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不同處理方式對桔梗種子萌發(fā)的影響

2020-12-14 04:18:03劉艷梅陳凱張同林
江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2020年20期
關(guān)鍵詞:種子休眠種子萌發(fā)桔梗

劉艷梅 陳凱 張同林

摘要:以桔梗種子為研究對象,研究不同預(yù)處理方式對桔梗種子萌發(fā)的影響,旨在篩選出一種簡便、成本低且環(huán)保的能促進種子萌發(fā)的方法,為大規(guī)模種植桔梗提供理論依據(jù)。結(jié)果表明:種子千粒質(zhì)量為0.863 5 g,吸水率為6110%,種子內(nèi)存在活性較高的內(nèi)源抑制物。在25 ℃條件下,用一定濃度的木醋酸、赤霉素和硝酸鉀溶液處理能明顯促進種子萌發(fā),其中100 mg/L赤霉素處理種子的發(fā)芽率最高,為47.78%;稀釋500倍的木醋酸處理種子的發(fā)芽率為4111%;5 mg/mL硝酸鉀溶液處理種子的發(fā)芽率為31.11%。因此,從經(jīng)濟、簡便的角度考慮,建議在生產(chǎn)實踐中,桔梗種子預(yù)處理方式為:25 ℃條件下用稀釋500倍的木醋酸浸種24 h后再播種,可有效提高種子萌發(fā)率,此方法對桔梗的種子育苗及人工栽培具有重要的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞:桔梗;試劑處理;種子萌發(fā);種子休眠;內(nèi)源抑制物

中圖分類號:S567.23+9.01?? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A? 文章編號:1002-1302(2020)20-0141-05

桔梗[Platycodon grandiflorum(Jacq.)A.DC]是桔??平酃俣嗄晟p子葉草本植物,同時也是一種藥食兼有觀賞價值的植物[1]。桔梗作為一種傳統(tǒng)中藥,以根入藥,在我國最早的本草《神農(nóng)本草經(jīng)》中已有記載,其主要活性成分是皂苷,具有鎮(zhèn)咳、抗炎、降血壓、降血糖、減肥、抗腫瘤、提高人體免疫力等廣泛的藥理活性[2-3]。桔梗除作藥用外,其嫩苗和根都可以食用,在我國東北以及日本、韓國、朝鮮等是一種常見蔬菜,具有很高的營養(yǎng)價值[4]。另外,由于桔?;ㄆ谳^長,花色鮮艷,有紫色、白色、黃色和粉色等,是我國重要的鮮切花之一,同時也是園林造景中常采用的藥用花卉[5]。隨著桔梗越來越多的藥用價值與經(jīng)濟價值被發(fā)現(xiàn),人們對桔梗的需求量越來越大,我國許多地區(qū)已經(jīng)開始人工種植。但是在自然狀態(tài)下,桔梗種子結(jié)籽率低,種子壽命短,生活力不高,萌發(fā)周期長且易發(fā)霉,這極大地限制了桔梗大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用[6]。因此,有必要找到一種合適的萌發(fā)方式可以應(yīng)用在生產(chǎn)實踐中。

種子是植物繁衍和度過不良環(huán)境的主要載體,種子萌發(fā)由遺傳因素和外界環(huán)境條件共同決定[7-8]。不同植物由于種子形態(tài)結(jié)構(gòu)迥異,因此影響種子萌發(fā)的因素也差異較大[9]。桔梗不屬于深度休眠的種子,而是因為其內(nèi)部含有較高活性的內(nèi)源抑制性物質(zhì)[10-11]。目前,國內(nèi)關(guān)于桔梗種子方面的研究大多集中在逆境脅迫和栽培方面[12-14]。雖然在浸種處理方面也開展了較多研究,但從研究結(jié)果看,大多數(shù)研究主要是局限于實驗室的理想萌發(fā)條件的篩選,在生產(chǎn)實踐中可操作性差[15-17]。因此,本研究通過對比不同處理方式的發(fā)芽情況,旨在篩選出一種簡便且環(huán)境友好的種子浸種劑,來指導(dǎo)桔梗種子生產(chǎn)實踐,為實現(xiàn)人工大規(guī)模栽培奠定基礎(chǔ)。1 材料與方法

