嚴(yán)朋飛， 冷秋思， 李斯?jié)鳎?萬星月， 屈 燕， 區(qū) 智

(西南林業(yè)大學(xué)園林園藝學(xué)院， 昆明 650224)

種子萌發(fā)是植物生命中非常重要的過程[1]。綠絨蒿為罌粟科中綠絨蒿屬(Meconopsis)植物的總稱，全屬共49種， 中國有38個(gè)種，該屬建立于1814年，屬于北溫帶植物區(qū)系成分[2]。綠絨蒿是顏色十分豐富且花大色艷的高山野生花卉，人稱“高山牡丹”，是云南八大名花之一，歐洲人推崇為“世界名花”，也是傳統(tǒng)的藏醫(yī)藥用植物[2]。目前，綠絨蒿屬植物大多數(shù)種已經(jīng)處于瀕危狀態(tài)[2]。綠絨蒿大部分種類都存在相似的休眠方式。GA3可以促進(jìn)種子發(fā)芽，所以一般利用GA3提高綠絨蒿種子的發(fā)芽率[3]。在每天10 h的光照以及(20±2) ℃的條件下，用100 mg·L-1的GA3處理能有效提高錐花綠絨蒿和單葉綠絨蒿種子的萌發(fā)率[2]。王朝文等[4]研究了不同溫度條件對總狀綠絨蒿種子萌發(fā)特性的影響，結(jié)果表明，GA3能明顯加快種子的萌發(fā)進(jìn)程。另有研究表明，采用不同濃度赤霉素處理不同的總狀綠絨蒿居群，對種子萌發(fā)有不同程度的影響[5]。但是不同預(yù)處理對多刺綠絨蒿(M.horridula)、總狀綠絨蒿(M.racemosa)、貝利葉綠絨蒿(M.baileyi)、尼泊爾綠絨蒿(M.napaulensis)以及草甸綠絨蒿(M.prattii)5種綠絨蒿種子萌發(fā)差異性的研究還未見文獻(xiàn)；而采用MS基本培養(yǎng)基對綠絨蒿屬植物進(jìn)行種子萌發(fā)的研究也很少，尤其是探究不同濃度基礎(chǔ)培養(yǎng)基對綠絨蒿屬植物種子萌發(fā)差異性的研究還未見報(bào)道。綠絨蒿種子在自然條件下萌發(fā)存在很多問題[6]，而植物組織培養(yǎng)是實(shí)現(xiàn)苗木快繁以及規(guī)模化生產(chǎn)的主要途徑之一[7]。如果可以利用植物組織培養(yǎng)技術(shù)誘導(dǎo)其高頻率萌發(fā)，獲得大量試管苗，這將為綠絨蒿可持續(xù)利用奠定基礎(chǔ)[8]。本研究以多刺綠絨蒿、總狀綠絨蒿、貝利葉綠絨蒿、尼泊爾綠絨蒿以及草甸綠絨蒿5種綠絨蒿種子為試材，探討不同實(shí)驗(yàn)方法對綠絨蒿種子萌發(fā)特性的影響。

1 材料和方法

1.1 材 料

試驗(yàn)中所用的多刺綠絨蒿種子采自云南德欽白馬雪山，總狀綠絨蒿種子采自云南麗江玉龍雪山，而貝利葉綠絨蒿、尼泊爾綠絨蒿以及草甸綠絨蒿種子采自英國愛丁堡皇家植物園。種子在實(shí)驗(yàn)室自然干燥后除去雜質(zhì)。

1.2 2種前處理實(shí)驗(yàn)方法

隨機(jī)選取5種綠絨蒿種子各150粒，每30粒作為1個(gè)重復(fù)。種子用0.1%過氧化氫浸泡30 s后，蒸餾水清洗數(shù)遍。 1)赤霉素(GA3)前處理：在150 mg·L-1GA3中浸泡24 h后，經(jīng)蒸餾水清洗數(shù)遍，放置在鋪有2層潤濕濾紙的培養(yǎng)皿中； 2)暗處理：放置在鋪有2層潤濕濾紙的培養(yǎng)皿中，暗處理48 h； 3)對照(ck)：不經(jīng)任何前處理，放置在鋪有2層潤濕濾紙的培養(yǎng)皿中。隨后均置于培養(yǎng)箱中進(jìn)行模擬自然條件下的種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)[9]。模擬自然條件進(jìn)行培養(yǎng)箱條件設(shè)定(見表1)。

表1 培養(yǎng)箱模擬自然條件的光照、溫度和濕度設(shè)定

條件 時(shí) 間00:0003:0006:0009:0012:0015:0018:0021:00光照/lx00200020002000200020000溫度/℃1515152020202010濕度/%7575757575757575

