楊露 呂卓 趙婉琪 伍虹雨 黃菲藝 林樹燕

(南京林業(yè)大學(xué),南京,210037)

竹子作為綠色、低碳、速生、可再生、可降解的生物質(zhì)材料,可在替代塑料、應(yīng)對(duì)氣候變化、緩解貧困等一系列全球性挑戰(zhàn)中發(fā)揮獨(dú)到作用[1]。金佛山方竹(Chimonobambusautilis(Keng) P. C. Keng)屬于禾本科(Poaceae)竹亞科(Bambusoideae)寒竹屬(Chimonobambusa)植物[2]。金佛山方竹具有重要的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會(huì)價(jià)值。近些年貴州省桐梓縣大力發(fā)展方竹產(chǎn)業(yè),新營(yíng)造了面積為3.72萬hm2的方竹林[3],方竹筍發(fā)筍期為每年的9—10月份,竹筍略呈方形,味道鮮美,口感豐富,蛋白質(zhì)及膳食纖維含量高,含有豐富的鈣、鐵、鋅、硒等多種微量元素,被譽(yù)為“竹類之冠”,是西南地區(qū)特有高山竹種[4];同時(shí)金佛山方竹筍籜膳食纖維含量為61.27%,含有鈣、磷、鎂、鉀等礦質(zhì)元素,必需氨基酸與非必需氨基酸的比值為21.84%,含有豐富的膳食纖維,礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)全面且氨基酸組成成分齊全,具有一定的飼用價(jià)值[5]。

植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑是一種具有與天然植物激素相似生理和生物學(xué)效應(yīng)的物質(zhì),是人們根據(jù)天然植物激素的作用機(jī)制、結(jié)構(gòu),通過人工合成的化合物,能夠有效調(diào)控植物的生長(zhǎng)發(fā)育過程,包括從細(xì)胞的增殖分裂,到生根、發(fā)芽、開花、結(jié)實(shí)、成熟、脫落等一系列生命全過程[6-8]。植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑在種子的休眠萌發(fā)、種胚發(fā)育過程中作用顯著,赤霉素是發(fā)揮關(guān)鍵作用的調(diào)控激素之一[9-10]。駱?biāo)妓猍11]等人研究發(fā)現(xiàn)奈乙酸是是影響種子發(fā)芽性狀的主導(dǎo)因子,吲哚丁酸、赤霉素、奈乙酸的質(zhì)量濃度分別為0.30、0.40、0.05 g·L-1時(shí),混合溶液浸種1 h可極顯著提高種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì),縮短種子發(fā)芽時(shí)間,實(shí)現(xiàn)種子整齊發(fā)芽;張玉等人研究發(fā)現(xiàn),貴州種源金佛山方竹在低溫條件時(shí)能更好的萌發(fā),在24～26 ℃萌發(fā)率最高、胚根長(zhǎng)度最長(zhǎng)、展葉時(shí)間最短、出苗質(zhì)量達(dá)到最好。劉樂承等[12]研究發(fā)現(xiàn)質(zhì)量濃度為200 mg·L-1的赤霉素不僅能提高菜瓜種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率,而且能使菜瓜苗根長(zhǎng)增加,效果達(dá)到最好;田美華等[13]發(fā)現(xiàn)質(zhì)量濃度為500 mg·L-1的赤霉素處理可以加速蘇鐵種子的胚發(fā)育,縮短解除休眠的時(shí)間。

傳統(tǒng)的母竹造林雖然成林快,但母竹年齡背景不清楚,竹林存在大面積開花的風(fēng)險(xiǎn),因此亟須在竹林中間種一定數(shù)量的實(shí)生苗。目前對(duì)金佛山方竹的研究更多傾向于筍品質(zhì)[14]、筍籜成色差異[15-16]、筍籜和竹葉的利用[17-19]、種子營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[20-22]等方面,缺乏對(duì)種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的系統(tǒng)探索。近幾年大婁山山脈分布的金佛山方竹竹林零星開花,每年均能收獲部分種子,為本研究提供了一些契機(jī)。本研究通過開展不同質(zhì)量濃度赤霉素對(duì)金佛山方竹種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響研究,統(tǒng)計(jì)不同質(zhì)量濃度赤霉素處理時(shí),金佛山方竹種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率等指標(biāo)差異,并對(duì)不同萌發(fā)階段種子及幼苗的生理生化指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定,以期全面了解金佛山方竹種子的萌發(fā)特性以及幼苗生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律,同時(shí)為金佛山方竹實(shí)生苗造林提供理論基礎(chǔ)和實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

