李軍喬， 李晨芹， 王鑫慈， 牛永昆， 石子林， 田 甜

(1.青海民族大學生態(tài)環(huán)境與資源學院， 西寧 810000；2.青海民族大學青藏高原蕨麻研究中心， 西寧 810000)

蕨麻(PotentillaanserinaL.)是薔薇科委陵菜屬多年生匍匐草本植物，在青海、西藏、甘肅等高寒地區(qū)分布較廣，主要以塊根入藥，是青藏高原特有的“藥食同源”植物資源，因其廣泛的生態(tài)適應性和特有的克隆性生長特性，具備一定的生態(tài)價值[1-4]。蕨麻苗期素質是指其在苗期對環(huán)境變化的適應性與生長生存能力，直接影響后期蕨麻的生長發(fā)育、產(chǎn)量及品質，是生長發(fā)育的關鍵[5]。植物苗期更容易受到外界因素影響，培育出整齊健壯的植物幼苗是獲得優(yōu)質經(jīng)濟類植物的基礎[6]。外源植物激素在眾多農(nóng)作物上的推廣應用已經(jīng)產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟與社會效益[7-9]。有研究表明，吲哚乙酸(IAA)和赤霉素(GA3)是目前在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應用較為廣泛的2種調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育的重要外源激素，可以調(diào)控植物的生長發(fā)育過程，包括種子萌發(fā)、扦插生根和幼苗生長等，能提高植物的生長適應能力，促進作物的產(chǎn)量和品質的提升[10-13]。當前，外源植物激素的研究主要集中在促進植物種子發(fā)芽和扦插生根方面，關于激素對克隆植物苗期生長的相關研究報道較少[11-14]?？寺≈参飳に仨憫e極，能通過生長素和細胞分裂素平衡關系變化來調(diào)節(jié)改變克隆生長格局[14]。蕨麻作為青藏高原典型的克隆型植物，人工種植過程中以無性繁殖進行推廣栽培，苗期是其生長發(fā)育的關鍵時期，開展激素對其苗期生長發(fā)育的研究具有一定的現(xiàn)實指導意義。目前有關外源激素提高作物苗期素質的研究很多，蕨麻施肥等人工種植栽培技術研究也已展開，針對外源激素對蕨麻苗期影響的相關研究國內(nèi)外鮮有報道[15-17]。因此，本研究以蕨麻2號為材料，設置不同的IAA和GA3濃度，測量蕨麻苗期相關的農(nóng)藝性狀，以期從形態(tài)學角度探究蕨麻苗期生長對不同濃度的外源激素IAA和GA3的響應效果。

1 材料與方法

1.1 研究材料

蕨麻主要以塊根進行無性繁殖，供試蕨麻塊根(品種為蕨麻2號)于2020年10月在青海省西寧市湟源蕨麻人工種植基地采挖帶回，在青藏高原蕨麻研究中心進行室內(nèi)催芽繁殖。選擇顆粒大小均勻的蕨麻塊根播種于底部鋪有濕紗布的發(fā)芽盒內(nèi)，將其置于培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，出苗期間保持溫度為25 ℃。待蕨麻塊根長出第1片真葉后，挑選長勢一致的健康蕨麻苗進行室內(nèi)盆栽種植。以腐殖土∶蛭石=3∶1的比例配制栽培基質，將蕨麻苗期定植于30 cm×30 cm的塑料花盆內(nèi)，每盆6～7株。

1.2 研究方法

蕨麻移苗第2天傍晚對盆栽蕨麻苗進行試驗處理。采取單因素完全隨機區(qū)組設計[18]，設置IAA溶液濃度分別為25、50、75、100、125、150 mg/L，GA3溶液濃度為25、50、75、100、125、150 mg/L。共12個處理，每個處理5個重復，每個重復6株苗。以無菌水為對照組(ck)。采用根灌的方法進行處理，每隔10 d根灌1次，共3次，定期進行統(tǒng)一的澆水管理措施。