1.3 不同濃度培養(yǎng)基對多刺綠絨蒿種子萌發(fā)的影響

蒸餾水加入6 g瓊脂、30 g蔗糖以及基本培養(yǎng)基(MS、1/2 MS、1/3 MS)，pH值調(diào)至5.8±0.2，然后放入高壓滅菌鍋中滅菌，時(shí)間設(shè)定為25 min，溫度設(shè)定為121 ℃。隨機(jī)選取多刺綠絨蒿種子300粒，每個(gè)處理100粒，每25粒作為1個(gè)重復(fù)。種子采用0.1%氯化汞浸泡7 min，再用蒸餾水漂洗5次后接入培養(yǎng)基中，于培養(yǎng)箱中進(jìn)行模擬自然條件下的種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與處理

每隔24 h記錄種子的發(fā)芽情況，以根長等于種子長度為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)，分別計(jì)算種子的發(fā)芽指數(shù)、發(fā)芽率、發(fā)芽勢、平均發(fā)芽時(shí)間和發(fā)芽啟動(dòng)時(shí)間[9]。

發(fā)芽勢為種子發(fā)芽達(dá)到高峰期時(shí)正常發(fā)芽種子數(shù)與供試種子總數(shù)的百分比，本實(shí)驗(yàn)發(fā)芽高峰的時(shí)間為第20天，即。

發(fā)芽勢(%)=(第20天發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100%。

發(fā)芽率為種子萌發(fā)結(jié)束時(shí)所有發(fā)芽種子數(shù)占供試種子總數(shù)的百分率。本萌發(fā)試驗(yàn)共用時(shí)間60 d，即：

發(fā)芽率(%)=(已發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100%。

發(fā)芽指數(shù)=∑Gt/Dt；Gt為t日發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)天數(shù)。

平均發(fā)芽時(shí)間=∑D×n/∑n；D為從種子置床起算的天數(shù)；n為相應(yīng)各天的發(fā)芽粒數(shù)。

平均發(fā)芽時(shí)間是指供試種子發(fā)芽所需的平均時(shí)間。

平均發(fā)芽速度是衡量種子發(fā)芽快慢的一個(gè)指標(biāo)，其值越小，表示種子發(fā)芽迅速，發(fā)芽能力強(qiáng)。

試驗(yàn)中所有的數(shù)據(jù)處理都用SPSS 19.0軟件完成，顯著水平為p<0.05[9]。

2 結(jié)果和分析

2.1 2種前處理對5種綠絨蒿種子萌發(fā)的影響

種子質(zhì)量的常規(guī)檢驗(yàn)指標(biāo)是發(fā)芽率和發(fā)芽勢，而發(fā)芽指數(shù)既反映發(fā)芽率高低又反映種子的發(fā)芽速度[10]。由圖1可見，經(jīng)GA3浸種處理的多刺綠絨蒿、總狀綠絨蒿和草甸綠絨蒿的發(fā)芽率、發(fā)芽勢明顯低于對照處理的種子(p<0.05)(見圖1)，其中發(fā)芽率降低5.3%～13.8%，發(fā)芽勢降低0.6%～2.7%。同時(shí)平均發(fā)芽時(shí)間均比對照組處理的種子長1～3 d，發(fā)芽啟動(dòng)時(shí)間均比對照組處理的種子長1～2 d。尼泊爾綠絨蒿在對照組處理和150 mg·L-1GA3處理下發(fā)芽率均不足10%，在GA3浸種處理下，發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)較對照處理均無顯著差異(p>0.05)(見圖1)，發(fā)芽啟動(dòng)時(shí)間明顯延后13 d，平均發(fā)芽時(shí)間則延長11 d。而150 mg·L-1GA3處理對貝利葉綠絨蒿種子發(fā)芽有促進(jìn)作用，其發(fā)芽勢明顯高于對照處理種子(p<0.05)(見圖1)，發(fā)芽啟動(dòng)時(shí)間較對照處理提前3 d，GA3處理下的種子平均發(fā)芽時(shí)間縮短6 d。

