不同實驗方法對5種綠絨蒿種子萌發的影響研究

嚴朋飛， 冷秋思， 李斯濛， 萬星月， 屈 燕， 區 智

(西南林業大學園林園藝學院， 昆明 650224)

種子萌發是植物生命中非常重要的過程[1]。綠絨蒿為罌粟科中綠絨蒿屬(Meconopsis)植物的總稱，全屬共49種， 中國有38個種，該屬建立于1814年，屬于北溫帶植物區系成分[2]。綠絨蒿是顏色十分豐富且花大色艷的高山野生花卉，人稱“高山牡丹”，是云南八大名花之一，歐洲人推崇為“世界名花”，也是傳統的藏醫藥用植物[2]。目前，綠絨蒿屬植物大多數種已經處于瀕危狀態[2]。綠絨蒿大部分種類都存在相似的休眠方式。GA3可以促進種子發芽，所以一般利用GA3提高綠絨蒿種子的發芽率[3]。在每天10 h的光照以及(20±2) ℃的條件下，用100 mg·L-1的GA3處理能有效提高錐花綠絨蒿和單葉綠絨蒿種子的萌發率[2]。王朝文等[4]研究了不同溫度條件對總狀綠絨蒿種子萌發特性的影響，結果表明，GA3能明顯加快種子的萌發進程。另有研究表明，采用不同濃度赤霉素處理不同的總狀綠絨蒿居群，對種子萌發有不同程度的影響[5]。但是不同預處理對多刺綠絨蒿(M.horridula)、總狀綠絨蒿(M.racemosa)、貝利葉綠絨蒿(M.baileyi)、尼泊爾綠絨蒿(M.napaulensis)以及草甸綠絨蒿(M.prattii)5種綠絨蒿種子萌發差異性的研究還未見文獻；而采用MS基本培養基對綠絨蒿屬植物進行種子萌發的研究也很少，尤其是探究不同濃度基礎培養基對綠絨蒿屬植物種子萌發差異性的研究還未見報道。綠絨蒿種子在自然條件下萌發存在很多問題[6]，而植物組織培養是實現苗木快繁以及規模化生產的主要途徑之一[7]。如果可以利用植物組織培養技術誘導其高頻率萌發，獲得大量試管苗，這將為綠絨蒿可持續利用奠定基礎[8]。本研究以多刺綠絨蒿、總狀綠絨蒿、貝利葉綠絨蒿、尼泊爾綠絨蒿以及草甸綠絨蒿5種綠絨蒿種子為試材，探討不同實驗方法對綠絨蒿種子萌發特性的影響。

1 材料和方法

1.1 材 料

試驗中所用的多刺綠絨蒿種子采自云南德欽白馬雪山，總狀綠絨蒿種子采自云南麗江玉龍雪山，而貝利葉綠絨蒿、尼泊爾綠絨蒿以及草甸綠絨蒿種子采自英國愛丁堡皇家植物園。種子在實驗室自然干燥后除去雜質。

1.2 2種前處理實驗方法

隨機選取5種綠絨蒿種子各150粒，每30粒作為1個重復。種子用0.1%過氧化氫浸泡30 s后，蒸餾水清洗數遍。 1)赤霉素(GA3)前處理：在150 mg·L-1GA3中浸泡24 h后，經蒸餾水清洗數遍，放置在鋪有2層潤濕濾紙的培養皿中； 2)暗處理：放置在鋪有2層潤濕濾紙的培養皿中，暗處理48 h； 3)對照(ck)：不經任何前處理，放置在鋪有2層潤濕濾紙的培養皿中。隨后均置于培養箱中進行模擬自然條件下的種子萌發實驗[9]。模擬自然條件進行培養箱條件設定(見表1)。

表1 培養箱模擬自然條件的光照、溫度和濕度設定

條件 時 間00:0003:0006:0009:0012:0015:0018:0021:00光照/lx00200020002000200020000溫度/℃1515152020202010濕度/%7575757575757575

1.3 不同濃度培養基對多刺綠絨蒿種子萌發的影響

蒸餾水加入6 g瓊脂、30 g蔗糖以及基本培養基(MS、1/2 MS、1/3 MS)，pH值調至5.8±0.2，然后放入高壓滅菌鍋中滅菌，時間設定為25 min，溫度設定為121 ℃。隨機選取多刺綠絨蒿種子300粒，每個處理100粒，每25粒作為1個重復。種子采用0.1%氯化汞浸泡7 min，再用蒸餾水漂洗5次后接入培養基中，于培養箱中進行模擬自然條件下的種子萌發實驗。

