烯效唑（S3307）浸种对工业大麻种子萌发及叶喷对幼苗生理特性的影响

姜颖，王晓楠，韩承伟，张晓艳，曹焜，韩喜财，赵越，3，孙宇峰*，冯乃杰

（1.黑龙江八一农垦大学农学院，黑龙江大庆163319；2.黑龙江省科学院大庆分院，黑龙江 大庆163319；3.黑龙江省科学院高技术研究院，黑龙江哈尔滨150020）

工业大麻是中国古老的纤维作物及传统的经济作物之一，有着悠久的栽培利用历史，是一种多用途、多功能作物，广泛应用于纺织、造纸、建材、食品及医药等多个领域，为大量传统和创新的工农业等提供原料［1-3］。工业大麻生长发育过程中，受到许多环境因素（如干旱胁迫［1］、盐碱胁迫［4］、重金属胁迫［5］、低钾胁迫［6］等）的影响，限制了大麻的生长发育，进而影响大麻纤维和种子的产量及品质。化学调控是以应用植物生长调节剂调节内源植物激素系统从而影响植物生长发育的技术，既可以充分发挥良种的潜力，还可以增强作物的抗逆能力。烯效唑（S3307）作为一种高效低毒的三唑类植物生长延缓剂［7］，具有广谱、高效、低毒、低残留的特点［8］。S3307具有很强的生长调节能力，活性高，易降解，在土壤中残留期短，无污染［9］，常被应用于调控植物生长和发育、增强抗逆性等方面，进而提高产量，改善品质。烯效唑在麻类作物上的应用研究较少，只在亚麻和苎麻抗倒伏、增加产量及改善品质方面有所应用［10-12］，但有关烯效唑在工业大麻上的应用鲜有报道。本试验利用S3307浸种及叶面喷施研究其对工业大麻种子萌发及幼苗生理特性的影响，筛选适宜的S3307浸种浓度及叶面喷施浓度，旨在为烯效唑在工业大麻高产优质生产及抗逆等方面的应用提供理论依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料“庆大麻1号”种子由黑龙江省农业科学院大庆分院提供，烯效唑（S3307）由黑龙江八一农垦大学化控实验室提供。

1.2 方法

1.2.1 种子萌发的测定

选取大小一致，籽粒饱满的“庆大麻1号”种子，75%乙醇消毒，蒸馏水冲洗3次，在不同浓度的S3307处理液 （0（蒸馏水浸种）、0.2、0.4、0.8、1.6 mg/L）中浸种 10 h后（在前期试验基础上，按照 2倍递增关系设置的浸种浓度），用蒸馏水冲洗干净。将100粒浸种处理的种子摆在洗净、烘干并铺好滤纸的发芽盒中，5次重复，在光照/黑暗周期（12 h/12 h，（24±1）℃）的光照培养箱中培养，定期定量向发芽盒中加水。测定7天内每天种子萌发数和第7天幼苗生长指标（胚根长+胚轴长），根据发芽指数、活力指数［13］明确适宜工业大麻浸种的S3307浓度。

1.2.2 幼苗生理特性的测定

种子催芽后进行播种，选择发芽较好且长势一致的种子，定植于装有草炭土（pH 6.30）和沙子体积比为2∶1的花盆中，在遮雨棚中进行试验，保证供水一致（维持在田间持水量的70%），直至三叶期（3对真叶），选用不同浓度的 S3307（0（蒸馏水叶喷）、20、40、60、80 mg/L）进行叶面喷施，5 d后取样，采集完全伸展的第三对真叶进行后续试验，用液氮快速冷冻，然后在-80℃下保存。20片叶子为一个重复，每个处理4个重复。根据生理指标的测定结果，明确工业大麻叶面喷施的适宜S3307浓度。

SPAD值采用SPAD-502手持叶绿素仪测定；净光合速率（PN）采用LI-6400XT便携式光合作用测量系统测定；可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定［14］；可溶性蛋白质含量采用考马斯亮蓝（G250）法测定［15］；丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸法测定［16］；超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮蓝四唑（NBT）光还原法测定［17］；过氧化物酶（POD）活性采用愈创木酚氧化法测定［17］。

1.3 数据分析

试验数据采用Excel 2010和SPSS statistics 20软件进行整理分析，采用OriginPro 8.0绘图软件绘制图片。

2 结果与分析

2.1 S3307浸种对工业大麻种子萌发的影响

由表1可知，随着S3307浓度的增加，工业大麻种子的发芽指数呈先上升后下降的趋势，在0.4 mg/L S3307浓度处理下，发芽指数达到53.05，比对照处理提高了11.07%，差异显著。工业大麻种子的活力指数在0.4mg/L S3307浓度处理下达到最高，为591.51，比对照显著提高了7.79%。综上分析，0.4 mg/L的S3307浸种浓度对工业大麻种子萌发有显著的促进作用。

表1 S3307浸种对工业大麻种子萌发的影响Table 1 Effects of soaking seeds with uniconazole on germination of industrial hemp seeds

2.2 S3307叶面喷施对工业大麻幼苗生理特性的影响

2.2.1 S3307叶面喷施对工业大麻幼苗SPAD值和净光合速率（PN）的影响

从图1可以看出，与对照相比，20、40、60 mg/L S3307叶喷后，叶片SPAD值分别显著提高了5.30%、14.77%和6.07%，而80 mg/L S3307处理与对照差异不显著。S3307处理对工业大麻叶片净光合速率（PN）的影响与SPAD值相同，表现为20、40、60 mg/L浓度处理分别比对照显著提高了6.60%、21.65%和10.23%。综上说明，40 mg/L的S3307喷施有利于提高叶片的SPAD值和PN值。

