不同處理方法對獨腳金種子萌發的影響

羊 青, 王祝年, 王清隆, 王茂媛, 晏小霞

(1.中國熱帶農業科學院熱帶作物品種資源研究所, 海口 571101;2.農業農村部熱帶農業野生植物基因資源鑒定評價中心, 海口 571101;3.農業農村部中藥材生物學與栽培重點實驗室, 海口 571101;4.海南省熱帶藥用植物工程研究中心, 海口 571101)

獨腳金的繁殖方式主要為種子繁殖,其種子量極大,每個蒴果平均包含1 350粒種子,每株可產5萬～50萬粒種子。種子萌發是植物生長的關鍵階段,需要特定的條件才能誘導發芽。水分、溫度和空氣是植物種子發芽的基本條件,然而寄生植物在滿足以上發芽條件的情況下,并不能順利萌發[7],通常還需要外源激素刺激才能夠萌發,這些外源激素往往是由寄主植物分泌的。成熟的獨腳金種子有休眠期,需要借助外部條件打破其休眠才能萌發。本研究以獨腳金種子為試驗材料,探討溫度、光照、低溫層積、植物生長調節劑、貯藏時間對獨腳金種子萌發的影響,以期為獨腳金的人工種植技術研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試的獨腳金種子采自海南省儋州市的南藥種質圃,蒴果開裂,種子發黑,種子基本成熟。試驗前將蒴果剝開,收集種子用于萌發試驗。

1.2 方 法

1.2.1獨腳金種子預處理

將收集到的獨腳金種子用5% NaClO溶液(含0.02%吐溫20)浸泡處理5 min,然后用蒸餾水反復清洗3次。在直徑9 cm的培養皿中鋪一張濾紙,將清洗干凈的種子放在濾紙上,培養皿中添加1 mL蒸餾水以保持濾紙濕潤。用封口膜將培養皿密封,并用鋁箔將培養皿包裹起來,將培養皿放置于培養箱中預培養。將預培養的種子轉移到另一個培養皿中,培養皿中鋪一張濾紙,每個培養皿中放置100粒種子,在培養皿中添加1 mL蒸餾水以保持濾紙濕潤。

1.2.2獨腳金種子萌發實驗

將配制好的生長調節劑溶液添加到獨腳金種子的培養皿中,對照組添加等量的蒸餾水,密封,將培養皿放置于培養箱中,在設置的實驗條件下進行培養,將培養好的種子用光學顯微鏡觀察其萌發情況(以胚根突出種皮即視為萌發),并計算種子發芽率,每組試驗設置3個重復,每個重復100粒種子。

發芽率/%=(發芽第6天正常發芽粒數/供試種子總數)×100%。

抓住主要矛盾進行調解法是指勞動爭議調解員在進行調解時，依照勞資糾紛的具體情況，抓住糾紛發展過程中起決定作用的矛盾進行調解的方法。抓住主要矛盾進行調解一般表現為抓住申請調解當事人最關心的核心問題。

1.2.3預處理時間

將同時采收的獨腳金種子分別預培養3 d,7 d,13 d,21 d,34 d,在最佳培養條件下進行試驗。試驗采用貯藏180 d的獨腳金種子。

1.2.4溫度與光照處理

溫度設置3個處理,恒溫25 ℃,30 ℃,35 ℃。分別設置全光照和全黑暗2個處理,其中黑暗處理是用錫紙將培養皿包裹起來,放在全光照相同條件下。試驗采用貯藏180 d的獨腳金種子。

1.2.5植物生長調節劑處理

生長調節劑處理采用0.1 mg/L獨腳金內酯合成類似物(GR 24)、1 μmol/L赤霉素(GA)、0.1 μmol/L激動素(6 KT)、0.1 μmol/L脫落酸(ABA)、0.01 μmol/L玉米素(TZ),每個處理加100 μL生長調節劑。在最佳培養條件下進行種子萌發試驗,對照為同樣條件下等量的蒸餾水處理(ck)。試驗采用貯藏90 d的獨腳金種子。

