龍芽楤木種子萌發(fā)條件研究

寧明明， 鄭彥杰， 李修平， 李秀霞

(佳木斯大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，黑龍江佳木斯 154007)

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龍芽楤木種子萌發(fā)條件研究

寧明明， 鄭彥杰， 李修平， 李秀霞*

(佳木斯大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，黑龍江佳木斯 154007)

摘要[目的]研究不同的赤霉素(GA3)濃度、種子子葉切除以及變溫培養(yǎng)處理對龍芽楤木種子萌發(fā)的影響。[方法]以飽滿的當(dāng)年龍芽楤木種子為材料，設(shè)置不同GA3濃度、種子子葉切除以及變溫培養(yǎng)處理，對龍芽楤木種子進(jìn)行萌發(fā)試驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)種子的萌發(fā)數(shù)、萌發(fā)率。[結(jié)果]龍芽楤木種子在GA3濃度為200 mg/L、子葉切去1/3、變溫條件為12 h 25 ℃/12 h 5 ℃下萌發(fā)率最佳，萌發(fā)率可達(dá)56.70%。[結(jié)論] 該研究可為龍芽楤木種子萌發(fā)及遺傳育種提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞龍芽楤木；種子萌發(fā)；最佳條件；萌發(fā)率

龍芽楤木[Araliaelata(Miq.)seem.]又稱遼東楤木，俗稱刺老鴉(朝語音譯)、東北土當(dāng)歸(中國藥名)、虎陽刺、獨(dú)活(日本名)，刺龍牙等，為五加科楤木屬多年生落葉小喬木或灌木植物，與人參同屬一科[1-2]。龍芽楤木主要分布在我國遼寧、吉林、黑龍江、河北東部、長白山及小興安嶺等地[3]。龍芽楤木花期在8月左右,花絮圓錐形，花的顏色為白色或者淡黃色等，種子與芝麻粒大小差不多，為淺黑色，10月左右成熟；常生長在低海拔的闊葉林、山林、陰坡等處,樹高可達(dá)1～3 m。龍芽楤木具有較高的食用價(jià)值和藥用價(jià)值，其營養(yǎng)豐富，被人們譽(yù)為“山野菜之王”[4]。龍芽楤木的皮、根均可入藥，其富含大量皂苷、各種氨基酸、蛋白質(zhì)、生物堿等，藥用活性成分為楤木皂苷，有抑制中樞神經(jīng)、強(qiáng)心、降血脂和降血壓、抗衰老、抗癌、保肝、抗病毒等多種藥理作用[5]。龍芽楤木在生產(chǎn)上常采用種子、分株、扦插、組織培養(yǎng)、無性繁殖等繁殖方式，國內(nèi)外對龍牙楤木的研究已較為廣泛，有關(guān)于龍芽楤木組織培養(yǎng)方面的報(bào)道，也有關(guān)于龍牙楤木體細(xì)胞的報(bào)道等[6-8]。龍芽楤木的種子活力很高但存在嚴(yán)重綜合休眠現(xiàn)象[9]，就傳統(tǒng)的育苗技術(shù)來說，育苗前需將種子提前進(jìn)行3～4個(gè)月的層積處理，自然條件下種子萌發(fā)率不到16%，因此給生產(chǎn)和繁殖帶來了一定的困難[10]。植物激素可以調(diào)節(jié)植物的生長發(fā)育以及代謝活動(dòng)等，有研究表明赤霉素(GA3)能打破種子的休眠[11-12]，尤其是對需要低溫層積處理的種子，可以通過GA3處理完成生理上的后熟，減少種子的萌發(fā)時(shí)間和提高萌發(fā)率?；诖耍P者以飽滿的當(dāng)年龍芽楤木種子為材料，研究不同的GA3濃度、種子子葉切除以及變溫培養(yǎng)對龍芽楤木種子萌發(fā)的影響，以期為龍芽楤木種子萌發(fā)及遺傳育種提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料試驗(yàn)在佳木斯大學(xué)植物試驗(yàn)研究所進(jìn)行，龍芽楤木種子由佳木斯大學(xué)龍芽楤木試驗(yàn)基地提供。

