影响烟草种子产量的外源植物生长调节剂筛选

张俊杰，李亚培，吴成林，程君奇，曹景林

（湖北省烟草科学研究院，武汉 430030）

植物生长调节剂主要有生长素类（IAA）、细胞分裂素类（6-BA）、赤霉素类（GA3）、脱落酸（ABA）、乙烯等五大类。植物生长调节剂参与了植物的整个生命周期，植物生长发育是多种植物生长调节剂相互作用、共同调节的结果，植物内源生长调节剂一般都是微量的，且在不同的生长发育阶段其含量是变化的，当内源生长调节剂含量不足时，可通过施用不同的外源生长调节剂来调控植物的生理生化活动，达到设定的目标。

总的来说，利用外源生长调节剂来调控植物生长发育可以达到以下几个目的。第一，促进植物花芽分化，增加成花数量。有研究表明，在甜荞第二片真叶期喷施150 mg/L外源细胞分裂素6-苄基腺嘌呤（简称6-BA），能显著提高甜荞的结实率和单株产量［1］。6-BA的主要作用是能促进甜荞的花芽分化，增加甜荞的可孕小花数量来提高结实粒数，从而达到增加甜荞产量的目的。陈梅等［2］利用IAA（10 mg/L）、GA3（20 mg/L）浸蓖麻种子1 h，能显著提高蓖麻花序总长度和雌花序相对长度，说明适量的IAA和GA3对蓖麻的花芽分化有一定的促进作用。王辉等［3］研究了不同外源植物生长调节剂对香草兰花芽分化的影响，结果表明，除GA3处理外，6-BA、ABA、IAA处理均在一定程度上提高了花芽分化率，以6-BA最为显著。

第二，形成愈伤组织，提高植物枝条扦插生根率。宋林等［4］以银莓当年生半木质化嫩枝为扦插材料，研究不同外源植物生长调节剂（ABT6#、NAA、IAA、IBA）对插穗生根的影响，结果表明，大部分生长调节剂处理都可不同程度地提高银莓嫩枝扦插的生根率，尤以ABT6#处理后的整体生根率最高，平均生根率达75.7%。各种生长调节剂处理生根率变化规律不尽相同，均有其最适浓度范围。在生根数量和生根时间上，各生长调节剂并无明显差异，但生长调节剂处理后生根时间较对照有所提前。用200 mg/L的NAA、IBA、ABT处理四倍体刺槐插穗，愈伤组织形成率分别为57.31%、75.58%和62.49%，成活率分别为45.68%、64.36%和49.56%。不同外源生长调节剂与对照之间愈伤组织形成率和成活率均有显著差异，说明外源生长调节剂对刺槐嫩枝扦插生根特性有显著影响［5］。

第三，果实储藏保鲜。采用10 mg/L的6-BA对猕猴桃浸泡处理5 min，低温储藏保鲜效果好，既保持果实硬度和可溶性固形物含量，抑制果实叶绿素的降解，保持膜细胞完整性，又抑制酶活性的下降，较好地保证了果实品质［6］。在含有基础营养液的月季插花瓶中添加60～80 mg/L的6-BA，可以延长月季花保鲜时间［7］。

第四，调控植物开花时间。陈凤玲等［8］研究认为，利用150～200 mg/L的赤霉素涂抹蝴蝶兰花芽分化前的茎基部，并对抽出花序的花蕾进行相同浓度的赤霉素喷雾处理，可使蝴蝶兰提前开花12～15 d。赤霉素在水稻杂交制种中应用较多，当父母本花期不遇时，主要用来调控父本开花时间。

第五，解除种子休眠，促进种子萌发。孔德政等［9］利用98%硫酸浸泡莲种子2 h后，再用300 mg/L GA3+10 mg/L 6-BA浸种24 h，其发芽率可达83.33%，显著高于对照。赵鑫等［10］研究认为，利用100 mg/L的6-BA处理新疆阿魏种子，可以整体上解除阿魏种子休眠。另外，植物生长调节剂还可应用在延缓组织衰老、提高种子萌发和幼苗生长、增强植物耐盐性等方面［11-14］。

