， ， ，，，，

(福建農(nóng)林大學(xué)園藝植物生物工程研究所，福州 350002)

莧菜(Amaranthustricolor)是莧科莧屬一年生草本植物，莖葉作為蔬菜食用；葉片有各種顏色者供觀賞；根、果實及全草入藥，有明目、利大小便、去寒熱的功效[1]。是一種十分優(yōu)良的糧、菜、藥兼用作物[2]，其利用價值和食用功效越來越得到了人們的重視和開發(fā)[3]。莧菜的氨基酸、脂肪酸和微量元素等的組成和含量是一種難得的優(yōu)質(zhì)食物及功能食品資源[4]。同時，莧菜中所含有的天然紅色素，可以用來制成食品添加劑，安全無毒，且許多天然色素本身具有一定的營養(yǎng)和藥用價值，所以，它是目前世界上食品工業(yè)中競相重點開發(fā)的食品添加劑之一[5-6]。

莧菜屬于種子植物，而種子活力的保持和成功萌發(fā)不僅決定著植物種群的生存和繁衍[7]，也直接影響到作物的產(chǎn)量[8]。因此，如何提高種子的活力及其發(fā)芽率，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的一個重要研究部分。植物激素會對種子的發(fā)芽率以及幼苗的生長產(chǎn)生巨大的影響。劉開業(yè)等研究表明，采用一定濃度的6-BA和2,4-D處理狗牙根種子，其發(fā)芽率和發(fā)芽勢有顯著地提高[9]；劉彩紅等研究結(jié)果表明，有效濃度的IAA和NAA均能有促進羊草種子萌發(fā)，提高發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)，促進實生苗長的作用[10]。而外源生長調(diào)節(jié)劑對莧菜種子的萌發(fā)和幼苗生長是否有作用還不清楚。因此，本試驗用不同濃度的IAA、NAA、2,4-D和6-BA對花葉莧菜種子進行處理，研究外源激素對于其發(fā)芽和幼苗生長的影響，旨在尋找提高莧菜種子萌發(fā)率的方法，以期為種植培養(yǎng)提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

隨機選取大小一致、飽滿的圓葉紅莧菜種子為材料。

1.2 試驗方法

以MS大量元素和微量元素作為培養(yǎng)液的營養(yǎng)物質(zhì)，然后分別附加不同濃度IAA、NAA、2,4-D和 6-BA 4種處理液，前3者濃度均設(shè)置為0(ck)，0.1，0.5，1.0，1.5，2.0 mg/L，2,4-D的濃度設(shè)置為0(ck)，0.01，0.05，0.1，0.5，1.0 mg/L，每個培養(yǎng)皿加5 mL，每種處理2盤，每盤50粒。每個處理設(shè)置5種濃度梯度(表1)，以MS為對照組(ck)。

表1 處理莧菜種子的外源激素濃度

外源激素濃度(mg/L)T1T2T3T4T5IAA0.10.51.01.52.0NAA0.10.51.01.52.02,4-D0.010.050.10.51.06-BA10204080100

將種子用濾紙包好放在50 ℃溫水中浸泡10 min，進行浸種。洗去表面粘液并濾干后，在培養(yǎng)皿內(nèi)鋪上3層濾紙并貼好標(biāo)簽，濾紙上均勻擺上50粒種子，在每個培養(yǎng)皿中各加5 mL對應(yīng)的營養(yǎng)液，蓋好蓋子置于25 ℃培養(yǎng)架上培養(yǎng)，光照時間12 h/d。培養(yǎng)期間，每天觀察并給種子補充營養(yǎng)液2次，保持種子的整個培養(yǎng)期間的營養(yǎng)。試驗每個處理設(shè)置2次重復(fù)，每次重復(fù)50粒種子。

1.3 測定指標(biāo)

將種子放置培養(yǎng)架培養(yǎng)，并對莧菜種子發(fā)芽情況進行記錄，在種子胚芽突破種皮并發(fā)育到胚芽長度達到種子一半時計為種子發(fā)芽，記錄每天種子的發(fā)芽狀況。在處理3 d統(tǒng)計發(fā)芽勢，7 d統(tǒng)計種子發(fā)芽率，并且計算發(fā)芽指數(shù)。在處理10 d后，每個處理選取10株統(tǒng)計幼苗生長狀況，統(tǒng)計幼苗的莖長、根長及鮮重。

發(fā)芽勢(%)=(規(guī)定天數(shù)內(nèi)發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100%；

