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        外源激素及浸泡條件對青天葵球莖休眠破除率的影響

        2018-10-19 10:04:00翟勇進白隆華唐美瓊
        西南農(nóng)業(yè)學報 2018年9期

        翟勇進,白隆華,黃 浩,唐美瓊

        (廣西壯族自治區(qū)藥用植物園,廣西 南寧 530023)

        【研究意義】青天葵常用于治療支氣管炎、肺炎等[1],曾是出口創(chuàng)匯主要中藥[2],由于人類的過度開采以及自身萌發(fā)條件的苛刻[3],野生資源已經(jīng)基本滅絕,被中國環(huán)境與發(fā)展國際合作委員會列入為瀕危品種[4]。青天葵主要依靠休眠期長達6個月球莖繁殖,嚴重影響青天葵的原材料供應和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[5]。因此,對青天葵球莖休眠的打破研究,滿足青天葵藥材的供應,解決瀕危和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義?!厩叭搜芯窟M展】球根植物常有芽休眠現(xiàn)象[6-7],芽休眠(bud dormancy)是指植物生活史中芽生長暫時停頓的現(xiàn)象,一般球根植物的休眠和發(fā)芽受激素的控制[8],球根在休眠情況下,受脫落酸ABA的控制,由于內(nèi)源細胞分泌CTK濃度微弱,球根對CTK不敏感,而CTK含量增加,球根的敏感性增強,球根萌芽,休眠解除[9]。GA具有打破種子休眠,促進芽的生長是因為它具有促進生長素類物質(zhì)的合成,提升淀粉酶的活性和代謝活動[10]。李如升等[11]使用GA可解除虎眼萬年青鱗莖的休眠;新疆野蘋果種子經(jīng)赤霉素處理可提早發(fā)芽30 d左右,且以500 mg/L 赤霉素效果最好[12]。雖然國內(nèi)外學者在種子、球根植物休眠和打破上研究較多,但打破青天葵球莖休眠未見相關報道?!颈狙芯壳腥朦c】應用外源激素對青天葵休眠球莖進行破眠研究?!緮M解決的關鍵問題】尋找一種打破青天葵球莖休眠速度快、出芽率高和芽生長好的方法,以期在保護野生資源、促進青天葵產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和為球莖類藥材打破休眠提供技術參考。

        1 材料與方法

        1.1 材料、儀器和試劑

        1.1.1 材料 青天葵休眠球莖由廣西藥用植物園青天葵種質(zhì)資源圃提供,球莖質(zhì)量要求為休眠、飽滿、無霉點,經(jīng)廣西藥用植物園白隆華研究員鑒定為青天葵球莖[Nerviliafordii(Hance) Schltr.]。

        1.1.2 儀器和試劑 珠江牌培養(yǎng)箱(韶光市泰宏醫(yī)療機械有限公司生產(chǎn)),赤霉素(GA)、玉米素(ZT)、激動素(KT)(均由北京索萊寶科技有限公司提供)。

        1.2 試驗方法

        1.2.1 選擇休眠球莖 從廣西壯族自治區(qū)藥用植物園青天葵種質(zhì)資源圃中挖出處于深休眠飽滿無霉點的青天葵球莖,用自來水洗去球莖上面的泥沙,放房間臺面上晾干,球莖表皮略干無水即可。

        1.2.2 激素溶液的配置 首先從-20 ℃的冰箱取出激動素(KT)粉末,精確稱取0.01 g倒入10 mL試管中,然后加入體積濃度為95 %的乙醇3 mL溶解,待激動素完全溶解后,再緩慢倒入盛有蒸餾水或純凈水的量筒中,一邊倒一邊攪拌,避免激素產(chǎn)生重結晶,最后用蒸餾水定容到1000 mL,搖勻,即配得濃度為10 mg/L的激動素溶液;用同樣的方法分別配制濃度為10 mg/L赤霉素(GA)和玉米素(ZT)的激素溶液或其它濃度激素溶液。

        1.2.3 不同激素對破除青天葵休眠球莖的處理 取準備好的球莖表皮略干無水60粒隨機分成3等份,分別放入濃度為10 mg/L的KT、GA和ZT 3種激素溶液中,完全浸泡所有的球莖30 min。然后將浸泡好不同激素溶液的青天葵球莖放入透明玻璃培養(yǎng)皿中,玻璃皿內(nèi)放有3層浸過純凈水或蒸餾水濕透的濾紙,青天葵球莖放濾紙上,球莖相互間不能堆積疊層,器皿蓋上蓋,保濕。然后放培養(yǎng)箱中培養(yǎng),時間為20 d,培養(yǎng)箱溫度設定為28 ℃,在培養(yǎng)的過程中,濾紙保持濕潤,器皿內(nèi)濕度維持在80 %~100 %。

