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赤霉素和浓硫酸对单面针种子萌发的影响*

2015-01-17黄开顺陈金艳李开祥

西部林业科学 2015年2期
关键词:层积单面浓硫酸

黄开顺,陈金艳,黄 剑,李开祥

(广西林业科学研究院/广西特色经济林培育与利用重点实验室,广西 南宁530002)

单面针学名蚬壳花椒 (Zanthoxylum dissitum),为芸香科 (Rutaceae)花椒属 (Zanthoxylum)的一种植物,主要分布于广西、云南、贵州、湖南、湖北、重庆、四川等省 (区、市),其根、茎、果均可入药,具有活血散瘀、续筋接骨、理气止痛之功效,治跌打损伤、扭伤、骨折以及疝气痛等[1]。杨林等研究发现单面针果皮中的多糖具有一定的抗肿瘤作用[2]。

单面针野生繁殖能力低,野生资源少,其种皮坚硬是导致种子长期休眠及萌发困难的主要因素之一。近年来,国内有研究人员在单面针种子萌发方面进行初步探索。马英姿等通过机械破壳、硫酸浸蚀、激素浸种等方法处理单面针种子,发现用浓硫酸处理6 min去皮以及50 mg/L赤霉素 (GA3)溶液浸泡5 min后,置于25℃恒温培养箱内培养,种子萌发率可达到60%[3]。费明亮等利用25℃恒温气候箱进行避光培养研究,发现变温层积可有效解除单面针种子休眠,草炭拌种催芽的萌发率达到68%,湿沙拌种催芽的萌发率达到42%[4]。这些试验是在恒温培养箱内进行,环境条件要求较高,在实际生产中进行大规模育苗时可能面临一定的设备条件限制。单面针无性繁殖研究也有所进展,王平等利用单面针种子胚为外植体进行胚培养,最高萌发率可达86.7%[5];马英姿等用单面针幼茎作外植体,进行了最佳腋芽诱导培养基、最佳丛生芽诱导培养基、最佳增殖培养基、最佳生根培养基的筛选试验,结果为腋芽诱导率64%、丛生芽诱导率90%、增殖系数4和生根率78%[6]。通过无性繁殖方式可有效实现单面针资源的扩繁,但出于种质资源遗传多样性和资源保育策略的考虑,实生繁殖也很重要。

本研究利用赤霉素溶液和浓硫酸进行浸种处理对比试验,在常温条件下进行湿沙层积催芽,研究赤霉素和浓硫酸处理对单面针种子萌发的影响,以期获得有效解决单面针种子萌发困难问题的简便、实用技术,为实际生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

于2012年11月下旬在广西凤山县与天峨县交界区域采集野生单面针成熟果实,带回实验室摊平自然风干,至大多数果皮开裂露出黑色种粒,辅以人工剥取,滤掉杂质,获得纯净种子。

1.2 试验方法

1.2.1 选种与洗种

将单面针种子放入水桶,加清水并充分搅动后静置,去除漂浮水面的劣种粒,对剩下的优良种子用手掌反复搓洗和换水清洗,直至完全洗掉附着于硬种皮外表的油蜡层,最后捞出种子,在室内摊开晾干表面水分。

1.2.2 赤霉素浸种处理

配制1 000 mg/L、1 500 mg/L和2 000 mg/L 3种浓度的赤霉素溶液。每个浓度的浸种时间为6 h、12 h、24 h、48 h和72 h。以清水浸种处理作对照(CK)。每处理种子300粒。

1.2.3 浓硫酸和赤霉素组合浸种处理

使用的浓硫酸初始浓度为95%,用水稀释成80%后进行浸种试验。正式试验前先进行浸种时间的筛选,边浸种边取出种子用手工敲破种皮,找出恰好使硬种皮变脆但种仁未明显受损的浸种时间。正式浸种试验时,先将种子放入玻璃烧杯中,倒入浓硫酸后立即用玻棒不断搅拌,浸够时间后转至流动自来水中冲洗,之后将种子分成5份,每份300粒,分别用1 000 mg/L赤霉素溶液浸种6 h、12 h、24 h、48 h 和72 h。

