南方紅豆杉葉浸提液對小麥種子萌發(fā)與幼苗生長的影響1）

田勝尼，孫啟武，王文娣

（1.安徽農(nóng)業(yè)大學生命科學學院，合肥230036；2.中國林業(yè)科學研究院林業(yè)研究所）

紅豆杉（Tasuxspp.）是一類古老的植物類群，是紅豆杉科（Taxaceae）紅豆杉屬植物的總稱。紅豆杉屬植物，全球共有11種，分布于北半球的溫帶及亞熱帶地區(qū)，在我國有4種及1變種：即東北紅豆杉（T.cuspidata）、云南紅豆杉（T.yunnanensis）、西藏紅豆杉（T.wallichiana）、中國紅豆杉（T.chinensis）和南方紅豆杉（Taxuschinensisvar.mairei）［1］。其中，中國紅豆杉和南方紅豆杉為我國所特有。由于氣候變化及人工活動因子的干攏，野生資源的紅豆杉只在特殊的環(huán)境中得以幸存下來。南方紅豆杉主要分布于長江流域、南嶺山脈山區(qū)及河南、陜西、甘肅、臺灣等省的山地或溪谷［2］。它對于所生長的小環(huán)境要求很特別，野生植株只有在深山密林之中才可以見到它的蹤影。由于紅豆杉種群競爭力弱、天然更新緩慢和地理分布局限等客觀因素，已處于瀕危狀態(tài)，1999年在我國將紅豆杉屬所有物種列入國家一級保護植物［3］。

因紅豆杉體內(nèi)提取的紫杉醇（Taxo1）具有特殊的抗癌療效［4］，1992年12月美國FDA正式批準紫杉醇用于治療晚期卵巢癌和乳腺癌。紅豆杉抗癌療效引起了人們對世界范圍內(nèi)紅豆杉屬植物的關(guān)注。由于其獨特的抗癌機制，目前已成為世界上銷售額最大的抗癌藥物［5］。為了解決紫杉醇工業(yè)化生產(chǎn)的原料來源問題，很多學者進行了多方面的研究，包括培育紅豆杉、化學人工合成、細胞培養(yǎng)和內(nèi)生真菌發(fā)酵［6－13］。近些年來，由于其次生代謝產(chǎn)物紫杉醇藥品的開發(fā)，國內(nèi)外對紅豆杉原料需求量不斷加大，引起全國眾多農(nóng)業(yè)企業(yè)將目標投放到紅豆杉的產(chǎn)業(yè)中，大面積發(fā)展紅豆杉的人工種植［14］。據(jù)了解，南方紅豆杉的種植面積超過近萬公頃。紅豆杉用于治癌藥用資源的提取物外，其植物體內(nèi)還存在一些抑制物的成份，這能否用于生物農(nóng)藥等其它方面的用途，成為不少紅豆杉企業(yè)關(guān)注重要問題之一［15－16］。本文通過南方紅豆杉葉水浸取液對小麥種子萌發(fā)及幼苗生長等方面的影響研究，對小麥種子的萌發(fā)和幼苗生長是否有存在一定的抑制作用，為南方紅豆杉在生物農(nóng)藥等方面的利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 南方紅豆杉葉的水浸提溶液的制備

供試植物南方紅豆杉，于11月采集于安徽黃山黟縣紅豆杉野外救護與可持續(xù)利用研究基地。選取生長健壯的紅豆杉枝條帶回，先自來水洗凈植株，再用去離子水沖洗若干次，置于實驗臺晾干表面水分。先剪下枝條上面的葉片，再將葉片剪碎。按1g鮮重加10mL去離子水的比例放置于密封容器內(nèi)浸泡48h，然后用雙層紗布過濾，即得到紅豆杉葉的浸提液母液，濃度為100g／mL，在4℃冰箱中保存?zhèn)溆茫?7－18］。

1.2 受試植物

本實驗供試種子小麥（Raphanussativus）購置于合肥市安徽春禾種業(yè)有限公司。用1%的KMnO4溶液對小麥種子進行消毒30min后，用滅菌的去離子水充分再沖洗數(shù)次，供種子萌發(fā)實驗用。

1.3 紅豆杉浸提液對小麥種子萌發(fā)影響的試驗

種子萌發(fā)實驗采用培養(yǎng)皿濾紙法進行［17－18］。將紅豆杉葉原液稀釋分別為2g／mL、4g／mL、6g／mL、8g／mL、10g／mL 5種不同處理濃度。采用直徑為9cm的培養(yǎng)皿，分別鋪入2張試紙，加入10mL各濃度的提取液，每個處理3個重復，以蒸餾水作對照（CK），每培養(yǎng)皿分別放入籽粒飽滿、均勻一致，并經(jīng)過消毒的的30粒小麥種子。置于恒溫人工氣候箱中培養(yǎng)中，溫度控制在（25±1）℃，光照強度2000lx，光照時間16h／8h。種子萌發(fā)以胚根或胚芽突破種皮為萌發(fā)標準。實驗過程中補充適量相應(yīng)濃度的紅豆杉葉浸提液，以保持濾紙潮濕供種子萌發(fā)后正常生長所需。每隔3天記錄萌發(fā)種子數(shù)，12d后測量每株根長、不定根的數(shù)目、苗高及生物量。種子萌發(fā)率按下列公式計算：種子萌發(fā)率＝（發(fā)芽種子數(shù)／供試種子數(shù)）×100%計算［19］。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與處理