1.2.6低溫層積處理

隨機取同時采收的種子置于試管中,將試管蓋緊并用封口膜密封,分別于冰箱(4 ℃)層積3 d,46 d和138 d。室溫下干燥貯藏的種子為對照,在最佳培養條件下進行種子萌發試驗。試驗采用貯藏180 d的獨腳金種子。

1.2.7不同貯藏時間處理

將同時采收的獨腳金種子用種子袋隨機裝好,室溫下放在干燥皿中貯藏,分別貯藏10 d,40 d,70 d,在最佳培養條件下進行種子萌發試驗。

1.3 數據處理

采用SPSS 21.0軟件進行數據統計分析,采用Excel 2021軟件作圖,所有數值結果均以平均值±標準誤差表示,不同小寫字母表示不同組數據間差異顯著 (p<0.05)。

2 結果與分析

2.1 獨腳金種子的基本形態

獨腳金種子為金褐色,大多數為橢圓形,無毛,具網狀和縱線或脊,種子微小,長379 μm,寬275 μm;種皮堅硬,有明顯的縱條脊突,而且縱紋之間有一些橫紋聯系,共同構成網狀脊突(圖1)。

圖1 獨腳金種子形態Fig.1 The seed morphology of Striga asiatica

2.2 預處理時間對獨腳金種子萌發的影響

由圖2可知,當預處理時間為0 d和3 d時,獨腳金種子不萌發;預處理時間為7 d時,萌發率為32%,隨著預處理時間增加,獨腳金種子萌發率隨之上升,預處理為13 d時萌發率最高,達到83%。繼續延長預處理時間至20 d和34 d,萌發率顯著下降(p<0.05),因此獨腳金種子預處理最佳期限為13 d。

圖2 預處理時間對獨腳金種子萌發率的影響Fig.2 Effect of preconditioning time on germination rate of Striga asiatica

2.3 溫度和光照對獨腳金種子萌發率的影響

由圖3可知,在黑暗中,25 ℃,30 ℃和35 ℃恒溫條件下,獨腳金種子均具有較高的萌發率,分別為83%,88%和78%,且在30 ℃恒溫條件下獨腳金種子萌發率最高。獨腳金種子在全光照條件下沒有萌發。

圖3 溫度對獨腳金種子萌發率的影響Fig.3 Effect of temperature on germination percentage of Striga asiatica

2.4 不同植物生長調節劑對獨腳金種子萌發的影響

不同植物生長調節劑的試驗溫度為30 ℃,預培養處理13 d,結果表明,植物生長調節劑均可顯著提高獨腳金種子的萌發率。其中,GR 24的效果最好,萌發率最高,達到73%,顯著高于其他生長調節劑(p<0.05);其次是6 KT,處理后的萌發率為47%;此外,GA、TZ、ABA也有一定的促進作用,處理后萌發率分別為20%,17%和15%(圖4)。

圖4 植物生長調節劑對獨腳金種子萌發率的影響Fig.4 Effect of plant growth regulators on seed germination rate of Striga asiatica

2.5 低溫層積對獨腳金種子萌發的影響

由圖5可知,隨著低溫層積時間逐漸增長,獨腳金種子萌發率則逐漸降低,對照未經層積處理的萌發率為86%,層積3、46、138 d后的萌發率分別下降到69%、16%、0,顯著低于未經層積處理的萌發率(p<0.05)。

圖5 層積不同時間后獨腳金種子的萌發率 Fig.5 Seed germination rate of Striga asiatica after different cold stratification time

