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2022 , Vol. 43 >Issue 4: 807 - 815

DOI: https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-2561.2022.04.017

Plant Cultivation, Physiology & Biochemistry

Effects of GA3 on the Growth and Main Quality of Double-flower Lily ‘Carolina’

  • ZHANG Ying ,
  • ZHANG Qin ,
  • LIU Jie ,
  • LI Wenxiang ,
  • LIU Song ,
  • HUANG Haiquan , * ,
  • HUANG Meijuan , *
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  • College of Landscape Architecture and Horticulture Sciences, Southwest Forestry University / Southwest Research Center for Engineering Technology of Landscape Architecture (State Forestry and Grassland Administration) / Yunnan Engineering Research Center for Functional Flower Resources and Industrialization / Research and Development Center of Landscape Plants and Horticulture Flowers, Southwest Forestry University, Kunming, Yunnan 650224, China.
*HUANG Haiquan,E-mail： ;
HUANG Meijuan,E-mail： 。

Received date: 2021-11-19

  Revised date: 2022-01-04

  Online published: 2022-04-24

Fold

Abstract

Lilium sp. is a perennial bulbous flower in the genus Lilium of Liliaceae, is a popular bulbous flower in the flower market. It is beautiful in shape, elegant in color and charming in fragrance among which double lily is favored by consumers due to its advantages such as stamen degeneration, no pollen, beautiful flower shape and long ornamental period. Gibberellin is an important endogenous hormone and plays a crucial role in the normal growth and development of plants. It is widely used in crops, vegetables, fruits and flowers. In this study, double-flower lily ‘Carolina’ was used, six different concentrations of GA3 (50, 100, 200, 400, 600, 800 mg/L) were applied during the lily growth by spraying the leaves while water was used as the control. The plant height, stem diameter and postharvest quality were investigated in order to study the effect of GA3 on the growth of double-flower lily ‘Carolina’. The results showed that the cultivation experiment 400 mg/L GA3 had the best promotion effect on improving ‘Carolina’ plant height, flower bud length and flower opening rate, which was 10.40%, 9.13% and 17.78% higher than those of the control, respectively, reaching extremely significant differences. 800 mg/L GA3 could promote the accumulation of ‘Carolina’ to chlorophyll relative content. 100 mg/L GA3 had the best effect on prolonging flowering time of ‘Carolina’, 10.64% longer than that of the control. In terms of tubers, 800 mg/L GA3 had better promoting effect on single fresh weight, total weight and average root number of tubers. During its vase storage, 100 mg/L GA3 had the best effect on delaying fresh weight of flower branch, increasing bud opening rate, prolonging single and whole flowering period. 600 mg/L GA3 had the best effect on delaying the accumulation of chlorophyll relative content and MDA, and improving the activities of SOD and POD enzyme, with extremely significant difference. In a comprehensive comparison 600 mg/L GA3 had the best promotion effect on double lily ‘Carolina’, followed by 400 mg/L. In conclusion, application of GA3 has different effects on the growth and postharbital quality of ‘Carolina’. Appropriate concentration of GA3 can effectively promote the growth of ‘Carolina’ plant height, bud and bulb, increase chlorophyll relative content, SOD and POD enzyme activities, delay the accumulation of MDA, so as to prolong the ornamental period of lily and improve flower quality. This study provided some basic data and theoretical basis for the better application of gibberellin in the cultivation and post-harvest preservation of double lily.

Key words： double-flower lily ‘Carolina’; GA3; morphological indices; postharvest quality

Cite this article

ZHANG Ying , ZHANG Qin , LIU Jie , LI Wenxiang , LIU Song , HUANG Haiquan , HUANG Meijuan . Effects of GA3 on the Growth and Main Quality of Double-flower Lily ‘Carolina’[J]. Chinese Journal of Tropical Crops, 2022 , 43(4) : 807 -815 . DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2022.04.017