試驗(yàn)材料為成熟的金佛山方竹種子,2023年4月下旬采集于貴州省遵義市桐梓縣黃蓮鄉(xiāng)。種子采后放于透氣布袋中,郵寄至南京后帶回實(shí)驗(yàn)室處理,去稃后清洗干凈。

試驗(yàn)方法：試驗(yàn)組使用質(zhì)量濃度分別為3、5、10 mg·L-1的赤霉素對(duì)金佛山方竹種子進(jìn)行浸種處理,對(duì)照組用超純水浸種處理。挑選顆粒飽滿光澤無瑕疵的種子,去除雜質(zhì),用純水沖洗2～3遍,75%體積分?jǐn)?shù)的酒精消毒45 s,次氯酸鈉浸泡6 min,再用純水沖洗干凈,試驗(yàn)組放入不同質(zhì)量濃度的赤霉素浸泡12 h,對(duì)照組放入純水中浸泡12 h,采用濕潤(rùn)的脫脂棉、濾紙作為金佛山方竹種子的發(fā)芽床,將其放入光照培養(yǎng)箱內(nèi)培養(yǎng),光照培養(yǎng)箱溫度為24 ℃,每天的光照時(shí)間為12 h,光照強(qiáng)度為2 500 lx[23]。

種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的6個(gè)時(shí)期分別為處理當(dāng)天(S1)、處理4 d(S2)、露白當(dāng)天(S3)、胚根1 cm時(shí)期(S4)、第2片葉展開時(shí)期(S5)、第3片葉展開時(shí)期(S6)。

種子形態(tài)指標(biāo)和質(zhì)量的測(cè)定方法：隨機(jī)選取帶稃和去稃種子,用數(shù)顯游標(biāo)卡尺(精度為0.01 mm)分別測(cè)量種子的長(zhǎng)度、寬度,進(jìn)行3次重復(fù),每次重復(fù)測(cè)量50粒種子。

隨機(jī)選取帶稃種子,用分析天平稱取每粒種子質(zhì)量,進(jìn)行3次重復(fù),每次重復(fù)測(cè)量50粒種子;去掉稃片,重復(fù)上述操作,分別取平均值,測(cè)得帶稃種子和去稃種子的質(zhì)量。

萌發(fā)指標(biāo)的測(cè)定方法：種子萌發(fā)的高峰期是在7 d,萌發(fā)實(shí)驗(yàn)持續(xù)24 d,期間每隔一天拍照記錄種子生長(zhǎng)發(fā)育情況。發(fā)芽率(Rg,%)、發(fā)芽勢(shì)(Rf,%)計(jì)算公式如下：

Rf=(N7/Nt)×100%;

Rg=(N24/Nt)×100%。

式中：N7為7 d內(nèi)正常發(fā)芽的種子數(shù)(粒);Nt為供試種子數(shù)(粒);N24為24 d內(nèi)正常發(fā)芽的種子數(shù)(粒)。

根長(zhǎng)、苗高、鮮質(zhì)量測(cè)量方法：第2片葉展開當(dāng)天,將金佛山方竹幼苗用純水沖洗干凈,用濾紙吸干表面水分,每個(gè)處理隨機(jī)取20株測(cè)量根長(zhǎng)、苗高、鮮質(zhì)量。

生理指標(biāo)測(cè)定方法：測(cè)定不同生長(zhǎng)階段的種子以及幼苗中可溶性糖、淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù),同時(shí)對(duì)種子中淀粉水解相關(guān)酶、淀粉合成相關(guān)酶、蔗糖水解相關(guān)酶的活性進(jìn)行測(cè)定。其中,蔗糖水解相關(guān)酶、淀粉水解相關(guān)酶、淀粉合成相關(guān)酶參考呂卓[24]的測(cè)定方法,糖、淀粉測(cè)定方法參考高俊鳳[25]的檢測(cè)方法。

數(shù)據(jù)處理：使用IBM SPSS statistics 22.0軟件進(jìn)行顯著性方差分析,并進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn);主成分分析和相關(guān)性分析采用Origin 2021軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 種子的形態(tài)和質(zhì)量測(cè)定結(jié)果

