航空搭載對薰衣草種子萌發的影響

張晨冰

摘要[目的]研究經太空誘變后薰衣草種子發芽及出苗的變異程度。[方法]以經太空誘變的薰衣草種子為試材，與未經太空誘變的種子進行發芽及出苗比較試驗；同時研究了不同赤霉素濃度及不同浸種時間對太空搭載的薰衣草種子和陸地薰衣草種子發芽和出苗的影響。[結果]太空搭載的薰衣草種子較陸地薰衣草種子的發芽勢、發芽率、發芽指數和出苗率均明顯下降。在清水浸泡處理下，太空種子的發芽率為25.00%，發芽勢為21.50%，發芽指數為1.904，分別比陸地種子降低了70.59%、74.71%和93.58%。赤霉素處理在一定程度上提高了太空種子的發芽指標，但與陸地種子相比，發芽率、發芽勢和發芽指數仍較低，差異顯著。不同濃度赤霉素浸泡時間對薰衣草種子發芽影響差異不顯著。當赤霉素濃度為300 mg/L時，最有利于太空種子成苗。[結論]該研究為太空薰衣草育種奠定基礎。

關鍵詞 太空薰衣草種子；赤霉素；種子萌發；出苗率

中圖分類號 S573 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2017）03-0035-03

Abstract[Objective] To study variation degree of germination and seedling of Lavandula angustifolia seeds after space flight.[Method] Lavandula angustifolia seeds treated by space flight were used as material， nonspace induced seeds were used as control， and the seeds germination ratio， germination energy， germination index were studied. At the same time， the effects of different GA3 concentrations and different soaking times on two kinds of Lavandula angustifolia seeds germination and seedling ratio were studied.[Result] The results showed that germination rate， germination index and seedling ratio of Lavandula angustifolia seeds treated by space flight were significantly lower than normal Lavandula angustifolia seeds. When both kinds of seeds were soaked by water， the germination rate， germination energy and germination index was 25.00%， 21.50% and 1.904， respectively， which was 70.59%， 74.71% and 93.58% lower than normal seeds. Gibberellin treatment increased seed germination indexes of space seed， but germination rate， germination energy and germination index were still lower of normal seeds. The differences between space seed and normal seed were significant. There was no significant difference between space seeds and mornal seed in germination indexes when treated by gibberellin with different times. The space seedling ratio was highest when the concentration of gibberellin was 300 mg/L. [Conlusion] The study lay a foundation for Lavandula angustifolia space breeding.

Key words Space lavender seeds；GA3；Seed germinaton；Seedling ratio

薰衣草（Lavandula angustifolia Mill.）又名香水植物，為唇形科薰衣草屬多年生小灌木，是一種名貴的天然香料植物。薰衣草的莖和葉均可入藥，有健胃、發汗、止痛之功效，薰衣草精油有鎮靜催眠、解痙、抗菌等作用。薰衣草藍紫色穗狀花序，可分泌花蜜，是良好的蜜源植物，花型優美，可種植于庭院中或盆栽觀賞[1-2]。

我國引種薰衣草已有幾十年的栽培歷史，栽培技術已相對完善。但因薰衣草為自花授粉植物，栽培品種混雜，品種退化嚴重；出油率和香氣均有所下降 [1，3]，為此，國內外研究者在利用傳統育種手段對薰衣草進行提純復壯的同時，也利用多倍體育種、基因工程育種等手段對薰衣草進行了遺傳改良。太空誘變育種因可利用太空中的微重力、宇宙射線、亞磁場等誘變因子對航天器搭載到太空中的作物種子、器官或個體進行誘變，返回地面后繼續選育，培育出符合人類需要的作物新品種。與常規方法相比，該方法具有誘變率高、變異多向、育種周期短等特點，在國內外育種界引起廣泛重視[4]。

研究發現，不同類型的激素和濃度可影響薰衣草種子的萌發，其中赤霉素（GA3）對薰衣草種子萌發影響最大[5-8]。因太空種子相對珍貴，目前尚未見有關對太空薰衣草種子萌發的報道。筆者利用中國科學技術協會提供的經太空處理的薰衣草種子，研究不同赤霉素濃度及不同浸種時間對太空薰衣草種子發芽率、發芽勢、發芽指數及出苗率等的影響，以期為薰衣草育種提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

太空搭載的薰衣草種子和陸地薰衣草種子均由中國科學技術協會提供。

1.2 試驗方法

將經太空誘變的薰衣草種子用不同濃度的赤霉素（0、200、300、400和500 mg/L）分別浸泡2、4、6、8 h，以未經誘變的薰衣草種子為對照，處理方法同太空誘變種子。每個處理選用顆粒飽滿的薰衣草種子各50粒。將處理好的種子置于鋪有濾紙的培養皿中，蓋上紗布，在溫度（19～21 ℃）恒溫箱內培養，每天定時觀察，并記錄種子發芽情況，第26天時結束試驗。計算太空搭載薰衣草種子與陸地薰衣草種子的發芽率、發芽勢（第10天）和發芽指數。計算公式：

種子發芽率=發芽種子數/種子總數×100%

種子發芽勢=規定日期內發芽種子數/種子總數×100%（第10天）

種子發芽指數（GI）= ∑Gt/Dt

式中，Gt為第t天的發芽數，Dt為發芽試驗第t天。

將不同濃度赤霉素（0、200、300、400、500和600 mg/L）處理的發芽太空搭載的薰衣草種子和陸地薰衣草種子種植到花盆中，觀察出苗情況，第22天計算出苗率：

