增長41.87%，Spm濃度為30 mg/L時(shí)增長20.03%，CCC濃度為800 mg/L時(shí)增長21.77%，6-BA濃度為50 mg/L時(shí)增長8.86%。IAA、NAA和GA3則會(huì)減少單果粒數(shù)，與對(duì)照的減少幅度隨濃度的加大而加大，最大降幅分別為34.17%、58.30%和66.03%。

10種調(diào)節(jié)劑的不同處理對(duì)種子千粒重均有一定程度的影響。CCC、6-BA、Put、VE、Spd可提高千粒重，IAA和Cad對(duì)千粒重的影響較小，GA3和高濃度的NAA則會(huì)減少千粒重。CCC、6-BA、多胺類(Put、Cad、Spd、Spm)和VE均可提高種子產(chǎn)量，隨調(diào)節(jié)劑濃度加大與對(duì)照的增長幅度表現(xiàn)為先上升后下降的趨勢(shì)；低濃度NAA、IAA可提高種子產(chǎn)量，GA3則會(huì)減少種子產(chǎn)量，且隨濃度加大與對(duì)照的減少幅度加大；與對(duì)照相比，CCC濃度為800 mg/L時(shí)種子產(chǎn)量增長59.71%，6-BA濃度為50 mg/L時(shí)增長62.42%，Put濃度為30～50 mg/L時(shí)增長120%以上，VE濃度為30～50 mg/L時(shí)增長110%以上。

表3 不同植物生長調(diào)節(jié)劑對(duì)煙株腋芽發(fā)育的影響

續(xù)表3：

調(diào)節(jié)劑濃度/(mg/L)頂端主花枝花序花朵數(shù)/朵比CK±/%花粉活力/%側(cè)花枝花序側(cè)花枝數(shù)/個(gè)比CK±/%平均花朵數(shù)/朵比CK±/%花粉活力/%VE30632**64.58 98.026.70**76.32 376.95**58.05 98.0950620**61.46 98.587.70**102.63 371.01**55.56 96.3590588**53.13 97.297.57**99.21 350.62**47.01 98.0215044716.41 98.656.63**74.47 282.6718.52 96.6220043613.54 98.626.60**73.68 273.9214.85 97.60清水(CK)/384/98.403.80/238.50/97.25

表4 不同外源激素對(duì)煙草種子產(chǎn)量、質(zhì)量的影響

續(xù)表4：

調(diào)節(jié)劑濃度/(mg/L)單果粒數(shù)均值/粒比CK±/%千粒重均值/mg比CK±/%產(chǎn)量均值/(kg/667 m2)比CK±/%發(fā)芽率均值/%比CK±/%Spm101733.00**11.85 79.90-0.58 6.87**43.42 94.52-0.51 301859.67**20.03 80.60**0.29 7.53**57.20 95.050.05 501782.00**15.02 82.64**2.82 7.64**59.50 95.000.00 701628.33**5.10 81.371.24 6.90**44.05 95.250.26 1001586.332.39 81.691.64 6.74**40.71 95.450.47 VE301998.00**28.96 81.060.86 10.51**119.42 96.251.32 502272.67**46.69 82.69**2.89 10.52**119.62 96.501.58 902257.67**45.72 84.69**5.38 9.12**90.40 97.252.37 1501645.67**6.22 84.69**5.38 9.03**88.52 97.652.79 2001588.002.50 82.58**2.75 5.4313.36 98.503.68 對(duì)照(CK)/1549.33/80.37/4.79/95.00/

煙草種子質(zhì)量主要包括種子純度、凈度、發(fā)芽率、水分、色澤和飽滿度等指標(biāo)，其中發(fā)芽率、色澤和飽滿度是種子生命活力的考核指標(biāo)，直接關(guān)系到種子的使用價(jià)值和煙葉生產(chǎn)[2]。本試驗(yàn)中，10種調(diào)節(jié)劑對(duì)種子色澤和飽滿度無明顯影響，均表現(xiàn)為深褐色、油亮、色澤一致、飽滿、均勻；對(duì)種子發(fā)芽率均具有一定的積極作用，其中以VE、6-BA、CCC較明顯，但與對(duì)照的差異均不顯著。

