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        不同濃度GA3浸種和浸種時(shí)間對(duì)馬鞭草種子萌發(fā)的影響

        2021-12-09 11:15:44鄧子賢葛德助李翔宇謝冬梅
        耕作與栽培 2021年5期
        關(guān)鍵詞:影響研究

        鄧子賢, 馬 磊, 張 俻, 葛德助, 李翔宇, 謝冬梅

        (1.安徽普康中藥資源有限公司, 安徽 亳州 236800; 2.安徽濟(jì)人藥業(yè)有限公司, 安徽 亳州 236800;3.安徽中醫(yī)藥大學(xué) 藥學(xué)院&現(xiàn)代中藥安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 合肥 230012)

        馬鞭草(VerbenaofficinalisL.)是馬鞭草科馬鞭草屬多年生直立草本植物,分布于溫帶至熱帶地區(qū),其干燥全草作為中藥材馬鞭草供藥用,主產(chǎn)于河南、貴州,安徽、浙江、江西、福建、湖北、四川等地亦產(chǎn),且以野生來(lái)源為主[1]。研究表明,馬鞭草種子存在季節(jié)性休眠,于3 ℃層積處理28周后,種子的休眠可解除,種子發(fā)芽率達(dá)80%以上[2]。然而在使用馬鞭草種子作為繁殖材料進(jìn)行育苗的過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)休眠馬鞭草種子的層積處理耗時(shí)長(zhǎng),且破除休眠后的種子發(fā)芽勢(shì)弱,難以滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)需求。

        植物種子的休眠類(lèi)型不同,解除休眠主要有溫濕層積處理、生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑處理、機(jī)械破皮和化學(xué)藥劑處理等不同方式[3]。在很多研究和實(shí)踐生產(chǎn)中常使用GA3作為外源激素用來(lái)解除種子休眠。研究表明,GA3可誘導(dǎo)淀粉酶和其他水解酶的合成,促進(jìn)胚的生長(zhǎng),并通過(guò)拮抗抑制由ABA調(diào)控的種子休眠來(lái)破除休眠并誘導(dǎo)萌發(fā)[4-5];適宜濃度的GA3處理能夠解除多葉棘豆[6]、華重樓[7]、防風(fēng)[8]、栝樓[9]等藥用植物種子的休眠,顯著促進(jìn)種子萌發(fā)。

        目前用GA3處理馬鞭草種子的相關(guān)研究未有報(bào)道。本文以休眠的馬鞭草種子為材料,研究GA3對(duì)種子萌發(fā)的影響,尋找GA3促進(jìn)馬鞭草種子萌發(fā)的最適濃度和最佳作用時(shí)間,為馬鞭草的標(biāo)準(zhǔn)化育苗提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。

        1 材料與方法

        1.1 材 料

        馬鞭草種源為大別山區(qū)野生居群,2018年10月移栽至安徽濟(jì)人藥業(yè)有限公司。2020年8月采集40株栽培馬鞭草植株的成熟果穗,凈選風(fēng)干,選取籽粒飽滿(mǎn)、健康種子用于實(shí)驗(yàn)。

        1.2 方 法

        1.2.1不同濃度GA3對(duì)馬鞭草種子萌發(fā)的影響

        GA3濃度設(shè)[0(ck),200,400,600,800,1 000,1 200,1 400 mg·L-1]8個(gè)處理水平,每水平用種100顆,3次重復(fù),對(duì)照用去離子水處理。種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)采用紙床紙上(TP)培養(yǎng)法,將種子置于鋪有單層濾紙的90 mm培養(yǎng)皿,在黑暗環(huán)境下于25 ℃恒溫箱培養(yǎng)萌發(fā)。為保證試驗(yàn)過(guò)程中每處理GA3濃度的穩(wěn)定,空氣濕度控制在90%左右,期間每3 d更換一次GA3溶液。從萌發(fā)培養(yǎng)開(kāi)始每天進(jìn)行一次萌發(fā)統(tǒng)計(jì),以可見(jiàn)約1 mm的白色胚根露出種孔為萌發(fā)標(biāo)準(zhǔn)[2]。

