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优质高产是鲜食型甘薯生产的主要目标。鲜食型甘薯不但具有良好的风味品质,而且具有很好的营养保健功能,近年来我国鲜食型甘薯的种植面积不断扩大。因此,提高块根产量、改善块根品质对于促进鲜食型甘薯生产的健康发展具有重要的意义。在种植密度一定的条件下,平均单株结薯数和平均单薯重将共同决定块根产量。块根外观品质主要包括薯块的大小、形状、薯皮光滑度等,薯块较小、纺锤形、薯皮光滑的薯块最受消费者欢迎、价格最高;而增加块根数量可以降低大型薯块的比例、增加小型和中型薯块的比例,改善块根的外观品质。因此,增加块根数量有利于获得高产、并改善块根外观品质。而甘薯块根是由不定根发育而来,甘薯不定根发生是其块根形成的前提和基础。但关于栽培措施调控甘薯秧苗不定根发生、发育和块根形成的研究还鲜见报道,其生理机制尚不清楚。本研究选用单株结薯数差异显著的鲜食型甘薯品种“苏薯8号”和“红香蕉”为试验材料,设置4个多效唑浓度梯度:0、10、20、30mg·kg-1,浸苗12小时后移栽,研究多效唑浸苗对甘薯不定根发生、发育和块根数量的调控效应及其生理机制。主要结果如下:
1.多效唑浸苗对秧苗地下母茎中酶活性和激素含量及不定根发生特性的的影响
1.1多效唑浸苗对秧苗地下母茎中不定根发生相关酶活性的影响
在移栽后0~5d,与对照处理相比,适宜浓度多效唑浸苗对2个品种地下母茎中的IAA-oxidase活性的影响不显著(p>0.05),而显著提高(p<0.05)POD和PPO活性。多效唑浓度过高将会导致2个品种地下母茎中IAA-oxidase活性显著提高(p<0.05),而地下母茎中POD和PPO活性显著降低(p<0.05)。
1.2多效唑浸苗对秧苗地下母茎中内源激素含量的影响
在移栽后0~5d,与对照处理相比,适宜浓度多效唑浸苗对2个品种地下母茎中内源IAA含量的影响不显著(p>0.05),但可以显著降低(p<0.05)地下母茎中的内源GA3含量,而显著提高(p<0.05)地下母茎中内源ZR含量。多效唑浓度过高将导致2个品种地下母茎中内源IAA含量显著下降(p<0.05)。
1.3多效唑浸苗对秧苗不定根发生特性的影响
在移栽后0~10d时,2个品种秧苗不定根最长根长随多效唑浓度的增加而降低。在栽后5d时,多效唑浸苗显著减少(p<0.05)2个品种秧苗不定根的发生数量,而在栽后10d时,适宜浓度多效唑浸苗显著增加(p<0.05)2个品种秧苗不定根的发生数量。
2.多效唑浸苗对甘薯潜在块根生理生化特性及块根数量的影响
2.1多效唑浸苗对潜在块根中内源激素含量的影响
在移栽后10~30d,与对照处理相比,适宜浓度多效唑浸苗可以显著提高(p<0.05)2个品种潜在块根中的内源ZR和IAA含量,而显著降低(p<0.05)潜在块根中的内源GA3含量;多效唑浓度过高会显著降低(p<0.05)2个品种潜在块根中的内源ZR和IAA含量,而显著提高(p<0.05)潜在块根中的内源GA3含量。与对照处理相比,适宜浓度多效唑浸苗处理2个品种潜在块根中的ZR/IAA比值和ZR/GA3比值显著提高(p<0.05)。
2.2多效唑浸苗对潜在块根中木质素生物合成的影响
在移栽后10~30d,与对照处理相比,适宜浓度多效唑浸苗可以显著降低(p<0.05)2个品种潜在块根中的PAL、4CL、CAD和POD活性。并且,代谢组差异物质筛选结果表明,在块根形成前期(栽后10~25d)适宜浓度多效唑浸苗处理在正离子模式下检测到的11种差异代谢物质以及在负离子模式下检测到的8种差异代谢物质均表现出不同程度的下调。因此,适宜浓度多效唑浸苗可以显著降低(p<0.05)潜在块根中木质素含量。
2.3多效唑浸苗对潜在块根中碳水化合物代谢的影响