1.1 材料

桔梗干燥成熟種子購于北京綠鑫生物科技發(fā)展有限公司,市售普通大白菜[Brassica campestris L. spp. chinensis (L.) Makino]種子,保存于4 ℃冰箱中。本試驗于2018年12月開始,在南昌師范學(xué)院生物系植物生理實驗室進行。

1.2 方法

1.2.1 種子形態(tài)觀察和千粒質(zhì)量測定 種子的千粒質(zhì)量代表種子的飽滿程度,是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的重要指標(biāo)之一,可以計算單位質(zhì)量的粒數(shù)和播種量。隨機選取100粒桔梗種子,觀察種子的顏色,測量種子的長度和寬度,8次重復(fù)。采用百粒質(zhì)量法測定種子的千粒質(zhì)量。計算公式為:千粒質(zhì)量 (g)=10×(m1+m2+…+m8)/8,其中m1,m2,…,m8為隨機選取的每100粒桔梗種子的質(zhì)量。

1.2.2 種子吸水規(guī)律測定 隨機稱取3份桔梗種子,每份50粒,質(zhì)量分別為26.7、25.6、26.9 mg。將其置于25 ℃下的培養(yǎng)箱中,用紗布包好放入燒杯中,加自來水吸脹,分別于1、2、3、4、6、8、10、12、24、36、48 h后取出種子,用濾紙吸干種子表面水分。采用質(zhì)量法測定種子吸水情況,根據(jù)吸水前后質(zhì)量的變化計算吸水率。具體公式如下:

吸水率=吸水量/浸前量×100%。

1.2.3 桔梗種子內(nèi)含抑制物測定 隨機稱取4份桔梗種子,每份0.5 g。將稱取的種子置于燒杯中,分別用自來水浸泡桔梗種子12、24、36、48 h,然后取其浸泡液處理白菜種子 30 min,每次處理50粒,每個處理重復(fù)3次。然后將白菜種子放入雙層濾紙培養(yǎng)皿中,以自來水浸種作為對照。將其放置在光照培養(yǎng)箱(25 ℃)中培養(yǎng),1 d后觀察白菜種子的萌發(fā)狀況,并統(tǒng)計其萌發(fā)率。

1.2.4 浸種時間對桔梗種子萌發(fā)的影響 用自來水分別浸泡桔梗種子4、8、12、16、24、48 h,以篩選最佳浸種時間。每個處理取30粒桔梗種子,重復(fù)3次。雙層濾紙放入培養(yǎng)皿中作為發(fā)芽床,將培養(yǎng)皿置于25 ℃左右的光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)(光照12 h,黑暗12 h)。

1.2.5 不同試劑對桔梗種子萌發(fā)的影響 設(shè)置3種不同外源物質(zhì)處理桔梗種子,具體如下:(1)GA3處理,濃度分別為10、20、50、80、100、150、200 mg/L。(2)KNO3處理,濃度分別為2.5、5、10、15、20 mg/mL 的KNO3。(3)木醋液處理,設(shè)稀釋50、100、200、500、1 000、1 500倍的木醋液。以上處理均浸種24 h,每個處理取50粒桔梗種子,重復(fù)3次,以自來水浸種24 h為對照,所有處理結(jié)束后,用蒸餾水洗滌桔梗種子2~3次,雙層濾紙放入培養(yǎng)皿中作為發(fā)芽床,置于25 ℃的培養(yǎng)箱中(光照12 h,黑暗12 h)培養(yǎng)。

1.2.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析 每天觀察桔梗種子的萌發(fā)情況,1周后統(tǒng)計桔梗種子的發(fā)芽率。試驗過程中保持濾紙濕潤,以胚根突破種皮1 mm,作為種子發(fā)芽的標(biāo)準(zhǔn)。

每天定時統(tǒng)計日發(fā)芽量,10 d后統(tǒng)計發(fā)芽勢:

