王斌 曹小勇 胡選萍 蔣景龍 秦公偉 高尚 趙垚

(陜西理工大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院/陜西省資源生物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 漢中 723000)

白及為蘭科白及屬植物[1,2],分布于亞洲的緬甸北部經(jīng)我國(guó)至日本,我國(guó)產(chǎn)4 種,分別是紫花白及(Bletillastriata)、黃花白及 (Bletillaochracea)、小白及(Bletillaformosana)、華白及 (Bletillasinensis)[3]。白及作為我國(guó)傳統(tǒng)珍稀名貴中藥,假鱗莖具有較高的藥用價(jià)值[4],含有白及多糖、聯(lián)芐類、菲類等主要有效成分,有止血補(bǔ)肺、生肌止痛、延緩皮膚衰老之功效,廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、化妝品領(lǐng)域[5,6]。此外,白及花色艷麗,觀賞價(jià)值極高,是我國(guó)著名花卉品種[7]。

目前,高溫是一種較常見的環(huán)境脅迫,國(guó)內(nèi)外關(guān)于高溫對(duì)種子萌發(fā)影響研究頗多,多項(xiàng)研究表明,高溫對(duì)種子的萌發(fā)有抑制作用,也會(huì)出現(xiàn)促進(jìn)作用。如,鄧紅山等人表明,持續(xù)超高溫浸種會(huì)抑制辣木種子萌發(fā)和胚根的發(fā)育,辣木種子的最適浸種溫度為40℃[8]；陳麗等人研究了不同浸種溫度和浸種時(shí)間對(duì)水稻種子發(fā)芽的影響,表明當(dāng)浸種溫度為30℃時(shí),浸種超過48h 后,各試驗(yàn)種子均出現(xiàn)不同程度的異味[9]；付麗君等人表明,當(dāng)溫度達(dá)到35℃以上,4 個(gè)品系的唐山秋瓜種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均呈遞減趨勢(shì),38℃處理對(duì)4 個(gè)品系發(fā)芽指標(biāo)的抑制作用顯著高于35℃處理[10]；Tarrega 等人表明,在130℃以上,并且脅迫超過5min 時(shí),獼猴桃種子的萌發(fā)率為0%,并且相對(duì)于對(duì)照,適度的熱處理(在70℃和100℃) 顯著提高了發(fā)芽率[11]。Benliang Deng等人表明所有玉米種子的最佳溫度30℃,但是與其它種子相比,在40℃下,紫色種子的發(fā)芽率最高；在30℃下,白色種子的發(fā)芽率最高[12]。目前有研究表明植物性煙霧可刺激80 多個(gè)屬的種子發(fā)芽,煙霧影響植物的整體活力,并對(duì)花粉的生長(zhǎng)具有刺激作用。將1：250 的煙水(Smoke-water) 注入1/2MS 培養(yǎng)基中,可顯著提高瀕危附生蘭科豹紋蘭屬植物Ansellia africana 種子的發(fā)芽率指數(shù)(GRI) 和發(fā)育速度指數(shù)(DRI)[13]。目前尚無文獻(xiàn)報(bào)道高溫對(duì)白及種子萌發(fā)影響,本研究通過不同溫度及時(shí)間處理,探索白及種子對(duì)溫度的耐受性,另外本研究可為許多種子休眠、萌發(fā)時(shí)間長(zhǎng)的蘭科植物種子處理提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與處理

本試驗(yàn)以紫花白及(Bletilla striata) 種子為試材,用尼龍篩網(wǎng)將種子包裹,以25℃種子作為對(duì)照組,將水浴鍋(科偉HH-2 型) 的溫度分別設(shè)置為40℃、50℃、55℃、60℃,浸種5～60min,每5min 為1 個(gè)處理,將處理白及種子放入裝有20mL 純凈水的培養(yǎng)瓶中,置于25℃,光照環(huán)境中培養(yǎng),每組各3 個(gè)重復(fù)。

1.2 測(cè)定指標(biāo)與方法

分別在3 個(gè)重復(fù)的培養(yǎng)瓶中各取20 個(gè)球莖或種子,在體視顯微鏡 (Leica M205C) 下拍照,使用Digimizer 軟件對(duì)照片中球莖和種胚直徑測(cè)量,再測(cè)定其萌發(fā)率(萌發(fā)標(biāo)志為種胚變綠,種皮破裂)。

萌發(fā)率=已萌發(fā)的/20×100%

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用GraphPad Prism 5 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析,使用Tukey 檢驗(yàn)進(jìn)行組間差異顯著性檢驗(yàn)(p＜0.05) 并作圖。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 高溫對(duì)白及種子萌發(fā)的影響

CK 白及種子萌發(fā)率為100%,白及原球莖上已有葉片、假根的發(fā)育(見圖2A),40℃ (5～60min) 對(duì)種子萌發(fā)率無影響,50℃35min、55℃15min、60℃5min 對(duì)種子萌發(fā)有顯著抑制作用,并且處理時(shí)間越長(zhǎng),種子萌發(fā)率就越低,如60℃ (5～10min)、55℃(10～30min)、50℃ (10～45min) 的種子萌發(fā)率越來越低；50℃ (45～60min) 的種子萌發(fā)率約為8%左右；55℃30min 和60℃10min 的種子萌發(fā)率為0% (見圖2C)；50℃30min 和55℃15min 的種子萌發(fā)率分別為47%和45%,接近50%。