發(fā)芽率(%)=(全部發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100%；

發(fā)芽指數(shù)=∑Gt/Dt(式中：Dt為發(fā)芽日數(shù)，Gt為與Dt相對應(yīng)的每天發(fā)芽種子數(shù))。

2 結(jié)果與分析

2.1 外源生長素類物質(zhì)和6-BA對種子萌發(fā)的影響

2.1.1 IAA對種子萌發(fā)的影響

表2結(jié)果表明，相比對照組(ck)，IAA對種子萌發(fā)具有一定的促進作用，濃度為0.5 mg/L的IAA處理對花葉莧菜種子萌發(fā)促進作用最強，發(fā)芽率比ck組提高了13.3%,極顯著高于ck組，而濃度為2.0 mg/L的IAA處理對花葉莧菜種子萌發(fā)出現(xiàn)了抑制作用。在發(fā)芽勢方面，所有濃度的IAA處理發(fā)芽勢都極顯著高于ck組，又以1.0 mg/L濃度的促進作用最明顯，為65.1%，比ck組提高了29.7%。同時1.0 mg/L處理的發(fā)芽指數(shù)最高，也極顯著高于ck組，種子表現(xiàn)出了更高的活力。結(jié)果表明適宜濃度的IAA對于促進花葉莧菜種子發(fā)芽有著明顯的效果，隨著濃度升高，促進效果隨之降低，而過高濃度對于種子萌發(fā)及種子活力表現(xiàn)出抑制作用。

表2 IAA對種子萌發(fā)的影響

溶液濃度(mg/L)發(fā)芽率(%)發(fā)芽勢(%)發(fā)芽指數(shù)0(ck)67.8±3.39bcB35.4±1.56eE 20.7±2.26bBC0.1 75.6±3.81ab-AB 43.8±1.28dD 26.2±0.28aAB0.5 81.1±0.84aA51.8±0.42cC 20.3±0.85bBC1.0 70.7±3.11bcAB65.1±1.84aA29.7±0.42aA1.5 67.3±3.78bcB45.2±1.87dD 20.6±2.69bBC2.065.5±4.10cB57.8±0.70bB18.9±2.26bC

注：小寫字母表示0.05水平，大寫字母表示0.01水平。下同。

2.1.2 NAA對種子萌發(fā)的影響

表3結(jié)果表明，0.1 mg/L濃度的NAA對于花葉莧菜種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢均有促進作用，極顯著高于ck組，發(fā)芽率比ck組高13.2%，發(fā)芽勢比ck組高16.2%，發(fā)芽指數(shù)比ck組高了2.4。另外4組濃度均表現(xiàn)了對花葉莧菜種子發(fā)芽的抑制作用，0.5 mg/L濃度的NAA抑制效果不顯著，而1.0，1.5，2.0 mg/L濃度的NAA均出現(xiàn)了顯著的抑制作用，且濃度越高抑制效果越顯著，2.0 mg/L濃度的NAA試驗組，發(fā)芽率與發(fā)芽勢分別比ck組低了17.8%和28.4%，極顯著低于ck組。結(jié)果表明，0.1 mg/L濃度的NAA對花葉莧菜種子萌發(fā)具有促進作用，而高于此濃度的其他處理，對種子發(fā)芽有抑制作用。

表3 NAA對種子萌發(fā)的影響

溶液濃度(mg/L)發(fā)芽率(%)發(fā)芽勢(%)發(fā)芽指數(shù)0(ck)67.8±3.39bB35.4±1.56bB20.7±2.26abA0.181.0±0.99aA51.6±0.42aA23.1±4.24aA0.567.3±1.13bB21.8±0.85cC 16.8±0.42abA1.0 60.0±2.54cBC16.4±0.98dD12.9±4.95bA1.5 57.1±0.57cCD8.16±1.63eE12.1±5.52bA2.050.0±3.81dD7.00±1.56eE11.6±0.57bA