由圖1可知,金佛山方竹為漿果狀穎果,果實(shí)呈堅(jiān)果狀,橢圓形,新鮮時(shí)綠色,干燥后呈褐色。帶稃的種子長(zhǎng)(11.72±0.36)mm,寬(6.22±0.13)mm,質(zhì)量(0.232 3±0.001 4)g;去稃的種子長(zhǎng)(11.58±1.09)mm,寬(6.20±0.87)mm,質(zhì)量(0.230 3±0.001 4)g(表1)。

圖1 金佛山方竹種子外部形態(tài)

表1 金佛山方竹種子形態(tài)指標(biāo)

2.2 不同質(zhì)量濃度赤霉素對(duì)金佛山方竹種子萌發(fā)的影響

由表2可知,赤霉素處理顯著提高了金佛山方竹種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)。質(zhì)量濃度為3 mg·L-1的赤霉素處理表現(xiàn)出最佳的促進(jìn)效果,其發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)達(dá)到最高值(分別為77.78%、26.67%),顯著高于對(duì)照組。然而,隨著赤霉素質(zhì)量濃度的增加,金佛山方竹種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)呈逐漸下降的趨勢(shì),質(zhì)量濃度為5、10 mg·L-1的赤霉素處理時(shí),發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)顯著低于對(duì)照組,尤其是質(zhì)量濃度為10 mg·L-1的赤霉素處理時(shí),金佛山方竹種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)達(dá)到最低值(分別為44.41%、13.33%)。

表2 不同質(zhì)量濃度赤霉素處理對(duì)金佛山方竹種子萌發(fā)影響的測(cè)定結(jié)果

2.3 不同質(zhì)量濃度赤霉素對(duì)金佛山方竹幼苗的影響

由圖2、表3可知,隨著赤霉素質(zhì)量濃度的增加,金佛山方竹幼苗的高度、根長(zhǎng)呈逐漸減小的趨勢(shì),展葉時(shí)間也隨之延長(zhǎng)。適宜質(zhì)量濃度的赤霉素處理能顯著促進(jìn)金佛山方竹幼苗的根長(zhǎng)、苗高,當(dāng)赤霉素質(zhì)量濃度為3 mg·L-1時(shí),根長(zhǎng)、苗高達(dá)到最大值(分別為(19.02±2.59)、(4.40±1.10)cm),顯著高于對(duì)照組,此時(shí)為赤霉素的最佳質(zhì)量濃度;當(dāng)赤霉素質(zhì)量濃度為10 mg·L-1時(shí),顯著抑制了幼苗的根長(zhǎng)、苗高,降至最低值(分別為(4.88±2.18)、(3.20±1.18)cm);當(dāng)赤霉素質(zhì)量濃度為5 mg·L-1時(shí),其處理的根長(zhǎng)與對(duì)照組間無顯著差異(P<0.05)。赤霉素不同質(zhì)量濃度處理的金佛山種子幼苗高度與鮮質(zhì)量均無顯著差異(P<0.05)。

圖2 不同質(zhì)量濃度的赤霉素處理金佛山方竹種子生長(zhǎng)

表3 不同質(zhì)量濃度赤霉素對(duì)金佛山方竹幼苗根長(zhǎng)、苗高影響的測(cè)定結(jié)果

2.4 不同質(zhì)量濃度赤霉素對(duì)金佛山方竹種子生理指標(biāo)的影響

由表4可知,種子中可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)“下降-上升”的趨勢(shì)。在S3時(shí)期,可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到最低。在S3、S4、S5這3個(gè)時(shí)期,經(jīng)過赤霉素處理的種子與對(duì)照間均無顯著差異。

由表5可知,種子中淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)“上升-下降”的趨勢(shì),在S3時(shí)期淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到最大值。只有在S3時(shí)期,經(jīng)過赤霉素處理的種子淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)與對(duì)照間存在顯著差異(P<0.05)。

2.5 不同質(zhì)量濃度赤霉素處理對(duì)金佛山方竹種子酶活性的影響

不同質(zhì)量濃度的赤霉素處理對(duì)金佛山方竹種子酶活性影響不同,隨著赤霉素質(zhì)量濃度的升高,酶活性開始下降,當(dāng)質(zhì)量濃度為10 mg·L-1時(shí),酶活性均降到最低。