2.2 高溫對(duì)白及球莖生長(zhǎng)的影響

CK 的球莖直徑約為0.38mm,40℃ (5～60min)對(duì)球莖直徑基本無影響；50℃35min、55℃15min、60℃5min 對(duì)原球莖生長(zhǎng)有顯著抑制作用；50℃ (40～60min) 的直徑約為0.22mm 左右,55℃ (25～35min)、60℃ (5～10min) 的直徑約為0.2mm 左右。說明不同溫度對(duì)白及球莖生長(zhǎng)影響不同,并且溫度越高,影響越大。

同一溫度的不同浸種時(shí)間對(duì)白及球莖和種胚直徑的大小影響不同,從圖3 可以看出,在50℃和55℃下都表現(xiàn)出處理時(shí)間越長(zhǎng),抑制越明顯的現(xiàn)象,如50℃(20～40min) 和55℃ (5～25min) 的直莖越來越小。

表1 50℃和55℃對(duì)球莖直徑的影響

通過對(duì)萌發(fā)率和球莖直徑大小對(duì)比分析,發(fā)現(xiàn)一些組合萌發(fā)率低,而球莖直徑與CK 無差異的現(xiàn)象,通過對(duì)材料觀察和數(shù)據(jù)分析,發(fā)現(xiàn)一些組合可以促進(jìn)原球莖生長(zhǎng)；以表1 幾種組合為例,通過除去未萌發(fā)種子,只統(tǒng)計(jì)已萌發(fā)球莖直徑,可以發(fā)現(xiàn)50℃(15min、20min、25min、30min) 和55℃ (5min) 的球莖直徑大于CK,說明這些處理組合對(duì)白及球莖的生長(zhǎng)具有促進(jìn)作用(見圖2B)。

3 討論

白及種子是一種容易萌發(fā)的蘭科植物種子,可直接在去離子水中萌發(fā),一些蘭科植物種子的萌發(fā)需要共生真菌提供營(yíng)養(yǎng)[14],如天麻種子必須依靠紫萁小菇才能萌發(fā)[15],所以本研究的一些處理組合可以為其它蘭科植物種子處理提供參考。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn):CK 種子可以正常萌發(fā),球莖直徑和種子萌發(fā)率分別為0.38mm 和100%,40℃對(duì)白及種子萌發(fā)的無影響,50℃5min、55℃5min、60℃5min 對(duì)萌發(fā)率影響比較顯著,50℃35min、55℃15min、60℃5min 對(duì)原球莖生長(zhǎng)有顯著影響,并且溫度越高、浸種時(shí)間越長(zhǎng),對(duì)種子萌發(fā)影響越大,55℃30min 和60℃10min 的白及種子萌發(fā)率為0%。陳麗等人研究表明,寧粳浸種溫度達(dá)30℃時(shí),隨著浸種時(shí)間的延長(zhǎng)種子發(fā)芽率下降明顯[15]；陳發(fā)軍等人表明,50℃和60℃處理會(huì)降低碎芥種子的萌發(fā)率[16]；李文楊研究不同浸種溫度對(duì)白菜種子萌發(fā)與幼苗生長(zhǎng)的影響,表明30℃下白菜種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)最高,而高溫(60℃和90℃) 和低溫(15℃) 浸種不利于白菜種子的萌發(fā),隨著溫度的升高,發(fā)芽率呈下降趨勢(shì)[17]。這些結(jié)論與本研究結(jié)果相似,表明高溫可以抑制種子的萌發(fā),但每種植物種子對(duì)高溫的耐受性是不同的,如白及種子的耐受性大于寧粳,而小于碎芥種子和白菜種子,由于白及種子微小,種皮薄,對(duì)高溫的耐受已超過40℃,說明白及種子對(duì)高溫的耐受能力比較強(qiáng)。

溫度是影響植物種子萌發(fā)的重要因素之一,可以打破種子的休眠[18],合適的溫度可以軟化種皮,促進(jìn)種子吸水,從而促進(jìn)種子的萌發(fā)[19]。余嬌娥等人表明,60℃、80℃以及100℃2.5min 處理對(duì)黃茅種子萌發(fā)有顯著促進(jìn)作用,但100℃ (5min 和10min) 的處理,對(duì)種子萌發(fā)有明顯抑制作用[20]；納偉表示,50℃水溫處理黃秋葵種子時(shí),發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率達(dá)到最大[21]；徐世才等人表示隨著浸種時(shí)間的增長(zhǎng),沙芥種子的發(fā)芽率先增長(zhǎng),后下降[22]；陳勇等人表示,高溫(100℃) 浸種處理方法能夠較大幅度提高粉葉羊蹄甲的發(fā)芽率,并且浸種時(shí)間越長(zhǎng),發(fā)芽率越高[23]；何權(quán)也表明,隨著處理溫度和時(shí)間的增加,梭梭種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均先增加后降低[24]。上述研究表明,高溫可以促進(jìn)種子的萌發(fā),但每種植物種子的合適萌發(fā)溫度不同；本研究中表明,在常溫下白及種子的萌發(fā)率最高,高溫對(duì)白及種子的萌發(fā)并無促進(jìn)作用,有一定的抑制作用,可能是由于白及種子沒有休眠現(xiàn)象,無需外界對(duì)萌發(fā)提供幫助,但是在50℃ (15min 和20min)、55℃5min下,對(duì)已萌發(fā)種子的生長(zhǎng)具有促進(jìn)作用。