2.6 不同貯藏時間對獨腳金種子萌發的影響

由圖6可知,獨腳金種子萌發率隨著貯藏時間延長表現出先上升后下降的動態變化。剛采收的種子發芽率很低,僅為5%,隨著貯藏時間增長,種子萌發率逐漸增高。貯藏10,40,60 d的萌發率分別上升至25%,70%,79%(p<0.05);貯藏80,135,180 d的萌發率分別為87%,90%,89%,三個貯藏時間的種子萌發率無顯著差異(p>0.05);當貯藏時間為270 d時,萌發率顯著下降至74%,貯藏時間為330 d時,萌發率為20%,貯藏1年的種子萌發率僅為7%。以上結果表明,貯藏80～180 d的種子最適合萌發。

圖6 不同貯藏時間對獨腳金種子萌發率的影響Fig.6 Effect of different storge time on seed germination rate of Striga asiatica

3 討 論

成熟的獨腳金種子種皮堅硬色澤光亮,種子必須充分暴露在濕潤的環境中,才會對萌發刺激物有反應,否則無法萌發。暴露在濕潤環境中時間的長短,即預處理時間影響著獨腳金種子的萌發率。本研究結果顯示,預處理13 d的種子萌發率最高,時間太短或太長均可導致種子萌發率下降甚至不萌發。獨腳金種子有休眠期,在有寄主植物根的分泌物誘發的條件下,3～4個月以后就能萌發,一般休眠18個月后最適合萌發[6]。本研究發現,在實驗室條件下通過延長預處理時間可促進獨腳金種子提早萌發,貯藏10 d萌發率即可達到25%,貯藏80～180 d的萌發率均可高達80%以上,然而當貯藏時間為12個月時,發芽率降低至7%,這表明獨腳金的休眠特性是一個動態變化的過程。在田間生長過程中,由于受到天氣和環境的影響,休眠特性也可能會發生變化,這也許是獨腳金種植的難點。Brown等[8]研究表明,獨腳金種子萌發不會發生在低溫環境中,因此本研究以25 ℃,30 ℃和35 ℃為條件研究溫度對其發芽率的影響,結果顯示,30 ℃下萌發率最高。光照是部分種子萌發的必要環境因子,光照既可促進種子萌發[8],也可抑制種子萌發[10]。本研究結果顯示,獨腳金種子在光照條件下幾乎不萌發,說明光照不是獨腳金種子萌發的必需條件之一。

獨腳金為根寄生植物,種子的萌發需要來自寄主植物信號分子的刺激才得以實現。本研究表明,獨腳金內酯(GR 24)、赤霉素(GA)、激動素(6 KT)和玉米素(TZ)等植物生長調節劑均可誘導獨腳金種子萌發,且獨腳金內酯刺激后的萌發率最高,6 KT、GA、TZ、ABA處理的種子萌發率依次降低。GR 24是一類在植物根部產生的萜內酯,屬于新型植物激素,是一類具有很強的誘導獨腳金種子萌發活性的小分子物質,還可調控植物的整體結構形態[11-12]。Matusova等[13]還研究了獨腳金種子對GR 24刺激萌發的敏感度,結果發現,其敏感度隨著預處理的時間增加而加強,最長可達20 d,此后敏感度就會下降,而且敏感期很短,種子很快又會進入二次休眠。一般來說,低溫層積處理可以促進種子萌發,主要通過使種子中的抑制物質含量下降、種皮軟化、種胚發育后熟等促進萌發[14],但是本研究發現,低溫層積會導致獨腳金種子萌發率顯著降低,并且隨著層積時間增長(層積138 d)逐漸降低為0,說明低溫會導致獨腳金種子進入二次休眠,表現出休眠循環現象。獨腳金種子特殊的休眠特性可用于指導人工栽培條件下種子的萌發處理。

4 結 論

綜上所述,不同處理下獨腳金種子萌發的最佳條件為:種子常溫貯藏80～180 d,GR 24為萌發刺激物,預處理13 d,30 ℃下黑暗條件培養。恒溫和變溫條件下的種子萌發率有顯著性差異,恒溫下的萌發率顯著低于變溫[15],獨腳金種子萌發的變溫條件還有待研究。由于獨腳金種子休眠時間較長,如何更有效打破其種子休眠,加快種子萌發進程是下一步研究的重點。