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        藥用植物麻花秦艽種子休眠與萌發(fā)特性研究

        2021-07-23 06:42:10李亞兄
        青海草業(yè) 2021年2期
        關(guān)鍵詞:秦艽種子休眠層積

        李亞兄,張 萌,尚 軍

        (1.青海師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 青海省青藏高原藥用動植物資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,青海 西寧 810008;2.青海省森林草原防火預(yù)警監(jiān)測中心,青海 西寧 810008)

        麻花秦艽(GentianastramineaMaxim.)為龍膽科龍膽屬多年生草本植物,主要生長于海拔2 000~5 000 m的地區(qū),在我國甘肅、湖北、寧夏、青海和西藏等地均有分布,具有清熱利膽、舒筋止痛等功效,可用于治療風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、肺結(jié)核、黃疸、毒熱、水腫及二便不通等病癥,其根為常用上品藏藥[1,2]。2020年版《中國藥典》中將秦艽(GentianamacrophyllaPall.)、麻花秦艽(GentianastramineaMaxim .),粗莖秦艽(GentianacrassicaulisDuthie ex Burk.)或小秦艽(GentianadahuricaFisch.)作為中藥秦艽的基源植物[3]。在自然條件下,麻花秦艽主要靠種子來進(jìn)行有性繁殖,所得植株繁茂,根莖粗大,但是,麻花秦艽種子壽命短,產(chǎn)量比較低,出苗慢,出苗率低。

        植物在長期系統(tǒng)發(fā)育過程中,其種子可通過休眠來抵抗不利環(huán)境條件,從而達(dá)到對環(huán)境的適應(yīng)以及自身生命延續(xù)的目的,種子休眠在打破休眠需求環(huán)境水平上可分為深度休眠、中度休眠,非深度休眠三種[4]。種子休眠是調(diào)節(jié)萌發(fā)最佳時間和空間分布的一個方法,具有極其重要的生態(tài)學(xué)意義。侯茜等[5]所做實(shí)驗(yàn)研究表明冷藏保存可延長種子的壽命,并能提高其發(fā)芽率,秦艽種子最適宜的貯藏是將其封貯于紙袋中置于(4±1)℃溫度下。可通過機(jī)械處理、溫度處理、激素處理等方法解除種子休眠,促進(jìn)萌發(fā)[6]。根據(jù)種子對層積、赤霉素(gibberellin,GA)或干藏等處理的生理反應(yīng),Baskin 和 Baskin 提出了一個等級性的種子休眠分類系統(tǒng),包括生理休眠、形態(tài)休眠、形態(tài)生理休眠、物理休眠和組合休眠等五大類[7]。Debeaujon 等[8]指出,胚的生理休眠主要是抑制劑如脫落酸(abscisic acid,ABA) 濃度過高,而促進(jìn)劑如赤霉素(gibberellin acid,GA)等濃度過低所致。劉麗莎等[9]和滕紅梅等[10]利用赤霉素浸泡秦艽種子,發(fā)現(xiàn)20℃培養(yǎng)后均極大提高了種子發(fā)芽率。種子休眠對快速育種也有不利方面,甚至有時會延誤種植計劃。為了在實(shí)踐中能夠快速打破休眠而培育麻花秦艽種苗,本實(shí)驗(yàn)通過不同方式在不同的角度上進(jìn)行了較深入的探討。

        1 材料與方法

        1.1 材料

        2015年9月,在海拔3 200~3 400 m的貴德縣尕讓鄉(xiāng),自麻花秦艽種子果莢由綠轉(zhuǎn)黃之時,采集其種子,在自然條件下晾干,脫粒、分選,除去雜質(zhì),于室溫下存放備用。

        1.2 方法

        1.2.1 種子萌發(fā) 將新采集的種子或經(jīng)過處理的種子置于蒸餾水中浸泡24 h后,在直徑為6 cm的培養(yǎng)皿內(nèi)濕潤的濾紙上排放100粒種子,5個重復(fù)。萌發(fā)溫度分別是15℃、20℃和25℃,光周期為12 h/d,光強(qiáng)約70 μmol / (m2·s) 。當(dāng)胚根突破種皮且生長到2 mm時,種子視為已萌發(fā),萌發(fā)時間持續(xù)30 d。

