孫元新,閆恩維,胡偉,謝晨陽,陳宇
(1.牡丹江市林業(yè)局林業(yè)工作總站,黑龍江 牡丹江 157009;2.黑龍江省林副特產(chǎn)研究所,黑龍江省非木質(zhì)林產(chǎn)品研發(fā)重點實驗室,黑龍江 牡丹江 157011)
金花葵[Abelmoschusmauihot( L. ) Medic],別名:菜芙蓉、野芙蓉等, 1年生草本植物,原產(chǎn)地河北省[1],瀕危植物,被稱為植物界的“大熊貓”。其花、嫩果富含總黃酮、氨基酸、微量元素、雄性激素等,種子富含不飽和脂肪酸、維生素E等,金花葵全株有降血脂、抗衰老、治療糖尿病、解熱抗炎、免疫調(diào)節(jié)、保肝護(hù)肝等功效。金花葵株型高大、花大美麗、淡黃色、花期長等特點,是庭院、公園、機(jī)關(guān)單位等綠化的優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟(jì)植物[2]。目前北方地區(qū)金花葵人工引種栽培研究處于起步階段,分析其種子萌發(fā)特性及抗脅迫能力,對其北方地區(qū)引種栽培意義重大[3-4]。
實驗研究了金花葵種子形態(tài)及最佳萌發(fā)條件,探討了水分、光照和溫度等外部條件對種子處理萌發(fā)的影響,研究金花葵種子適宜的萌發(fā)條件,并對耐鹽(NaCl)脅迫和耐PEG(聚乙二醇)滲透脅迫下的種子萌發(fā)情況進(jìn)行分析[5],為金花葵優(yōu)質(zhì)種子選擇和苗木生產(chǎn)提供了科學(xué)參考。
金花葵種子于2016年10月黑龍江省林口縣柳樹林場苗圃采種,種子采后,去雜質(zhì),選擇無病蟲害優(yōu)質(zhì)種子自然貯藏。
2016年10~12月進(jìn)行實驗。(1)觀察金花葵種子的形態(tài),儀器測量種子千粒重。(2)進(jìn)行金花葵種子耐鹽(NaCl溶液)脅迫和耐PEG(聚乙二醇)脅迫能力實驗。實驗重復(fù)3次。
1.3.1 種子形態(tài)與千粒重。觀測記錄金花葵種子形態(tài)。取貯藏種子100粒,測量并計算種子長度和寬度的平均值。取貯藏種子1000粒,平均分配10組,分別稱重,取平均值計算種子千粒重。
1.3.2 種子吸水。隨機(jī)取貯藏種子100粒,浸泡于25.5℃溫水中,保持恒溫,1h稱重1次,稱重時吸干種子表面水分,直到種子重量無變化時停止稱重和記錄。
1.3.3 種子發(fā)芽。用清洗干凈的培養(yǎng)皿,在培養(yǎng)皿底部放置3層濾紙,按照不同的處理分組,加10mL處理液使濾紙吸液飽和,選取貯藏的種子,用1.0%的高錳酸鉀溶液浸泡10 min消毒,之后清水沖洗干凈,放置25.5℃溫水浸泡8h,之后將種子放置在處理好的培養(yǎng)皿中,一個培養(yǎng)皿放置種子60粒,培養(yǎng)皿和種子一起稱重,記為重量A,置于恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng),培養(yǎng)箱溫度設(shè)置25.5℃,由于恒溫箱消耗種子和培養(yǎng)皿水分,所以隔6h加水至原重,每12h對萌發(fā)種子進(jìn)行1次計數(shù),發(fā)芽實驗完成后測定其種子的胚根、胚軸長度。各發(fā)芽指數(shù)計算方法如下:
發(fā)芽率(%)=n/N×100% (n為萌發(fā)種子數(shù),N為供試種子總數(shù))
發(fā)芽指數(shù)(GI) =∑(Gt/ Dt)(G是t日的發(fā)芽率,試驗6.5 d;Dt為相對應(yīng)的發(fā)芽天數(shù))
活力指數(shù)(VI) = GI×萌發(fā)種子長度(胚根長度+胚軸長度)
(1)金花葵種子在不同溫度和光照條件下萌發(fā)實驗:種子處理后,在20.5℃、24.5℃、28.5℃溫度條件下,用培養(yǎng)皿濾紙法測定金花葵種子,方法一:0~20h無光照;方法二:光照12h、無光照8h,計算2種方法種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)。