在暗處理?xiàng)l件下，多刺綠絨蒿、總狀綠絨蒿、尼泊爾綠絨蒿以及草甸綠絨蒿的種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢均高于對照處理的種子(見圖1)，其中發(fā)芽率增加4%～28.7%，發(fā)芽勢增加0.7%～17.4%，發(fā)芽指數(shù)增加0.06～1.64。同時(shí)平均發(fā)芽時(shí)間均比對照組處理的種子縮短1～3 d，發(fā)芽啟動(dòng)時(shí)間均比對照組處理的種子縮短2～6 d。尼泊爾綠絨蒿種子在暗處理?xiàng)l件下仍低于20%。雖然在暗處理下，發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)均為最高，但發(fā)芽啟動(dòng)時(shí)間延后4 d，平均發(fā)芽時(shí)間延長2 d。而貝利葉綠絨蒿暗處理下，發(fā)芽率低于對照處理種子，

圖1 2種前處理下5種綠絨蒿種子的萌發(fā)特性

但發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均顯著高于對照(p<0.05)(見圖1)，發(fā)芽啟動(dòng)時(shí)間和平均發(fā)芽時(shí)間明顯縮短。

2.2 不同培養(yǎng)基對多刺綠絨蒿種子萌發(fā)的影響

多刺綠絨蒿種子在1/2 MS培養(yǎng)基條件下，其發(fā)芽率高于對照處理種子8.7%；在MS培養(yǎng)基和1/3 MS培養(yǎng)基條件下明顯低于對照組種子發(fā)芽率(p<0.05)(見圖2)，其發(fā)芽率降低17.1%～29.7%。

圖2 不同培養(yǎng)基對多刺綠絨蒿種子萌發(fā)的影響

3 討 論

有關(guān)GA3可以促進(jìn)種子萌發(fā)、打破種子休眠的報(bào)道較多[11-15]，GA3可通過誘導(dǎo)種子內(nèi)部的淀粉酶等水解酶的合成促進(jìn)種子萌發(fā)[5]，可通過代替低溫層積打破種子休眠，提早種子發(fā)芽[16]。暗處理會(huì)誘導(dǎo)植物進(jìn)入衰老階段[17]，植物衰老是一系列復(fù)雜有序的過程，包括葉綠素降解、光合活性降低、蛋白質(zhì)降解、脂質(zhì)過氧化反應(yīng)增加、與衰老相關(guān)的酶活性的增強(qiáng)[18-20]。本試驗(yàn)表明：經(jīng)150 mg·L-1GA3浸種處理的4種綠絨蒿(除貝利葉綠絨蒿以外)種子萌發(fā)較對照處理差。在暗處理?xiàng)l件下，這4種綠絨蒿種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均有不同程度的提高，發(fā)芽啟動(dòng)時(shí)間和平均發(fā)芽時(shí)間均有不同程度的縮短。貝利葉綠絨蒿種子萌發(fā)在150 mg·L-1GA3處理下得到促進(jìn)，但并沒有形成顯著差異，同時(shí)種子的發(fā)芽指數(shù)有所提高，發(fā)芽啟動(dòng)時(shí)間和平均發(fā)芽時(shí)間都明顯縮短。綠絨蒿種子萌發(fā)經(jīng)暗處理的總體效果優(yōu)于150 mg·L-1GA3處理下的發(fā)芽情況。

研究表明，GA3浸種處理對種子萌發(fā)有促進(jìn)作用。但是屈燕等研究發(fā)現(xiàn)，不同居群的總狀綠絨蒿種子對GA3處理的反應(yīng)是有差異的[9]；本研究結(jié)果顯示，150 mg·L-1GA3沒有明顯的促進(jìn)這5種綠絨蒿的種子萌發(fā)，這可能是由于不同濃度的GA3對不同種綠絨蒿種子的處理效果存在差異。

本研究表明，在5個(gè)種中，多刺綠絨蒿、總狀綠絨蒿和草甸綠絨蒿同屬于Cumminsia亞屬，較之另外2種，貝利葉綠絨蒿(Grandes亞屬)和尼泊爾綠絨蒿(Meconopsis亞屬)的萌發(fā)情況綜合情況最好，發(fā)芽率較高，且平均發(fā)芽時(shí)間短。雖然同一亞屬的種子的萌發(fā)情況較一致，但是同屬性的種子之間的萌發(fā)情況也可能存在一定的差異，還有待對該屬的其它種進(jìn)行更全面的研究。

總之，本研究中在暗處理下對綠絨蒿種子萌發(fā)有促進(jìn)作用，150 mg·L-1GA3處理一定程度抑制多刺綠絨蒿、總狀綠絨蒿和草甸綠絨蒿種子的萌發(fā)，但能促進(jìn)貝利葉綠絨蒿種子的萌發(fā)。綠絨蒿屬植物種子的萌發(fā)特性與不同種類和不同濃度的植物生長調(diào)節(jié)劑之間的關(guān)系有待進(jìn)一步研究。