在淀粉合成方向,隨著種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng),腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶活性呈先降低后升高的趨勢(shì)(表6),在S4時(shí)期不同質(zhì)量濃度處理的酶活均有所下降,此時(shí)質(zhì)量濃度為10 mg·L-1的赤霉素處理的種子酶活性最低((2.83±0.07)μmol·g-1·h-1),酶活性在S6時(shí)期達(dá)到最大值,此時(shí)3 mg·L-1質(zhì)量濃度赤霉素處理的種子酶活性最高((10.58±0.52)μmol·g-1·h-1);可溶性淀粉合成酶在S2、S4時(shí)期下降,在隨后的階段又持續(xù)上升;而顆粒性淀粉合成酶活性則不斷升高,在S6時(shí)期達(dá)到最大值,此時(shí)質(zhì)量濃度為3 mg·L-1的赤霉素處理的種子酶活性最高((21.69±0.37)μmol·g-1·h-1)。

表4 不同質(zhì)量濃度赤霉素對(duì)金佛山方竹不同時(shí)期可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響的測(cè)定結(jié)果

表5 不同質(zhì)量濃度赤霉素對(duì)金佛山方竹不同時(shí)期淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響的測(cè)定結(jié)果

表6 不同質(zhì)量濃度赤霉素對(duì)金佛山方竹不同時(shí)期酶活性影響的測(cè)定結(jié)果

赤霉素質(zhì)量濃度/mg·L-1可溶性淀粉合成酶活性/μmol·g-1·h-1S1S2S3S4S5S63(4.37±0.10)ADbc(3.76±0.15)Da(5.03±0.62)BCa(4.18±0.47)CDbc(5.43±0.86)ABa(6.16±0.25)Ab5(4.40±0.23)Ca(3.34±0.47)Da(4.83±0.28)BCa(3.52±0.12)Dc(5.09±0.51)Ba(6.81±0.14)Aa10(4.23±0.15)Cbc(3.24±0.19)Da(5.00±0.17)Ba(4.00±0.35)Cbc(4.31±0.16)Cb(5.89±0.15)Ab對(duì)照(4.04±0.16)Cc(3.21±0.28)Da(4.73±0.45)BCa(4.54±0.31)BCa(5.24±0.79)Ba(6.63±0.31)Aa

赤霉素質(zhì)量濃度/mg·L-1顆粒性淀粉合成酶活性/μmol·g-1·h-1S1S2S3S4S5S63(15.14±0.85)Ba(10.60±1.57)Ba(10.55±0.11)Ba(12.56±0.32)Ba(16.75±2.92)Aa(21.69±0.37)Aa5(12.00±0.38)Bb(8.50±0.32)Dc(11.60±0.41)CDa(12.32±0.78)Cb(15.63±0.44)Ba(17.40±1.97)Aab10(14.24±0.38)Bd(10.02±1.36)Cb(12.49±2.96)Ba(12.87±0.56)Bb(14.30±0.27)Ba(18.42±0.33)Aab對(duì)照(10.12±0.14)Dc(10.42±0.45)Db(10.76±1.13)CDa(11.94±0.3)Cb(16.99±0.75)Ba(19.99±0.91)Aab

赤霉素質(zhì)量濃度/mg·L-1α-淀粉酶活性/mg·g-1·min-1S1S2S3S4S5S63(2.92±0.56)Ba(3.06±0.59)Ba(4.35±0.78)Ba(5.85±0.80)Aa(6.36±0.54)Aa(6.25±0.34)Aa5(3.23±0.50)Ca(3.73±0.45)BCa(4.09±0.21)Ba(6.46±0.27)Aa(6.32±0.41)Aa(6.23±0.59)Aa10(0.62±0.17)Cc(3.36±0.09)Ba(3.47±0.11)Ba(6.41±0.59)Aa(6.31±0.32)Aa(6.03±0.30)Aa對(duì)照(1.93±0.28)Db(3.10±0.31)Cb(3.27±0.54)Cb(4.58±0.40)Cb(5.29±0.44)Bb(6.34±0.56)Aa

續(xù)(表6)