        1.2.4 不同KT濃度對破除青天葵休眠球莖的處理 取球莖表皮略干無水160粒隨機分成8等份,分別浸泡在KT激素濃度為1、2、5、10、20、40、80和250 mg/L的溶液中30 min。然后將浸泡好不同激素濃度的青天葵球莖分別放入透明玻璃培養(yǎng)皿中,其它操作步驟按1.2.3項相關部分進行。

        1.2.5 不同浸泡時間對破除球莖休眠的處理 取球莖表皮略干無水120粒隨機分成6等份,在10 mg/LKT激素溶液中分別浸泡5 min、10 min、30 min、1 h、6 h和10 h。然后將浸泡不同時間的青天葵球莖分別放入透明玻璃培養(yǎng)皿中,其它操作步驟按1.2.3項相關部分進行。

        1.2.6 不同培養(yǎng)溫度對破除球莖休眠的處理 取球莖表皮略干無水240粒隨機分成2大組,一組120粒分6小組浸泡在蒸餾水中30 min,作為對照組;另一組120粒分6小組浸泡在10 mg/LKT激素溶液中30 min。然后將浸泡好蒸餾水和KT激素青天葵球莖分別放入透明玻璃培養(yǎng)皿中,玻璃皿內(nèi)放有2~3層浸過純凈水或蒸餾水濕透的濾紙,青天葵球莖放濾紙上,球莖相互間不能堆積疊層,器皿蓋上蓋。每大組隨機將6小組分別放入溫度為18、22、25、28、31和35 ℃的培養(yǎng)箱中培養(yǎng),在培養(yǎng)的過程中,濾紙保持濕潤,器皿內(nèi)濕度維持在80 %~100 %。觀察不同培養(yǎng)溫度對破除青天葵球莖休眠的影響。

        2 結果與分析

        2.1 不同激素對打破青天葵球莖休眠的影響

        從3種外源激素對青天葵球莖休眠的影響可見(表1),3種外源激素均可打破球莖的休眠,其中,前4 d內(nèi),各處理下青天葵球莖發(fā)芽率均為0,各處理休眠球莖第6天開始發(fā)芽,第8天,各處理球莖破除率差異顯著,其中KT處理最高,為90.0 %,顯著高于其他處理;第10天時,KT處理球莖破除率達100 %,同期ZT和GA處理破除率分別為70.1 %和50.0 %,均顯著低于KT處理;第16天,ZT處理球莖破除率達100 %,而GA處理在第18天球莖破除率為90.0 %。因此,3種激素破除青天葵球莖休眠打破的優(yōu)先順序為KT>ZT>GA。

        2.2 不同KT濃度對破除青天葵球莖休眠的影響

        從不同KT濃度對破除青天葵球莖休眠可以看出(表2),第4天時,只有5和10 mg/L濃度處理打破球莖休眠;第6天時,所有濃度處理均打破了青天葵球莖休眠,其中10 mg/L濃度處理破除率最高,為94.0 %,5 mg/L濃度處理其次,為88.7 %,兩者均顯著高于其他濃度處理;第8天時,1 mg/L濃度處理的破除率為67.3 %,其它濃度處理均達到100 %;第10天后,各濃度處理均達100 %。另外,從球莖發(fā)芽的整齊度和健壯程度上看,以10 mg/L濃度處理最佳,因此,從激素用量、發(fā)芽整齊和健壯綜合考慮,KT處理濃度為10 mg/L時,對破除青天葵球莖休眠效果最好。

        表1 不同激素處理對青天葵球莖休眠破除率(%)影響

        注:同列不同字母表示處理間差異顯著(P<0.05),下同。

        Note:Different lowercase letters indicated significant difference among treatments(P<0.05),the same as below.