图1 S3307叶面喷施对工业大麻叶片SPAD值和净光合速率（PN）的影响Fig.1 Effects of S3307 foliar spraying on SPAD value and net photosynthetic rate（PN）of industrial hemp leaves

2.2.2 S3307叶面喷施对工业大麻幼苗渗透调节物质的影响

从图2可以看出，在20、40、60 mg/L S3307叶喷后，叶片内可溶性糖含量相比于对照有所增加，而在40mg/L S3307处理下，叶片内可溶性糖含量达到4.8mg/g，比对照显著提高了1.62倍。与对照相比，20、40、60 mg/L S3307叶喷后，叶片内可溶性蛋白含量分别显著提高了12.13%、33.69%和10.24%，而80 mg/L S3307处理与对照差异不显著。可见，40 mg/L的S3307处理，工业大麻叶片内渗透调节物质明显增加。

图2 S3307叶面喷施对工业大麻幼苗可溶性糖和可溶性蛋白含量的影响Fig.2 Effects of S3307 foliar spraying on soluble sugar content and soluble protein content of industrial hemp leaves

2.2.3 S3307叶面喷施对工业大麻幼苗丙二醛（MDA）含量和保护酶活性的影响

从图3可以看出，与对照相比，叶片喷施40、60 mg/L的S3307，MDA含量分别显著降低了12.38%和5.71%，而20、80 mg/L S3307处理与对照差异不显著。可见，适宜浓度S3307处理可以显著降低工业大麻叶片内MDA含量。

图3 S3307叶面喷施对工业大麻幼苗丙二醛（MDA）含量的影响Fig.3 Effects of S3307 foliar spraying on malondialdehyde（MDA）content of industrial hemp leaves

从图4可以看出，与对照相比，喷施40 mg/L的S3307，工业大麻叶片SOD活性显著提高了13.52%，而 20、60、80 mg/L S3307处理与对照差异不显著。在 20、40、60 mg/L S3307叶喷浓度下，POD活性相比于对照分别显著提高了1.10、1.29和1.12倍。说明适宜浓度S3307叶面喷施，工业大麻叶片MDA含量可显著降低，而SOD和POD活性可得到明显增强，其适宜浓度为40 mg/L。

图4 S3307叶面喷施对工业大麻幼苗保护酶活性的影响Fig.4 Effects of S3307 foliar spraying on protective enzyme activity of industrial hemp leaves

3 讨论与结论

根据种子萌发的发芽指数和活力指数可以有效地反映种子活力，尤其是活力指数，既包括发芽总数和发芽速率的信息，又反映了幼苗的生长势［13，18］，因此可以很好地反映S3307对种子萌发的影响。本研究结果表明，0.4 mg/L的S3307浸种既增加了工业大麻种子的发芽指数，又增加了其活力指数。

叶绿素含量可直接由SPAD值反应出来，SPAD值越大，说明叶绿素含量越高，进而可以提高叶片的光合能力，增强抗性和产量［19］。张洪鹏等［20］研究表明，叶面喷施S3307能够提高SPAD值，增加叶绿素含量，进而增强光合作用。本试验结果表明，叶面喷施适宜浓度的S3307能够显著提高叶片SPAD值，增强叶片的净光合速率（PN）。可溶性糖和可溶性蛋白作为渗透调节物质，参与植物生长发育过程中的重要途径。可溶性糖不仅为植物的生长发育提供能量和代谢中间产物，且作为植物生长发育和基因表达的重要调节因子，具有信号功能［21］。可溶性蛋白是植物体内酶合成的原料，同时也可以分解产生一些小分子代谢物，对植物体正常生理代谢意义重大［22］。张治安等［23］研究表明，S3307通过提高叶片的比叶重和叶绿素含量来改善叶片的光合性能，使可溶性糖含量增加。陈卫卫等［24］研究表明，S3307处理提高了谷子的可溶性糖和可溶性蛋白含量，进而提高细胞渗透浓度，在改善作物品质和抗性方面有积极意义。本研究表明，适宜浓度S3307进行叶面喷施可以显著增加工业大麻叶片渗透调节物质含量。植物对活性氧的过度生产表现出氧化应激反应，丙二醛（MDA）作为膜脂过氧化产物，其含量多少标志着膜受损程度的大小及膜脂过氧化水平的高低［25，26］。李秋等［27］研究发现，叶面喷施适宜浓度的S3307后，绿豆叶片的MDA含量降低，本研究与其结果相似。SOD和POD等抗氧化酶作为活性氧清除剂，可相互协调，保护植物免受活性氧过度生产的损害，从而维持植物体内活性氧代谢的平衡［28］。刘国宁等［29］研究发现叶面喷施适宜浓度的S3307能显著增强叶片的SOD和POD活性，说明S3307可促进叶片生理代谢，提高叶片抗氧化能力。本研究同样发现，适宜浓度S3307叶面喷施可以明显增强工业大麻叶片的SOD和POD活性。

综上研究发现，0.4 mg/L的S3307浸种显著提高了工业大麻种子的发芽指数和活力指数。叶面喷施40 mg/L的S3307可以显著增加工业大麻叶片的SPAD值和净光合速率，增加叶片的渗透调节物质——可溶性糖和可溶性蛋白含量，增强SOD和POD活性，降低MDA含量。