百合（Lilium sp.）隶属百合科（Liliaceae）百合属（Lilium）多年生球根花卉[1]。百合种类多、用途广、花型美、寓意好,在市场上备受欢迎,及其畅销,具有较高的经济价值[2]。近年来,从荷兰及其他国家引进的重瓣百合系列更是由于新奇美丽、花瓣数多、雄蕊瓣化不会造成花粉过敏和花瓣污染等优势在花卉市场备受消费者青睐[3]。随着花卉产业的快速发展,花卉创造的收入成为农民增收的主要抓手,植物生长调节剂在花卉上的应用也己成为提高花卉产量和品质的重要手段之一[4],由于重瓣百合在市场上有较强的价格优势、需求量大,发展前景极好,因此,在生产上选择合适的方法,增加其栽培优等品率及延长保鲜期,是当下具有现实应用意义的研究课题。
赤霉素是重要的内源激素,对植物生长发育起着至关重要的作用[5],其在农作物、蔬果、花卉上都有较为广泛的应用。研究发现,施用GA3可有效促进烤烟上部叶开片,增加上部叶面积和叶重,提高烤烟品质,促进烟农增收[6];丁亮等[7]的研究表明,对辣椒叶面喷施GA3,对增加其株高和干物质的积累有促进作用,此外还可降低落花落果率,增加辣椒长度、直径、果皮厚度、单果重和产量;尹翠波等[8]对猕猴桃施用GA3的试验表明：GA3能提高果实果形指数、可溶性固形物、总糖和有机酸含量,对提高果实发育及品质具有促进作用。赤霉素在百合生长发育中也有较多的应用[9],相关研究表明在香水百合鳞茎冷藏期间,中浓度GA3处理后有利于解除休眠和定压的生长发育[10];在蕾期对‘西伯利亚’‘索邦’以及‘八点后’喷施GA3可以增加株高,增加‘西伯利亚’花苞长度、花苞直径、茎粗、延长瓶插期[11];采用赤霉素GA3处理香水百合对于增加株高、茎粗、叶绿素、花茎等方面效果显著,提前并延长花期[12];对麝香百合95-1使用GA3处理后,株高增加效果显著,而且叶面喷施效果优于土壤浇灌和顶芽涂抹[13];在麝香百合营养生长旺盛期喷施200 mg/L GA3可以提高株高、新球周径以及花苞长度,提升切花品质[14];采用200 mg/L GA3对东方百合‘西伯利亚’种球浸泡后冷藏可以提高切花品质,提早花期,有利于促进花苞数和株高的增加,并且增加蕾长和花径[15];添加了GA3的保鲜液能够显著延长切花百合‘Richmond’的瓶插期并且延缓叶片黄化[16];采用含有100 mg/L GA3的预处理液对切花‘麝香百合’进行处理后再进行冷藏可以延长整株花期,改善体内水分平衡[17]。在进入冷库前,采用200 mg/L GA3预处理可以有效抑制百合‘布鲁塞尔’叶片黄化,并且延缓POD、CAT活性降低[18]。含有200 mg/L GA3的保鲜液对百合‘西伯利亚’切花具有良好的贮藏保鲜效果,冷藏28 d后瓶插期最高可以达到13 d[19]。关于赤霉素对百合生长影响的研究在国内外已有部分报道,但其在不同类型甚至同一类型不同品种百合的作用均存在很大差异,目前其对重瓣百合生长影响的研究尚未见报道,本研究拟通过探寻不同浓度GA3处理对重瓣百合生长的影响,以期为其栽培及推广应用提供一定的参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

重瓣百合‘Carolina’种球购自云南虹越花卉股份有限公司,周径为12~14 cm。

1.2 方法

1.2.1 试验设计

将种球先于0.1%的高锰酸钾溶液中浸泡15 min消毒,后用大量流水冲淋表面的药液备用。将种球每盆2球分别栽种到190 mm×170 mm的塑料双色盆里,每个处理10盆,栽培基质为：泥炭∶红土∶珍珠岩∶黄沙（4∶3∶2∶1）,日光大棚条件下生长,正常水肥管理。种植25 d,当株高达约10 cm时,用50、100、200、400、600、800 mg/L的GA3每隔7 d进行叶面喷施,共处理7次,以清水为对照;种植76 d,选取茎秆通直、长势均匀且达到采切标准的百合植株,从离土1 cm处斜角剪下后分别插入盛有200 mL清水并用保鲜膜封口的透明玻璃瓶中,每组6枝,此后每隔1 d更换清水。本试验于西南林业大学树木园实验实训基地完成。

