郭驚濤，張萬萍

(1.貴州省農(nóng)業(yè)信息中心，貴州 貴陽 550006； 2.貴州大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，貴州 貴陽 550025)

0 引言

【研究意義】蘿卜(RaphanussativusL.)屬于十字花科蘿卜屬，1年或2年生草本植物，多數(shù)地區(qū)以秋季栽培為主，是秋、冬季的主要蔬菜之一。蘿卜已成為貴州農(nóng)業(yè)脫貧增效、農(nóng)戶增收的主要蔬菜品種。貴州蘿卜種植從2月中旬至10月中旬均有播種，為搶抓市場(chǎng)窗口期，突出貴州高海拔夏秋冷涼優(yōu)勢(shì)，4-8月是貴州省外銷蘿卜主要播種期，但該時(shí)段早春倒春寒、夏秋季高溫、春旱和伏旱現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。此外，蘿卜屬于大宗蔬菜，為保證露地直播栽培的出苗率，必然增加用種量。因此，開展促進(jìn)蘿卜種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)方面的研究，提高種植效率，對(duì)貴州冬春季蘿卜產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效具有理論指導(dǎo)意義。【前人研究進(jìn)展】1995年，DUBBELS等[1-2]研究發(fā)現(xiàn)，多種植物體內(nèi)存在褪黑素(Melatonin，MT)。褪黑素又名松果體素，化學(xué)名稱為 N-乙?；?5甲氧基色胺，是廣泛存在于動(dòng)物和植物等有機(jī)體內(nèi)的一類重要的吲哚類化合物[3]。研究人員對(duì)褪黑素在作物上的應(yīng)用展開了一系列研究：外源褪黑素處理棉花種子，低濃度褪黑素促進(jìn)種子萌發(fā)，高濃度褪黑素對(duì)種子萌發(fā)具有抑制作用[4]；在黃瓜、雀麥、西瓜上施用適量的外源褪黑色可提高種子萌發(fā)能力[5-7]；用50 mg/L褪黑素浸種處理水稻，可提高秧苗生根能力，增強(qiáng)根系活力[8]；使用褪黑素1.00 μmol/L處理生菜，可顯著提高根系總表面積[9]；玉米幼苗在干旱復(fù)水條件下噴施褪黑素，可促進(jìn)植株的生長(zhǎng)和根系發(fā)育，提高滲透調(diào)節(jié)及抗氧化能力[10]；使用一定劑量的外源褪黑素，能提高甘藍(lán)幼苗和西葫蘆果實(shí)抵御低溫的能力[11-12]；中高濃度的外源褪黑素處理紫蘇幼苗，可降低干旱脅迫造成的傷害，增強(qiáng)幼苗的抗旱能力[13]；用褪黑素200 μmol/L處理葡萄果實(shí)，可延緩葡萄采后衰老，提高葡萄采后貯藏品質(zhì)[14]；使用褪黑素200 μmol/L處理百香果，能有效減少貯藏期間的水分損失，保持果實(shí)良好的采后品質(zhì)，延緩果實(shí)衰老[15]；番茄果實(shí)膨大期施用外源褪黑素100～200 μmol/L，可提升番茄果實(shí)的綜合品質(zhì)[16]。表明，外源褪黑素在作物種子萌發(fā)、根系發(fā)育、果實(shí)成熟、抗逆性等方面具有重要的調(diào)控作用?！狙芯壳腥朦c(diǎn)】施用適宜濃度的外源褪黑素對(duì)作物種子萌發(fā)和植株生長(zhǎng)有明顯促進(jìn)作用，但施用濃度受作物種類、生長(zhǎng)環(huán)境等因素影響亦不同，褪黑素在蔬菜方面的應(yīng)用研究較少。【擬解決的關(guān)鍵問題】通過蘿卜栽培應(yīng)用試驗(yàn)，擬解決直播類蔬菜用種量大、出苗不齊、缺窩短行的生產(chǎn)實(shí)際問題。選用適宜貴州冬春季種植的愛羅、韓白玉春等4個(gè)蘿卜品種，設(shè)置不同褪黑素濃度處理，比較不同褪黑素濃度下參試蘿卜品種的種子萌發(fā)率、幼苗植株性狀變化情況，篩選促進(jìn)蘿卜萌發(fā)和生長(zhǎng)具有顯著作用的褪黑素濃度，以期為褪黑素在蘿卜生產(chǎn)中的應(yīng)用提供借鑒，為蔬菜產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試品種為適宜貴州冬春季栽培的4個(gè)蘿卜品種：愛羅(北京思貝奇有限公司)、韓白玉春(河北省邢臺(tái)興達(dá)種業(yè)有限公司)、滿身紅(四川廣漢龍盛種業(yè)有限公司)、秀麗(青島靚品農(nóng)業(yè)科技發(fā)展有限公司)。