(2)金花葵種子NaCl溶液處理的萌發(fā)實驗:根據(jù)上述實驗,選擇適宜的種子萌發(fā)條件,用培養(yǎng)皿濾紙法在0、50、100、150、200 mol/L NaCl溶液濃度下,進(jìn)行種子萌發(fā)實驗,累計各處理發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)。實驗參數(shù)見表1。
(3)金花葵種子PEG-6000(聚乙二醇)溶液模擬處理萌發(fā)實驗:根據(jù)于軍[6]的方法,配置滲透勢不同的PEG-6000溶液。在適宜其種子萌發(fā)條件下,用培養(yǎng)皿濾紙法進(jìn)行實驗,種子在6%、12%、18%、24%、30%的PEG-6000溶液中,其種子的萌發(fā)率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)。實驗參數(shù)見表1。
表1 NaCI處理液和PEG處理液相關(guān)參數(shù)
1.3.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析。相關(guān)實驗數(shù)據(jù)處理和分析,用Microsoft Excel 2012, GraphPadPrism 7和SPSS 16. 0軟件計算完成。實驗數(shù)據(jù)用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差計算顯示。
金花葵種子呈深灰褐色,腎形,長0. 4299cm±0. 039cm,寬0. 416cm士0.036cm,千粒重為20.493g±0. 04 g。
圖1是金花葵50粒干燥種子,在25.5℃溫水中浸種時種子質(zhì)量隨時間變化的曲線。實驗表明,種子在浸種7.3h內(nèi)吸水速度快,7.3~9.9 h內(nèi)吸水速度逐漸減慢,約8h時種子吸水膨脹飽和。
圖1 不同浸種處理種子質(zhì)量比較
圖2 金花葵不同溫度和光照條件發(fā)芽率比較
根據(jù)圖2數(shù)據(jù)分析,金花葵種子在溫度 22℃和24℃時萌發(fā)較緩,總的發(fā)芽率平均為10.6%;在溫度28.5℃、光照14.5h、無光照10.5 h的條件下,種子的萌發(fā)速率和總的發(fā)芽率最高,累計種子發(fā)芽率達(dá)57.9 %。
圖3-1 不同溫度和光照條件種子發(fā)芽指數(shù)
圖3-2 不同溫度和光照條件種子活力指數(shù)
根據(jù)圖3-1、圖3-2顯示分析,在溫度28.5℃、光照14.5 h、無光照10 .5h條件下,處理的種子萌發(fā)速率高。實驗數(shù)據(jù)分析得出,溫度和光照是影響金花葵種子萌發(fā)的關(guān)鍵因子,其種子適宜在相對較高的溫度和光照、無光照條交替的條件下萌發(fā)。
圖4 種子不同濃度AaCl處理發(fā)芽率比較
數(shù)據(jù)圖4顯示,金花葵種子適宜在NaCl溶液0 mol/L的條件下進(jìn)行萌發(fā)處理,NaCl溶液濃度升高,種子的萌發(fā)和累計發(fā)芽率下降,3d后各個指標(biāo)逐漸趨于平穩(wěn)。濃度50 mol/L、100 mol/L和150mol/L NaCl溶液處理條件,發(fā)芽率差異不顯著。200mol/L NaCl溶液處理條件下,種子初始萌發(fā)速度慢,在3.3 d后才開始少量萌發(fā),且發(fā)芽率較低。
圖5-1 種子不同濃度NaCl處理發(fā)芽指數(shù)比較(a、b、c代表各處理0.5水平差異)
從圖5分析得出,NaCl溶液濃度的逐漸升高,金花葵種子發(fā)芽指數(shù) (圖5-1)和活力指數(shù)(圖5-2)均逐步下降;100~200 mol/L NaCl溶液處理范圍內(nèi),種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)降到最低。通過累計發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的比較, NaCl溶液脅迫能力對種子活力指數(shù)影響較大。200 mol/L NaCl溶液處理時,只有少量的種子萌發(fā),而且,發(fā)芽的種子逐漸停止生長直到死亡,種子活力指數(shù)為0。