赤霉素質(zhì)量濃度/mg·L-1β-淀粉酶活性/mg·g-1·min-1S1S2S3S4S5S63(3.65±0.44)Aa(3.44±0.32)Ba(2.01±0.45)BCb(1.93±0.46)BCab(1.37±0.45)CDab(1.01±0.41)Da5(3.06±0.34)Ab(2.90±0.08)Aa(2.72±0.35)Ba(1.99±0.53)Bab(1.31±0.05)Bab(1.22±0.13)Ba10(2.61±0.15)Ab(1.64±0.19)Ab(1.41±0.05)Ac(1.35±0.38)Bb(1.01±0.45)BCb(0.69±0.05)Ca對(duì)照(3.17±0.17)Aab(3.17±0.42)Aa(2.44±0.07)Bab(2.51±0.06)Ba(1.79±0.07)Ca(1.21±0.30)Ca

赤霉素質(zhì)量濃度/mg·L-1可溶性酸性蔗糖轉(zhuǎn)化酶活性/μmol·g-1·h-1S1S2S3S4S5S63(15.33±0.46)Aa(14.64±0.15)Aa(13.58±0.24)Ba(9.31±0.26)Ca(9.66±0.67)Ca(14.19±0.38)Ba5(15.86±0)Aa(13.32±0.62)Cc(13.04±0.32)Cb(10.46±0.42)Dab(10.76±0.67)Da(12.55±0.21)Bb10(13.33±0.46)Ab(12.62±0.36)Bc(12.02±0.02)Bc(10.74±0.10)Cc(10.64±0.60)Ca(13.18±0.53)Bb對(duì)照(13.34±0.54)Bb(14.00±0.30)Aab(13.80±0.25)ABa(10.01±0.16)Db(10.00±0.18)Da(12.55±0.24)Cb

赤霉素質(zhì)量濃度/mg·L-1細(xì)胞壁轉(zhuǎn)化酶活性/μmol·g-1·h-1S1S2S3S4S5S63(20.71±0.81)Aa (8.98±1.96)Ba (10.62±0.36)BCa (12.05±0.59)BCa(11.31±2.52)BCa(13.06±2.71)Ca5(19.33±3.86)Aab(8.75±0.18)Cb(8.53±0.04)Cb(13.27±0.79)Bb(14.33±0.69)Ba(13.46±0.16)Ba10(16.54±1.07)Ac(15.35±0.84)ABb(13.32±2.24)ABCab(12.91±0.43)BCab(12.07±1.98)BCa(11.72±3.36)Ca對(duì)照(12.59±1.08)Ad(6.09±0.50)Cc(11.79±3.03)Bab(11.99±0.23)Bb(13.19±2.09)ABa(15.20±0.21)Aa

赤霉素質(zhì)量濃度/mg·L-1蔗糖合成酶活性/μmol·g-1·h-1S1S2S3S4S5S63(218.39±18.53)BCa(184.43±12.01)Ca(171.34±30.14)Ca(236.25±29.38)Ba(394.28±37.10)Aa(408.09±8.22)Aa5(191.61±26.69)Bab(170.54±18.86)Cab(159.39±2.89)Ca(215.24±1.61)Ba(237.13±11.58)Bb(371.12±13.22)Ab10(152.34±7.88)Dc(149.32±5.44)Db(147.24±7.62)Da(174.70±21.69)Cb(272.03±3.44)Bb(374.47±10.23)Ab對(duì)照(168.05±4.65)Dbc(182.35±18.35)Da(164.83±31.46)CDa(236.39±12.29)BCa(267.47±9.67)Bb(367.96±12.00)Ab

在淀粉水解方向,α-淀粉酶、磷酸酶活性不斷升高,三種不同處理在S6時(shí)期達(dá)到最大值,且3 mg·L-1質(zhì)量濃度赤霉素處理的種子酶活性最高(其值分別為(6.25±0.34)mg·g-1·min-1、(11.84±0.64)μmol·g-1·h-1);與之相反的是β-淀粉酶在整個(gè)種子發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)過程中不斷下降,在S6時(shí)期降到最低,其中,質(zhì)量濃度為10 mg·L-1的赤霉素處理的種子酶活性低((0.69±0.05)mg·g-1·min-1)。