1.2 設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)計(jì)參照何磊等[17-18]的方法。

種子處理：設(shè)6個(gè)褪黑素濃度處理0 μmol/L(CK)、10 μmol/L、50 μmol/L、100 μmol/L、200 μmol/L、500 μmol/L。將4個(gè)供試蘿卜的種子置清水浸種12 h后，再分別用不同濃度褪黑素浸種12 h，每處理100粒種子，3次重復(fù)。用清水將處理后的種子沖凈，置于鋪有2層濕潤(rùn)濾紙的玻璃培養(yǎng)皿中，在25℃恒溫條件下培養(yǎng)，待出苗后計(jì)各處理發(fā)芽率。

幼苗期處理：采用55℃溫燙浸種15 min，濾水后28℃催芽12 h。挑選正常萌發(fā)的種子播種在育苗盤中，25℃恒溫條件下培養(yǎng)，每天調(diào)換育苗盤位置，保證光照均勻，定時(shí)用清水澆灌。待長(zhǎng)出真葉后，分別噴施外源褪黑素[0 μmol/L(CK)、10 μmol/L、50 μmol/L、100 μmol/L、200 μmol/L、500 μmol/L]，隔3 d噴施1次，每處理噴施10株，3次重復(fù)。待長(zhǎng)至4～5片真葉時(shí)，測(cè)量各處理的農(nóng)藝性狀指標(biāo)。

抗氧化酶活性處理：采用55℃溫燙浸種15 min，濾水后28℃催芽12 h。挑選正常萌發(fā)的種子播種在育苗盤中，25℃恒溫條件下培養(yǎng)，每天調(diào)換育苗盤位置，保證光照均勻，定時(shí)用清水澆灌。待長(zhǎng)出真葉后，分別噴施不同濃度外源褪黑素[0 μmol/L(CK)、10 μmol/L、50 μmol/L、100 μmol/L、200 μmol/L、500 μmol/L]，間隔3 d噴施1次，每處理噴施10株，3次重復(fù)。待幼苗長(zhǎng)至2葉一心后，在4℃低溫脅迫條件下培養(yǎng)24 h后，測(cè)定各品種抗氧化酶活性。

1.3 方法

1.3.1 形態(tài)和生物量指標(biāo)測(cè)定

1) 葉重。用精度為0.001 g電子天平測(cè)量。

2) 根長(zhǎng)。選取育苗盤中的蘿卜幼苗，用小刀將幼苗分割成根和芽?jī)刹糠郑弥背邷y(cè)量幼苗主根長(zhǎng)度。

3) 莖長(zhǎng)。選取育苗盤中的蘿卜幼苗，用直尺測(cè)量幼苗莖底部到幼苗莖頂端的長(zhǎng)度。

4) 根鮮重。測(cè)量根長(zhǎng)后，將幼苗根集中，用萬分之一精度天平稱根總鮮重。

5) 葉長(zhǎng)、葉寬。用直尺測(cè)量幼苗葉長(zhǎng)、葉寬。

6) 發(fā)芽率。計(jì)算各處理蘿卜種子發(fā)芽數(shù)與試驗(yàn)種子數(shù)的比值。

1.3.2 抗氧化酶含量測(cè)定 超氧化物歧化酶(SOD)采用氮藍(lán)四唑法，過氧化物酶(POD)采用愈創(chuàng)木酚顯色法，過氧化氫酶(CAT)采用紫外吸收法。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用Excel 2010分析數(shù)據(jù)，DPS 7.05進(jìn)行差異顯著性分析，LSD法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同褪黑素濃度處理蘿卜的種子發(fā)芽率和農(nóng)藝性狀