1.4 數據統計與處理

每隔24 h記錄種子的發芽情況，以根長等于種子長度為發芽標準，分別計算種子的發芽指數、發芽率、發芽勢、平均發芽時間和發芽啟動時間[9]。

發芽勢為種子發芽達到高峰期時正常發芽種子數與供試種子總數的百分比，本實驗發芽高峰的時間為第20天，即。

發芽勢(%)=(第20天發芽種子數/供試種子總數)×100%。

發芽率為種子萌發結束時所有發芽種子數占供試種子總數的百分率。本萌發試驗共用時間60 d，即：

發芽率(%)=(已發芽種子數/供試種子總數)×100%。

發芽指數=∑Gt/Dt；Gt為t日發芽數，Dt為相應天數。

平均發芽時間=∑D×n/∑n；D為從種子置床起算的天數；n為相應各天的發芽粒數。

平均發芽時間是指供試種子發芽所需的平均時間。

平均發芽速度是衡量種子發芽快慢的一個指標，其值越小，表示種子發芽迅速，發芽能力強。

試驗中所有的數據處理都用SPSS 19.0軟件完成，顯著水平為p<0.05[9]。

2 結果和分析

2.1 2種前處理對5種綠絨蒿種子萌發的影響

種子質量的常規檢驗指標是發芽率和發芽勢，而發芽指數既反映發芽率高低又反映種子的發芽速度[10]。由圖1可見，經GA3浸種處理的多刺綠絨蒿、總狀綠絨蒿和草甸綠絨蒿的發芽率、發芽勢明顯低于對照處理的種子(p<0.05)(見圖1)，其中發芽率降低5.3%～13.8%，發芽勢降低0.6%～2.7%。同時平均發芽時間均比對照組處理的種子長1～3 d，發芽啟動時間均比對照組處理的種子長1～2 d。尼泊爾綠絨蒿在對照組處理和150 mg·L-1GA3處理下發芽率均不足10%，在GA3浸種處理下，發芽率、發芽勢和發芽指數較對照處理均無顯著差異(p>0.05)(見圖1)，發芽啟動時間明顯延后13 d，平均發芽時間則延長11 d。而150 mg·L-1GA3處理對貝利葉綠絨蒿種子發芽有促進作用，其發芽勢明顯高于對照處理種子(p<0.05)(見圖1)，發芽啟動時間較對照處理提前3 d，GA3處理下的種子平均發芽時間縮短6 d。

在暗處理條件下，多刺綠絨蒿、總狀綠絨蒿、尼泊爾綠絨蒿以及草甸綠絨蒿的種子發芽率、發芽勢均高于對照處理的種子(見圖1)，其中發芽率增加4%～28.7%，發芽勢增加0.7%～17.4%，發芽指數增加0.06～1.64。同時平均發芽時間均比對照組處理的種子縮短1～3 d，發芽啟動時間均比對照組處理的種子縮短2～6 d。尼泊爾綠絨蒿種子在暗處理條件下仍低于20%。雖然在暗處理下，發芽率和發芽指數均為最高，但發芽啟動時間延后4 d，平均發芽時間延長2 d。而貝利葉綠絨蒿暗處理下，發芽率低于對照處理種子，

圖1 2種前處理下5種綠絨蒿種子的萌發特性

但發芽勢和發芽指數均顯著高于對照(p<0.05)(見圖1)，發芽啟動時間和平均發芽時間明顯縮短。

2.2 不同培養基對多刺綠絨蒿種子萌發的影響

多刺綠絨蒿種子在1/2 MS培養基條件下，其發芽率高于對照處理種子8.7%；在MS培養基和1/3 MS培養基條件下明顯低于對照組種子發芽率(p<0.05)(見圖2)，其發芽率降低17.1%～29.7%。

圖2 不同培養基對多刺綠絨蒿種子萌發的影響

3 討 論

有關GA3可以促進種子萌發、打破種子休眠的報道較多[11-15]，GA3可通過誘導種子內部的淀粉酶等水解酶的合成促進種子萌發[5]，可通過代替低溫層積打破種子休眠，提早種子發芽[16]。暗處理會誘導植物進入衰老階段[17]，植物衰老是一系列復雜有序的過程，包括葉綠素降解、光合活性降低、蛋白質降解、脂質過氧化反應增加、與衰老相關的酶活性的增強[18-20]。本試驗表明：經150 mg·L-1GA3浸種處理的4種綠絨蒿(除貝利葉綠絨蒿以外)種子萌發較對照處理差。在暗處理條件下，這4種綠絨蒿種子的發芽率、發芽勢和發芽指數均有不同程度的提高，發芽啟動時間和平均發芽時間均有不同程度的縮短。貝利葉綠絨蒿種子萌發在150 mg·L-1GA3處理下得到促進，但并沒有形成顯著差異，同時種子的發芽指數有所提高，發芽啟動時間和平均發芽時間都明顯縮短。綠絨蒿種子萌發經暗處理的總體效果優于150 mg·L-1GA3處理下的發芽情況。

研究表明，GA3浸種處理對種子萌發有促進作用。但是屈燕等研究發現，不同居群的總狀綠絨蒿種子對GA3處理的反應是有差異的[9]；本研究結果顯示，150 mg·L-1GA3沒有明顯的促進這5種綠絨蒿的種子萌發，這可能是由于不同濃度的GA3對不同種綠絨蒿種子的處理效果存在差異。

本研究表明，在5個種中，多刺綠絨蒿、總狀綠絨蒿和草甸綠絨蒿同屬于Cumminsia亞屬，較之另外2種，貝利葉綠絨蒿(Grandes亞屬)和尼泊爾綠絨蒿(Meconopsis亞屬)的萌發情況綜合情況最好，發芽率較高，且平均發芽時間短。雖然同一亞屬的種子的萌發情況較一致，但是同屬性的種子之間的萌發情況也可能存在一定的差異，還有待對該屬的其它種進行更全面的研究。

總之，本研究中在暗處理下對綠絨蒿種子萌發有促進作用，150 mg·L-1GA3處理一定程度抑制多刺綠絨蒿、總狀綠絨蒿和草甸綠絨蒿種子的萌發，但能促進貝利葉綠絨蒿種子的萌發。綠絨蒿屬植物種子的萌發特性與不同種類和不同濃度的植物生長調節劑之間的關系有待進一步研究。