1.2試驗(yàn)方法第1組，選取飽滿的種子540粒，用水浸泡24 h，用濃度為70%的酒精滅菌50 s，以無菌蒸餾水洗滌4～6次，再用濃度為2%的次氯酸鈉滅菌15 min,以無菌蒸餾水洗滌4～6次，最后放入經(jīng)過高溫滅菌的4層濕潤紗布上，紗布底下墊有濾紙的培養(yǎng)皿里添加適量的水以保持相對濕度，置自然條件下誘導(dǎo)種子萌發(fā)，5 d觀察1次，觀察2個(gè)月統(tǒng)計(jì)結(jié)果。 第2組，將試驗(yàn)分為a、b 2組，每組30粒種子，各組3次重復(fù)。GA3設(shè)置不同濃度梯度，分別為50、100、150、200、250、300 mg/L。將龍芽楤木種子用 25 ℃溫水浸泡 12 h后,放入上述濃度梯度的GA3溶液中浸泡24 h，用吸水紙吸干表面殘留藥液，用濃度為70%的酒精滅菌50 s，以無菌蒸餾水洗滌4～6次，再用濃度為2%的次氯酸鈉滅菌15 min,以無菌蒸餾水洗滌4～6次，用4層濕潤紗布包好放入墊有濾紙的培養(yǎng)皿中，然后置于培養(yǎng)箱進(jìn)行培養(yǎng)。其中，a組置于25 ℃培養(yǎng)箱進(jìn)行培養(yǎng)，b組置于12 h 25 ℃/12 h 5 ℃[13]的培養(yǎng)箱進(jìn)行培養(yǎng)，在變溫層中培養(yǎng)20 d，然后和a組一起置于25 ℃的培養(yǎng)箱進(jìn)行培養(yǎng)，5 d觀察1次，期間注意培養(yǎng)皿的濕度，保持一定的濕度環(huán)境。第3組，將試驗(yàn)分為a、b 2組，每組30粒種子，各組3次重復(fù)。GA3設(shè)置不同濃度梯度，分別為50、100、150、200、250、300 mg/L。將龍芽楤木種子用 25 ℃溫水浸泡 12 h后,放入上述濃度梯度的GA3溶液中浸泡24 h，用吸水紙吸干表面殘留藥液，用濃度為70%的酒精滅菌50 s，以無菌蒸餾水洗滌4～6次，再用濃度為2%的次氯酸鈉滅菌15 min,以無菌蒸餾水洗滌4～6次，用4層濕潤紗布包好放入墊有濾紙的培養(yǎng)皿中，然后置于12 h 25 ℃/12 h 5 ℃恒溫培養(yǎng)箱進(jìn)行培養(yǎng)。 其中，a組種子未切子葉，b組種子在子葉部切去一小部分，約為子葉的1/3。5 d觀察1次，期間注意培養(yǎng)皿的濕度，保持一定的濕度環(huán)境。

1.3種子活力的測定隨機(jī)選取第1組中100粒種子，用解剖刀在解剖鏡下將種子縱向平均分開，然后用濃度為0.1%的紅四氮唑染色24 h，再將種子置顯微鏡下觀察，統(tǒng)計(jì)染色率。

2結(jié)果與分析

2.1未經(jīng)任何處理的種子在自然條件下萌發(fā)結(jié)果試驗(yàn)結(jié)果表明，龍芽楤木種子未經(jīng)任何處理培養(yǎng)2個(gè)月，種子的萌發(fā)率為0，對種子活力進(jìn)行測定，發(fā)現(xiàn)種子染色率為90%以上，說明龍牙楤木種子活力很高，但未萌發(fā)，存在高度休眠[14]。

2.2不同濃度GA3溶液處理的種子在恒溫培養(yǎng)下萌發(fā)結(jié)果由表1可知，當(dāng)GA3濃度為100 mg/L時(shí)龍芽楤木種子開始萌發(fā)，在GA3濃度為200 mg/L時(shí)種子萌發(fā)率最高，為13.30%，說明種子萌發(fā)與GA3濃度有關(guān)。

