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(1.云南省紅河熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所, 云南 河口 661399; 2.云南省河口縣農(nóng)科局, 云南 河口 661399)
馬檳榔(Capparismasaikai)為山柑科(Capparaceac)山柑屬(Capparis)植物,是中國特有的甜蛋白植物,其種子中所含的植物甜蛋白馬賓靈Ⅱ(MabinlinⅡ)在同等質(zhì)量比下是蔗糖甜度的375倍,具有甜度高、熱量低、穩(wěn)定性好的特點,可被消化降解為人體所需的天然氨基酸,在食品甜味劑領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景[1]。自然條件下馬檳榔可以開花結(jié)果,但是其種子的自然繁殖率極低,屬瀕危物種,人工擴大繁殖是增加馬檳榔種群數(shù)量,保護該物種,開發(fā)利用這一珍貴植物資源的基礎(chǔ)。馬檳榔種子種皮較厚可能是束縛其萌發(fā)的主要因素,顏啟傳研究認為,種皮的細胞層次和排列方式,表面蠟質(zhì)層、半纖維層等物質(zhì)的沉積,是導(dǎo)致種皮堅硬不通透的主要原因[2]。硬實性種子種皮很堅硬,限制了種子水分和營養(yǎng)物質(zhì)的交換,阻礙氧氣的進入和二氧化碳的排除,限制種子的呼吸作用,從而限制種子的萌發(fā)。因此,去除種皮束縛是促進種子萌發(fā)的重要途徑之一,閆興福等在對遼東櫟種子萌發(fā)研究后認為,種皮對遼東櫟種子萌發(fā)具有明顯的抑制作用,去除種皮后,種子萌發(fā)率顯著升高[5]。盧明艷等對天山鳶尾種子休眠與萌發(fā)特性研究表明,種皮的透水性透氣性差是天山鳶尾種子萌發(fā)困難的主要原因之一,適當?shù)慕g處理可以破除種皮的束縛促進種子的萌發(fā)[6]。劉葉瓊等研究顯示,在25 ℃下,雙氧水浸種可以顯著提高茄子種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù),而且在低濃度處理下效果較好,以0.3%雙氧水浸種3 h,可以使發(fā)芽勢、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)達到最高[7]。目前對馬檳榔人工繁育研究極少,僅見張超等[8]對馬檳榔常規(guī)繁育技術(shù)研究的報道。趙東興等研究表明,使用1 000 mg/L GA3浸種24 h是促進馬檳榔種子萌發(fā)和幼苗生長的最佳條件[9]。當前對馬檳榔種子繁育研究較少,使用機械破除種皮和H2O2浸泡侵蝕種皮,達到促進物質(zhì)交換,促使種子萌發(fā)和幼苗生長的研究尚屬首次。本實驗研究了破殼和打磨種皮以及不同濃度的雙氧水浸種24 h對馬檳榔種子萌發(fā)和幼苗生長的影響,以期篩選出適合規(guī)?;幚眈R檳榔種子的方法,為馬檳榔的人工擴繁提供參考。
馬檳榔種子采自云南省屏邊縣大圍山自然保護區(qū)。果實去除果皮和果肉,取出種子反復(fù)漂洗干凈,選取成熟飽滿,大小均勻的種子,于通風(fēng)處吹干外種皮備用。雙氧水為分析純。
1.2.1 浸種處理
配制濃度為0,1,2,3,4 mg/L的H2O2溶液,每個濃度設(shè)3個重復(fù),每個重復(fù)選取30粒種子,以蒸餾水為對照,浸種時間為24 h。
1.2.2 破皮處理
破皮時用單面刀片從種皮基部將種皮劃開一條縫隙即可,以未破皮處理為對照。
1.2.3 打磨種皮
種皮打磨處理采用任永權(quán)等[10]的方法,用砂紙打磨,取2張80目的砂紙,將種子置于2張砂紙中間,砂紙水平相對旋轉(zhuǎn),使種皮產(chǎn)生一定程度的擦傷,以不用砂紙打磨處理為對照。
1.2.4 實驗方法
將打磨、破殼和H2O2浸泡的種子條播于沙床上,覆蓋相應(yīng)厚度的濕潤河沙,在25 ℃自然光照條件下進行培養(yǎng)。以幼苗第1片真葉出現(xiàn)作為萌發(fā)標準,開始萌芽每隔24 h進行1次觀察,記錄種子發(fā)芽數(shù),連續(xù)4 d沒有萌芽即為萌芽結(jié)束。待萌發(fā)結(jié)束,每個處理剔除5株最高和最低的幼苗,隨機抽取10株幼苗,測量其株高和根長并做記錄。