2.1.3 2,4-D對種子萌發(fā)的影響

表4結(jié)果表明，0.01 mg/L濃度的2,4-D在5個濃度的處理之中對于花葉莧菜種子萌發(fā)具有明顯的促進作用，發(fā)芽率和發(fā)芽勢都極顯著高于ck組，發(fā)芽指數(shù)顯著高于ck組。相比ck組發(fā)芽率提高了12.5%，發(fā)芽勢提高了7.1%，發(fā)芽指數(shù)提高了8.2。隨著2,4-D的濃度升高，發(fā)芽率逐漸下降，除1.0 mg/L濃度處理外均顯著高于ck組。0.05 mg/L濃度處理與0.1 mg/L濃度處理的種子發(fā)芽率相近，但是0.1 mg/L濃度的發(fā)芽勢極顯著高于其他組處理，說明其種子活力比其他組高。在1.0 mg/L濃度的處理中，發(fā)芽率為36.2%，發(fā)芽勢為6.38%，發(fā)芽指數(shù)為7.83，均極顯著低于ck組，說明過高濃度的2,4-D對于種子萌發(fā)以及種子的活力具有明顯的抑制作用。

2.1.4 6-BA對種子萌發(fā)的影響

表5結(jié)果表明，0.1，0.5，1.0，1.5 mg/L濃度的6-BA對于花葉莧菜種子的萌發(fā)都有促進作用，0.5 mg/L 6-BA的處理發(fā)芽率最高，為83.7%，比ck組的高15.9%，極顯著高于ck組。0.1 mg/L和1.0 mg/L濃度的處理發(fā)芽率也都顯著高于ck組。發(fā)芽勢方面，前4個濃度的處理也都顯著高于ck組，均在40%以上，0.5 mg/L處理的尤為突出，比ck組高18%，同時發(fā)芽指數(shù)也是所有處理濃度中最高的，顯著高于ck組，比ck組高10。其余3個濃度處理在發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)方面也都高于ck組處理。而2.0 mg/L處理的6-BA，發(fā)芽率僅為46.3%，發(fā)芽勢為17.1%，分別比ck組低21.5%和18.3%，極顯著低于ck組。發(fā)芽指數(shù)為16.2比ck組低4.5，出現(xiàn)了對于種子萌發(fā)和種子活力明顯抑制的現(xiàn)象。數(shù)據(jù)結(jié)果表明，0.5 mg/L濃度處理的6-BA對于促進種子萌發(fā)效果最為明顯，低濃度也會有一定的促進作用，隨著濃度的增高，促進效果會隨之遞減，而高濃度的6-BA會對種子萌發(fā)有明顯的抑制作用。

表4 2,4-D對種子萌發(fā)的影響

溶液濃度(mg/L)發(fā)芽率(%)發(fā)芽勢(%)發(fā)芽指數(shù)0(ck)67.8±3.39cB35.4±1.56cC 20.7±2.26bcA0.0180.3±1.33aA42.5±0.85bB28.9±1.65aA0.0576.6±1.47ab-AB41.7±0.76bB 22.5±1.44ab-cA0.176.6±2.40ab-AB54.0±0.29aA 27.8±5.51abA0.573.9±2.26bAB9.90±1.44dD 18.9±2.46cAB1.036.2±2.69dC6.30±1.84eD7.83±3.68dB

表5 6-BA對種子萌發(fā)的影響

溶液濃度(mg/L)發(fā)芽率(%)發(fā)芽勢(%)發(fā)芽指數(shù)0(ck)67.8±3.39bB35.4±1.39dC 20.7±2.26cd-AB0.1 76.5±3.54aAB40.4±2.66cC 23.4±3.40bcAB0.583.7±2.12aA53.4±0.67aA30.7±4.86aA1.081.7±3.26aA 48.1±0.21bAB 28.1±1.43abA1.568.9±2.95bB 41.0±2.62cBC 27.4±1.12ab-cA2.046.3±1.71cC17.1±2.26eD16.2±1.69dB

2.2 外源生長素類物質(zhì)和6-BA對幼苗生長的影響

2.2.1 IAA對幼苗生長的影響

由表6可知，相對于ck組，所有濃度IAA處理的幼苗在莖長、根長和鮮重方面的指標(biāo)，都超過了ck組，且在0.5 mg/L濃度的IAA處理組中，莖長、根長和鮮重出現(xiàn)了峰值，莖長比ck組長了0.25 cm，鮮重也比ck組重了2.11 mg，均極顯著高于ck組。1.0～2.0 mg/L濃度的3個組處理相較于ck組處理莖長都有增長，但是并不顯著。所有濃度的IAA處理相比較于ck組，都長出了很明顯的胚根。數(shù)據(jù)表明，IAA對于幼苗生長有著明顯的促進作用，而濃度越高促進效果有所下降，且IAA處理有著促進幼苗生根的效果。