2.1.1 發(fā)芽率 從圖1看出，施用外源褪黑素濃度在0～500 μmol/L時(shí)，4個(gè)蘿卜品種的發(fā)芽率隨濃度增加呈先增后降趨勢(shì)。當(dāng)褪黑素濃度達(dá)50 μmol/L時(shí)，各品種的發(fā)芽率均達(dá)最高值，其中，愛羅的發(fā)芽率為98%，比該品種CK(0 μmol/L)增加10百分點(diǎn)，且差異顯著；韓白玉春的發(fā)芽率為96%，比該品種CK增加7百分點(diǎn)，差異顯著；滿身紅的發(fā)芽率為97%，比該品種CK增加8百分點(diǎn)，差異顯著；秀麗的發(fā)芽率為96%，比該品種CK增加6百分點(diǎn)，差異顯著。表明，施用褪黑素50 μmol/L處理蘿卜種子后，4個(gè)參試品種的種子發(fā)芽率均達(dá)最大值，可顯著促進(jìn)蘿卜種子的萌發(fā)。

注：同品種不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。下同。

2.1.2 農(nóng)藝性狀 由圖2可知，施用外源褪黑素濃度在0～500 μmol/L時(shí)，各參試品種的葉重、葉寬、葉長(zhǎng)、根長(zhǎng)、莖長(zhǎng)、根鮮重均表現(xiàn)為低濃度促進(jìn)、高濃度抑制的現(xiàn)象，當(dāng)濃度為50 μmol/L時(shí)，愛羅、滿身紅、秀麗、韓白玉春4個(gè)品種的各農(nóng)藝性狀(葉重、葉寬、葉長(zhǎng)、根長(zhǎng)、莖長(zhǎng)、根鮮重)均達(dá)最大值，其中，在50 μmol/L處理時(shí)，愛羅、滿身紅、秀麗、韓白玉春的葉重分別為0.232 g、0.353 g、0.314 g、0.255 g；葉寬分別為1.22 cm、1.44 cm、1.68 cm、1.43 cm；葉長(zhǎng)分別為2.30 cm、2.76 cm、2.32 cm、2.90 cm；根長(zhǎng)分別為4.90 cm、4.85 cm、5.45 cm、4.50 cm；莖長(zhǎng)分別為1.40 cm、1.64 cm、1.75 cm、1.55 cm；根鮮重分別為0.115 g、0.142 g、0.135 g、0.127 g；參試品種的農(nóng)藝性狀(葉重、葉寬、葉長(zhǎng)、根長(zhǎng)、莖長(zhǎng)、根鮮重)均與各品種CK差異顯著。表明，施用褪黑素50 μmol/L有顯著促進(jìn)蘿卜的葉重、葉寬、葉長(zhǎng)、根長(zhǎng)、莖長(zhǎng)、根鮮重增加的作用。

圖2 不同褪黑素濃度處理4個(gè)蘿卜品種幼苗的農(nóng)藝性狀

2.2 不同褪黑素濃度處理蘿卜的抗氧化酶活性

從圖3看出，施用外源褪黑素濃度0～500 μmol/L，隨濃度升高，愛羅、韓白玉春、滿身紅、秀麗4個(gè)參試蘿卜品種的超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)和過氧化氫酶(CAT)的活性均呈先增后減變化。當(dāng)褪黑素濃度為50 μmol/L時(shí)，各品種的POD、SOD和CAT活性均達(dá)最大值，其中，愛羅、韓白玉春、滿身紅、秀麗的SOD含量較該品種CK分別增加37.50%、29.13%、33.24%、35.75%，差異顯著；各參試品種的POD含量較該品種CK分別增加13.35%、13.95%、20.46%、12.41%，差異顯著；CAT的含量較該品種CK分別增加96.21%、117.13%、135.75%、103.95%，差異顯著。說明，施用褪黑素50 μmol/L可提高低溫條件下蘿卜的抗氧化酶活性，清除幼苗體內(nèi)積累的活性氧自由基(ROS)，從而減輕對(duì)細(xì)胞的損害。