多胺类如尸胺（Cad）、腐胺（Put）、亚精胺（Spd）、精胺（Spm）、维生素E等有类似植物生长调节剂的作用，能够促进植物组织生长，延缓组织衰老。在许多情况下，植物花芽形成数量的增加都伴随着体内精氨酸水平的提高。大量研究表明，外源喷施腐胺、亚精胺与精胺能增加植物花芽的数量，特别是在内源生长调节剂水平低的情况下促进花芽形成的效果更加明显。多胺延缓衰老的作用在植物中普遍存在，已经发现多胺能够延缓许多双子叶和单子叶植物离体叶片的衰老，这些离体叶片衰老时，水解酶如核糖核酸酶和蛋白酶活性快速增加，叶绿素含量逐渐下降，而外源多胺可抑制上述过程。植物生长调节剂在烟草生产中的应用鲜见报道。刘一灵等［12］利用GA3和6-BA协同处理烟草种子，可以提高烟草种子萌发的一致性，促进烟草幼苗叶绿素的积累。在烟草良种繁育过程中，提高种子产量是降低繁种成本的有效手段，而烟草单株成花数量与单果粒数是构成单株种子产量的关键性因素。因此，探索增加烟草单株成花数量和单果粒数的有效途径是提高烟草繁种产量的手段之一。本试验旨在通过施用不同外源生长调节剂促进烟草花芽分化，增加成花数量和单果粒数来提高烟草繁种产量，以期筛选一种最适宜的外源植物生长调节剂种类及施用浓度，进而达到降低烟草繁种成本的目的。

1 材料与方法

1.1 材料

供试品种为云烟87。供试药剂为6-苄基腺嘌呤（6-BA）、吲哚乙酸（IAA）、赤霉素（GA3）、萘乙酸（NAA）、腐胺（Put）、尸胺（Cad）、亚精胺（Spd）、精胺（Spm）、维生素E。

1.2 试验设计

不同药剂筛选试验，10种成花生长调节剂类药剂，共设10个药剂筛选试验，分别设5个水平，其中以清水处理为对照，其处理梯次的设置见表1。每个药剂设置5个浓度梯度，共50个处理，随机排列，3次重复，每小区20株，行株距为1.2 m×0.6 m。施药时间为移栽后40 d（花芽分化初始阶段），连续施药3次，每次施药间隔时间为5 d。

表1 不同外源植物生长调节剂的浓度梯度（单位：mg/L）

在初花至盛花期结束每小区随机选取5株调查主枝开花总朵数，取平均值代表该处理的成花数量。开花期结束后进行疏花疏果，蒴果成熟后，各小区蒴果采摘单存单放，每株随机选取10个蒴果，脱粒后用种子数粒机记数，计算平均单果粒数。取样结束后，每小区分别进行种子脱粒，统计种子产量。施药结束两周后调查各处理烟株腋芽生长情况及烟株生长发育表现。

2 结果与分析

2.1 外源生长调节剂对云烟87成花数量及单果粒数的影响

从表2可以看出，施用Spd、Put 2种外源生长调节剂能极显著提高云烟87成花数量，平均成花数量分别达到209.68、200.14朵，分别比对照增加44.21%和37.65%；施用Spm、维生素E可显著提高云烟87成花数量；施用Cad、6-BA、IAA对烟草平均成花数量有一定作用，但差异不明显；施用NAA、GA3则不利于烟草花芽分化，导致烟草成花数量降低。施用Put、6-BA能极显著增加烟草单果粒数，其中Put和6-BA效果较好，平均单果粒数分别达到1 702.88、1 611.30粒，分别比对照增加9.93%、4.02%；施用Spd、维生素E、Spm、IAA平均单果粒数略低于对照，差异不明显；施用GA3、Cad、NAA平均单果粒数则极显著降低。

表2 施用不同外源生长调节剂对云烟87成花数量及单果粒数的影响

2.2 外源生长调节剂浓度对云烟87成花数量及单果粒数的影响

从图1可以看出，对云烟87成花数量影响最明显的外源生长调节剂是Spd、Put、Spm、维生素E，但随着施用浓度的增加，成花数量有下降的趋势。其中，Spd、Put、Spm最适宜的施用浓度为10 mg/L，维生素E最适宜的施用浓度为30 mg/L。

图1 外源生长调节剂不同浓度对烟草成花数量的影响

从图2可以看出，施用外源生长调节剂Put、6-BA可提高云烟87单果粒数。Put最适宜的施用浓度为30 mg/L；6-BA最适宜的施用浓度为200 mg/L。施用Cad、IAA、NAA、GA3对增加云烟87单果粒数无明显作用。

图2 外源生长调节剂的不同浓度对烟草单果粒数的影响

2.3 外源生长调节剂对云烟87种子产量及种子千粒重的影响

从表3可以看出，施用Put、Spm、Cad、维生素E均能明显提高云烟87种子产量，其中施用Put、Spm效果较好，产量分别可达90.45、69.30 kg/hm2，比对照增加136.47%、81.18%。施用各外源生长调节剂对云烟87种子千粒重的影响与对照相比无显著差异。