本實驗中所得結(jié)果數(shù)據(jù)用Excel和SPSS13.0數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行統(tǒng)計和多重比較分析［21］。

2 結(jié)果與分析

2.1 南方紅豆杉葉浸提液對小麥種子萌發(fā)的影響

圖1 南方紅豆杉葉浸提液對小麥種子萌發(fā)率的影響

在5種不同濃度的紅豆杉葉水浸提液中，小麥種子萌發(fā)率隨濃度的變化結(jié)果如圖1所示。由圖1可看出，小麥種子在紅豆杉葉提取液中培養(yǎng)的萌發(fā)率在濃度低于6g／mL時，小麥種子的萌發(fā)率高于對照組。這表明，低濃度的南方紅豆杉葉浸提液對小麥種子的萌發(fā)率有促進作用。當浸提液的濃度達到8g／mL時，小麥種子的萌發(fā)率開始出現(xiàn)下降。隨著濃度的繼續(xù)升高，種子萌發(fā)率逐漸降低。這表明南方紅豆杉葉浸提液對種子萌發(fā)的影響在低于6g／mL的濃度范圍內(nèi)有促進小麥種子萌發(fā)作用。當浸提液濃度高于8g／mL時，對小麥種子萌發(fā)則有抑制作用，且隨著浸提液濃度的增加，抑制作用逐漸加強。

實驗觀察發(fā)現(xiàn)，在不同濃度紅豆杉葉浸提液中，小麥種子的萌發(fā)速度也有著一定的差異。如實驗開始3天后，對照組小麥的種子發(fā)芽率僅為70.00%，在2g／mL葉浸提液中小麥種子平均發(fā)芽率達到82.23%，比對照組高12.23%。這表明，在小麥種子的萌發(fā)初期，低濃度的南方紅豆杉葉浸提液對小麥的萌發(fā)有促進作用。

2.2 南方紅豆杉葉浸提液對小麥根系的影響

小麥種子在南方紅豆杉葉浸提液中培養(yǎng)12d后，測定各培養(yǎng)皿中每株小麥幼苗根的長度、苗的高度。先計算每個培養(yǎng)皿植株的平均根長和苗高，再將每個處理組的3個重復求出平均作為該處理組的根長和苗高。南方紅豆杉葉浸提液對小麥根長的影響結(jié)果如表1所示。

表1 南方紅豆杉浸提液對小麥根長的影響

從表1可看出，隨著南方紅豆杉葉浸提液濃度的升高，小麥幼苗的根長表現(xiàn)為逐漸下降的趨勢。在對照組中，小麥根長平均長度是15.23cm。在濃度為4g／mL處理液中，小麥根長平均長度是12.34cm，根長的抑制作用達到18.98%。當濃度為10g／mL時，小麥根長平均長度是8.76cm，根長的減少達到42.48%。

不同處理濃度下的小麥根長多重比較分析結(jié)果表明，不同濃度南方紅豆杉浸液對小麥根的長度存在顯著的影響（P＜0.05）。對照組與濃度為2g／mL組之間未表現(xiàn)出顯著的差異，但到濃度高達4g／mL時，小麥的根長表現(xiàn)出顯著的差異。當濃度達到6g／mL時，小麥的根長達到極顯著的差異。這表明，不同濃度紅豆杉葉浸提液對小麥根的生長產(chǎn)生顯著的抑制作用，抑制作用隨著濃度的增加抑制作用增強。

2.3 南方紅豆杉葉浸提液對小麥苗高的影響

不同濃度南方紅豆杉葉浸提液對小麥幼苗苗高結(jié)果如表2所示。

表2 南方紅豆杉浸提液對小麥根長和苗高的影響

從表2中可以看出，南方紅豆杉葉浸提液對小麥莖的生長表現(xiàn)為先促進后抑制的作用。當濃度低于6g／mL時，南方紅豆杉浸提液對小麥幼苗莖的生長表現(xiàn)為促進作用。當濃度大于8g／mL時，表現(xiàn)為抑制作用。當濃度為4g／mL時達到最大的促進作用。當濃度高于8g／mL后，紅豆杉葉浸提液對小麥幼苗莖的生長的表現(xiàn)為一定的抑制作用。方差分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著濃度的增加，小麥的苗高表現(xiàn)為先上升后下降的趨勢，但南方紅豆杉浸提液對小麥的苗高不存在顯著的差異。