圖3 不同褪黑素濃度處理4個(gè)蘿卜品種的抗氧化酶活性

3 討論

試驗(yàn)結(jié)果顯示，噴施褪黑素0～500 μmol/L，蘿卜種子萌發(fā)及幼苗的葉重、葉寬、葉長(zhǎng)、根長(zhǎng)、莖長(zhǎng)、根鮮重表現(xiàn)為低濃度促進(jìn)、高濃度抑制的規(guī)律，說明噴施適量的褪黑素能促進(jìn)蘿卜的種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)，與眾多研究結(jié)論[4-10，19-23]一致。但各研究中，篩選到的褪黑素施用濃度有所不同，石桃雄等[19]使用褪黑素濃度為 100 μmol/L、1 000 μmol/L時(shí)，苦蕎種子活力指數(shù)和幼苗鮮重均明顯高于CK；李陽等[20]在NaCl脅迫條件下，噴施褪黑素100 μmol/L能有效促進(jìn)棉花幼苗生長(zhǎng)。關(guān)于褪黑素在蘿卜應(yīng)用方面的研究較少，夏銘等[21]研究表明，對(duì)江南圓白蘿卜施用褪黑素50～500 μmol/L，江南圓白蘿卜幼苗生長(zhǎng)和抗性隨噴施濃度升高而增加，其中濃度為500 μmol/L時(shí)株高、莖粗、鮮質(zhì)量與干質(zhì)量顯著高于其他處理?？梢姡┯猛庠赐屎谒貙?duì)種子的萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)具有一定的促進(jìn)作用，但因作物種類、生長(zhǎng)環(huán)境、生長(zhǎng)時(shí)期、試驗(yàn)條件的不同，適宜的褪黑素濃度亦有差別。

植物在逆境條件下產(chǎn)生的活性氧自由基(ROS)會(huì)破壞植物的細(xì)胞膜及蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì)，從而影響作物的正常生長(zhǎng)；同時(shí)植物體內(nèi)的抗氧化酶系統(tǒng)(SOD、POD和CAT)能在一定程度上清除體內(nèi)過剩的ROS，維持活性氧代謝平衡，保護(hù)膜結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)植物抵抗逆境脅迫的能力。李欠敏等[22]研究發(fā)現(xiàn)，用褪黑素處理低溫脅迫下大白菜幼苗，濃度為10 μmol/L時(shí)SOD酶活性最高，濃度為10 μmol/L時(shí)POD、CAT 酶活性最高；包宇[23]用褪黑素150 μmol/L處理低溫下的番茄幼苗，可有效提高其抗氧化酶活性；史中飛等[24]研究表明，褪黑素100 μmol/L處理低溫脅迫油菜幼苗可增加其抗氧化酶的活性。研究發(fā)現(xiàn)，施用適量的褪黑素可增強(qiáng)蘿卜的抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性，提高其清除ROS的能力，保證其正常的萌發(fā)和生長(zhǎng)，可在一定程度上增強(qiáng)作物抵御自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的能力。

噴施褪黑素濃度為50 μmol/L時(shí)，參試4個(gè)蘿卜品種的種子萌發(fā)率、葉重、葉寬、葉長(zhǎng)、根長(zhǎng)、莖長(zhǎng)、根鮮重指標(biāo)均達(dá)最大值，且3種抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性均達(dá)最高值，可見，噴施褪黑素50 μmol/L對(duì)蘿卜的發(fā)芽和幼苗期的生長(zhǎng)均具有明顯促進(jìn)作用。但在生產(chǎn)上需結(jié)合作物種類、生長(zhǎng)環(huán)境等因素進(jìn)行濃度篩選試驗(yàn)。研究未開展褪黑素在田間的應(yīng)用試驗(yàn)，因此，下一步工作需結(jié)合田間試驗(yàn)進(jìn)行濃度篩選，以期為蘿卜的高效生產(chǎn)提供技術(shù)支持。

4 結(jié)論

當(dāng)噴施褪黑素濃度為0～500 μmol/L時(shí)，隨著濃度增加，蘿卜的種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)均表現(xiàn)出先促進(jìn)后抑制的現(xiàn)象，說明褪黑素具有一定的調(diào)控作用；噴施褪黑素濃度50 μmol/L時(shí)，愛羅、滿身紅、秀麗、韓白玉春4個(gè)蘿卜品種的種子萌發(fā)率最大，幼苗的生長(zhǎng)指標(biāo)(葉重、葉寬、葉長(zhǎng)、根長(zhǎng)、莖長(zhǎng)、根鮮重)增長(zhǎng)顯著，因此，噴施褪黑素濃度50 μmol/L對(duì)蘿卜的種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)具有促進(jìn)作用。