工业大麻镁、硼、铁、锰缺素效应研究

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中微量元素是植物次生代谢产物合成酶或次生代谢物的组成元素,对植株生长和次生代谢物的合成和积累有着重要的作用。当植株缺乏必需的中微量元素时,会抑制生长发育,导致产量和品质下降。工业大麻是四氢大麻酚(Tetrahydrocannabinoi,THC)含量低于0.3%的大麻品种类型,它的根、茎、叶、花及籽粒均有较大的开发应用价值。为探究镁、硼、铁、锰四种植物必需的中微量元素对工业大麻生长和大麻素含量的影响,本研究以云南地区主栽品种‘云麻7号’和‘云麻8号’为材料,采用砂培盆栽的方法,分别对工业大麻幼苗进行缺镁、硼、铁和锰处理。对照植株浇灌改良Hoagland完全营养液,缺素处理设置对照的1/3浓度和完全缺乏两个水平。为明确缺素后补充所缺元素对植株的影响,当完全缺素植株表现出缺素症状后,还对部分完全缺素植株进行了完全营养液处理。缺素处理开始后,定期观测植株的形态变化,当缺素严重抑制植株生长时一次性收获所有植株,测定干物重、叶片丙二醛含量、根系活力及叶片中四氢大麻酚和大麻二酚(Cannabidiol,CBD)含量等指标。主要研究结果如下:(1)完全缺镁处理25天后植株叶片开始出现脉间失绿症状,1/3浓度镁处理25天对植株的影响较完全缺镁处理小。45天后,叶片失绿程度加重,老叶边缘焦枯或完全枯死;植株叶片的SPAD值、干物重、根系活力、叶片中的镁含量和CBD含量随着缺镁程度的加深而降低,但叶片中的丙二醛含量升高。其中,完全缺镁处理下,植株的根、茎和叶干重分别较对照低43%、31%和56%,叶片中的CBD含量较对照低42%。缺镁对植株叶片中的THC含量的影响不显著。叶片中的镁含量与生物量和大麻素含量呈正相关。恢复供镁20天后,完全缺镁植株叶片的SPAD值、干物重、根系活力和叶片镁含量等指标仍低于对照,但新出叶叶色与对照植株接近,CBD含量与对照相比没有显著差异。(2)完全缺硼处理15天后植株新生小叶出现卷曲和失绿症状,1/3浓度缺硼处理15天对植株叶片形态没有显著影响。40天后,新叶出现斑枯,生长点坏死;植株株高、叶片SPAD值、干物重和叶片中CBD含量等指标降低,但叶片中的丙二醛含量升高。其中,完全缺硼处理下,植株的根、茎和叶干重分别较对照低50%、43%和60%,叶片中的CBD含量较对照低41%。根系活力和叶片的硼含量随着缺硼程度的加深而降低,缺硼对植株叶片中THC含量的影响不显著。叶片中的硼含量与生物量和大麻素含量呈正相关。恢复供硼25天后,完全缺硼植株顶部卷曲的叶片随着恢复时间的延长逐渐恢复至正常,植株叶片的CBD含量、SPAD值、根干重和丙二醛含量与对照相比没有显著差异,但株高、茎和叶干重、根系活力仍低于对照。(3)完全缺铁处理60天后植株新叶出现脉间失绿症状,1/3浓度缺铁处理对植株叶片形态的影响不显著。缺铁80天后,新叶黄化,局部发白且有斑点;植株叶片的SPAD值、干物重、CBD和THC含量降低,但叶片中的丙二醛含量升高。其中,在完全缺铁处理下,植株根、茎和叶干重分别较对照低30%、15%和16%,‘云麻7号’和‘云麻8号’叶片中的CBD含量分别较对照低21%和31%。叶片铁含量和根系活力随着缺铁程度的加深而降低。叶片中的铁含量与生物量和大麻素含量呈正相关。恢复供铁处理20天后,CBD含量与对照相比没有显著差异,但植株叶片SPAD值、根系活力、叶片铁含量和THC含量仍低于对照。(4)完全缺锰处理28天后植株新叶出现脉间失绿症状,1/3浓度缺锰处理对植株叶片形态的影响不显著。缺锰处理50天后,失绿症状加重,叶片卷曲并出现褐色斑点;植株叶片SPAD值、株高、干物重、根系活力和叶片中的锰含量随着缺锰程度的加深而降低,但叶片中的丙二醛含量升高。其中,在完全缺锰处理下,植株的根、茎和叶较对照分别低43%、111%和83%。缺锰处理与对照相比植株叶片中CBD、THC含量和CBD/THC的比值没有显著差异。叶片中的锰含量与生物量和大麻素含量呈正相关。恢复供锰22天后,完全缺锰植株新生叶片的叶色恢复到正常绿色,但叶片仍表现出细长卷曲,叶片的SPAD值、茎、叶干重和叶片锰含量仍低于对照。综上所述,镁、硼、铁和锰元素缺乏均会影响工业大麻生长和生理指标。工业大麻对镁、硼和锰缺乏的响应时间较快且症状较为明显,而对铁缺乏的响应时间较长且症状较轻,因此,镁、硼、锰为敏感元素,铁为不敏感元素。
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