2.3.1潜在块根中SuSy和AGPase活性及蔗糖和淀粉含量
在移栽后10~30d,与对照处理相比,适宜浓度多效唑浸苗可以显著降低(p<0.05)潜在块根中的SuSy和AGPase活性;同时,显著降低(p<0.05)潜在块根中淀粉含量、提高潜在块根中蔗糖含量。
2.3.2潜在块根中蔗糖转化酶(Inv)活性及果糖和葡萄糖含量
在移栽后10~30d,与对照处理相比,适宜浓度多效唑浸苗可以显著提高(p<0.05)2个品种潜在块根中的细胞壁转化酶(CW-Inv)、液泡转化酶(V-Inv)和胞质转化酶(C-Inv)活性;同时,显著提高(p<0.05)潜在块根中果糖和葡萄糖含量。
2.4多效唑浸苗对秧苗根系发育的影响
在移栽后10~30d,适宜浓度多效唑浸苗可以显著提高(p<0.05)2个品种秧苗根条数,但多效唑浓度过高将导致秧苗根条数减少。适宜浓度多效唑浸苗在块根形成前期(10~20d)显著提高(p<0.05)2个品种潜在块根的直径,而在块根形成后期(25~30d)显著降低(p<0.05)2个品种潜在块根的直径。
2.5多效唑浸苗对封垄期结薯特性的影响
在甘薯封垄期(移栽后40d),与对照处理相比,适宜浓度多效唑浸苗可以显著增加2个品种的平均单株结薯数,红香蕉和苏薯8号分别增加27.27~28.57%和28.00~31.25%。2个品种主要是显著增加(p<0.05)直径0.5~1.0cm的块根数量,而显著减少(p<0.05)直径1.0cm以上的块根数量;但适宜浓度多效唑浸苗处理导致薯块平均直径显著降低(p<0.05)。
2.6多效唑浸苗对块根产量及商品性的影响
在收获时,2个品种均为10mg·kg-1多效唑浸苗处理的产量最高,与其他处理间的差异达到显著水平(p<0.05)。与对照处理相比,10mg·kg-1多效唑浸苗处理下,红香蕉和苏薯8号的产量增幅分别可达11.31~15.60%和7.56~7.95%。其增产途径是在不显著(p>0.05)影响平均单薯重的条件下,显著增加(p<0.05)平均单株结薯数,红香蕉和苏薯8号的增幅分别可达13.75~20.02%和9.64~10.06%。并且,10mg·kg-1多效唑浸苗处理的薯重整齐度显著增加(p<0.05),大型薯比例显著降低(p<0.05),而中小型薯比例显著提高(p<0.05),其中红香蕉主要是提高中型薯的比例,苏薯8号主要是提高小型薯的比例。因此,多效唑浸苗移栽可以显著提高甘薯块根产量并改善外观品质,尤以10mg·kg-1多效唑浸苗12小时后移栽效果最佳。
1.多效唑浸苗对秧苗地下母茎中酶活性和激素含量及不定根发生特性的的影响
1.1多效唑浸苗对秧苗地下母茎中不定根发生相关酶活性的影响
在移栽后0~5d,与对照处理相比,适宜浓度多效唑浸苗对2个品种地下母茎中的IAA-oxidase活性的影响不显著(p>0.05),而显著提高(p<0.05)POD和PPO活性。多效唑浓度过高将会导致2个品种地下母茎中IAA-oxidase活性显著提高(p<0.05),而地下母茎中POD和PPO活性显著降低(p<0.05)。
1.2多效唑浸苗对秧苗地下母茎中内源激素含量的影响
在移栽后0~5d,与对照处理相比,适宜浓度多效唑浸苗对2个品种地下母茎中内源IAA含量的影响不显著(p>0.05),但可以显著降低(p<0.05)地下母茎中的内源GA3含量,而显著提高(p<0.05)地下母茎中内源ZR含量。多效唑浓度过高将导致2个品种地下母茎中内源IAA含量显著下降(p<0.05)。
1.3多效唑浸苗对秧苗不定根发生特性的影响
在移栽后0~10d时,2个品种秧苗不定根最长根长随多效唑浓度的增加而降低。在栽后5d时,多效唑浸苗显著减少(p<0.05)2个品种秧苗不定根的发生数量,而在栽后10d时,适宜浓度多效唑浸苗显著增加(p<0.05)2个品种秧苗不定根的发生数量。