        1.2.2GA3不同浸種濃度和浸種時(shí)間對(duì)馬鞭草種子萌發(fā)的影響

        GA3浸種濃度設(shè)[0(ck),500,1 000,2 000,3 000,4 000 mg·L-1]6個(gè)處理水平,浸泡時(shí)間設(shè)(12,24,36,48 h)4個(gè)處理水平,每處理用種100顆,3次重復(fù),對(duì)照用去離子水處理。浸種過(guò)程中每處理用GA3溶液100 mL,馬鞭草種子0.5 g。浸泡時(shí)間結(jié)束后將種子撈出,用濾紙吸去種子表面殘液,然后隨機(jī)取浸泡完畢的種子100顆置于加入去離子水的紙床培養(yǎng)皿,在黑暗環(huán)境下于25 ℃恒溫箱培養(yǎng)萌發(fā)。由于浸種處理時(shí)間偏長(zhǎng),為去除種子吸脹吸水時(shí)間的誤差,培養(yǎng)時(shí)間以浸種實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)計(jì)算發(fā)芽率。

        1.2.3指標(biāo)測(cè)定

        發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)3個(gè)指標(biāo)根據(jù)以下公式[10]計(jì)算。發(fā)芽率(%)=(14 d內(nèi)的種子發(fā)芽數(shù)/種子總數(shù))×100%,發(fā)芽勢(shì)(%)=(7 d內(nèi)的種子發(fā)芽數(shù)/種子總數(shù))×100%,發(fā)芽指數(shù)=∑(Gt/Dt)×100%(Gt為t日種子發(fā)芽數(shù),Dt為對(duì)應(yīng)的統(tǒng)計(jì)日數(shù))。

        1.2.4數(shù)據(jù)分析

        利用IBM SPSS Statistics 23軟件進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)和多重比較,使用Excel 2019軟件處理數(shù)據(jù)并做圖表。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 GA3濃度對(duì)馬鞭草種子萌發(fā)的影響

        結(jié)果如表1所示,當(dāng)GA3的濃度為200~800 mg·L-1時(shí),各濃度處理之間的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)這3個(gè)發(fā)芽指標(biāo)均隨GA3濃度的增加顯著上升(p<0.05)。在GA3濃度為800 mg·L-1時(shí),3個(gè)指標(biāo)均達(dá)到最高值,分別為98.33%,73.00%,16.20。當(dāng)GA3濃度為800~1 400 mg·L-1時(shí),800 mg·L-1、1 000 mg·L-1、1 200 mg·L-13個(gè)處理之間的發(fā)芽率在趨于穩(wěn)定后逐漸降低且無(wú)顯著差異;發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)則隨GA3濃度的進(jìn)一步增大而顯著降低,種子萌發(fā)的速度明顯減緩。綜合分析,GA3濃度對(duì)馬鞭草種子萌發(fā)影響顯著,表現(xiàn)促進(jìn)作用的最佳濃度為800 mg·L-1,發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)分別為98.33%,73.00%,16.20。

        表1 GA3濃度對(duì)馬鞭草種子萌發(fā)的影響

        2.2 GA3不同浸種濃度和浸種時(shí)間對(duì)馬鞭草種子發(fā)芽率的影響

        如表2所示,GA3不同浸種濃度,不同浸種時(shí)間對(duì)馬鞭草種子發(fā)芽率均有顯著影響且兩者交互作用也顯著(p<0.05)。當(dāng)GA3浸種濃度處于偏低水平(500 mg·L-1與1 000 mg·L-1),發(fā)芽率隨浸種時(shí)間的延長(zhǎng)增加緩慢。當(dāng)GA3的浸種濃度達(dá)到1 000 mg·L-1和2 000 mg·L-1兩個(gè)水平時(shí),浸種時(shí)間和發(fā)芽率之間呈現(xiàn)顯著線性正相關(guān)的關(guān)系,R2分別為0.989和0.991 1,線性方程分別為y=0.419 4x+6.5和y=2.055 6x-7.833 3,如圖1所示。當(dāng)浸種濃度增加到3 000 mg·L-1以上后,發(fā)芽率隨浸種時(shí)間的延長(zhǎng)增加緩慢,趨于上限100%。綜合分析,適當(dāng)?shù)卦龃驡A3的浸種濃度或延長(zhǎng)浸種時(shí)間都能顯著地提高馬鞭草種子的發(fā)芽率。GA3浸種的最佳處理組合為:3 000 mg·L-148 h或4 000 mg·L-124 h,發(fā)芽率分別為98.33%和97.67%。