1.2.4 湿沙层积催芽

经赤霉素和浓硫酸浸种后,每个处理的种子分别用湿润细河沙进行层积催芽。沙子提前半天用0.3%高锰酸钾溶液喷淋消毒,藏种时沙子湿度以手握成团、碰之即散为度。埋种时在花盆中装入一层厚约10 cm的湿沙作基床,然后均匀撒播种子,再埋上一层厚约2 cm的湿沙,最后覆盖一层半透明的塑料薄膜,置于通风明亮、常温的室内或挡雨棚下。催芽期间注意观察沙子水分状况,水分不足则掀开薄膜进行淋水保湿。所有试验种子于2012年12月13日至15日期间完成湿沙层积催芽。

1.2.5 萌发调查

湿沙层积埋种后52天,即2013年2月5日发现有种子萌发突破沙层表面,当天进行第1次调查。调查时仔细挖开沙子,统计萌发种子并取出沙盆,再覆盖一层薄沙继续对未萌发种子进行催芽。之后于2月5日 (52天)、2月26日 (73天)、3月15日 (90天)、4月2日 (108天)和4月22日 (128天)进行5次调查。以萌芽突破种壳、露出白色嫩芽即算为有效萌发。

1.3 统计计算

湿沙层积催芽试验结束后,计算每个处理的种子萌发率,计算公式为,萌发率 (%)=累计萌发种子数/300×100%。

2 结果与分析

2.1 赤霉素浸种处理对单面针种子萌发的影响

从表1可见,单面针种子用1 000~2 000 mg/L赤霉素溶液浸泡6-72 h,与常规的清水浸种处理对比,萌发率得到显著提高。以1 000 mg/L赤霉素浸种48 h的萌发率最高,达85%,其次是2 000 mg/L赤霉素浸种24 h的萌发率也达84%。1 000 mg/L赤霉素浸种72 h和1 500 mg/L赤霉素浸种48 h的萌发率较低,分别为46%、49%。对照 (CK)的清水浸种处理的萌发率最高只有31%,多数低于30%。以各赤霉素浓度的所有浸种时间的平均萌发率来看,1 000 mg/L处理平均萌发率为65%,1 500 mg/L处理平均萌发率为61%,2 000 mg/L处理平均萌发率为72%,而对照的清水浸种处理平均萌发率只有27%。

从萌发的发生时间看,在52-128天期间的5次调查发现,单面针种子经赤霉素溶液浸种和湿沙层积处理后,52天时萌发进入高峰期,有的萌芽已长出沙层并生长真叶,一直到90天时萌发仍处于高峰期,之后萌发量开始减少,到128天时萌发量明显变小。而对照的清水浸种处理,128天时萌发数量仍占较大比例,说明用此常规处理方法的种子萌发较为缓慢,萌发期较长,萌发整齐度不高。

表1 赤霉素和清水浸种处理的单面针种子萌发率Tab.1 The seed germination rates of Zanthoxylum dissitum with soaking treatments of GA3 and water

2.2 浓硫酸和赤霉素组合浸种处理对单面针种子萌发的影响

本处理的目的是利用浓硫酸极强的腐蚀作用使单面针硬种皮变脆,以促进种胚萌发突破,再进一步用赤霉素溶液浸种,从内到外激发种子萌发。从表2可见,经过80%浓硫酸浸种3.5 min和1 000 mg/L赤霉素溶液浸种6 h、12 h、24 h、48 h和72 h处理后,单面针种子萌发率很低,均低于8%,所有浸种时间的平均萌发率只有3%,远低于表1中对照 (CK)的清水浸种处理的萌发率。调查时敲开未发芽的种子,发现种仁已腐烂或颜色发黄,说明种子已腐坏。从种子萌发的发生时间看,主要在52天之前萌发,之后一直至128天期间基本无种子萌发,说明其余种子已失去萌发能力。原因可能是浓硫酸处理对多数种子的胚乳及胚产生了腐蚀作用,影响种子的正常萌发能力。

