穴盘栽培大白菜生长模式及其细胞形态

引用本文

寿伟松, 郑荣希, 张跃建. 穴盘栽培大白菜生长模式及其细胞形态[J]. 浙江农业科学, 2017,(5):789-791
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穴盘栽培大白菜生长模式及其细胞形态

寿伟松¹, 郑荣希², 张跃建^1,^*

1.浙江省农业科学院蔬菜研究所,浙江杭州 310021

2.宁波市镇海区庄市街道繁荣瓜果蔬菜试验示范场,浙江宁波 315201

张跃建,E-mail: zhyuejian@163.com。

作者简介:寿伟松(1972—),男,浙江绍兴人,副研究员,硕士,研究方向为甜瓜遗传育种,E-mail: shouwl@163.com。

基金项目:

宁波市科技富民项目(2015C0040)

摘要

以大白菜早熟5号为试材,采用穴盘活体栽培技术,研究其生长模式及其细胞形态变化。结果表明,在穴盘活体栽培条件下,大白菜早熟5号的生长曲线呈S形,有一个生长高峰。石蜡切片结果表明,生长前期大白菜叶片主要进行快速分裂活动;而后细胞体积逐渐变大,同时进入快速生长期;到3周左右,大白菜发育变缓,与生物量的增长相一致。

关键词: 大白菜; 生长模式; 穴盘栽培; 石蜡切片

中图分类号:S634.3 文献标志码:B 文章编号:0528-9017(2017)05-0789-03 doi: 10.16178/j.issn.0528-9017.20170522

Abstract

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我国是世界上设施蔬菜生产、消费第一大国, 提高设施蔬菜生产的资源利用率、保证适时地向市场提供优质安全的产品是我国设施蔬菜生产中要解决的关键问题^[1]。

穴盘蔬菜是在穴盘育苗基础上发展起来的蔬菜栽培新模式, 具有营养物质丰富、质地脆嫩且无公害, 深受人们青睐。同时, 针对蔬菜、花卉生产的季节性, 穴盘蔬菜还可填补设施育苗的空缺期, 实现设施空间的有效利用, 实现增产增效。但是由于穴盘蔬菜单穴容积有限, 地上部分密度较高, 肥水管理要求很高。肥水多, 幼苗易徒长; 肥水少, 易造成缺水缺肥^[2]。基于此, 针对穴盘蔬菜的生长及生产时间建立量化关系, 为穴盘蔬菜优化管理提供依据。

大白菜是设施栽培重要的叶菜, 可在设施温室内进行穴盘栽培、生产, 且其生长周期短, 满足全年供应的需要^[2]。大白菜的整个生长周期中的需肥量并不大, 但由于生产中肥料使用不合理, 造成很大浪费。所以明确大白菜生长量高峰, 在关键时期保证充分的养分供应, 不仅可节省生产成本, 而且对高产高效具有重要意义。本研究使用生产上的优势大白菜品种早熟5号为试验材料, 通过观察植株形态、测定生长过程中的生物量以及石蜡切片观察叶片内的细胞大小、分布, 明确大白菜的生长模式及细胞发育规律, 为大白菜确定合适的播种期和科学肥水管理提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料为浙江省内大面积推广的浙江农业科学院大白菜组选育的优良杂交品种大白菜早熟5号, 种子由浙江农科院大白菜组提供。

1.2 方法

本试验于2015年3月在浙江省农业科学院蔬菜研究所设施园艺中心示范基地进行。将早熟5号播种于128孔穴盘中, 每穴播3~5粒种子, 置于大棚内, 育苗基质配方采用60%的碳化稻壳+40%的发酵猪粪配制而成, 然后1次浇足水, 并覆盖塑料薄膜进行保湿。待菜苗长出后及时进行间苗, 保留1穴1苗。试验设置3次重复。出苗后的管理同一般穴盘育苗, 并于播种后5 d起连续测定植株地上部分鲜重(商品重量)。

采用常规石蜡切片法^[3], 沿最外层叶片的长度及宽度方向切取1.0 cm × 1.5 cm × 0.2 cm切片, 用FAA固定液(70%乙醇90 mL+冰醋酸5 mL+福尔马林 5 mL)固定保存; 分别使用70%、80%、95%和100%的乙醇(体积分数)溶液逐级脱水, 每级脱水1 h; 二甲苯透明2次, 每次1 h; 在48 ℃下用二甲苯和纯蜡(体积比为1∶ 1)混合溶液处理24 h; 58 ℃下纯石蜡溶液处理12 h, 然后包埋。旋转切片机切片, 厚度为10 μ m, 将材料横切面或纵切面最大面积处的蜡带粘于载玻片上烘片; 番红-固绿二重染色, 中性树胶封片后, 在Olympus PM210AD型自动显微镜下观察并拍照。利用光学双筒显微镜, 每个时期取3个样品, 每个样品取2张横切面切片, 进行细胞层数和细胞大小的观测。每份样品横切片观测3个视野。