在蔗糖水解方向,可溶性酸性蔗糖轉(zhuǎn)化酶活性呈現(xiàn)出“下降-上升”的變化趨勢(shì),在S4時(shí)期有所下降,之后階段持續(xù)升高,在S4時(shí)期,3 mg·L-1質(zhì)量濃度赤霉素處理的種子酶活性最低((9.31±0.26)μmol·g-1·h-1);而細(xì)胞壁轉(zhuǎn)化酶活性則會(huì)隨著種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)逐漸下降,在S6時(shí)期降到最低值,且10 mg·L-1質(zhì)量濃度赤霉素處理的種子酶活性最低((11.72±3.36)μmol·g-1·h-1);與可溶性酸性蔗糖轉(zhuǎn)化酶、細(xì)胞壁轉(zhuǎn)化酶活性相比,蔗糖合成酶活性隨著種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)呈逐漸增加的趨勢(shì),在S6時(shí)期各處理酶活最大值,而3 mg·L-1質(zhì)量濃度赤霉素處理的種子酶活性最高((408.09±8.22)μmol·g-1·h-1),且蔗糖合成酶活性顯著高于可溶性酸性蔗糖轉(zhuǎn)化酶、細(xì)胞壁轉(zhuǎn)化酶活性,這意味著蔗糖合成酶在蔗糖水解中發(fā)揮著更重要的作用。

2.6 不同質(zhì)量濃度赤霉素處理的金佛山方竹種子在S6時(shí)期各指標(biāo)綜合分析

由圖5可知,各指標(biāo)主要集中在一、二、四象限,也就是分布在對(duì)照和質(zhì)量濃度為3、5 mg·L-1處理之間。其中,磷酸酶、蔗糖合成酶、顆粒性淀粉合成酶、可溶性糖、可溶性酸性蔗糖轉(zhuǎn)化酶、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶主要分布在質(zhì)量濃度為3 mg·L-1赤霉素處理,說明其相關(guān)性較強(qiáng),而質(zhì)量濃度為5 mg·L-1赤霉素處理和對(duì)照附近主要分布的是可溶性淀粉合成酶、細(xì)胞壁轉(zhuǎn)化酶、說明這兩個(gè)指標(biāo)間距離較近,相關(guān)性也較強(qiáng);在對(duì)照和質(zhì)量濃度為3、5 mg·L-1赤霉素處理時(shí)根長(zhǎng)、苗高、發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、鮮質(zhì)量距離較近,說明其相關(guān)性較強(qiáng)。

主成分1的貢獻(xiàn)率為56.6%;主成分2的貢獻(xiàn)率為28.8%;Starch為淀粉;SSS為可溶性淀粉合成酶;CWI為細(xì)胞壁轉(zhuǎn)化酶;α-amylase為α-淀粉酶;β-amylase為β-淀粉酶;STP為磷酸酶;SUSY為蔗糖合成酶;GBSS為顆粒性淀粉合成酶;Soluble sugar為可溶性糖;SAI為可溶性酸性蔗糖轉(zhuǎn)化酶;AGPase為腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶。

3 討論

赤霉素能夠促進(jìn)種子對(duì)胚乳的吸收、利用[26],并在種子萌發(fā)的初期和胚根突出階段發(fā)揮作用,此外,赤霉素還可以解除種子休眠,促進(jìn)α-淀粉酶的表達(dá)和活性提高、促進(jìn)細(xì)胞分裂分化,促進(jìn)種子胚的發(fā)育和種子的萌發(fā)[27]。有研究表明,經(jīng)過赤霉素浸種處理,會(huì)激活部分基因來調(diào)控酶的合成和分泌,影響代謝反應(yīng),進(jìn)而打破種子的休眠并且提高種子活力[28]。低質(zhì)量濃度范圍內(nèi)無法很好地打破種子休眠,而過高質(zhì)量濃度范圍內(nèi)會(huì)使種子發(fā)霉[29]。前人的研究表明,適當(dāng)質(zhì)量濃度的赤霉素可以促進(jìn)羊草、金佛山方竹種子的萌發(fā),本研究表明,不同質(zhì)量濃度赤霉素處理可以影響金佛山方竹種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、根長(zhǎng)、苗高等。其中3 mg·L-1質(zhì)量濃度赤霉素處理的種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)最高,根長(zhǎng)、苗高等指標(biāo)均優(yōu)于其他處理。