2.多效唑浸苗对甘薯潜在块根生理生化特性及块根数量的影响
2.1多效唑浸苗对潜在块根中内源激素含量的影响
在移栽后10~30d,与对照处理相比,适宜浓度多效唑浸苗可以显著提高(p<0.05)2个品种潜在块根中的内源ZR和IAA含量,而显著降低(p<0.05)潜在块根中的内源GA3含量;多效唑浓度过高会显著降低(p<0.05)2个品种潜在块根中的内源ZR和IAA含量,而显著提高(p<0.05)潜在块根中的内源GA3含量。与对照处理相比,适宜浓度多效唑浸苗处理2个品种潜在块根中的ZR/IAA比值和ZR/GA3比值显著提高(p<0.05)。
2.2多效唑浸苗对潜在块根中木质素生物合成的影响
在移栽后10~30d,与对照处理相比,适宜浓度多效唑浸苗可以显著降低(p<0.05)2个品种潜在块根中的PAL、4CL、CAD和POD活性。并且,代谢组差异物质筛选结果表明,在块根形成前期(栽后10~25d)适宜浓度多效唑浸苗处理在正离子模式下检测到的11种差异代谢物质以及在负离子模式下检测到的8种差异代谢物质均表现出不同程度的下调。因此,适宜浓度多效唑浸苗可以显著降低(p<0.05)潜在块根中木质素含量。
2.3多效唑浸苗对潜在块根中碳水化合物代谢的影响
2.3.1潜在块根中SuSy和AGPase活性及蔗糖和淀粉含量
在移栽后10~30d,与对照处理相比,适宜浓度多效唑浸苗可以显著降低(p<0.05)潜在块根中的SuSy和AGPase活性;同时,显著降低(p<0.05)潜在块根中淀粉含量、提高潜在块根中蔗糖含量。
2.3.2潜在块根中蔗糖转化酶(Inv)活性及果糖和葡萄糖含量
在移栽后10~30d,与对照处理相比,适宜浓度多效唑浸苗可以显著提高(p<0.05)2个品种潜在块根中的细胞壁转化酶(CW-Inv)、液泡转化酶(V-Inv)和胞质转化酶(C-Inv)活性;同时,显著提高(p<0.05)潜在块根中果糖和葡萄糖含量。
2.4多效唑浸苗对秧苗根系发育的影响
在移栽后10~30d,适宜浓度多效唑浸苗可以显著提高(p<0.05)2个品种秧苗根条数,但多效唑浓度过高将导致秧苗根条数减少。适宜浓度多效唑浸苗在块根形成前期(10~20d)显著提高(p<0.05)2个品种潜在块根的直径,而在块根形成后期(25~30d)显著降低(p<0.05)2个品种潜在块根的直径。
2.5多效唑浸苗对封垄期结薯特性的影响
在甘薯封垄期(移栽后40d),与对照处理相比,适宜浓度多效唑浸苗可以显著增加2个品种的平均单株结薯数,红香蕉和苏薯8号分别增加27.27~28.57%和28.00~31.25%。2个品种主要是显著增加(p<0.05)直径0.5~1.0cm的块根数量,而显著减少(p<0.05)直径1.0cm以上的块根数量;但适宜浓度多效唑浸苗处理导致薯块平均直径显著降低(p<0.05)。
2.6多效唑浸苗对块根产量及商品性的影响
在收获时,2个品种均为10mg·kg-1多效唑浸苗处理的产量最高,与其他处理间的差异达到显著水平(p<0.05)。与对照处理相比,10mg·kg-1多效唑浸苗处理下,红香蕉和苏薯8号的产量增幅分别可达11.31~15.60%和7.56~7.95%。其增产途径是在不显著(p>0.05)影响平均单薯重的条件下,显著增加(p<0.05)平均单株结薯数,红香蕉和苏薯8号的增幅分别可达13.75~20.02%和9.64~10.06%。并且,10mg·kg-1多效唑浸苗处理的薯重整齐度显著增加(p<0.05),大型薯比例显著降低(p<0.05),而中小型薯比例显著提高(p<0.05),其中红香蕉主要是提高中型薯的比例,苏薯8号主要是提高小型薯的比例。因此,多效唑浸苗移栽可以显著提高甘薯块根产量并改善外观品质,尤以10mg·kg-1多效唑浸苗12小时后移栽效果最佳。