2.3不同濃度GA3溶液處理的種子在變溫培養(yǎng)下萌發(fā)結(jié)果由表2可知，不同濃度GA3溶液處理的龍芽楤木種子在變溫培養(yǎng)下開始萌發(fā)，這證明龍芽楤木種子的萌發(fā)與變溫層有關(guān)系，以GA3濃度為200 mg/L處理種子萌發(fā)數(shù)最多，萌發(fā)率最高，為43.30%，可見龍芽楤木種子的萌發(fā)與GA3濃度有關(guān)。

2.4不同濃度GA3溶液處理的切子葉與未切子葉種子在變溫培養(yǎng)下萌發(fā)結(jié)果由表3可以看出，不同濃度GA3溶液

處理的切子葉與未切子葉種子在變溫培養(yǎng)下均可萌發(fā)，切子葉的種子萌發(fā)數(shù)和萌發(fā)率均高于未切子葉，可見，龍芽楤木種子的萌發(fā)與切子葉有關(guān)，當(dāng)GA3濃度為200 mg/L時(shí)龍芽楤木種子萌發(fā)率最高，為56.70%。

表1不同濃度GA3溶液處理的種子在恒溫培養(yǎng)下萌發(fā)結(jié)果

Table 1Germination of seeds treated with different concentrations of GA3solution under constant temperature culture

GA3濃度GA3concentrationmg/L種子數(shù)Seednumber萌發(fā)數(shù)Germinationnumber萌發(fā)率Germinationrate∥%5090001009022.221509077.78200901213.302509033.333009011.11

表2不同濃度GA3溶液處理的種子在變溫培養(yǎng)下萌發(fā)結(jié)果

Table 2Germination of seeds treated with different concentrations of GA3solution under changed temperature culture

GA3濃度GA3concentrationmg/L種子數(shù)Seednumber萌發(fā)數(shù)Germinationnumber萌發(fā)率Germinationrate∥%509033.3310090910.00150902426.70200903943.30250902730.003009066.67

表3不同濃度GA3溶液處理的切子葉與未切子葉種子在變溫培養(yǎng)下萌發(fā)結(jié)果

Table 3Germination of cutting cotyledon and without cutting cotyledon seeds treated with different concentrations of GA3solution under changed temperature culture

GA3濃度GA3concentrationmg/L種子數(shù)Seednumber切子葉Withoutcuttingcotyledon萌發(fā)數(shù)Germinationnumber萌發(fā)率Germinationrate∥%未切子葉Cuttingcotyledon萌發(fā)數(shù)Germinationnumber萌發(fā)率Germinationrate∥%509066.6722.22100901314.40910.00150903134.402325.60200905156.703741.10250903640.002831.10300901415.6044.44

3結(jié)論與討論

(1)該試驗(yàn)結(jié)果表明,龍芽楤木種子未經(jīng)任何處理培養(yǎng)2個(gè)月，萌發(fā)率為0，但種子活力測定結(jié)果表明種子活力達(dá)90%以上。

(2)經(jīng)過GA3處理后龍芽楤木種子開始萌發(fā)，不同濃度GA3處理的種子萌發(fā)率不同，說明龍芽楤木種子萌發(fā)與GA3有關(guān)，GA3濃度為200 mg/L時(shí)種子的萌發(fā)率最高，為13.30%。

(3)在GA3濃度一定下，龍芽楤木種子經(jīng)過變溫培養(yǎng)后，其萌發(fā)率高于恒溫培養(yǎng)下的萌發(fā)率，說明龍芽楤木種子的萌發(fā)率與變溫層有關(guān)系。

(4)在GA3濃度與變溫環(huán)境一定下，將種子子葉部分切除約1/3后進(jìn)行培養(yǎng)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)GA3濃度為200 mg/L時(shí)切除子葉的種子萌發(fā)率為56.70%，高于未切除子葉種子的萌發(fā)率，說明龍芽楤木的種子萌發(fā)率與子葉切除有關(guān)。

(5)龍芽楤木種子存在高度綜合休眠，通過變溫層、GA3、子葉切除等處理均可打破其休眠，提高其萌發(fā)率。該研究結(jié)果得出，龍芽楤木種子在GA3濃度為200 mg/L、子葉切去1/3、變溫條件為12 h 25 ℃/12 h 5 ℃下萌發(fā)率最佳，萌發(fā)率可達(dá)56.70%。

參考文獻(xiàn)

[1] 謝永剛,矯天育,關(guān)麗霞.龍牙楤木的組織培養(yǎng)[J].遼寧農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2001,3(4)：18.