1.2.2 指标测定

在种植18 d,定期用直尺、电子游标卡尺和叶绿素仪对株高、茎粗、叶绿素相对含量等相关指标进行测定;瓶插期间每天测量花枝鲜重、开花数,每3 d测量叶绿素相对含量,统计花期。

1.3 数据处理

采用Excel和SPSS软件对试验数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 GA3对重瓣百合‘Carolina’株高的影响

从图1A可以看出,‘Carolina’株高总体呈上升趋势,18~36 d,生长迅速,36~75 d生长速度则逐渐趋于平缓,各处理组株高均比对照高。在75 d时,400 mg/L株高最高,比对照高10.40%,100 mg/L处理效果次之,比对照高8.74%,处理组间达到极显著差异。综合比较来看,GA3对‘Carolina’株高有促进作用,400 mg/L效果最佳,100 mg/L效果次之。
图1 GA3对‘Carolina’株高（A）和茎粗（B）的影响

Fig. 1 Effects of GA3 on plant height and stem diameter of ‘Carolina’

2.2 GA3对重瓣百合‘Carolina’茎粗的影响

从图1B可以看出,‘Carolina’茎粗在17~73 d总体呈上升趋势,17~24 d上升趋势较快。在73 d时,各处理组茎粗均低于对照,其中400 mg/L茎粗值最小,比对照低6.09%,处理间未达到显著差异。综合比较来看,GA3对‘Carolina’茎粗有一定的抑制作用,400 mg/L抑制作用最为显著。

2.3 GA3对重瓣百合‘Carolina’花苞的影响

从图2A可以看出,随GA3浓度升高,‘Carolina’花苞数总体呈下降趋势,100 mg/L处理花苞数最多,比对照高9.52%,50 mg/L花苞数最少,比对照低10.95%,处理间未达到显著差异。从图2B可以看出,不同浓度GA3均对‘Carolina’花苞长度具有促进作用,其中400 mg/L处理效果最佳,比对照长9.13%,达极显著差异。综合比较来看,100 mg/L GA3对促进‘Carolina’花苞数增加效果最好,而400 mg/L GA3对花苞长度的促进效果最好。
图2 GA3对‘Carolina’花苞数（A）和花苞长度（B）的影响

Fig. 2 Effects of GA3 on bud number (A) and bud length (B) of ‘Carolina’

2.4 GA3对重瓣百合‘Carolina’叶绿素相对含量的影响

从图3A可以看出,不同处理组叶绿素相对含量总体呈上升趋势,在59 d出现较小波动。在73 d,800 mg/L处理叶绿素相对含量最高,比对照高6.82%,400 mg/L处理叶绿素相对含量最低,比对照低1.45%,处理间差异极显著。综合比较来看,GA3对‘Carolina’叶绿素相对含量的增加促进作用最好的是800 mg/L,50 mg/L次之,400 mg/L则具有抑制作用。
图3 GA3对‘Carolina’叶绿素相对含量（A）和开花进程（B）的影响

Fig. 3 Effects of GA3 on chlorophyll relative content (A) and flowering process (B) of ‘Carolina’

2.5 GA3对重瓣百合‘Carolina’花苞开放情况的影响

从图3B可以看出,‘Carolina’开花进程总体呈现“M”型,92 d达到第一个开花峰值,97 d达到第二个开花峰值,并且峰值均比对照高。通过表1可知,GA3处理组单朵花期均比对照长,50 mg/L处理单朵花期最长,800 mg/L处理次之,分别比对照高17.08%、11.77%;从整株花期来看,100 mg/L处理最长,比对照长10.64%,800 mg/L处理最短,比对照低0.81%,未达到显著差异。在花苞开放率方面,除800 mg/L处理之外,各处理组均比对照高,400 mg/L开放率最高,比对照高17.78%。综合比较来看,100 mg/L GA3对‘Carolina’花期延长,提高花苞开放率方面效果最佳,50 mg/L处理次之。
表1 GA3对‘Carolina’开花的影响

