28－高芸苔素内酯对烤烟幼苗生长发育的影响

李传广，付沙*，李峰，温亮，刘士峰，程云吉，颜石，公爱琴，张丽，侯欣

（1.山东农业大学植物保护学院，山东 泰安 271018；2.山东临沂烟草有限公司蒙阴分公司，山东 蒙阴 276200）

培育壮苗是优质烟叶生产的基础，是决定烤烟整体质量的内因，是决定烤烟后续长势的关键性阶段。烟叶品质的形成与烟苗培育和管理息息相关。研究表明，烤烟幼苗健壮，移栽成活率就高，缓苗速度大幅提升，对于后期烟叶品质的形成具有十分重要的意义［1］。

芸苔素内酯是一种甾醇类植物生长促进剂，在极低浓度下便能够加快植物细胞伸长和分裂，打破植株生长的顶端优势，促进作物增产增收，是当前发展高产、优质、高效农业和生态农业最有生机和活力的一种植物生长调节物质。芸苔素内酯类物质共有五种化学结构类型，分别是：24－表芸苔素内酯、3－表芸苔素内酯、28－表高芸苔素内酯、28－高芸苔素内酯、14－羟基芸苔素甾醇（又称天然芸苔素内酯）。其中28－高芸苔素内酯为人工合成的芸苔素内酯中活性最高的一种，约为天然芸苔素内酯活性的87%［2］。

刘伟等［3］研究表明，适宜浓度的芸苔素内酯对花生幼苗生长发育具有一定的促进作用，幼苗株高以及整株质量均有显著提升。林洁等［4］利用24－表芸苔素内酯处理三七后发现，外源芸苔素内酯能够显著提高三七的株高、叶长、叶宽，有利于植株生物量的积累。廖莎等［5］研究表明，芸苔素内酯可有效促进水稻幼苗根系生长，且因施用方法和浓度的变化表现出不同的促进效果。Abdullahi等［6］研究发现，芸苔素内酯可显著提高铝胁迫下绿豆植株的根系鲜重。Liu等［7］研究表明，芸苔素内酯对高羊茅植株主根和侧根伸长和形成均有促进作用。Xia等［8］研究表明，外源芸苔素内酯能够通过调控光合相关基因表达，调节卡尔文循环过程相关酶的活性，从而提高植株的光合作用。杨万基等［9］利用28－高芸苔素内酯处理低温弱光下的辣椒幼苗后发现，辣椒幼苗的叶绿素含量、气孔导度、非光化学猝灭系数等光合指标显著提升。Fariduddin等［10］研究表明，芸苔素内酯可以缓解盐胁迫下黄瓜叶绿素的降解，从而增加光合效能。Sharma等［11］研究发现，24－偏芸苔素内酯可提高植株叶片中的类胡萝卜素含量，从而减少活性氧的积累。刘丹等［12］研究发现，芸苔素内酯可显著提高油菜幼苗的光合速率，主要以气孔调节为主。

综合前人研究看出，芸苔素内酯类物质在促进植株生长方面起到一定效果，但其研究多采用灌根和叶面喷施方式，受基质的影响而无法直观反映出根系的施用效果。本试验以烤烟品种NC102为材料，在温室中用Hoagland营养液进行培养（排除基质的影响），并于幼苗五叶一心时进行6种不同浓度的28－高芸苔素内酯处理，研究不同处理下烤烟幼苗生长、生理和光合指标的变化，以期为该植物生长调节剂在培育烤烟壮苗中的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验于2020年3—7月在山东农业大学北校区烟草温室进行。供试烤烟品种NC102，由玉溪中烟种子有限责任公司提供。烤烟幼苗用Hoagland营养液在温室中栽培。植物生长调节剂28－高芸苔素内酯（28－homobrassinolide），由索莱宝生物科技有限公司提供。

1.2 试验设计

试验分别设置6组浓度处理：CK（0 mg／L）、C1（0.025 mg／L）、C2（0.050 mg／L）、C3（0.100 mg／L）、C4（0.200 mg／L）和C5（0.400 mg／L）。每组浓度设6个重复，每个重复栽4株烤烟幼苗并按照顺时针方向分别进行编号。

利用漂浮育苗技术培育出足量烤烟幼苗，待到五叶一心（苗高8 cm左右，有5片真叶）时，选取长势一致的幼苗，用清水洗净其从育苗盘中带出的基质，后移栽至水培装置（长方形黑色塑料盆，容积为5 L）中，营养液定量3 L，并利用氧气泵对营养液进行充氧处理。待到幼苗恢复正常生长时，根据设置的浓度梯度向营养液中添加植物生长调节剂，每5天补充一次营养液，共处理20天。处理完成后，每组随机选出12株幼苗测其生长指标、根系参数及光合参数。

1.3 指标、参数测定及方法

1.3.1 生长指标 利用卷尺测量烤烟幼苗株高（茎基部至生长点上方的高度），利用游标卡尺测定茎粗（幼苗茎基部直径）。根系及地上部干重：120℃条件下烘至恒重后称重。壮苗指数＝（茎粗／株高＋根干重／地上部干重）×全株干重。

1.3.2 根系参数 植物根系图像采集用Scan-Maker i800plus根系扫描仪进行。根系数据分析用万深LA－S根系分析系统进行。根系活力采用TTC法测定［13］。

1.3.3 光合参数 用Li－6400型光合测定仪分别测定烤烟幼苗最大叶的气孔导度、净光合速率、蒸腾速率及胞间CO2浓度等指标，默认测定系统容积为0.06，叶面积为11 cm2。SPAD值使用SPAD－502叶绿素测定仪测定。