表3 施用不同外源生长调节剂对云烟87种子产量、千粒重的影响

2.4 外源生长调节剂浓度对云烟87种子产量及千粒重的影响

由图3可知，不同外源生长调节剂浓度对云烟87种子产量的影响差异比较明显，当Put、Spd、Spm施用浓度为30 mg/L时，其种子产量最高；维生素E施用浓度为50 mg/L时最高；施用6-BA和IAA对提高烟草种子产量也有比较明显的作用，最适宜的施用浓度分别为150、200 mg/L。而施用NAA和GA3对提升云烟87种子产量没有促进作用。

图3 外源生长调节剂的不同浓度对云烟87种子产量的影响

千粒重是烟草种子的质量指标之一，一般烟草种子的千粒重在60～80 mg，不同品种间有所差异。从统计结果来看，施用不同浓度和不同种类外源生长调节剂对烟草种子的千粒重有明显影响，其中，施用50 mg/L的Put和施用100 mg/L的Spd千粒重显著高于对照，其他处理与对照差异不显著（图4）。

图4 外源生长调节剂的不同浓度对云烟87种子千粒重的影响

2.5 施用不同外源生长调节剂对烟株生长发育的影响

在施药结束后，观察了各外源生长调节剂对烟草生长发育的影响，在施用6-苄基腺嘌呤（6-BA）后，烟株腋芽生长旺盛，腋芽数量较多，成花数量增加；施用浓度为200 mg/L吲哚乙酸（IAA）时，主茎上出现刺根（气生根），成花数量增加；随着施用萘乙酸（NAA）浓度增加，主茎刺根增多，叶片翻卷严重，花蕾数量减少且花蕾发育不良，大量萎缩。随着赤霉素（GA3）施用浓度增加，顶芽生长较快，叶色黄绿发白，花枝细长，花蕾细长，且大多花蕾不能正常开花结实；在施用多胺类（Put、Cad、Spd、Spm）浓度较低时，能促进烟草花芽分化，花蕾数量较多。在施用维生素E浓度较低时，能促进花芽分化，花蕾数量较多。

3 讨论

外源生长调节剂已广泛用于各种作物生产中，用来调节花期、植株高矮、雌雄花的分化等方面，在烟草杂交制种中应用外源生长调节剂相对较少。本试验通过施用不同外源生长调节剂类型及不同浓度处理，筛选对烟草花器发育及腋芽生长起促进作用的外源生长调节剂类型和适宜的施用浓度。以期通过诱导烟草花芽分化，增加成花数量来达到提高烟草繁种产量的目的。张洪霏等［15］研究认为，烟草在移栽27～30 d后进入花芽分化阶段，52～57 d后花芽分化结束，分化过程为25～27 d，如在此期间通过施用外源生长调节剂来诱导花芽分化，就可提高烟草单株的成花数量。本试验结果表明，施用Spd、Put、Spm、维生素E能明显增加烟草成花数量，其中以10 mg/L的Spd和10 mg/L的Put效果最佳，单株成花数量分别达到209.68、200.14朵，分别比对照增加44.21%和37.65%；施用Put、Spm、Cad、维生素E等能明显增加烟草种子产量，其中以30 mg/L的Put和30 mg/L的Spm效果最佳，分别比对照增加136.47%和81.18%；施用30 mg/L的Put和200 mg/L的6-BA能显著增加烟草单果粒数，分别比对照增加9.93%和4.02%；施用50 mg/L的Put和施用100 mg/L的Spd可以显著提高烟草种子的千粒重，分别比对照增加9.52%和9.90%；施用200 mg/L的6-BA、吲哚乙酸可以促进烟株腋芽生长；施用NAA、GA3对提高烟草成花数量作用不明显，随着施用浓度的增加单株开花数量相应下降，少量花朵发育畸形，花药量少，甚至无花药而最终导致种子产量下降。

综合不同外源生长调节剂在影响烟草成花数量、种子产量、单果粒数、千粒重等种子产量构成因素来看，施用多胺类物质（Put、Spm、Spd、Cad）、维生素E、6-BA对烟草种子产量的提升有显著促进作用，适宜的施用浓度为多胺类10～30 mg/L、维生素E 30 mg/L、6-BA 200 mg/L；施用IAA、NAA、GA3对烟草种子产量的提升作用较小，不推荐施用。如何综合利用这3类外源生长调节剂，进行适当的配比施用来提升烟草繁种产量，还需进一步研究。