1.3 測定項目及方法

處理30 d后，隨機選取3株蕨麻苗，對其復葉數(shù)及小葉數(shù)進行計數(shù)；利用游標卡尺測量其復葉寬、小葉長、小葉寬及莖粗；利用直尺測量其復葉長及莖長；利用電子天平測定其地上部分和地下部分的鮮重；將苗置于105 ℃烘箱內(nèi)殺青10 min，再烘干24 h至恒重(80 ℃)，用電子天平測定其地上部分及地下部分干重。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Origin 2019、Excel 2019和 SPSS 22.0 軟件進行統(tǒng)計分析及作圖。對數(shù)據(jù)進行單因素方差分析 (One-way ANOVA),用Duncan’s檢驗法進行多重比較。試驗數(shù)據(jù)以“平均值±標準差”表，p<0.05為差異顯著性判斷標準(用小寫字母區(qū)分表)。方差分析、相關性分析及主成分分析均以Excel 2019和 SPSS 22.0 軟件進行數(shù)據(jù)處理。

2 結果與分析

2.1 外源激素IAA對蕨麻苗期農(nóng)藝性狀的影響

2.1.1不同濃度的IAA作用下蕨麻苗期的形態(tài)指標表現(xiàn)

由表1和圖1可知，與ck相比，25～150 mg/L的IAA外源激素梯度處理下的蕨麻形態(tài)指標表現(xiàn)出顯著的差異，且各個形態(tài)指標一致表現(xiàn)為隨IAA濃度的增加而先增后降的趨勢。25 mg/L的IAA顯著提高蕨麻的復葉數(shù)，增幅達114.59%，其余濃度處理下蕨麻復葉數(shù)增幅并不顯著。25 mg/L的IAA處理下蕨麻復葉長與復葉寬達最大值，分別為16.50 cm和2.40 cm，增幅達70.63%和65.52%，其中150 mg/L IAA處理顯著減小了蕨麻的復葉寬，僅為1.10 cm。蕨麻小葉數(shù)在50 mg/L IAA處理下達最大值，為14.67片，而其小葉長與小葉寬在25 mg/L IAA處理下達最大值，分別顯著增加了58.88%和72.73%，其中小葉長與寬均表現(xiàn)出高濃度IAA對其的抑制作用，125 mg/L和150 mg/L的IAA顯著抑制蕨麻小葉長的生長，而75 mg/L、100 mg/L和150 mg/L的IAA則顯著抑制了蕨麻小葉寬的生長。除25 mg/L的IAA施加濃度外，其余濃度對蕨麻小葉的長、寬均無顯著促進作用，甚至在較高濃度下表現(xiàn)出抑制效應。對于蕨麻莖的生長，不同濃度的IAA處理液對莖長的生長影響呈單峰型趨勢，隨著IAA濃度的增加而先增加后降低，在50 mg/L達到峰值，為1.90 cm。與ck相比，不同濃度的IAA處理液均能顯著提高蕨麻的莖粗，但并未表現(xiàn)出對其生長的最適IAA濃度。綜合不同濃度的IAA作用下蕨麻苗期的形態(tài)指標表現(xiàn)，蕨麻幼苗期各個形態(tài)指標對25～50 mg/L的IAA處理表現(xiàn)出最佳響應狀態(tài)。

表1 IAA對蕨麻形態(tài)指標的影響Table 1 Effects of IAA on the morphological indexes of P. anserina L.

圖1 IAA對蕨麻苗期形態(tài)的影響Fig.1 Effects of IAA on the seedling morphology of P. anserina L.

2.1.2不同濃度的IAA作用下蕨麻苗期的生物量指標表現(xiàn)

由表2可知，蕨麻地上部分和地下部分均在25 mg/L IAA的處理下達到最大值，分別為694.63 mg和373.93 mg，較ck增幅達245.02%和151.47%，隨著處理液濃度的增大，蕨麻地上部分的鮮重和干重均呈先增后減的趨勢，且與ck相比，在100 mg/L、125 mg/L和150 mg/L的IAA處理下蕨麻地上部分干重呈顯著的降低。蕨麻地下部分的鮮重與干重也隨著處理液濃度的增加而先增加后降低。在75 mg/L處理下蕨麻地下部分鮮重和干重達到最大值，分別為691.97 mg和297.33 mg，增幅為73.91%和124.01%。

表2 IAA對蕨麻生物量指標的影響Table 2 Effects of IAA on the biomass indexes of P. anserina L.