發(fā)芽勢=前10 d發(fā)芽種子數(shù)/種子總數(shù)×100%;

發(fā)芽率=前20 d發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%。

使用SPSS 19.0對數(shù)據(jù)進行單因素方差分析,Origin 7.5進行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 種子形態(tài)觀察、千粒質(zhì)量測定和吸水規(guī)律

桔梗種子多為橢圓形、深褐色、有光澤,非常小,長0.21~0.29 cm,寬0.08~0.19 cm,種子的千粒質(zhì)量約為0.863 5 g。桔梗種子48 h吸水的吸水率見圖1。桔梗種子的吸水過程可分為3個階段:0~2 h種子快速吸水,2~12 h種子開始緩慢吸水,12 h后吸水基本停止,最高吸水率約為61.11%。

2.2 桔梗種子內(nèi)含物的測定

從表1可知,桔梗種子水浸液對白菜種子的發(fā)芽有較顯著的抑制作用。隨著浸種時間的延長,各水浸液的抑制活性呈先升高后降低的趨勢。浸泡24 h后的桔梗種子水浸液對白菜種子萌發(fā)抑制作用最強,白菜發(fā)芽率為53.33%,與對照組相比,其發(fā)芽率降低了34百分點且差異顯著,隨后隨著浸泡時間的延長,其抑制作用減弱。由此可見,桔梗種子水浸液中存在抑制種子發(fā)芽的水溶性抑制物,且其抑制物的抑制強度隨浸泡時間的變化而變化。

2.3 浸種時間和溫度對桔梗種子萌發(fā)的影響

由表2可知,桔梗種子的發(fā)芽率隨著浸種時間的延長,呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,但各處理之間差異不顯著。當(dāng)浸種24 h時,發(fā)芽率達(dá)到最高,為26.67%,但 24 h 后發(fā)芽率開始下降。因此,在桔梗種子播種前,建議用水浸泡24 h。

2.4 不同試劑處理對桔梗種子萌發(fā)的影響

2.4.1 赤霉素(GA3)對桔梗種子萌發(fā)的影響 從表3可以看出,桔梗種子經(jīng)不同濃度的赤霉素處理后,其發(fā)芽率可以得到明顯的提高。當(dāng)分別用50、80、100、150、200 mg/L GA3處理桔梗種子時,桔梗的發(fā)芽率表現(xiàn)為先上升后降低的趨勢。當(dāng)用 100 mg/L 赤霉素處理桔梗種子時,其發(fā)芽率最高,為47.67%,較對照組高29百分點,與對照組有顯著差異。此外,其他處理組的桔梗種子發(fā)芽率與對照組相比差異顯著。當(dāng)GA3濃度為200 mg/L時,其發(fā)芽率最低,為31.00%,但比對照組高12.33%。由此可見,赤霉素對促進桔梗種子萌發(fā)具有明顯的促進作用,但是濃度過高對桔梗種子萌發(fā)促進作用不明顯。其中,當(dāng)GA3濃度為100 mg/L時,其促進作用最強。2.4.2 硝酸鉀(KNO3)對桔梗種子萌發(fā)的影響 從表4可知,不同濃度的KNO3溶液對桔梗種子的發(fā)芽率有一定影響。其中當(dāng)硝酸鉀濃度為5 mg/mL時,桔梗種子發(fā)芽率最高,達(dá)到31.11%,較對照組高12.22百分點,但與對照組相比差異不顯著。當(dāng)硝酸鉀濃度為20 mg/mL時,桔梗種子發(fā)芽率最低,低于對照組8.87百分點,可見高濃度的硝酸鉀溶液不利于桔梗種子的萌發(fā)。因此,當(dāng)用KNO3處理種子時,建議使用濃度為5 mg/mL。