Tab. 1 Effect of GA3 on flowering of ‘Carolina’

处理
Treatment		 单朵花期
Single flower stage/d		 整株花期
Whole plant flowering/d		 总花苞数
The total number of bud		 不能开花数
Nonflowering number		 开花率
Abloom rate/%
CK 7.73±1.58a 11.09±3.32a 63 8 87.30
50 mg·L-1 9.05±3.12a 11.64±5.28a 56 5 91.07
100 mg·L-1 8.55±2.56a 12.27±3.68a 69 1 98.55
200 mg·L-1 8.45±2.36a 11.09±4.09a 61 1 98.36
400 mg·L-1 7.77±0.81a 11.45±3.29a 60 0 100.00
600 mg·L-1 8.55±1.34a 11.27±2.55a 58 1 98.27
800 mg·L-1 8.64±1.00a 11.00±2.18a 64 11 82.81

注：表中数据为平均值±标准差;同列不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）。

Note: The data in the table are mean ± standard deviation; Different lowercase letters in the same column indicate significant difference (P<0.05).

2.6 GA3对重瓣百合‘Carolina’种球的影响

从表2可以看出,不同处理对种球周径、单个鲜重、根数和根长等方面的效果不同。周径方面,所有处理组均比对照高,其中100 mg/L处理值最大,比对照高7.02%;单个鲜重及总重量方面,除400 mg/L处理组,其余各组均比对照高,800 mg/L处理鲜重及总重量值最大,分别比对照高6.67%、6.68%;在根数方面,仅800 mg/L处理高于对照22.65%,其余各组均低于对照;根长方面各处理组均比对照高,其中600 mg/L根长最长,比对照高21.31%,达到显著差异;所有处理均无小球增殖。综合比较来看,800 mg/L GA3对‘Carolina’种球生长促进作用最佳,50 mg/L效果次之。
表2 GA3对‘Carolina’种球的影响

Tab. 2 Effect of GA3 on bulb of ‘Carolina’

处理
Treatment		 种球个数
Number of seeds		 周径
Circumference/cm		 单个鲜重
Single fresh
weight/g		 总重量
Total weight/g		 平均根数
Average number
of roots		 平均根长
Average root length/cm
CK 28 13.67±3.90a 35.06±12.55a 1051.82 8.83±3.73b 6.71±2.49d
50 mg·L-1 30 14.20±1.49a 36.57±10.45a 1096.99 6.50±2.42c 7.65±3.45abc
100 mg·L-1 30 14.63±1.50a 35.90±9.29a 1076.92 5.93±2.02c 7.12±3.22bcd
200 mg·L-1 30 14.27±1.76a 36.44±10.15a 1093.15 7.57±2.51bc 7.92±8.80ab
400 mg·L-1 30 13.70±3.15a 33.59±12.66a 1007.59 6.60±3.20c 6.94±2.75cd
600 mg·L-1 30 14.43±1.41a 36.64±9.34a 1099.31 8.73±2.83b 8.14±4.26a
800 mg·L-1 29 14.07±3.15a 37.40±12.58a 1122.05 10.83±3.75a 6.81±2.65cd

注：表中数据为平均值±标准差;同列不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）。

Note: The data in the table are mean ± standard deviation; Different lowercase letters in the same column indicate significant difference (P<0.05).