2 结果与分析

2.1 植株生长状态

播种后2 d, 子叶露出土面。5 d后, 1对基生叶与子叶相互垂直交叉, 形成“ 拉十字” 。15 d时已有6片真叶, 颜色鲜绿, 之后植株生长较快; 30 d时植株有16片真叶, 植株间空隙减少; 35 d时植株叶片之间遮蔽较为严重, 部分叶片开始黄化, 开始表现衰老现象。

2.2 植株生物量积累

由图1可知, 在128孔穴盘中, 早熟5号大白菜的生长曲线呈S型, 即植株在整个生长过程中, 其地上部分生物量的生长速度表现为慢-快-慢的模式。播种后第5天, 单株重量只有1.30 g; 播种后前15 d增长缓慢, 平均生长速度为0.32 g· d^-1; 播种后15~25 d, 生物量快速增加, 平均生长速度1.36 g· d^-1; 25 d后生物量增加趋于缓慢, 至31 d时达到最大值, 为20.50 g; 31 d后生物量逐渐降低。

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	图1 大白菜生长模式

2.3 细胞形态变化

从大白菜叶梗组织纵、横向石蜡切片(图2)可以看出, 播后15 d之前, 细胞基本呈圆形, 排列致密, 且细胞纵、横向生长较为缓慢; 播后15~30 d, 细胞纵、横向均出现快速增加, 细胞呈不规则多边形形状, 但纵、横向生长过程并不一致:15~20 d时, 细胞横向增加较快, 而纵向变化较慢, 20 d时, 细胞横向直径明显大于纵向直径; 20~25 d时, 细胞的纵向增加明显快于横向, 25 d时, 细胞横向直径略大于纵向直接; 25~30 d时细胞横、纵向继续增加, 30 d时横、纵向直径基本一致。30~35 d时, 细胞纵、横向依然变大, 但变化较小; 至35 d时达最大值。因此, 细胞大小形态变化的过程基本与地上部分生物量的变化过程是一致的, 均呈现“ 慢-快-慢” 的过程。在30~35 d期间, 细胞形态大小出现增大, 可能是因为选取石蜡切片样品时并未选择生物量最大值31 d有关。

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	图2 大白菜叶梗纵横向发育切片

3 小结与讨论

穴盘蔬菜是我国20世纪80年代中期引进的穴盘育苗技术的发展, 直接在穴盘中实现从播种到收获的全过程^[4], 现已广泛应用于蔬菜育苗及生产。但由于穴盘空间有限, 基质养分不足以供应蔬菜全生育期所需, 往往需要额外进行水分、养分补充^[5]。因此, 建立穴盘蔬菜的生长曲线模式、实现生长时间与生物量的量化关系, 对于穴盘蔬菜生产、优化管理具有比传统经验方法不可替代的重要作用^[6]。

本试验选用大白菜早熟5号进行研究, 发现其地上部分生物量的生长速度表现为S型, 这与大多数蔬菜作物的生长模式一致^{[7, 8]}, 主要随着植物体积变大, 其生产效能越高, 导致生物量的积累速度加快, 但其背后的基因调控目前仍缺乏系统分析^[9]。由于大白菜主要的生物量集中在菜梗, 因此针对菜梗的石蜡切片试验发现, 大白菜地上部分生物量S型生长曲线模式与菜梗细胞生长速度相一致。生长前期主要进行细胞快速分裂, 表现为生物量的缓慢增加; 中期细胞快速生长, 表现为生物量的快速增加; 后期细胞生长速度降低, 表现为生物量的缓慢增加。这就为穴盘大白菜合理安排肥水管理提供了指导。

相对于陆地栽培大白菜, 穴盘大白菜的适宜生产周期为31 d, 之后快速进入衰老, 因此远远小于一般栽培大白菜的生产周期。对于其快速衰老的原因, 可能是由于穴盘蔬菜后期地上部分密度大, 造成植株光照不足, 同时穴盘空间有限, 地下部分根系生长受到抑制^{[6, 10]}。结合石蜡切片结果, 35 d时细胞之间排列依然较为紧实, 未见细胞死亡裂解现象。推测植株此时衰老主要原因是地上部分光合效率不足以满足植株各部分生长所需造成的, 也就是说, 逆境导致了穴盘蔬菜生产周期缩短。这为穴盘大白菜合理安排茬口, 计算采摘上市时间提供了参考。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献:

