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正交设计优化舞草种子萌发及幼苗生长研究

2018-03-31

种子 2018年3期
关键词:调节剂幼苗消毒

, 

(绵阳师范学院生命科学与技术学院, 四川 绵阳 621000)

舞草(Codariocalyxmotorius(Houtt.) Ohashi)别名情人草、补血草,属多年生蝶形花科木本豆科植物,直立小叶灌木,是对一定频率和强度的声波极富感应性植物。在气温不低于22 ℃时,特别是在阳光下,受到声波刺激时会随之连续不断地上下摆动,犹如飞行中轻舞双翅的蝴蝶,又似舞台上轻盈起舞的少女,于是因此而得名。舞草株型美观,花色持久,是一种具有较高观赏价值的植物,是制作盆景的优良材料。据《本草纲目》的记载,跳舞草全株可以供药用,该草具有去瘀、舒筋活络之功效[1]。舞草生长周期长,具有大量不孕枝,种子结实少萌发率低,难以满足人们的观赏和药用需求。

目前已有对舞草栽培和快速繁殖技术方面的研究[2-6],植物生长调节剂对舞草种子萌发特性的影响因素研究目前尚少报道。由于舞草在野外的种子萌发率很低,所以致使该植物逐渐濒危。本研究采用L 9正交设计法,以6-BA、NAA、GA3为影响因素,分析了植物生长调节剂对舞草种子萌发及幼苗生长的影响,筛选出最适合舞草萌发及生长的生长调节剂及浓度,为进行大量人工繁殖舞草提供理论基础,解决舞草种子萌发率低的问题。

1 材料与方法

1.1 实验材料

1.1.1舞草种子

本实验舞草种子购于明轩格花卉种子公司,购回后阴凉处保存待用。

1.1.2主要试剂

6-BA、NAA、GA3、无水乙醇、升汞,纯度均为分析纯。

1.2 实验方法

1.2.1种子预处理

选取籽粒饱满、大小一致的舞草种子播种前用砂纸打磨6~8 min,打磨掉种子表皮的蜡质,使外种皮微磨破,打磨至种子表皮无光泽为止。80%浓硫酸浸泡处理4 min,40 ℃水浴泡种30 min。

1.2.2种子消毒方案实验设计

将处理好的舞草种子进行75%酒精消毒30 s,无菌水清洗3~5次后,用0.1%升汞溶液分别消毒3,4,5 min,无菌水清洗数次后置于培养皿中进行培养。第7、10、20天分别统计污染率、发芽率和幼苗生长情况,筛选最佳消毒方案。

1.2.3植物生长调节剂实验设计

图1 植物生长调节剂对舞草种子萌发的动态影响

采用最佳消毒方案消毒,选取6-BA、NAA、GA3为供试植物生长调节剂,进行L 9正交实验设计,因素水平表见表1。第10天分别测定萌发率,发芽的标准为种子露白,20 d随机每组选取10株苗测定幼苗平均鲜重、平均干重、平均苗高、幼苗生长情况。

1.2.4培养条件

消毒后的种子均匀地放置于培养皿(每个培养皿铺2层滤纸、1层纱布,无菌水或植物生长调节剂湿润),每培养皿接种10粒舞草种子,对准种子编号1~10,每个方案50粒种子,每天定时定量添加相应浓度的植物生长调节剂溶液以保持湿润。培养皿置于培养室内,温度(25±1)℃,日光灯照明,光照强度为1 500~2 000 lx,光照10 h/d,3次重复。

1.2.5数据处理

数据采用Excel 2003、SPSS 16.0软件进行统计分析,数据统计方法如下:

污染率(%)=污染数/接种数×100%;

萌发率(%)=萌发数/接种数×100%。

表1生长调节剂配比因素水平表

水平A6⁃BA(mg/L)BNAA(mg/L)CGA3(mg/L)10.500.521.00.21.032.00.52.0

2 结果与分析

2.1 升汞消毒时间对污染率及发芽率的影响

从表2可看出,不同的消毒方案对污染率影响较大。随着0.1%升汞消毒时间增加,污染率呈下降再上升的趋势,当0.1%升汞消毒时间为4 min时,污染率最低,发芽率最高。0.1%升汞消毒3 min的污染率最高,为16.7%,差异显著,出芽率相对较低,为80.7%,幼苗瘦弱,子叶呈黄色。0.1%升汞消毒4 min和消毒5 min在污染率和出芽率的差异不明显。0.1%升汞消毒4 min的幼苗子叶较大,茎段较粗壮,根部侧根较多,幼苗生长正常。0.1%升汞消毒5 min的幼苗部分出现根部黄化或黑化现象,影响后期生长。