表6 IAA對花葉莧菜幼苗生長的影響

溶液濃度(mg/L)莖長(cm)根長(cm)幼苗鮮重(mg)0(ck)0.53±0.06cC—2.54±0.15eE0.10.63±0.07bB0.484.18±0.12bB0.50.78±0.06aA0.614.65±0.16aA1.0 0.56±0.06cBC0.413.73±0.15cC1.50.54±0.05cC0.393.52±0.14dD2.0 0.59±0.06bcBC0.333.48±0.13dD

2.2.2 NAA對幼苗生長的影響

由表7可知，NAA對于幼苗生根并無明顯促進作用，所有濃度NAA均未長出明顯的胚根，可能是NAA對莧菜幼苗促生根的效果并不明顯，也可能是培養(yǎng)皿內(nèi)的水勢過高，抑制了幼苗生根。在0.5 mg/L的NAA處理下，幼苗的莖長比其他濃度處理組較長，比ck組長0.82 cm，極顯著高于ck組。1.0 mg/L濃度的NAA植株鮮重最重，為3.40 mg，比ck組鮮重增加了0.86 mg，極顯著高于ck組。2.0 mg/L濃度的處理相比于ck組出現(xiàn)了明顯抑制現(xiàn)象，2.0 mg/L濃度處理的莖長為0.34 cm，比ck組莖長減少了1.8 cm，鮮重為1.98 mg，低于ck組0.56 mg，極顯著低于ck組?？梢姡m宜濃度的NAA有促進花葉莧菜幼苗生長的作用，而過高濃度的NAA對幼苗生長具有抑制作用。

表7 NAA對花葉莧菜幼苗生長的影響

溶液濃度(mg/L)莖長(cm)根長(cm)幼苗鮮重(mg)0(ck) 0.53±0.06bcBC—2.54±0.15dC0.1 0.57±0.06abAB—3.00±0.19bB0.50.61±0.07aA—2.81±0.17cB1.0 0.58±0.04abAB—3.40±0.20aA1.50.49±0.05cC—2.52±0.18dC2.00.38±0.06dD—1.98±0.11eD

2.2.3 2,4-D對幼苗生長的影響

由表8可知，0.05 mg/L和0.1 mg/L濃度的2,4-D對于花葉莧菜幼苗生長有著一定的促進作用，而0.1 mg/L濃度的2,4-D促進效果相比于ck組極顯著，莖長比ck組長0.2 cm，鮮重比ck組重0.97 mg。其余3組高濃度的處理花葉莧菜幼苗都出現(xiàn)了一定程度的抑制作用，且濃度越高，抑制作用越明顯，1.0 mg/L濃度的處理中，莖長比ck組短0.2 cm，鮮重比ck組輕0.4 mg，均極顯著低于ck組。所有濃度的2,4-D都沒有促進其生根。從圖1可以看出，0.5mg/L和1.0 mg/L的處理，幼苗的莖呈現(xiàn)出白色，與ck組和其余3個濃度處理中紅色的莖出現(xiàn)明顯的對比差別。由此可見，高濃度的2,4-D不僅只抑制了幼苗的生長，還抑制了幼苗色素的合成，導(dǎo)致幼苗色素含量低，進而呈現(xiàn)出白色的狀態(tài)。

注：A為IAA；B為NAA；C為2,4-D；D為6-BA；每相鄰2株幼苗為同一處理組，從左至右順序為ck和處理組，5個處理組濃度從低到高排列。圖1 不同外源激素處理對莧菜幼苗生長的影響

表8 2,4-D對花葉莧菜幼苗生長的影響

溶液濃度(mg/L)莖長(cm)根長(cm)幼苗鮮重(mg)0(ck)0.53±0.06bcBC—2.54±0.15bB0.010.49±0.02cC—2.58±0.17bB0.05 0.58±0.04bAB—3.08±0.14aA0.10.64±0.06aA—3.14±0.11aA0.50.39±0.04dD—2.68±0.18bB1.00.33±0.03eD—2.04±0.15cC

2.2.4 6-BA對幼苗生長的影響

由表9可知，6-BA對于莧菜幼苗生長均出現(xiàn)了一定的抑制作用，且濃度越高抑制作用越明顯。在2.0 mg/L濃度的處理中，莖長為0.36 cm比ck組低0.17 cm，鮮重較ck組低了0.16 mg，均極顯著低于ck組。而對其他組的數(shù)據(jù)中可以看出，莖長雖都短于ck組，但是鮮重卻都超過了ck組，鮮重與莖長比明顯高于ck組。同時根據(jù)圖1 D幼苗的形態(tài)上可以看出，整個6-BA的處理莖都呈現(xiàn)出了白色，且濃度越高，莖發(fā)白的程度也越高，可見6-BA對于莧菜幼苗色素合成有抑制效果，且濃度越高效果越明顯。