        表2 GA3不同浸種濃度和浸種時(shí)間對(duì)馬鞭草種子發(fā)芽率的影響

        圖1 GA3浸種時(shí)間和發(fā)芽率的線性回歸分析

        3 結(jié)論與討論

        不同植物在漫長(zhǎng)的進(jìn)化過(guò)程中形成了各式復(fù)雜的休眠類(lèi)型,從生物學(xué)的角度來(lái)看植物種子的休眠是一種抵御不利環(huán)境的適應(yīng)性表現(xiàn),保證了自身的繁殖[11-12]。但這種復(fù)雜的休眠卻給植物資源的開(kāi)發(fā)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了極大的困難。馬鞭草種子嚴(yán)重休眠,經(jīng)測(cè)定發(fā)芽率只有0.67%~1.67%。本研究在完全浸潤(rùn)條件下,GA3濃度對(duì)馬鞭草種子的發(fā)芽呈現(xiàn)出低濃度促進(jìn)而高濃度抑制的典型植物激素特征。適宜濃度的GA3可有效解除馬鞭草種子的休眠狀態(tài),促進(jìn)發(fā)芽。當(dāng)GA3濃度高于800 mg·L-1時(shí),馬鞭草種子的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)都顯著降低,這表明高濃度的GA3使馬鞭草種子的萌發(fā)速度減緩,萌發(fā)逐漸受到抑制。

        在GA3不同浸種濃度和浸種時(shí)間處理馬鞭草種子的研究中,GA3的浸種濃度和浸種時(shí)間之間交互作用極顯著。在試驗(yàn)范圍內(nèi)提高GA3濃度或延長(zhǎng)浸種時(shí)間都能顯著地促進(jìn)馬鞭草種子的發(fā)芽。低濃度的GA3(500~1 000 mg·L-1)對(duì)馬鞭草種子發(fā)芽率的影響不顯著,只有2 000~4 000 mg·L-1的高濃度GA3才對(duì)馬鞭草種子的發(fā)芽率表現(xiàn)出顯著的促進(jìn)作用,這與在GA3溶液完全浸潤(rùn)下的作用方式不同。在完全浸潤(rùn)實(shí)驗(yàn)下,GA3濃度為1 000 mg·L-1時(shí)馬鞭草種子的發(fā)芽率高達(dá)95.33%;而在GA3浸種濃度高達(dá)1 000 mg·L-1,浸種時(shí)間長(zhǎng)達(dá)48 h時(shí),馬鞭草種子的發(fā)芽率依然只有26.00%。分析原因可能是完全浸潤(rùn)條件下的GA3作用于整個(gè)發(fā)芽期,這也間接說(shuō)明了浸種時(shí)間對(duì)種子萌發(fā)的重要影響。賈鑫等[6]研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)GA3的浸種濃度超過(guò)400 mg·L-1,浸種時(shí)間超過(guò)7 h時(shí),多葉棘豆的萌發(fā)開(kāi)始受到抑制。胡國(guó)華[13]研究認(rèn)為,在浸種時(shí)間12 h條件下當(dāng)GA3濃度高于300 mg·L-1時(shí)紫薇種子的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率都顯著降低。李佳等[14]研究認(rèn)為,在浸種24 h下當(dāng)GA3的濃度高于400 mg·L-1時(shí),杜仲種子的丙二醛含量顯著增加,杜仲種子的開(kāi)始受到逆境傷害,發(fā)芽率降低。本研究在GA3浸種濃度增大到4 000 mg·L-1,浸種時(shí)間增加到48 h時(shí),馬鞭草種子的發(fā)芽率仍高達(dá)97.67%,未表現(xiàn)出受到抑制的現(xiàn)象。說(shuō)明不同植物的種子對(duì)GA3的敏感性存在差異,外源GA3促進(jìn)不同植物種子萌發(fā)的最適處理方法不同。

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