[2] POLING S M,HSU W J,KOEHRN F J. Chemical regulation of carotenoid biosynthesis.Part 10 chemical induction of β-car-otene biosynthesis[J].Phytochemistry，1977，16(5):551-555.

[3] 蘇世河.龍牙楤木人工培育技術(shù)[J].中國林副特產(chǎn),2011(3)：69.

[4] 秦亞平,吳大椿,肖錦和.龍牙楤木組織培養(yǎng)與快速繁殖技術(shù)研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2004,32(1):111-114.

[5] 侯玉兵,郭興軍,劉廷會(huì).龍芽蔥木種子催芽處理的研究探討[J].人參研究,2003,15(3):32-34.

[6] STREET H E,WITHERS L A.The anatomy of embryogenesis in culture[C]//STREET H E.Tissue culture and plant science proceedings 3rd international congress of plant tissue and cell culture.London:Academic Press,1974:71-100.

[7] ORTIZ P A,FAMA G,VALLEJOS R H,et al.Cytodifferentiation and cell organization in the somatic embryogenesis of wheat(TritienmaestivumL.) [J].Biocell,1996,20(1):61-66.

[8] 孫大業(yè).植物細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)研究進(jìn)展[J].植物生理學(xué)通訊,1996,32 (2):81-91.

[9] 田曉艷,劉延吉.遼東楤木種子休眠原因及休眠破除研究[J].種子,2008,27(12):77-79.

[10] KIM J S，KANG S S，CHOI J S，et al.Antioxidant components fromAraliacontinentalis[J].Korean journal of pharmacognosy,1998,29(1):13-17.

[11] 范文麗,寧偉,趙英明.打破長白楤木種子休眠方法的研究[J].遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué),2005(5):18-20.

[12] 范文麗,寧偉,李天來.變溫層積條件下 GA3對長白楤木種子萌發(fā)的影響[J].沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2008, 39(1)：80-82.

[13] 范文麗,李天來,馮穎.GA3打破長白楤木種子休眠過程中的糖代謝分析[J].沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2013,44(5)：708-711.

[14] 寧偉,劉延吉,李宏博.變溫及GA3層積處理對遼東楤木種子解除休眠信號物質(zhì)變化的影響[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào),2005,21(9):206-208.

基金項(xiàng)目佳木斯大學(xué)研究生科技創(chuàng)新重點(diǎn)項(xiàng)目(LZZ2014_001)。

作者簡介寧明明(1989- )，男，山東平度人，碩士研究生，研究方向：植物學(xué)。*通訊作者，教授，博士，從事植物資源學(xué)與生物技術(shù)等研究工作。

收稿日期2016-05-03

中圖分類號S 722.3

文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

文章編號0517-6611(2016)14-038-02

Study on Seed Germination Condition ofAraliaelata

NING Ming-ming,ZHENG Yan-jie,LI Xiu-ping,LI Xiu-xia*

(College of Life Sciences of Jiamusi University,Jiamusi,Heilongjiang 154007)

Abstract[Objective] The effect of the concentrations of gibberellin(GA3),cutting of seed cotyledon and changing culture temperature on the germination of Aralia elata seed was studied.[Method] With Aralia elata seed as experiment material,setting different GA3 concentrations,cutting of seed cotyledon and changing culture temperature,seed germination of Aralia elata was conducted,and the number of germination seed,the germination rate were counted. [Result] The optimum seed germiantion conditions of Aralia elata were:GA3 concentration was 200 mg/L,1/3 cotyloden was cut and the culture temperature was 12 h 25 ℃/12 h 5 ℃,the germiantion rate could be 56.70%. [Conclusion] The study can provide theoretical basis for seed germination and genetic breeding of Aralia elata.

Key wordsAralia elata; Seed germination; Optimum condition; Germination rate