2.1.3不同濃度的IAA作用下蕨麻苗期各農(nóng)藝性狀相關指標間的相關性分析

從表3可以看出，不同濃度的IAA處理下蕨麻各項農(nóng)藝性狀指標基本呈現(xiàn)顯著正相關，其中，相關性最強的兩個指標為小葉寬和干重(地上)(r=0.953**)，表明各指標間存在相互促進的作用。

表3 IAA處理下蕨麻各項農(nóng)藝性狀指標間的相關性分析Table 3 Correlation analysis among various agronomic indexes of P. anserina L. under IAA treatment

2.2 外源激素GA3對蕨麻苗期農(nóng)藝性狀的影響

2.2.1不同濃度的GA3作用下蕨麻苗期的形態(tài)指標表現(xiàn)

由表4和圖2可知，與ck相比，25～150 mg/L的GA3處理下的蕨麻形態(tài)指標表現(xiàn)出顯著差異，且各個形態(tài)指標一致表現(xiàn)為隨GA3濃度的增加而先增加后減小的趨勢。100 mg/L的GA3顯著提高蕨麻的復葉數(shù)，增幅達57.51%，其余濃度處理下蕨麻復葉數(shù)增幅不顯著。100 mg/L的GA3處理下蕨麻復葉長與復葉寬達最大值，分別為24.27 cm和2.97 cm，增幅達150.98%和104.83%。蕨麻小葉數(shù)、小葉長和小葉寬均在100 mg/L GA3處理下達最大值，分別為16.33片、2.23 cm和1.10 cm，其中150 mg/L GA3處理顯著抑制蕨麻小葉長與小葉寬，抑制率分別達18.69%和40.26%。對于蕨麻莖的生長，不同濃度的GA3處理液對莖長和莖粗的生長影響呈單峰型趨勢，隨著GA3濃度的增加而先增加后降低，在100 mg/L處理下達到峰值，分別為1.90 cm和0.29 cm，增幅分別達124.18%和93.33%。綜合不同濃度的GA3作用下蕨麻苗期的形態(tài)指標表現(xiàn)，蕨麻幼苗期各個形態(tài)指標對100 mg/L的GA3處理表現(xiàn)出最佳響應狀態(tài)。

表4 GA3對蕨麻形態(tài)指標的影響Table 4 Effects of GA3 on the morphological indexes of P. anserina L.

圖2 GA3對蕨麻苗期生長的影響Fig.2 Effects of GA3 on the seedling morphology of P. anserina L.

2.2.2不同濃度的GA3作用下蕨麻苗期的生物量指標表現(xiàn)

由表5可知，蕨麻地上部分和地下部分均在100 mg/L GA3的處理下達到最大值，分別為982.33 mg和312.07 mg，相比于ck增幅達387.92%和109.87%，隨著處理液濃度的增大，蕨麻地上部分的鮮重和干重均呈先增后減的趨勢，150 mg/L的GA3處理下蕨麻地上部分干重顯著降低，降幅達46.87%。蕨麻地下部分的鮮重與干重也隨著處理液濃度的增加呈先增加后降低的趨勢。在100 mg/L處理下蕨麻地下部分鮮重和干重達到最大值，分別為698.27 mg和165.97 mg，增幅分別為75.49%和25.04%，而150 mg/L的GA3處理對蕨麻地下部分的鮮重和干重均表現(xiàn)出顯著的抑制作用，125 mg/L的GA3處理也對蕨麻地下部分的干重表現(xiàn)出顯著抑制作用。

表5 GA3對蕨麻生物量指標的影響Table 5 Effects of GA3 on the biomass indexes of P. anserina L.

IAA和GA3處理對蕨麻苗期農(nóng)藝性狀均隨處理液濃度的增大而呈先增后減的趨勢，但兩者對蕨麻生長的最佳處理濃度和作用強度不同。IAA的最佳處理濃度在25～50 mg/L之間，而GA3的最佳處理濃度為100 mg/L。相較于25～150 mg/L的IAA處理，GA3處理對蕨麻苗期生長的促進作用更為明顯，蕨麻各項農(nóng)藝性狀指標能表現(xiàn)出更強的生長趨勢。