        表2 不同KT濃度對青天葵球莖休眠破除率(%)的影響

        2.3 不同浸泡時間對打破青天葵球莖休眠的影響

        從不同浸泡時間對打破青天葵球莖休眠的影響可以看出(表3),第4天,10 min和1 h的浸泡時間處理青天葵球莖休眠破除率均為20 %,其他處理均為0;第6天,10 min浸泡時間處理青天葵球莖休眠破除率為50 %,顯著高于其他處理;第12天,10 min和1 h的浸泡時間處理青天葵球莖休眠破除率均為100 %,考慮試驗耗時,以及綜合球莖發(fā)芽整齊度和芽的健壯程度上看,以浸泡10 min為宜。

        2.4 不同培養(yǎng)溫度對打破青天葵球莖休眠的影響

        從不同培養(yǎng)溫度對青天葵球莖休眠破除率的影響可以看出(表4),球莖浸泡清水處理后,第8天培養(yǎng)溫度為18、22 ℃的發(fā)芽率仍為0,而25、28和31 ℃的發(fā)芽率分別為34.3 %、39.7 %和40.0 %,說明≤22 ℃的培養(yǎng)溫度不宜進行破除青天葵球莖休眠;當溫度超過或等于35 ℃培養(yǎng)時,培養(yǎng)到第6天時,休眠球莖出現(xiàn)變軟發(fā)腐、發(fā)霉,故培養(yǎng)溫度不宜在35 ℃及以上溫度進行打破青天葵球莖休眠培養(yǎng)。浸泡10 mg/L KT激素處理的球莖,在培養(yǎng)溫度為18和22 ℃第8天破除率分別為0和10.3 %,但在25、28和31 ℃均達到100 %,說明浸泡一定濃度的KT溶液后,只要培養(yǎng)溫度適宜,球莖休眠被打破率均達95 %以上。從本研究結果上看,以25或28 ℃為打破青天葵球莖休眠的適宜培養(yǎng)溫度。

        3 討 論

        青天葵球莖的休眠是對不良環(huán)境條件的一種適應性,是進化過程中植物長期自然選擇的結果,這利于物種的保存和繁衍等。利用外源激素,綜合應用,可以打破青天葵球莖的休眠,促進休眠芽的生長。不同激素對青天葵休眠球莖打破的效果不一樣。本研究結果表明,雖然赤霉素(GA)、玉米素(ZT)和激動素(KT)3種激素對打破青天葵球莖休眠均有作用,但效果不同。新疆野蘋果種子經(jīng)赤霉素處理可提早發(fā)芽30 d左右[12],而KT處理青天葵休眠球莖10 d的效果要好于GA和ZT,說明KT更適合打破青天葵休眠球莖。KT能打破球莖休眠一方面是克服球莖內(nèi)部的發(fā)芽抑制物ABA作用,另一方面誘導組織的細胞分裂和調(diào)節(jié)分化,利于植物細胞的生長[13-14]。

        表3 浸泡時間對青天葵球莖休眠破除率(%)的影響

        表4 培養(yǎng)箱不同溫度對青天葵球莖休眠破除率(%)的影響

        一定濃度的KT激素可提高打破青天葵休眠球莖概率和發(fā)芽質(zhì)量。1~250 mg/L均可打破球莖休眠,但從KT用量、發(fā)芽整齊和健壯上看,5~80 mg/L為宜,以10 mg/L最好。郭曄紅等[15]研究表明KT對白刺種子發(fā)芽有明顯調(diào)控作用,6 mg/L為其最佳打破休眠促進發(fā)芽的激素濃度,與本試驗的結果基本一致。說明KT對種子和球根植物休眠的打破具有比較好效果。

        休眠球莖浸泡KT的時間要合適。青天葵休眠球莖打破浸泡KT時間相對比較短,在10 min到1 h,浸泡時間長反而下降,球莖浸泡10 min發(fā)芽整齊度、芽的健壯和用時少。這可能是球莖的種皮比較薄,激素很容易穿過到達休眠芽的細胞分裂中心,促進細胞分裂和分化。當浸泡時間過長,打破概率下降,原因是由于芽中心生長點細胞因氧氣供給不足,呼吸作用受到抑制,細胞分裂不能進行。

        適宜的溫度促進休眠球莖的打破。當溫度低于18 ℃,打破休眠球莖時間相對較長,而溫度高于35 ℃則休眠球莖腐爛。原因在于溫度過低,球莖內(nèi)的酶活性低,休眠芽的細胞分裂和分化的速度較慢,芽萌發(fā)不快。相反,但溫度超過35 ℃,休眠球莖內(nèi)酶失活,細胞器被破壞,球莖含量高的淀粉發(fā)生腐爛。培養(yǎng)溫度以25和28 ℃為打破青天葵球莖休眠的適宜溫度。

        4 結 論

        從本研究結果上看,破除青天葵球莖休眠的最佳方案為選擇10 mg/L的KT激素,浸泡時間10 min,在28 ℃的培養(yǎng)箱中培養(yǎng),青天葵球莖休眠破除率最高,出芽效果最好。

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