2.7 GA3对重瓣百合‘Carolina’花枝鲜重的影响

从图4A可以看出,‘Carolina’各处理瓶插花枝鲜重在1~3 d总体呈上升趋势,4~10 d呈下降趋势。在10 d,除50 mg/L处理之外,各处理花枝鲜重均比对照高,其中100 mg/L处理值最大,比对照高28.12%。综合比较来看,100 mg/L GA3对延缓‘Carolina’瓶插花枝鲜重下降效果最好。
图4 GA3对‘Carolina’花枝鲜重（A）和瓶插叶绿素相对含量（B）的影响

Fig. 4 Effects of GA3 on fresh weight of flower branch (A) and chlorophyll relative contents (B) of ‘Carolina’

2.8 GA3对重瓣百合‘Carolina’瓶插叶绿素相对含量的影响

从图4B可以看出,除CK、50 mg/L和100 mg/L处理组,其余各组叶绿素相对含量均呈先上升后下降趋势。在10 d,各处理SPAD值均比对照高,600 mg/L处理效果最佳,比对照高23.60%,达到显著差异。综合比较来看,GA3能延缓‘Carolina’瓶插叶绿素相对含量下降,600 mg/L处理效果最佳。

2.9 GA3对重瓣百合‘Carolina’瓶插花苞开放的影响

从图5可以看出,‘Carolina’各处理花苞开放数在1~8 d逐渐增加,进入盛花期,随后所有处理开花数逐渐减少,陆续进入衰败期;400 mg/L处理组组瓶插期最短,为11 d,对照组为12 d,100 mg/L处理组最长,达到17 d。从表3可知,除400 mg/L处理组外,其余各处理组单朵花期和整株花期均比对照长,单朵花期最长的为100 mg/L和800 mg/L,比对照高17.64%;整株花期最长的为100 mg/L,比对照长60.82%,差异极显著;在瓶插寿命方面,400 mg/L处理最短,比对照短13.3%,100 mg/L处理最长,比对照长53.3%,差异极显著;在开花率方面,所有处理组均比对照高,其中600 mg/L处理最高,比对照高21.53%。综合比较来看,在延长‘Carolina’瓶插花期,提高花苞开放率方面,100 mg/L GA3效果最佳,600 mg/L次之。
图5 GA3对‘Carolina’瓶插开花进程的影响

Fig. 5 Effect of GA3 on the flowering process of ‘Carolina’

表3 GA3对‘Carolina’瓶插开花的影响

Tab. 3 Effect of GA3on flowering of ‘Carolina’

处理
Treatment		 单朵花期
Single flower stage/d		 整株花期
Whole plant
flowering/d		 瓶插寿命
Bottle insertion
life/d		 总花苞数
Total number
of bud		 不能开花数Nonflowering number 开花率
Abloom rate/%
CK 5.67±1.03a 8.50±1.05bc 10.00±0.89cd 18 5 72.22
50 mg·L-1 6.33±1.37a 9.83±2.48b 12.33±2.25b 18 2 88.89
100 mg·L-1 6.67±0.82a 13.67±1.03a 15.33±0.52a 18 3 83.33
200 mg·L-1 6.50±055a 9.17±1.60bc 10.83±1.72bc 16 3 81.25
400 mg·L-1 6.50±0.84a 7.33±0.82c 8.67±0.82d 18 3 83.33
600 mg·L-1 6.33±0.82a 9.33±1.37bc 12.50±2.07b 16 1 93.75
800 mg·L-1 6.67±0.82a 9.17±1.83bc 11.83±1.47bc 18 3 83.33

注：表中数据为平均值±标准差;同列不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）。

Note: The data in the table are mean ± standard deviation; Different lowercase letters in the same column indicate significant difference (P<0.05).

