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不同处理方法对破除南方红豆杉种子休眠的影响

2014-02-06陈发军沈晨薇李石清熊耀康张春椿

浙江农业科学 2014年11期
关键词:爱多层积种子活力

陈发军,沈晨薇,李石清,熊耀康,张春椿*

(1.丽水市科技局生产力促进中心,浙江丽水 323000;2.浙江中医药大学,浙江杭州 310000)

不同处理方法对破除南方红豆杉种子休眠的影响

陈发军1,沈晨薇2,李石清2,熊耀康2,张春椿2*

(1.丽水市科技局生产力促进中心,浙江丽水 323000;2.浙江中医药大学,浙江杭州 310000)

试验结果表明,酸蚀、混合营养液浸泡、变温层积处理可在一定程度上破除南方红豆杉种子的休眠。南方红豆杉种子用60%H2SO4腐蚀,GA3、6-BA、硼酸、柠檬酸、维生素E、维生素D、多效唑、谷氨酸钠、甘氨酸、吲哚丁酸、硝酸铵、KNO3、PEG等混合液(组分比依次为1∶2∶1∶1∶1∶1∶2∶4∶4∶1∶1∶1∶5)浸泡,变温层积(依次为4℃,-23℃和-4℃)处理120 d后,种子发芽率及发芽势较高,分别为81.3%和71.3%。经60%H2SO4腐蚀,200 mg·L-1GA3,5 mg·L-16-BA及6 000倍爱多收液联合浸泡,变温层积处理120 d后,种子发芽率、发芽势也可达78.7%和70.0%。

南方红豆杉;种子;低温层积;混合营养液;休眠

南方红豆杉[Taxusmairei(Lemee et Levl.)S. Y.Hu ex Liu]系红豆杉科、红豆杉属植物。广泛分布在欧洲、北美洲及东亚等北半球地区,我国主要分布在长江流域及其以南各省[1]。据记载,红豆杉属植物枝叶具有解毒散积、活络止痛、利水消肿、化湿驱虫作用[2]。现代研究表明,其主要含有紫杉醇、10-脱乙酰巴卡亭Ⅲ等紫杉烷类成分,以及少量的黄酮和多糖类等成分[3]。其中,抗癌活性成分紫杉醇因其独特的抗癌机制和显著的疗效而被用于治疗肺癌、乳腺癌、卵巢癌和食管癌等恶性肿瘤[4]。但是,南方红豆杉种子本身具有深休眠,种皮的透性、胚的发育情况、种子的发芽抑制物、温度等[5]影响其萌发,自然条件下需要两冬一夏才能萌发,未经特殊处理的形态成熟种子,一般需1年以上层积催芽方能解除休眠,发芽率低且不整齐,往往造成有限种子资源的极大浪费[6]。因此,对于破除南方红豆杉种子休眠机理进行研究,对提高南方红豆杉的繁殖系数,保护南方红豆杉资源,挽救濒临灭绝的红豆杉属植物物种及遗传多样性保护具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 材料

供试仪器。AR224CN电子天平,奥豪斯仪器(上海)有限公司出品。BIC-250人工气候培养箱,上海博迅实业有限公司医疗设备厂出品。GZX-9070MBE电热鼓风干燥箱,上海博迅实业有限公司医疗设备厂出品。

供试南方红豆杉种子。采自于浙江省桐庐金竹岭南方红豆杉自然保护区。

供试试剂。均为分析纯。

1.2 方法

1.2.1 低温层积时间及萌发温度

低温层积处理。将种子用清水浸泡2 d(约48h),先用70%酒精灭菌30 s,再用3%NaClO灭菌5~6 min,然后沙藏(V沙∶V种子为3∶1),2~5℃低温层积(种沙含水量保持在70%左右)。分别于层积后0,7,15,30,45,60,75,90,105,120和135 d取材备用。

种子活力测定。供试南方红豆杉种子活力测定采用TTC染色方法。取50粒种子,沿背轴均匀纵切,切面向下置于培养皿内,培养皿内覆一层用0.5%TTC溶液(m:V,pH值6.8)润湿的滤纸,于35℃温箱中培育10 h,考查并记录有生活力的种子数量。重复3次。