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[1]	王亚坤, 王慧军. 我国设施蔬菜生产效率研究[J]. 中国农业科技导报, 2015, 17(2): 159-166. [本文引用:1]
[2]	张凤兰, 李建伟. 我国大白菜生产现状及发展对策[J]. 中国蔬菜, 2011(3): 1-2. [本文引用:2]
[3]	杨捷频. 常规石蜡切片方法的改良[J]. 生物学杂志, 2006, 23(1): 45-46. [本文引用:1]
[4]	何伟明, 刘庞源, 张宝海, 等. 芽苗菜栽培新模式-苗菜穴盘栽培[J]. 中国蔬菜, 2010, 2010(17): 41-42. [本文引用:1]
[5]	白灵军, 于建平, 李贵喜, 等. 设施蔬菜工厂化穴盘育苗技术[J]. 蔬菜, 2011(7): 9-11. [本文引用:1]
[6]	张海利, 孙娟, 庞子千. 不同穴盘规格对番茄幼苗生长发育的影响[J]. 长江蔬菜, 2012(8): 42-43. [本文引用:2]
[7]	吴咏梅, 韩涛, 吴子淇. 温室番茄果实生长规律研究[J]. 现代农业科技, 2009(17): 75-76. [本文引用:1]
[8]	杨雷, 杨莉, 李莉, 等. 草莓果实重要性状动态规律研究[J]. 华北农学报, 2010, 25(S1): 96-99. [本文引用:1]
[9]	齐红岩, 华利静, 赵乐, 等. 夜间低温对不同基因型番茄叶绿素荧光参数的影响[J]. 华北农学报, 2011, 26(4): 222-227. [本文引用:1]
[10]	陈杰, 戴丹丽, 寿伟林, 等. 不同穴盘规格对青菜幼苗生长发育的影响[J]. 浙江农业学报, 2004, 16(1): 7-11. [本文引用:1]

2015

0.0

王亚坤, 王慧军. 我国设施蔬菜生产效率研究[J]. 中国农业科技导报, 2015, 17(2): 159-166.

... 我国是世界上设施蔬菜生产、消费第一大国,提高设施蔬菜生产的资源利用率、保证适时地向市场提供优质安全的产品是我国设施蔬菜生产中要解决的关键问题^[1] ...

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... 肥水少,易造成缺水缺肥^[2] ...

... 大白菜是设施栽培重要的叶菜,可在设施温室内进行穴盘栽培、生产,且其生长周期短,满足全年供应的需要^[2] ...

2006

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杨捷频. 常规石蜡切片方法的改良[J]. 生物学杂志, 2006, 23(1): 45-46.

... 采用常规石蜡切片法^[3],沿最外层叶片的长度及宽度方向切取1 ...

2010

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何伟明, 刘庞源, 张宝海, 等. 芽苗菜栽培新模式-苗菜穴盘栽培[J]. 中国蔬菜, 2010, 2010(17): 41-42.

摘　要： 20世纪90年代,芽苗类蔬菜因其营养丰富、质地脆嫩、风味独特、栽培技术简便而又无公害,备受人们青睐。芽苗类蔬菜简称芽苗菜,是指利用植物种子或其他营养贮存器官,在黑暗或光照条件下直接生长出可供食用的嫩芽、芽苗、芽球、幼梢或幼茎的总称。

... 3 小结与讨论穴盘蔬菜是我国20世纪80年代中期引进的穴盘育苗技术的发展,直接在穴盘中实现从播种到收获的全过程^[4],现已广泛应用于蔬菜育苗及生产 ...

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... 但由于穴盘空间有限,基质养分不足以供应蔬菜全生育期所需,往往需要额外进行水分、养分补充^[5] ...

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... 因此,建立穴盘蔬菜的生长曲线模式、实现生长时间与生物量的量化关系,对于穴盘蔬菜生产、优化管理具有比传统经验方法不可替代的重要作用^[6] ...

... 对于其快速衰老的原因,可能是由于穴盘蔬菜后期地上部分密度大,造成植株光照不足,同时穴盘空间有限,地下部分根系生长受到抑制^[6,10] ...

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... 本试验选用大白菜早熟5号进行研究,发现其地上部分生物量的生长速度表现为S型,这与大多数蔬菜作物的生长模式一致^[7,8],主要随着植物体积变大,其生产效能越高,导致生物量的积累速度加快,但其背后的基因调控目前仍缺乏系统分析^[9] ...