3 討 論

3.1 低濃度的NAA對于莧菜種子萌發(fā)和幼苗的生長有促進作用

NAA的主要影響在于增加細胞壁的伸展，NAA通過第二信使促進水解酶的活性，從而能將細胞壁纖維間結(jié)點的鍵打開，因此來促進植物幼莖生長和促進彈性伸長[12]。試驗表明，低濃度的NAA對于種子萌發(fā)和幼苗的生長有促進作用，本試驗中0.1 mg/L濃度出現(xiàn)最適宜發(fā)芽和生長的促進效果，隨著濃度增大而出現(xiàn)抑制。這與趙燕等得出的結(jié)論一致[13]。

3.2 低濃度2,4-D適宜莧菜種子萌發(fā)

2,4-D是農(nóng)業(yè)上常用的除草劑，同時也是一種生長調(diào)節(jié)劑。低濃度的2,4-D可以促進細胞的生長和分化，加速根和芽的形成。而高濃度的2,4-D對于種子萌發(fā)和幼苗生長均有強烈的抑制作用。本研究中0.01 mg/L濃度的2,4-D處理最適宜種子萌發(fā)，隨著濃度增高而發(fā)芽率逐漸降低，同時幼苗的生長狀況也逐漸降低，這與韓玉波等在不同濃度2,4-D對小麥種子處理后的結(jié)果一致[14]。

表9 6-BA對花葉莧菜幼苗生長的影響

溶液濃度(mg/L)莖長(cm)根長(cm)幼苗鮮重(mg)0(ck)0.53±0.06aA—2.54±0.15deCD0.1 0.49±0.05aAB—2.88±0.23bB0.5 0.50±0.04aAB—3.36±0.18aA1.0 0.39±0.05bcC— 2.68±0.19cdBC1.5 0.43±0.07bBC— 2.73±0.14bcBC2.00.36±0.07cC—2.38±0.17eD

3.3 IAA促進花葉莧菜胚根的生長

張福平等認為，IAA能影響細胞分裂，細胞伸長和細胞分化，同時對于幼苗早期的生長中幼根生長和幼苗鮮重增加有著明顯影響[15]。本試驗結(jié)果與其結(jié)論一致， IAA能夠促進莧菜幼苗胚根生長。在試驗生產(chǎn)中，可使用合適濃度的IAA處理莧菜種子促其生根。在種子萌發(fā)和早期形態(tài)建設(shè)中使用外源物質(zhì)對于提高種子萌發(fā)和幼苗生長非常有效，IAA作為外源物質(zhì)是一種較好的途徑，它對于提高種子萌發(fā)率，胚根、胚芽長度、胚鮮重的增加均有明顯的作用[16]。

3.4 6-BA有利于莧菜幼苗莖增粗

6-BA是一種非植物內(nèi)源的生長調(diào)節(jié)劑，能促進細胞分裂[17-18]，適宜濃度的6-BA對于種子萌發(fā)有著促進作用，有利于幼苗的鮮重與幼苗莖長的增加，這與成丹等[19]的結(jié)論一致，表明6-BA的處理對于增加幼苗的胚軸半徑有一定的效果。對于幼苗的生長，6-BA使其細胞分裂的方式與天然的細胞分裂素的途徑大致相同，細胞體積不斷擴大，數(shù)量不斷增加。但是6-BA對于細胞只橫向增大增粗，并不促進細胞的伸長，對于細胞的伸長具有一定的抑制效應(yīng)[20]。因此用適宜濃度的6-BA處理莧菜種子，有一定的壯苗作用。

低濃度和高濃度出現(xiàn)了對種子發(fā)芽抑制的現(xiàn)象。林彰文在研究玉米種子發(fā)芽中提到6-BA能提高α-淀粉酶的生成和活性，從而直接影響到種子萌發(fā)的速率[21]。而過高濃度的6-BA可能會抑制種子萌發(fā)所需物質(zhì)的生理活性，從而抑制了種子的萌發(fā)。而試驗中所有濃度6-BA對于莧菜幼苗都有著一定抑制作用，可能原因是都處于一個對于莧菜幼苗的過高濃度的范圍，因而均出現(xiàn)了抑制作用。