1.2.5 數(shù)據(jù)分析
采用SPSS 19.0數(shù)據(jù)處理軟件進行分析,并使用Duncan法比較不同處理對各生長指標的影響,用字母標記法進行標記。使用以下公式計算發(fā)芽率和發(fā)芽勢:
發(fā)芽率(%)=種子發(fā)芽數(shù)/供試種子總數(shù)×100%;
發(fā)芽勢(%)=規(guī)定時間內(nèi)發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù)×100%。
從圖1可看出,不同濃度的H2O2浸種處理都顯著提高馬檳榔種子的發(fā)芽率,其中以4 mg/L的濃度處理發(fā)芽率最高,為96.67%;打磨后的馬檳榔種子發(fā)芽率高于空白處理,但未達到顯著差異。開口處理的馬檳榔種子發(fā)芽率顯著低于空白處理,發(fā)芽率下降。
從圖2可以看出,經(jīng)過H2O2浸種處理的馬檳榔種子發(fā)芽勢顯著提高,發(fā)芽勢與H2O2濃度呈正相關(guān),當H2O2濃度為4 mg/L時,發(fā)芽勢最高,達77%。打磨處理的馬檳榔種子發(fā)芽勢為73.33%,開口處理的馬檳榔種子發(fā)芽勢為83.33%。3種處理效果為:開口>打磨>4 mg/L H2O2,開口處理馬檳榔種子的初始萌發(fā)時間較空白處理提前9 d。
圖1 不同處理對馬檳榔種子發(fā)芽率的影響
圖2 不同處理對馬檳榔種子發(fā)芽勢的影響
從圖3可以看出,對照和H2O2浸種處理均能顯著促進馬檳榔幼苗株高的生長,低濃度的H2O2處理效果較好,當H2O2濃度為1 mg/L時馬檳榔的幼苗株高最高,之后隨著H2O2濃度的增加,馬檳榔株高絕對值呈下降趨勢。打磨和開口處理對馬檳榔幼苗的生長也有顯著的促進作用,在2個處理方法中開口處理效果顯著優(yōu)于打磨。開口和低濃度H2O2浸種處理都顯著促進馬檳榔幼苗生長,但兩者之間的差異并不顯著。
圖3 不同處理對馬檳榔幼苗株高的影響
從圖4可以看出,1 mg/L H2O2處理顯著地促進了馬檳榔根長的生長,此后隨著H2O2濃度的升高,馬檳榔根生長在逐漸減弱,與空白處理無顯著差異;打磨和開口處理顯著促進馬檳榔根的生長,其中開口處理的根長最長,效果最好。
圖4 不同處理對馬檳榔根長的影響
閆興富等研究指出,多數(shù)頑拗性種子普遍存在因為堅硬種皮的束縛表現(xiàn)出休眠特征,甚至部分極端頑拗性種子,可能表現(xiàn)出一定程度的生理性休眠[11-12]。目前,由于種皮的束縛作用導(dǎo)致馬檳榔種子休眠的相關(guān)研究未見報道,本試驗結(jié)果表明,種皮對馬檳榔種子萌發(fā)具有明顯的束縛作用,去除種皮后,種子萌發(fā)時間縮短,發(fā)芽勢得到顯著提高,株高和根長顯著增加,這與劉艷等[13]的研究結(jié)論一致。經(jīng)過開口處理,去除種皮束縛的馬檳榔種子發(fā)芽時間較空白處理提前9 d,發(fā)芽進程縮短,發(fā)芽勢顯著提高,幼苗株高和根長顯著高于對照,說明馬檳榔種皮對種子的萌發(fā)具有較強的束縛作用,去除種皮在減少了種皮機械束縛的同時也更利于水分和其他物質(zhì)的交換,從而促進種子的萌發(fā)。另外,馬檳榔種子經(jīng)過開口處理,發(fā)芽率顯著低于未經(jīng)處理的種子,這可能是種子種皮破裂,極易被微生物侵染腐爛,降低種子發(fā)芽率;此外,在野外資源調(diào)查中發(fā)現(xiàn),馬檳榔果實成熟掉落后,果肉迅速霉變腐爛,種子種皮多開口破裂,種胚也多腐爛,這可能是導(dǎo)致馬檳榔自然繁殖率低的關(guān)鍵原因之一。H2O2是強氧化劑,具有殺菌消毒的作用,在種子浸泡過程中能軟化種皮,使種皮表面蠟質(zhì)層消失,種皮變粗糙空隙變大,種皮變薄, 降低種皮的束縛強度,改善了種皮的透氣性,促進水分、礦物質(zhì)和氣體的交換,從而減弱甚至破除種子的休眠,促進種子萌發(fā)。
本實驗結(jié)果表明,不同處理方法對馬檳榔種子萌發(fā)和幼苗生長的影響存在較大差異,使用1 mg/L H2O2浸種24 h的發(fā)芽率為93%,發(fā)芽勢為40%,發(fā)芽率高、出苗整齊,是促進馬檳榔種子萌發(fā)和幼苗生長最理想的處理方法,而且操作方便。