2010

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杨雷, 杨莉, 李莉, 等. 草莓果实重要性状动态规律研究[J]. 华北农学报, 2010, 25(S1): 96-99.

In order to ascertain growth developmental rule of strawberry fruit and dynamic rule of the nutrition ingredient change,the experiment material are Daselect,shimei 4,shimei 5 and shimei 6. It was studied that fruit growth developmental rule and rule of the nutrition ingredient change from flower latter 3 days to fruit mature. The result showed that the fruit length and width continuously is steadily growing during the whole growth developmental process; The fruit weight and the fruit volume of different culvars fast grows after flowers latter 15 days; The sugar content assumes the rising tendency in the overall during the strawberry fruit growth process; The acid content starts to increase from flower latter 3 days,and achieves biggest to half red period,then begin to drop in mature period; vitamins C content continuously increases from the young fruit period to the mature period,but the vitamin C content achieves the maximum value on turing red period,maturing period drops a little.

为了弄清草莓的果实生长发育规律以及营养成分的变化动态规律,本试验以达赛莱克特、石莓4号、石莓5号和石莓6号为试材,研究了草莓果实从谢花后3d到成熟果实生长发育规律和主要营养成分的变化规律。结果表明:果实纵横径在整个生长发育过程中一直是平稳增长;不同品种果实重量和体积均在花后15d左右开始迅速膨大;含糖量在草莓果实发育过程中总体上呈上升趋势,从白果期至成熟迅速增加;果实白果前可滴定酸呈增长趋势,白果期后开始下降;在果实的发育过程中维生素C含量表现出上升的趋势,至转红期达到最大,成熟时略有降低。

2011

0.0

齐红岩, 华利静, 赵乐, 等. 夜间低温对不同基因型番茄叶绿素荧光参数的影响[J]. 华北农学报, 2011, 26(4): 222-227.

In order to reveal the effects of low night temperature on chlorophyll content and PS Ⅱ activity in different genotypes tomatoes leaves.The changes of chlorophyll content and chlorophyll fluorescence parameters in chilling-tolerant wild tomato LA1777 and chilling-sensitive tomato Moneymaker under short-time 15℃(control),9℃ and 6℃ night temperature were studied.The results showed that the chlorophyll a,b content and chlorophyll a/b in two genotypes tomato leaves were significantly decreased under low night temperature stress,and the chlorophyll a and b content in Moneymaker significantly decreased than control after 1 d low night temperature treated.The Fo and NPQ increased in two tomatoes leaves under low night temperature,however,Fv/Fm,ΦPS Ⅱ,ETR and qP were decreased significantly after low night temperature treated.Only NPQ in two tomatoes had the same trend,other fluorescence parameters in Moneymaker leaves had greater changed scale than LA1777.The results showed that PS Ⅱ activity and electron transfer in cold-sensitive tomato leaves were influenced under low night temperature,and PS Ⅱ activity decreased significantly,but its decline scale was lower in cold-tolerant tomato.

为了明确不同基因型番茄叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)活性对夜间低温逆境的响应。以耐低温野生番茄(Lycoper-sicon hirstum)LA1777和低温敏感型番茄( Lycopersicon esculentum Mill.)Moneymaker为试材,研究短期夜间15℃(对照)、9℃和6℃对不同基因型番茄叶片的叶绿素含量和叶绿素荧光参数的影响。结果表明:夜间低温下两种类型番茄幼苗叶片的叶绿素a、b含量及叶绿素a/b值均随着温度降低而呈下降趋势,夜间低温处理1 d后,Moneymaker的叶绿素a和b含量均显著低于对照。夜间低温增加了番茄叶片的Fo(初始荧光)和NPQ(非光化学猝灭系数),显著降低了Fv/Fm(原初光能效率)、ΦPSⅡ(实际光化学量子效率)、ETR(电子传递速率)和qP(光化学猝灭系数)。其中,除NPQ在两番茄叶片的变化趋势相似外,Moneymaker叶片的变化幅度均大于LA1777。这表明夜间低温显著影响了低温敏感番茄叶片PSⅡ反应中心和电子传递,显著降低了PSⅡ的活性,而对耐低温野生番茄PSⅡ活性影响较小。

2004

0.0

陈杰, 戴丹丽, 寿伟林, 等. 不同穴盘规格对青菜幼苗生长发育的影响[J]. 浙江农业学报, 2004, 16(1): 7-11.

... 对于其快速衰老的原因,可能是由于穴盘蔬菜后期地上部分密度大,造成植株光照不足,同时穴盘空间有限,地下部分根系生长受到抑制^[6,10] ...