2.2 植物生长调节剂对舞草种子萌发率的影响

从表3可以看出,在舞草种子萌发过程中3种植物生长调节剂对其的影响不同,极差分析表明,3种植物生长调节剂的影响舞草种子萌发重要性为:6-BA>NAA>GA3。最优组合为A2B1C2,即6-BA 1.0 mg/L+NAA 0 mg/L+GA31.0 mg/L,在本实验中该组合的萌发率达到96%。方差分析结果(表4)表明,α=0.05水平下,6-BA对舞草种子萌发有显著影响,NAA和GA3对舞草种子萌发率影响不显著,与极差分析的结果一致。

表2消毒时间对出芽的影响

升汞消毒时间(min)污染率(%)出芽率(%)316.7a80.7a45.3b88ab58bc86bc

注:相同小写字母表示差异不显著(p<0.05)。

表3舞草种子正交设计萌发率极差分析

实验号A6⁃BA(mg/L)BNAA(mg/L)CGA3(mg/L)D萌发率(%)方案10.500.5184方案20.50.21.0292方案30.50.52.0382方案41.001.0396方案51.00.22.0186方案61.00.50.5288方案72.002.0284方案82.00.20.5380方案92.00.51.0172k10.8600.8800.8400.807k20.9000.8600.8670.880k30.7870.8070.8400.860极差0.1130.0730.0270.073

2.3 植物生长调节剂对舞草种子萌发的动态影响

由图1可知,播种第2天部分种子开始启动,以赤霉素浓度较高的方案3、方案5、方案7的启动数量最多,萌发前期添加赤霉素对舞草种子萌发有促进作用。第4天开始,大量种子开始萌发,主要呈白色或者淡黄色,基本在第6天或第7天达到峰值,7 d后基本不再有新芽萌出,幼苗颜色逐渐转变为绿色。10 d后幼苗多生长出1~2个茎节,顶端子叶较大。

表4舞草种子萌发率方差分析

影响因素平方和自由度F值显著性6⁃BA0.02022.000∗NAA0.00920.900GA30.00120.100误差0.036

2.4 植物生长调节剂对幼苗生长的影响

置种20 d后,平均单株鲜重及干重最高的组合为6-BA 2.0 mg/L+NAA 0.5 mg/L+GA31.0 mg/L,鲜重达到0.52 g,干重达到0.039。鲜重及干重实验数据表明,较高浓度的GA3处理有利于物质的积累,且幼苗粗壮,利于幼苗后期生长,平均苗高最高达5.44 cm。低浓度的NAA添加对幼苗苗长的增长有一点的促进作用,浓度为0.2 mg/L的NAA处理苗长较长。由表5可知,影响因素GA3和NAA对幼苗的平均鲜重有显著影响,6-BA影响不显著,平均鲜重影响效力为NAA>GA3>6-BA。GA3对幼苗的平均干重有显著影响,NAA和6-BA无显著影响。对平均苗长影响显著的是NAA和GA3,6-BA则影响不显著,平均苗长影响效力为NAA>GA3>6-BA。

表5舞草种子幼苗生长方差分析

测定指标影响因素平方和自由度F值显著性平均鲜重6⁃BA0.00120.200NAA0.01122.200∗GA30.03320.600∗误差0.016平均干重6⁃BA0.00120.429NAA0.00120.429GA30.00522.143∗误差0.016平均干重6⁃BA0.01420.025NAA1.53122.716∗GA30.14620.259∗误差1.6906

3 结论与讨论

升汞能有效杀死外植体表面的细菌及真菌芽孢,是一种灭菌效果极好的灭菌剂,但残留的汞不易除去[7]。有研究表明,Hg2+能降低植株中POD、SOD的活性[8],使细胞染色体产生畸变[9],影响植株正常的生长发育。本研究中,0.1%升汞溶液消毒5 min出现根部变黄或变黑的现象,可能与消毒时间过长,汞的残留较多有关。

舞草种子表皮坚硬,外表蜡质,自然繁殖率不高[5],物理及化学处理表皮后,结合适当浓度的植物生长调节剂刺激,有利于种子的发育和萌发。GA3是一种常用的植物生长调节剂,主要作用是促进作物的生长发育,解除脱落酸的抑制作用,打破种子休眠[10]。本研究中,GA3对舞草种子及幼苗的发育有促进作用,GA3浓度过高或者过低都具有抑制作用,其浓度应控制在1.0~2.0 mg/L。6-BA可促进细胞分裂及不定芽生长,促进种子的萌发[11],本研究中,6-BA对舞草种子萌发的激素影响最大,最适浓度为1.0 mg/L。低浓度NAA对舞草幼苗的生长有促进作用,本研究设置NAA浓度为最低0.2 mg/L,最高0.5 mg/L,低于0.2 mg/L及高于0.5 mg/L的结果还有待进一步验证。

参考文献:

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