表2 浓硫酸和赤霉素组合浸种处理的单面针种子萌发率Tab.2 The seed germination rates of Zanthoxylum dissitum with combined soaking treatments of concentrated sulfuric acid and GA3

3 结论与讨论

赤霉素浸种处理对单面针种子萌发具有明显的促进作用,与清水浸种的对照相比,萌发率显著提高,萌发时间显著提早,用1 000~2 000 mg/L赤霉素溶液浸种6-72 h,萌发率比对照提高15个百分点以上,其中以1 000 mg/L浸种48 h的萌发率最高,达85%,以1 000 mg/L浸种72 h的萌发率较低,但也达到46%,萌发高峰期出现在处理后的52-90天期间,而对照处理的萌发率最高只有31%,多数低于30%,萌发高峰出现较晚,到128天时萌发仍处高峰期,萌发缓慢,整齐度不高。费明亮等用0.1%赤霉素溶液浸泡单面针种子,并在25℃恒温气候箱内进行避光培养,结果发现单面针种子发芽率最高达到68%,但该研究报道的文献并未说明赤霉素浸种的时间,以及处理后出现萌发的时间[4]。本项研究利用赤霉素溶液浸种处理后,直接在室温、透光环境下进行湿沙层积催芽,设备简单,操作简便,取得了较好的萌发效果。

单面针种子先用80%浓硫酸浸泡处理3.5 min,再用1 000 mg/L赤霉素溶液浸泡处理6 h、12 h、24 h、48 h和72 h,结果发现各处理种子萌发率均不超过8%,且萌发活动主要发生在处理后的52天之前,之后一直至128天期间未发现萌发的种子。马英姿等研究发现用浓硫酸浸种6 min可有效腐蚀去除单面针种子的硬种皮,而浸种4 min时硬种皮未能很好地被腐蚀去除,浸种8-10 min时种子已受到严重灼伤,浓硫酸处理后再用50 mg/L赤霉素溶液作浸种处理,种子萌发率可达到60%[3]。该研究与本研究结果的萌发率差异较大,但该研究未表明浓硫酸的使用浓度。本研究略去了浓硫酸不同浸种时间的对比试验,而采取预备试验筛选的方法,正式试验时选择3.5 min的浓硫酸处理时间,结果发现种子萌发率显著低于清水浸种处理。说明浓硫酸浸种确实可使单面针硬种皮变脆,理论上有利于种子萌发的突破,但由于浓硫酸具有极强的腐蚀作用,浸种处理时反应迅速且剧烈,不易操作,种子极易遭受过度腐蚀而失去萌发能力,特别是在实际生产中处理大量种子时,操作难度可能会增加。因此,笔者认为在实际的单面针育苗生产中,单独使用赤霉素浸种处理比使用浓硫酸和赤霉素组合浸种处理简便、实用。

[1]黄开顺,李开祥.蚬壳花椒种质资源与栽培研究进展[J].广西林业科学,2014,43(1):94-97.

[2]杨 林,邵文斌,于爱红,等.蚬壳花椒果皮多糖抗肿瘤活性研究[J].中医药学报,2012,40(5):34-37.

[3]马英姿,杨波华,王 平.药用植物蚬壳花椒种子休眠及萌发特性[J].湖南师范大学自然科学学报,2009,32(2):98-102.

[4]费明亮,王 平,周 韬,等.蚬壳花椒种子萌发特性研究[J].现代农业科技,2014(10):71-74.

[5]王 平,马英姿,王晓明,等.药用植物单面针离体胚培养的研究[J].中南林业科技大学学报,2008,28(1):130-133.

[6]马英姿,王 平,王晓明,等.药用植物蚬壳花椒的离体培养及再生体系的建立[J].湖南师范大学自然科学学报,2009,32(1):106-111.

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