2.4.3 木醋液對桔梗種子萌發(fā)的影響 由表5可知,桔梗種子的發(fā)芽勢隨著木醋酸液稀釋倍數(shù)的增加先增大后減小。稀釋500倍的木醋酸浸泡桔梗種子,其發(fā)芽率最高,可以達(dá)到41.11%,其發(fā)芽率較對照組高22.22百分點,其發(fā)芽勢較對照組高1842%。稀釋50倍的木醋酸發(fā)芽率最低,且低于對照組11.09百分點,可見高濃度的木醋酸有顯著抑制桔梗種子萌發(fā)的作用。當(dāng)用稀釋500、1 000、1 500 倍的木醋酸處理桔梗種子時,其發(fā)芽率均高與對照組且差異顯著。可見,將木醋酸稀釋100~1 500 倍可以促進桔梗種子的萌發(fā)。

3 討論與結(jié)論

桔梗種子中存在著活性較高的內(nèi)源抑制物質(zhì),且種子壽命短,貯藏至12個月,其發(fā)芽率不到10%,甚至更低,這極大限制了桔梗的大規(guī)模栽培[18-19]。

3.1 桔梗種子休眠原因探究

通過測定桔梗種子吸水特性可以發(fā)現(xiàn),其吸水率約為61.11%。一般認(rèn)為,在種子吸水萌發(fā)階段,當(dāng)吸水率達(dá)到種子自身質(zhì)量的35%~37%時,種子便能正常萌發(fā)[20]。由此可知,種皮的透水性不是制約桔梗種子萌發(fā)的主要因素。

本試驗采用桔梗種子水浸液對白菜種子進行浸種處理。結(jié)果表明,桔梗種子水浸液能夠明顯抑制白菜種子發(fā)芽,進一步證實了桔梗種子內(nèi)確實存在較高活性的水溶性內(nèi)源抑制物。同時通過試驗還發(fā)現(xiàn),內(nèi)源抑制物的抑制作用會隨著浸泡時間的延長呈先上升后下降的趨勢,這與劉麗等的研究結(jié)果[11]一致。這可能是因為桔梗種子內(nèi)不僅含有內(nèi)源性抑制物,也有內(nèi)源性促進物,且其促進物大多比抑制物更難溶于水。因此,隨著浸泡時間的延長,水浸液中抑制物與促進物之間的相互作用在一定程度上會相互抵消,從而使桔梗種子水浸液中的水溶性內(nèi)源抑制物的活性逐漸減弱。

3.2 桔梗種子發(fā)芽條件的確定

種子萌發(fā)是植物生長發(fā)育的起點,它是植物自身更新環(huán)節(jié)。同時,種子的萌發(fā)必須要以水的適度供應(yīng)為前提[21]。本研究將桔梗種子用自來水浸泡不同時間探討其對桔梗種子萌發(fā)的影響時發(fā)現(xiàn),當(dāng)浸種24 h時,其發(fā)芽率最高,如果超過24 h,則發(fā)芽率會降低。由此可見,過多或過少的水分滲入種子都會對種子內(nèi)的某些化學(xué)反應(yīng)造成一定影響[22],進而影響種子的萌發(fā)。浸種時間過長,種子容易腐爛,不利于種子萌發(fā)。因此,在實際生產(chǎn)中浸種時應(yīng)控制好時間,浸種24 h有利于促進桔梗種子的萌發(fā)。

3.3 不同外源物質(zhì)處理對桔梗種子萌發(fā)的影響

在實際生產(chǎn)中,用外源物質(zhì)處理種子從而提高種子的發(fā)芽率是比較常見的一種處理方法。本研究通過用不同濃度的赤霉素、硝酸鉀溶液以及稀釋不同倍數(shù)的木醋酸溶液對桔梗種子進行處理時發(fā)現(xiàn),10~150 mg/L赤霉素、2.5~5.0 mg/mL硝酸鉀溶液以及稀釋100~1 500倍的木醋酸對桔梗種子的發(fā)芽率均有不同程度的提高。但是用200 mg/L赤霉素、10~25 mg/L硝酸鉀溶液和稀釋50倍的木醋酸處理桔梗種子后,不但沒有促進桔梗種子的萌發(fā),反而會抑制桔梗種子的萌發(fā)。

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