种子活力/%=有活力的种子数/每个培养皿内供试种子数×100。

种子发芽试验。取处理的种子,70%酒精灭菌30 s,3%NaClO灭菌5~6 m in,清水洗去残液。将灭菌后的种子分为3组,每组50粒,重复3次。各组恒定温度分别为5,15和25℃,在黑暗条件下进行萌发试验,每2 d观察记录1次种子发芽率,共计120 d。种子萌发以胚根伸出种皮(露白)为标志。

发芽率/%=发芽种子粒数/试验用种子总粒数×100,

发芽势/%=规定天数内种子发芽粒数/试验用种子总粒数×100。

1.2.2 生长调节剂

种子选取和处理。采用四分法取饱满的种子进行试验。用60%H2SO4浸泡3 h,流水冲洗24 h,分别配制0,50,200和400 mg·L-1的GA3溶液,0,5,10和20 mg·L-1的6-BA溶液,将爱多收溶液分别稀释0,2 000,4 000和6 000倍。

采用L16(43)正交设计,因素为GA3(A),6-BA(B)和爱多收(C)。1-4水平,A因素分别为0,50,200和400 mg·L-1;B因素分别为0,5,10和20 mg·L-1;C因素分别为0,2 000,4 000和6 000倍。16个处理组合,重复3次。种子浸泡24 h后,用蒸馏水冲洗,然后再将其浸泡于清水中4 d。

变温层积处理。取种子沙藏(V沙∶V种子为3∶1),放置4℃冰箱处理40 d,每隔5 d翻动检查1次,保持种子湿润。然后取出,筛掉沙子,薄层阴干,用生长调节剂浸泡24 h,移至23℃恒温室沙藏50 d,最后,4℃低温沙藏30 d。

种子发芽试验。发芽条件为温度25℃,光照16 h/黑暗8 h,光强80μmol·cm-2·s-1。

观察与记录。5 d为一个记录周期,试验共持续120 d。如发现种子发芽立即将其取出放入新的培养皿中,作隔离培养。统计不同处理下种子发芽初始时间、发芽率和发芽势。

1.2.3 混合营养液

混合营养液的配置。设置如下混合营养液:GA3、6-BA、硼酸、柠檬酸、维生素E、维生素D、多效唑、谷氨酸钠、甘氨酸、吲哚丁酸、硝酸铵、KNO3、PEG等按1∶2∶1∶1∶1∶1∶2∶4∶4∶1∶1∶1∶5比例(组分比)混合。

种子的选取。采用四分法分取饱满的种子进行试验。

种子的处理。种子经60%H2SO4浸泡3 h,流水冲洗24 h,然后用混合营养液浸泡种子4 h,在清水中浸泡4 d。以清水中浸泡5 d的种子为对照。

1.3 (2.1.4)数据处理

利用SPSS17.0处理数据,进行试验数据处理及方差分析。

2 结果和分析

2.1 低温层积时间及萌发温度

2.1.1 种子活力

低温层积处理后,各层积时间处理南方红豆杉种子活力的变化趋势见图1。

图1 层积时间对南方红豆杉种子活力的影响

由图1可知,南方红豆杉种子活力随时间的推移呈先增强后减弱的趋势,45 d时其活力最大。

2.1.2 种子发芽

南方红豆杉种子以层积时间30,45,60 d时取样,15℃条件下发芽处理的发芽率较高,其他时间段种子发芽率较低,甚至只有个别种子发芽。随着低温层积时间延长,60 d时种子裂口率达最高值,此后时间越长,种子裂口没有明显增加。25℃种子发芽条件下其裂口率最高。由此可以发现,在一定范围内,随着低温时间的延长,种子的裂口率和发芽率逐渐提高,但超过这个范围,对其萌发率和裂口率均无明显促进作用。