2.2.3不同濃度的GA3作用下蕨麻苗期各農(nóng)藝性狀相關指標間的相關性分析

從表6可以看出，不同濃度的GA3處理下蕨麻各項農(nóng)藝性狀指標一致呈顯著正相關，其中，相關性最強的兩個指標為莖長和莖粗，表明各指標間存在相互促進的作用。

表6 GA3處理下蕨麻各項農(nóng)藝性狀指標間的相關性分析Table 6 Correlation analysis among various agronomic indexes of P. anserina L. under GA3 treatment

2.3 外源植物激素對蕨麻苗期影響的綜合性比較評價

各處理對應的激素種類和濃度都不同，對各項蕨麻苗期的生長指標的影響差異也不盡相同。為了進一步研究不同處理對蕨麻苗期生長的影響效果，采用主成分分析分別開展2種外源植物激素對蕨麻苗期形態(tài)及生物量影響的綜合性比較評價，結果見表7至表9。

2.3.1外源植物激素對蕨麻苗期形態(tài)指標影響的綜合性比較評價

由表7可知，主成分1、2、3的累計貢獻率為89.082%，根據(jù)累計貢獻率>85%的原則提取主成分，所以選取前3個主成分來反映不同處理對蕨麻苗期生長的形態(tài)建成影響效果的信息量。

表7 相關特征值和主成分貢獻率與積累貢獻率(形態(tài)指標)Table 7 Relevant eigenvalues,principal component contribution rates and accumulative contribution rates (morphological indexes)

根據(jù)基礎數(shù)據(jù)用SPSS軟件做出元件矩陣(表8)，結合選取的3個主成分貢獻率求出各成主分的表達式，表達式如下：

Y1=0.31X1+0.31X2+0.41X3+0.31X4+0.4X5+0.37X6+0.34X7+0.36X8

Y2=-0.35X1-0.31X2-0.08X3+0.53X4-0.12X5-0.38X6+0.54X7+0.22X8

Y3=0.64X1-0.56X2-0.05X3+0.13X4-0.16X5+0.21X6+0.22X7-0.36X8

以Y1、Y2和Y3這3個主成分與其貢獻率構建綜合評價模型Z1，Z1是這3個主成分的線性組合，即為Z1=0.691 77Y1+0.108 97Y2+0.090 08Y3(0.691 77、0.108 97和0.090 08分別是Y1、Y2和Y3的貢獻率)，利用此表達式對指標進行綜合評價，結果見表9。

表8 元件矩陣(形態(tài)指標)Table 8 Component matrix (morphological indexes)

由表9可知，處理G 4(100 mg/L GA3)排名第一，蕨麻幼苗形態(tài)建成效果最好，與前期方差分析結果一致。排名第二和第三的處理分別是I 1(25 mg/L IAA)和G 3(75 mg/L GA3)，排名靠后的是I 6(150 mg/L IAA)、G 6(150 mg/L GA3)、ck和I 5(125 mg/L IAA)，說明低濃度的激素利于蕨麻苗期形態(tài)建成，而較高濃度則抑制其生長。因此，G 4、I 1和G 3的作用效果較為理想，適合進一步研究推廣，而I 6和G 6的效果均不佳，不宜在生產(chǎn)中推廣應用。

表9 不同激素處理對蕨麻幼苗生長的形態(tài)建成影響的綜合評判結果Table 9 Results of comprehensive evaluation on the morphological effect of P. anserina L. in different hormone treatments (morphological indexes)

2.3.2外源植物激素對蕨麻苗期生物量指標影響的綜合性比較評價

由表10可知，主成分1和主成分2的累計貢獻率為92.520%，根據(jù)累計貢獻率>85%的原則提取主成分，所以選取前2個主成分來反映不同處理對蕨麻苗期生長生物量指標的影響效果的信息量。

表10 相關特征值和主成分貢獻率與積累貢獻率(生物量指標)Table 10 Relevant eigenvalue,principal component contribution rates and accumulative contribution rates (biomass indexes)

通過SPSS軟件得出元件矩陣(表11)，結合選取的2個主成分貢獻率求出各主成分的表達式：

Y4=0.53X1+0.51X2+0.54X3+0.42X4

Y5=-0.44X1-0.48X2+0.36X3+0.67X4

表11 元件矩陣(生物量指標)Table 11 Component matrix (morphological indexes)