圖5-2 種子不同濃度NaCl處理活力指數(shù)比較(a、b、c代表各處理0.5水平差異)
通過分析NaCl處理濃度和種子活力指數(shù),得回歸方程:
y=-32.801x3+351.12x2-1167x-1371.9
R2=0. 9972
根據(jù)其方程計算,金花葵種子25 mol/L NaCI溶液處理時,75.5%種子發(fā)芽且生長較好,34.6mol/L NaCl處理,50%種子萌發(fā)良好,163 mol/L NaCl處理,10.3%種子萌發(fā)良好,分析得出金花葵種子不耐NaCI脅迫,可以在15~25mol/L NaCl處理區(qū)間種子萌發(fā)良好,種子萌發(fā)耐NaCl極限濃度為160~170 mol/L。
圖6 種子不同濃度PEG處理累計發(fā)芽比較
實驗采用PEG-6000處理金花葵種子,采用滲透法進(jìn)行模擬實驗,分析金花葵種子發(fā)芽率。根據(jù)圖6顯示,其種子在PEG非滲透肋迫下萌發(fā)良好,PEG處理液0mol/L時,種子萌發(fā)較快,累計發(fā)芽率高達(dá)57.9%;隨著PEG處理濃度的升高,萌發(fā)的種子數(shù)量和累計發(fā)芽率均呈下降趨勢;20%和25 % PEG處理,種子初始萌發(fā)時間延遲1d多,累計發(fā)芽率較低,僅為10.7%和6.2%。
圖7-1 種子不同濃度PEG處理發(fā)芽指數(shù)(a、b、c代表各處理關(guān)差異)
圖7-2 種子不同濃度PEG處理活力指數(shù)(a、b、c代表各處理關(guān)差異)
根據(jù)圖7-1、圖7-2分析,金花葵種子的發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)隨著PEG處理濃度的升高而逐漸降低,0%濃度PEG處理,種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)高,5% 濃度PEG滲透脅迫處理時,種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)明顯下降,說明金花葵種子萌發(fā)期對滲透脅迫敏感。
金花葵種子呈深灰褐色,腎形,長0.4299cm±0.039cm,寬0.416cm±0.036cm,千粒重為20.493g±0.04g。種子無休眠特性;金花葵干燥種子,在25.5℃溫水中浸種時吸水最快,約8h時種子吸水膨脹飽和;金花葵種子在溫度28.5℃,光照14.5h和無光照10.5 h交替的條件下,種子萌發(fā)率最高,累計種子發(fā)芽率達(dá)57.9%。溫度和光照是影響金花葵種子萌發(fā)的關(guān)鍵因子,其種子適宜在相對較高的溫度和光照、無光照條交替的條件下萌發(fā)。金花葵種子適宜在NaCl溶液0 mol/L的條件下進(jìn)行萌發(fā)處理,NaCl溶液濃度升高,種子的萌發(fā)和累計發(fā)芽率下降,種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均逐步下降;金花葵種子的發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)隨著PEG處理濃度的升高而逐漸降低,0%濃度PEG處理,種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)高。說明金花葵種子萌發(fā)期鹽脅迫和PEG滲透脅迫敏感。
1)金花葵種子處理時,受溫度、光照、濕度、NaCl濃度和PEG滲透勢等條件制約。NaCl溶液脅迫和PEG滲透條件下,金花葵種子萌發(fā)變化較大,其深層次原因,需要探討。
2)在金花葵生產(chǎn)中,先在適宜的條件進(jìn)行育苗,之后進(jìn)行煉苗,增強(qiáng)苗木抗性,再進(jìn)行移栽,是金花葵目前掌握的最佳引種栽培技術(shù),配套的栽培技術(shù)需要繼續(xù)完善。
3)金花葵幼苗對干旱、鹽、堿等肋迫能力,今后的實驗需要深入研究。
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