3 討論

有研究認(rèn)為，GA3參與植物成花的轉(zhuǎn)導(dǎo)過程，具有代替光誘導(dǎo)和低溫誘導(dǎo)促進(jìn)花芽分化和促進(jìn)果實(shí)的產(chǎn)生的作用[22]。在煙株體內(nèi)只有當(dāng)促進(jìn)莖內(nèi)形成的赤霉素和直接促進(jìn)開花的開花素結(jié)合在一起時(shí)，煙株才能開花[21]。也有研究認(rèn)為GA3對(duì)花誘導(dǎo)和花發(fā)育既有促進(jìn)作用，也有抑制作用[23]，較低水平的GA3有利于植物的花芽分化[24]。王春茂等[25]認(rèn)為GA3是主要的抑制成花激素。IAA同樣可能在促進(jìn)成花和抑制成花2個(gè)方面均起作用，主要取決于IAA的濃度，低水平IAA能夠促進(jìn)花芽發(fā)育，而高水平的IAA抑制花芽發(fā)育[26]。細(xì)胞分裂素對(duì)花芽分化有促進(jìn)作用[27]，劉進(jìn)平[28]認(rèn)為施用細(xì)胞分裂素可促進(jìn)腋芽生長。Put、Spm、Spd、Cad屬多胺類物質(zhì)，通過調(diào)節(jié)植物對(duì)生長素和細(xì)胞分裂素的敏感性影響了植物的生長發(fā)育，有刺激細(xì)胞分裂、促進(jìn)生長、花芽形成與開花、果實(shí)生長、調(diào)節(jié)與光敏素有關(guān)的生長和形態(tài)等生理作用[10,29-30]。本試驗(yàn)結(jié)果與前人的研究結(jié)論基本一致。

各調(diào)節(jié)劑對(duì)煙草蒴果內(nèi)種子粒數(shù)、千粒重、種子產(chǎn)量、花藥活力和種子質(zhì)量影響的報(bào)道較少。本研究結(jié)果表明，Put、Spd、Spm、CCC、6-BA、Cad均提高單果種子粒數(shù)，IAA、NAA和GA3則會(huì)減少單果粒數(shù)；CCC、6-BA、Put、VE、Spd可提高千粒重，GA3和高濃度的NAA則會(huì)減少千粒重。CCC、6-BA、Put、Cad、Spd、Spm、VE和低濃度NAA、IAA可提高種子產(chǎn)量；GA3則會(huì)減少種子產(chǎn)量。目前，各調(diào)節(jié)劑對(duì)花藥活力和種子質(zhì)量影響相對(duì)較小或沒有，尚需在煙株授粉受精、胚胎發(fā)育等多方面進(jìn)一步深入研究論證。

VE廣泛分布在植物所有綠色組織中，主要由光合器官產(chǎn)生，在植物中除存在于種子油體(脂體)外，其他的大部分存在于質(zhì)體中。VE不但參與細(xì)胞的抗氧化，而且在植物生長發(fā)育、光合同化物運(yùn)輸、對(duì)逆境響應(yīng)以及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等方面也有重要功能[31]，但鮮見有促進(jìn)植物生殖生長等方面的報(bào)道。本研究發(fā)現(xiàn)VE具有顯著的增花、促進(jìn)腋芽、側(cè)花枝發(fā)育，提高單果種子粒數(shù)、千粒重、種子產(chǎn)量的作用，其機(jī)理尚需進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

6-BA、CCC的不同濃度處理均具有增花的顯著作用；低濃度的Spd、SPm、Put、Cad、IAA、NAA同樣具有顯著的增花效果。10種調(diào)節(jié)劑均具有顯著或極顯著促進(jìn)腋芽向側(cè)花枝發(fā)育作用，尤其是IAA、GA3、Put、NAA；但GA3對(duì)花朵發(fā)育十分不利。

在煙草種子生產(chǎn)上，可采用600～800 mg/L CCC、20～50 mg/L 6-BA、30～50 mg/L VE和30 mg/L的Put、Spd和Cad作?；ū９麆跓熤戡F(xiàn)蕾～初花期，連續(xù)施藥3次，以抑制煙株?duì)I養(yǎng)生長，促進(jìn)生殖生長，提高單果種子粒數(shù)和種子產(chǎn)量；用20 mg/L IAA或10 mg/L NAA、20～50 mg/L 6-BA或30～50 mg/L VE、30 mg/L Spm在雜交父本盛花期連續(xù)施藥3次，以促進(jìn)腋芽發(fā)育成側(cè)花枝，增加開花數(shù)量。