以Y4和Y5這2個主成分與其貢獻率構建綜合評價模型Z2，Z2是這3個主成分的線性組合，即為Z2=0.667 26Y4+0.257 94Y5(0.667 26和0.257 94分別是前2個主成分Y4和Y5的貢獻率)，利用此表達式對所有指標進行綜合評價，結果見表12。

表12 不同激素處理對蕨麻幼苗生長的生物量影響的綜合評判結果Table 12 Result of comprehensive evaluation on the morphological effect of P. anserina L. in different hormone treatments (morphological indexes)

由表12可知，處理G 4(100 mg/L GA3)排名第一，蕨麻幼苗生長效果最好，與前期方差分析結果一致。排名第二和第三的處理分別是I 1(25 mg/L IAA)和I 3(75 mg/L IAA)，排名靠后的是ck、I 5(125 mg/L IAA)、I 4(100 mg/L IAA)、G 6(150 mg/L GA3)和I 6(150 mg/L IAA)，說明適當濃度的激素對蕨麻苗期生物量的積累有一定的促進作用，但當濃度偏高時則抑制生長。因此，于生物量積累而言，G 4、I 1和I 3的作用效果較為理想，適合推廣應用，而I 5、I 4、G 6和I 6的效果均不佳，不宜在生產(chǎn)中推廣應用。

3 討論與結論

激素是調(diào)節(jié)植物生長發(fā)育的微量信號分子，生長素和赤霉素均是重要的植物激素，在植物苗期生長調(diào)控中發(fā)揮重要作用[20-21]。生長素主要調(diào)控細胞分裂、伸長等方面，而適當濃度的赤霉素能促進細胞分裂伸長從而提高莖和根的伸長，調(diào)控植物株高、葉面積及根系發(fā)育[22-26]。有研究發(fā)現(xiàn)，赤霉素合成和調(diào)控相關基因可與光信號互作共同調(diào)控莖的伸長，而這些基因的表達受外源赤霉素的調(diào)節(jié)[21,27-28]。

本試驗通過根灌外源GA3和IAA，對蕨麻各項農(nóng)藝性狀進行分析，結果表明，隨著2種外源植物激素濃度的增加，蕨麻農(nóng)藝性狀方面相關的形態(tài)指標和生物量指標均呈先增后降的趨勢，25～50 mg/L的IAA和100 mg/L的GA3處理顯著促進了蕨麻莖、復葉及小葉的生長，同時也利于植株生物量的累積。外源IAA對種子萌發(fā)和幼苗生長的調(diào)控具有二重性，高濃度的IAA(100 mg/L、150 mg/L)處理對蕨麻的小葉長、小葉寬等形態(tài)指標及生物量指標均表現(xiàn)出顯著的抑制作用，這與其他學者的研究結果一致[29-31]。2種外源激素作用效果對比，IAA在更低、廣的濃度范圍內(nèi)對蕨麻苗期各農(nóng)藝性狀指標表現(xiàn)出促進效果。

采用主成分分析研究了不同處理對蕨麻苗期形態(tài)建成和生物量積累的影響，以此對影響效果進行綜合性評價。研究分別選取對應的主成分來反映不同激素處理對蕨麻苗期生長影響效果的信息量，發(fā)現(xiàn)G 4(100 mg/L GA3)和I 1(25 mg/L IAA)是適宜蕨麻苗期形態(tài)建成和生物量積累的外源激素施用濃度，其中GA3的效果好于IAA。由于G 6(150 mg/L GA3)表現(xiàn)出對蕨麻苗期形態(tài)建成和生物量積累的抑制效應，因此不建議GA3的施用濃度達到150 mg/L。而I 4(100 mg/L IAA)雖然對蕨麻苗期形態(tài)建成有一定的促進效果，但在生物量積累方面表現(xiàn)出抑制效果，因此并不建議IAA的施用濃度達到100 mg/L。

適宜濃度的外源植物激素IAA和GA3能顯著促進蕨麻苗期植株的生長，25 mg/L為IAA處理的最適濃度，100 mg/L為GA3處理的最適濃度。IAA和GA3具有提高蕨麻生長適應能力、提升蕨麻質量和經(jīng)濟效益的潛力，探究外源植物激素IAA和GA3的施用濃度能為提高蕨麻苗期素質提供參考，為青藏高原蕨麻人工種植技術提供一定的理論依據(jù)。