2.4 南方紅豆杉葉浸提液對小麥須根數(shù)目的影響

南方紅豆杉葉浸提液對小麥須根數(shù)目的影響結(jié)果如圖2所示。

圖2 南方紅豆杉葉浸提液對小麥須根數(shù)目的影響

從圖2中可以看出，不同濃度的南方紅豆杉葉浸提液對小麥不定根數(shù)的數(shù)量表現(xiàn)為隨著浸提液濃度的增加而增加。實驗觀察發(fā)現(xiàn)，對照處理組小麥不定根數(shù)目平均為5.5根，當濃度為4g／mL時，小麥不定根數(shù)目平均增為5.9根，增加了7.27%。當濃度為10g／mL時，小麥不定根數(shù)目平均為6.3增加了14.55%。這表明，在供試的濃度范圍內(nèi)，南方紅豆杉浸提液促進小麥須根數(shù)目的增加。

2.5 紅豆杉浸提液對小麥幼苗生物量的影響

南方紅豆杉葉浸提液對小麥幼苗地上部分和根的單株生物量影響結(jié)果如圖3所示。從圖3中可以看出，供試濃度的紅豆杉葉浸提液對小麥幼苗根和莖的生物量均大于對照組小麥根和莖的生物量，二者均表現(xiàn)先增加后下降的趨勢。對于莖的生物量而言，對照組莖的單株干重只有0.3501g，但在2g／mL溶液中，小麥單株莖干重達到0.4187g，比對照組增加19.6%。當葉浸提液的濃度達到6g／mL時，莖的生物量達到最高值。當濃度繼續(xù)升高時，莖的生物量開始出現(xiàn)下降。這表明低濃度的南方紅豆杉葉浸提液對小麥幼苗莖的生長有促進作用，當浸提液的濃度高于一定的濃度后才表現(xiàn)為抑制作用。

圖3 南方紅豆杉葉浸提液對小麥生物量的影響

從圖3可以看出，在不同濃度南方紅豆杉浸提液處理下，小麥根的生物量也表現(xiàn)為隨著濃度的增加，根的生物量也表現(xiàn)為先增加后下降的趨勢。但供試的各濃度處理液中，生物量都高于對照組，表現(xiàn)為促進根的生長。其中在濃度為2g／mL處理液時，根的生物量達到最大值為0.2458g，而對照組單株只有0.1291g，其根部生物量增加了90.4%。但當濃度達到4g／mL時，根的生物量開始出現(xiàn)下降的趨勢。這表明南方紅豆杉葉浸提液對小麥根生物量表現(xiàn)為低濃度促進，較高濃度才出現(xiàn)抑制的現(xiàn)象，其中濃度為2g／mL時，促進作用最為明顯。

3 討論與結(jié)論

紅豆杉是提純抗癌藥物紫杉醇的重要藥用植物，世界各國都在尋求多種方法生產(chǎn)紫杉醇［20－21］。因受制于紅豆杉有限的野生資源，而通過紅豆杉的人工栽培則是當今實行紫杉醇產(chǎn)業(yè)化的主要途徑。南方紅豆杉為我國一級保護樹種，相對于同屬其它植物，其紫杉醇含量較低。因其早期速生、宜短周期經(jīng)營而成為眾多企業(yè)的首選［22］。但近幾年由于紫杉醇價格下跌以及紅豆杉企業(yè)的增加，南方紅豆杉除作為紫杉醇的原料、觀賞外，尋求新的用途也成為紅豆杉企業(yè)正在考慮的問題。南方紅豆杉能抑制癌細胞的有絲分裂，阻止癌細胞的增殖，能否開發(fā)成新型生物農(nóng)藥有待于進一步研究。本文通過不同濃度南方紅豆杉葉浸提液對受體小麥種子的萌發(fā)和生長狀況的實驗結(jié)果表明，南方紅豆杉葉浸提液對小麥種子的萌發(fā)以及幼苗的生長等都有一定的影響。南方紅豆杉葉浸提液對小麥種子的萌發(fā)率表現(xiàn)為低濃度的浸提液促進種子的萌發(fā)，高濃度的浸提液抑制種子的萌發(fā)，當濃度達到6g／mL時，促進作用最為明顯。南方紅豆杉葉浸提液對小麥幼苗根的生長產(chǎn)生顯著的抑制作用，隨著濃度的增加，根的長度逐漸下降。方差分析結(jié)果表明，供試濃度的浸提液對小麥根的生長存在顯著差異。南方紅豆杉葉浸提液對小麥幼苗的莖生長表現(xiàn)低濃度促進生長，高濃度抑制生長的現(xiàn)象。對須根數(shù)目的生長表現(xiàn)為明顯的促進作用，隨浸提液濃度的升高而增加。南方紅豆杉葉浸提液對小麥莖部及根部生物量也有顯著的影響，其中低濃度促進，高濃度抑制作用加強。

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