1.4 数据统计与分析

用Microsoft Excel 2019及SPSS 19.0软件进行数据处理及图表制作，用Duncan’s法对数据进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 28－高芸苔素内酯对烤烟幼苗生物量及壮苗指数的影响

2.1.1 对烤烟幼苗生物量的影响 由表1可以看出，不同浓度28－高芸苔素内酯对烤烟幼苗生物量各项指标均具有一定的调节作用，均随浓度升高呈先上升后下降趋势，C2处理达到最大值。与CK相比，C2处理幼苗株高增13.73%，茎粗增46.17%，根干重、鲜重分别提高48.11%、47.81%，地上部干重、鲜重分别提高85.58%、77.82%，差异显著，效果明显。C5处理对幼苗生长产生抑制作用，株高、茎粗、单株根干重等各项生物量指标普遍低于CK，降幅分别为21.63%、30.33%、14.62%、14.83%、10.53%和18.26%。

表1 不同浓度28－高芸苔素内酯处理烤烟幼苗的生物量

2.1.2 对烤烟幼苗壮苗指数的影响 图1显示，烤烟幼苗壮苗指数随着28－高芸苔素内酯浓度的提高呈先上升后下降趋势，C2处理达到最大值，比CK提高58.21%，C3处理后壮苗指数逐渐下降，C4与CK相当，C5处理比CK降16.44%。

图1 不同浓度28－高芸苔素内酯处理 烤烟幼苗的壮苗指数

2.2 28－高芸苔素内酯对烤烟幼苗根系形态结构及根系活力的影响

2.2.1 对烤烟幼苗根系形态结构的影响 由表2可以看出，烤烟幼苗根系各项形态指标随28－高芸苔素内酯浓度的增加整体呈现出先上升后下降趋势。各项指标均以C2处理促进效果最佳，相比CK其单株根总长提高23.42%，根表面积增56.06%，单株根体积增29.24%，根平均直径增30.60%，根尖数增29.74%，差异显著。C5处理各项指标与CK相比大幅下降，且差异显著，对烤烟幼苗生长表现出抑制效果。

表2 不同浓度28－高芸苔素内酯处理烤烟幼苗根系的形态结构

2.2.2 对烤烟幼苗根系活力的影响 图2显示，烤烟幼苗根系活力随着28－高芸苔素内酯浓度的提高呈先上升后下降趋势，C2处理达到最大，比CK提高34.08%，差异显著。C3处理根系活力开始下降，C5处理时根系活力最低，比CK降10.37%。

图2 不同浓度28－高芸苔素内酯处理 烤烟幼苗的根系活力

2.3 28－高芸苔素内酯对烤烟幼苗光合指标的影响

由表3可以看出，不同浓度28－高芸苔素内酯处理烤烟幼苗的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度以及SPAD值整体呈现出先上升后下降趋势，C2处理达到最大值。与CK相比，C2处理烤烟幼苗净光合速率提高57.05%，蒸腾速率提高43.04%，气孔导度提高39.39%，SPAD值提高37.58%；C3处理，上述指标逐渐下降；C4处理净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、SPAD值与CK相比，差异不显著，效果不佳。C5处理上述指标比CK下降，降幅分别为17.60%、10.87%、18.18%和10.29%。

表3 不同浓度28－高芸苔素内酯处理烤烟幼苗的光合参数

烤烟幼苗的胞间CO2浓度，随28－高芸苔素内酯浓度的提高呈现先下降后上升趋势，C2处理最低，与CK相比下降40.07%；C3处理该指标有所回升，但仍低于CK，且差异显著；C4处理与CK效果相似；C5处理该指标显著高于CK。

3 讨论

前人研究表明，芸苔素内酯能够提高细胞质膜上的ATP活性，调控细胞的伸长与分裂［14］，提高植株细胞壁松动酶活性，有效提升植株的茎围、茎长等性状［15，16］。同时能够调节植物根系内源激素及蛋白质含量［17］，诱导根部分生组织细胞的早期分化［18］，且与侧根发育间存在正调控机制［19］。外源芸苔素内酯处理提高光合暗反应阶段最大光化学效率、电子传递速率及光化学猝灭系数，增加植物碳固定能力，提高植物中的各类叶绿素含量［20，21］。

本试验表明，较低浓度的28－高芸苔素内酯对烤烟幼苗的各项生物量指标具有促进作用，但浓度过高对幼苗生物量的积累产生抑制效果，这在其它指标上也有所体现。0.050 mg／L的28－高芸苔素内酯处理烤烟幼苗的单株根总长度大幅提升，这与Liu等［7］的研究结果相似。研究还发现，28－高芸苔素内酯处理下烤烟幼苗的单株根表面积、根体积、根平均直径及根尖数均有不同程度的增加，同时极大地提高烤烟幼苗的根系活力。此外，适宜浓度28－高芸苔素内酯处理（0.050 mg／L）能够大幅提高烤烟幼苗的净光合速率及叶片的SPAD值、气孔导度、蒸腾速率，而胞间CO2浓度下降。

4 结论

本试验结果表明，28－高芸苔素内酯在适宜浓度（0.050 mg／L）下能够有效增加烤烟幼苗生物量的积累，促进幼苗茎部的伸长生长，增加茎粗，提高壮苗指数，同时有效促进根系发育，增强根系活力，提高叶片的SPAD值、气孔导度和蒸腾速率，从而使烤烟幼苗的净光合速率提高，而浓度过高（0.400 mg／L）则会对烤烟幼苗的生长产生抑制作用。