2.10 GA3对重瓣百合‘Carolina’瓶插MDA含量,SOD、POD活性的影响

从图6可以看出,随着瓶插天数增加,MDA含量逐渐增加,POD和SOD活性呈先升高后下降趋势。在瓶插10 d,各组MDA含量达到最大值,GA3处理组MDA含量均比对照低,600 mg/L处理值最小,比对照低59.41%,达到极显著差异;在瓶插5 d,各处理组POD和SOD酶活力达到最大值,均表现为600 mg/L处理值最大,分别比对照高42.55%、49.08%。MDA、SOD和POD都是衡量机体抗氧化能力强弱的重要指标,因此,综合比较来看,600 mg/L GA3处理‘Carolina’瓶插抗氧化能力最佳,细胞膜损伤最小。
图6 GA3对‘Carolina’保鲜期MDA含量,POD和SOD活性的影响

Fig. 6 Effects of GA3 on MDA content, POD and SOD activity of ‘Carolina’

3 讨论

研究表明,适当浓度的赤霉素可以调节植物不同部位的生长发育,满足人们的个性化需求[20]。本研究发现施用GA3处理均增加了‘Carolina’的株高,与范晓荣[21]施用GA3处理紫背竹芋结果相似,其中400 mg/L GA3处理效果最好,与杜晓华等[11]将其应用在‘西伯利亚’上得出的400 mg/L的最佳浓度结果一致;施用GA3同时促进了重瓣百合‘Carolina’茎的横向生长,与王力明等[22]用GA3处理‘迈田三品青’莴笋试验结果相似;使用GA3浸泡种球可以打破休眠、促进花芽分化,大幅改善花卉的品质,提高花卉等级[10],本研究中用叶面喷施GA3的方式也对‘Carolina’回收种球的周径、鲜重、根长和根数有一定的促进作用。
叶绿素是植物进行光合作用的物质基础,叶绿素的破坏与降解会直接导致光合作用效率的降低,其含量的高低是百合叶片衰老的重要指标[23]。在采后保鲜试验中,所有处理组的叶绿素相对含量都比对照高,这一结果与张海娜等[24]、颜霞[25]研究结果一致,其中50 mg/L处理组值最小,600 mg/L GA3处理对延缓叶绿素降解效果最佳,这可能是由于低浓度外源GA3不足以维持内源激素的动态平衡从而影响了叶绿素的合成和降解,其内在机理有待进一步探究。
花期的长短是衡量花卉观赏价值的重要指标。本研究发现,GA3能延缓花枝鲜重和叶绿素相对含量的降低,提高花苞开放率、SOD和POD酶活性,延缓MDA的积累,从而延长百合观赏期。本研究中GA3延长花期的效果较为显著,此外还有提前调节花期的作用,这一结果与孙位等[12]、林辉[26]的研究结果一致,在瓶插阶段,GA3处理整株花期平均比对照高,并且显著提高了SOD、POD酶活性,该结果与王露[27]的试验结果一致。SOD和POD均是抗氧化酶系统清除活性氧的主要酶,超氧化物歧化酶能清除对生物体有毒害作用的氧自由基,防止膜脂过氧化,保护细胞膜的稳定性,减少细胞膜伤害,POD能够协助SOD清除活性氧自由基,也是重要的植物抗性指标之一[28-29]。本研究表明600 mg/L GA3可有效提高SOD和POD酶活性,这与郑殿峰等[30]的研究结果一致。MDA是膜脂过氧化作用的重要产物之一,MDA的积累能够代表膜脂过氧化的程度,进而间接反映出植物膜系统过氧化程度的大小[31],本研究表明GA3处理均可以明显降低MDA含量,这与朱秀红等[32]用外源GA3处理泡桐种子和冉娅琳等[33]处理糖心苹果的实验结果相似,均降低了MDA含量的积累,有效地维持了细胞膜结构的完整性。但试验中各浓度处理变化趋势表现不一致,活性高峰也不一致,这可能与GA3所诱导的抗性信号传递在时间和强度上表达不一致有关,引起差异的分子机理有待进一步研究和探讨。
综上所述,施用GA3对重瓣百合‘Carolina’生长及采后品质等方面均有不同程度的影响;适当浓度的GA3可以有效促进重瓣百合‘Carolina’株高、花苞及种球的生长,提高叶绿素相对含量、SOD和POD酶活性,延缓MDA的积累,从而延长百合观赏期,提高花卉品质。本研究为赤霉素更好地应用于重瓣百合栽培种植及采后保鲜等生产实践领域提供了一定的基础数据和理论依据。

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