        1.2.2 冷層積處理 在圓口塑料花缽(直徑15cm,高20cm)內(nèi)先填充1層濕潤的河沙(約5cm厚)然后將種子(1.00g)平鋪于沙面上,再蓋上1層濕潤的河沙(約5cm厚):依次放入3層種子,并覆蓋濕潤的河沙。將3個這樣的花缽放于4℃進(jìn)行冷層積處理,從第10 d開始取種,每隔10 d取一次,每組5個樣,100粒在20℃進(jìn)行發(fā)芽實(shí)驗(yàn),7 d內(nèi)萌發(fā)數(shù)。其他條件如1.2.1所述,持續(xù)觀測60 d。

        1.2.3 GA3處理 將種子用新配置的赤霉素(GA3)溶液(100ppm、200ppm 、400ppm 、800ppm 和1 600ppm)浸泡24 h,然后,每種處理分5組放入圓口塑料花缽墊中進(jìn)行處理,到第10 d時取出做發(fā)芽試驗(yàn),將種子放入培養(yǎng)皿內(nèi),每個培養(yǎng)皿放置100粒種子,5個重復(fù),在20℃進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn),7 d內(nèi)萌發(fā)數(shù)。其他萌發(fā)條件或萌發(fā)標(biāo)準(zhǔn)如1.2.1所述。

        1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

        種子萌發(fā)率以平均值(mean)± 標(biāo)準(zhǔn)偏差(%)表示。

        平均萌發(fā)時間T= ∑ ( ti × ni ) / N,其中 ti 為萌發(fā)實(shí)驗(yàn)的第i 天;ni 為第i 天所萌發(fā)的種子數(shù),N 為試驗(yàn)種子的總數(shù)。利用 SPSS 16.0 對萌發(fā)率和平均萌發(fā)時間進(jìn)行最小顯著差異性(LSD)分析。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 新鮮的成熟種子的萌發(fā)

        在15℃、20℃、25℃成熟種子均未萌發(fā),這表明麻花秦艽種子存在休眠生理學(xué)特性。

        2.2 冷層積對種子休眠的影響

        隨著4℃冷層積時間的延長,麻花秦艽種子在30 d后,種子開始了發(fā)芽,隨著處理時間延長,發(fā)芽率不斷增加,在60 d時達(dá)到90.6±4.5 0%,見表1。

        表1 冷層積(4℃)對解除麻花艽種子休眠作用

        2.3 GA3 對種子萌發(fā)的影響

        經(jīng)過GA3預(yù)處理后,麻花秦艽種子在低溫4℃的條件下處理10 d后,GA3不同濃度處理后萌發(fā)率得到顯著改善,在濃度為800 ppm時,發(fā)芽率最高見表 2 ,說明赤霉素對秦艽種子的休眠破除作用顯著。

        表2 GA3 溶液浸泡處理后對種子萌發(fā)率的作用

        3 討論

        無論在熱帶還是寒帶地區(qū),一些植物種子存在種子后熟生理學(xué)現(xiàn)象,這是植物對環(huán)境的一種適應(yīng)生物學(xué)現(xiàn)象,在青藏高原由于環(huán)境寒冷、植物生長期較短,許多植物種子在脫離植株后種子胚僅處于原胚狀態(tài),在后期種子胚發(fā)育成熟后,也存在生理休眠現(xiàn)象。麻花秦艽新成熟的種子經(jīng)萌發(fā)實(shí)驗(yàn)中,基本不發(fā)芽,這表明新成熟的麻花秦艽種子存在后熟生理學(xué)現(xiàn)象,在通過低溫積層處理20d后,以及赤霉素處理后種子均能夠很好地萌發(fā),表明種子后熟是由于種子生理休眠所致。在麻花秦艽栽培生產(chǎn)中,應(yīng)用冷積層處理也能打破種子休眠,但是冷積層處理需要控制溫度,同時在冷積層處理過程中時間太長,易導(dǎo)致種子霉變和處理不穩(wěn)定和便利的原因,因而我們建議種子后熟處理采用赤霉素處理的方法。

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