酶是生物催化劑,對(duì)植物體內(nèi)物質(zhì)代謝、形態(tài)建成、能量轉(zhuǎn)化等過程具有重要作用[28,30-31]。在種子萌發(fā)過程中,酶能夠催化和調(diào)節(jié)體內(nèi)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化,并將其轉(zhuǎn)化為可運(yùn)輸?shù)男问?以供給生長(zhǎng)和合成反應(yīng)所需的能量[32]。淀粉的生物合成途徑中,腺苷二磷酸葡萄糖(ADPG)焦磷酸化酶的作用是將葡萄糖-1-磷酸中的葡萄糖殘基轉(zhuǎn)移到三磷酸腺苷(ATP)上生成腺苷二磷酸葡萄糖,進(jìn)而合成淀粉,這是淀粉生物合成的重要調(diào)節(jié)位點(diǎn),是淀粉合成過程中的關(guān)鍵酶[32]。可溶性淀粉合成酶以游離的狀態(tài)存在于淀粉中,催化腺苷二磷酸葡萄糖與淀粉引起反應(yīng),將葡萄糖分子轉(zhuǎn)移到淀粉引物上,使淀粉鏈延長(zhǎng)[33-34]。種子中的可溶性淀粉合成酶越強(qiáng),種子利用腺苷二磷酸葡萄糖合成長(zhǎng)鏈淀粉的能力就越強(qiáng)。顆粒結(jié)合型淀粉合成酶促進(jìn)淀粉顆粒的合成和聚集,這些儲(chǔ)存的淀粉顆粒提供了萌發(fā)過程所需的能量基質(zhì)[35]。淀粉合成酶活性的增強(qiáng),進(jìn)一步促進(jìn)淀粉合成,意味著淀粉顆粒的合成和聚集過程的加強(qiáng),而淀粉磷酸酶活性的增加是使種子休眠覺醒的標(biāo)志之一,在種子露白時(shí)會(huì)顯著提高;蔗糖合成酶活性變化與種子的代謝調(diào)控密切相關(guān),活性隨著種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)逐漸變高,蔗糖合酶通過水解蔗糖,提供了合成纖維素所需的底物高質(zhì)量濃度的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑,除了抑制種子的萌發(fā)率,還通過抑制種子中的淀粉水解酶、蔗糖水解酶活性來抑制幼苗高度的生長(zhǎng)。

本研究中,磷酸酶與蔗糖合成酶、腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶、α-淀粉酶、可溶性糖、苗高、鮮質(zhì)量呈顯著正相關(guān);顆粒性淀粉合成酶與可溶性酸性蔗糖轉(zhuǎn)化酶、蔗糖合成酶、可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈顯著正相關(guān),但與淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈負(fù)相關(guān);可溶性淀粉合成酶與β-淀粉酶呈極顯著正相關(guān);可溶性酸性蔗糖轉(zhuǎn)化酶、蔗糖合成酶與可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈極顯著正相關(guān),但與淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈極顯著負(fù)相關(guān);細(xì)胞壁轉(zhuǎn)化酶與β-淀粉酶呈極顯著負(fù)相關(guān);此外,淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)與發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)呈極顯著負(fù)相關(guān),而與發(fā)芽特性、生長(zhǎng)呈極顯著正相關(guān)。這些代謝過程和淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)在植物生長(zhǎng)發(fā)育中相互關(guān)聯(lián),調(diào)節(jié)著植物的能量代謝和發(fā)育過程。

4 結(jié)論

綜合種子發(fā)芽情況與形態(tài)指標(biāo)的分析結(jié)果表明,質(zhì)量濃度為3 mg·L-1赤霉素是促進(jìn)金佛山方竹種子發(fā)芽、幼苗生長(zhǎng)的最佳質(zhì)量濃度,3 mg·L-1質(zhì)量濃度處理后的金佛山方竹種子發(fā)芽率為77.78%、發(fā)芽勢(shì)為26.67%、根長(zhǎng)為19.02 cm、苗高為4.40 cm,對(duì)照組的發(fā)芽率為63.33%、發(fā)芽勢(shì)為22.22%、根長(zhǎng)為13.20 cm、苗高為3.67 cm。可溶性糖、淀粉、淀粉磷酸化酶、蔗糖合酶的變化與金佛山方竹種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)密切相關(guān),共同參與調(diào)控其生長(zhǎng)發(fā)育。

但本實(shí)驗(yàn)尚有一些不足之處,還需進(jìn)一步設(shè)計(jì)低于3 mg·L-1質(zhì)量濃度的赤霉素處理,以便確定最優(yōu)赤霉素質(zhì)量濃度。