2.2 生长调节剂

由表1结果可知,联合使用植物生长调节剂处理南方红豆杉种子的发芽率及发芽势,远高于未经植物生长调节剂处理的种子。其中A3B2C4处理组合南方红豆杉种子发芽率及发芽势较高,分别为78.7%和70.0%,远远高于A1B1C1处理组合的发芽率(33.3%)及发芽势(25.3%)。

由此看出,以200 mg·L-1GA3,5 mg·L-16-BA及6 000倍爱多收联合使用,对破除南方红豆杉种子休眠的效果较好。

2.3 混合营养液

南方红豆杉种子经混合营养液激素处理后,种子发芽率达81.3%,发芽势为71.3%,远远高于对照组种子的发芽率和发芽势。

表1 各处理组合南方红豆杉种子的发芽率和发芽势

3 小结与讨论

低温对解除种子的休眠有质的作用,只有经历了足够的低温,才能解除其休眠,奠定促成种子发芽栽培的基础。但仅是低温层积处理,种子发芽率低,且发芽不整齐。采用低、高、低温度交替变温处理的种子发芽率高,催芽时间短,催芽后幼苗出土早且整齐。通过低温层积试验,结果表明,南方红豆杉种子低温层积45 d时其活力较大,低温层积时间在60 d时,种子裂口率较高。

种子萌发需要适宜的温度,温度过高或过低均会影响种子活力,造成发芽和出苗不整齐。本试验结果表明,在25℃萌发条件下,南方红豆杉种子的发芽率较好,15℃次之,5℃较差。

通过促南方红豆杉种子萌发的外源生长调节剂配比优化试验证实,GA3,6-BA及爱多收均可提高种子的裂口率和发芽率,经不同浓度生长调节剂处理的种子,在层积结束后,其发芽率均在40.0%以上,其中以200 mg·L-1GA3,5mg·L-16-BA及6 000倍爱多收联合使用处理效果较好,与不加生长调节剂处理的种子相比,种子的发芽率、发芽势均有明显提高。

可见,在酸蚀处理和变温层积的基础上,联合使用GA3,6-BA及爱多收处理对打破种子的休眠具有一定的促进作用。混合营养液中GA3和6-BA等可调节代谢,诱导种子萌发酶的生成,促进萌发;维生素E、维生素D、谷氨酸钠、甘氨酸等可以在种子萌发过程中提供其所需要的营养成分;KNO3和PEG等具有渗透调节作用,可以去除种皮和胚中不透气的蜡质;硼酸、柠檬酸、多效唑、吲哚丁酸、硝酸铵等可促进种子萌发。因此,本试验中,南方红豆杉种子经混合营养液处理后,种子发芽率达81.3%,远远高于对照组的33.3%。

[1] Bew ley JD,Black M.Seeds:Physiology of development and germ ination[M].New York:Plenum Press,1994:257.

[2] 李良松,马仲科,刘德庆.红豆杉名实与功用通考[J].中国中药杂志,2011,36(12):1682-1684.

[3] Evenari,M.Germ ination inhibitors[J].The Botom ical Review,1949,15(3):153-194.

[4] Kohler D R,Goldspiel B R.Paclitaxel taxol[J]. Phamacotherapy,1994,1(41):3-34.

[5] 王文章.红松种子抑制物质的初步研究[J].东北林学院学报,1978(1):91-106.

[6] 贾蕾,孙红春,周彦珍,等.祁白芷种子水浸液的萌发抑制效应初探[J].吉林农业大学学报,2006,28(1):4-8.

(责任编辑:吴益伟)

S 791.49

A

0528-9017(2014)11-1722-03

文献著录格式:陈发军,沈晨薇,李石清,等.不同处理方法对破除南方红豆杉种子休眠的影响[J].浙江农业科学,2014(11):1722-1724.

2014-09-16

浙江省科技厅项目(2012C23109);浙江省基金项目(LQ12H28003)

陈发军(1962-),男,浙江丽水人,农艺师,本科,从事红豆杉技术研究与推广工作。E-mail:cfj0915@163.com。

张春椿。E-mail:zhangchun200123@163.com。

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