出苗率= 種子破土出苗數/播種種子總數×100%

1.3 數據分析

采用SPSS 16.0 進行單因素方差分析，用最小顯著差數法（LSD）進行差異性檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同濃度赤霉素及浸泡時間對薰衣草種子發芽率的影響

方差分析結果表明，不同濃度赤霉素處理對太空薰衣草種子和陸地薰衣草種子的發芽率均有顯著性影響（P< 0.05）。

由表1可知，不同赤霉素濃度下陸地種子的發芽率明顯高于太空種子，在赤霉素濃度為400 mg/L時，陸地薰衣草種子的發芽率比太空種子高53.00%；在赤霉素濃度為500 mg/L時，陸地薰衣草種子的發芽率比太空種子高44.50%；清水處理時，陸地薰衣草種子的發芽率比太空種子高60.00%。t檢驗結果表明二者差異顯著（P<0.05）。

一定濃度的赤霉素處理提高了太空種子的發芽率，濃度越高，促進發芽的效果越明顯。清水處理下，太空種子的發芽率僅為25.00%，赤霉素500和400 mg/L濃度下，太空種子的發芽率分別為46.25%和44.00%，比清水處理發芽率提高了21.25百分點和19.00百分點，與清水處理的發芽率差異顯著。赤霉素濃度為200、300 mg/L時，太空種子的發芽率分別為40.50%和35.50%，與清水處理差異不顯著。

赤霉素在一定程度上也促進了陸地薰衣草種子的發芽率，赤霉素濃度為400 mg/L時，陸地種子發芽率最高，為97.00%，比清水處理的發芽率提高了12.00百分點，二者差異顯著。赤霉素濃度為200、300、500 mg/L時，陸地種子發芽率與清水處理差異不顯著。

方差分析結果表明，不同浸泡時間對太空薰衣草種子和陸地薰衣草種子的發芽率均無顯著影響，隨著浸泡時間的延長，太空種子和陸地種子的發芽率未明顯變化。不同浸泡時間下，陸地種子的發芽率均高于太空種子（表2），t檢驗結果表明二者差異顯著（P<0.05）。

2.2 不同濃度赤霉素及浸泡時間對薰衣草種子發芽勢的影響

方差分析結果表明，不同濃度赤霉素對太空種子的發芽勢影響差異顯著（P<0.05），對陸地種子的發芽勢影響差異不顯著（P>0.05）；浸泡時間對二者的發芽勢影響差異均不顯著（P>0.05）。

t檢驗結果表明，不同赤霉素濃度下太空種子和陸地種子的發芽勢差異顯著（P<0.05），太空誘變處理降低了薰衣草種子的發芽勢。清水浸泡條件下，太空種子的發芽勢比陸地種子的發芽勢降低了74.71%；300、400及500 mg/L赤霉素處理后，太空種子的發芽勢比陸地種子降低了58.15%、62.24%和59.03%（表3）。

一定濃度的赤霉素處理提高了太空種子的發芽勢，清水處理時，太空種子的發芽勢為21.50%，當赤霉素濃度為300、400、500 mg/L時，太空種子的發芽勢分別為38.50%、37.00%和37.20%，與清水處理差異顯著，但三者差異不顯著，隨著赤霉素濃度的升高，太空種子的發芽勢并未增加。赤霉素處理在一定程度上增加了陸地種子的發芽勢，但差異不顯著，當赤霉素濃度為400 mg/L時，陸地種子的發芽勢為98.00%（表3）。

方差分析結果表明，浸泡時間對太空種子和陸地種子的發芽勢影響差異不顯著，太空種子和陸地種子均在赤霉素浸泡6 h時發芽勢最高，分別為38.80%和93.50%，隨著浸泡時間的延長，發芽勢反而有所下降（表4）。

2.3 不同濃度赤霉素及浸泡時間對薰衣草種子發芽指數的影響

方差分析結果表明，不同濃度赤霉素對太空種子和陸地種子的發芽指數影響差異顯著（太空種子P<0.05，陸地種子P<0.05），而處理時間對二者的發芽指數影響差異不顯著（太空種子P>0.05，陸地種子P>0.05）。

由表5可知，太空誘變處理極大地降低了陸地種子的發芽指數，t檢驗結果表明，二者差異顯著（P<0.05），當清水和低濃度赤霉素（200 mg/L）處理時，太空種子發芽指數比對照降低了93.58%和88.32%，當赤霉素濃度分別為500、400、300時，太空種子發芽指數比對照降低了90.74%、90.75%和89.97%。

高濃度赤霉素提高了太空種子和陸地種子的發芽指數；對于太空種子，當赤霉素濃度高于300 mg/L時，種子的發芽指數明顯升高，與清水處理的太空種子的發芽指數（1.904）差異顯著；對于陸地種子，赤霉素濃度越高，發芽指數越高，當赤霉素濃度為500 mg/L時，發芽指數為37.387%，與200 mg/L赤霉素濃度的發芽指數相比，差異顯著。

由表6可知，太空種子和陸地種子均在赤霉素浸泡6 h時發芽指數最高，分別為3.448%和34.695%，二者相差31.274百分點，差異顯著。

2.4 不同濃度赤霉素對薰衣草種子出苗率的影響

由圖1可知，不同濃度赤霉素對太空和陸地薰衣草種子出苗率均有一定的影響，低濃度的赤霉素處理有利于提高薰衣草種子的出苗率；太空薰衣草種子的出苗率總體低于陸地薰衣草；當赤霉素濃度為300 mg/L時，太空薰衣草種子出苗率最高，為35.21%，陸地薰衣草種子出苗率最高，為44.02%。

3 結論與討論

太空輻射后，薰衣草種子的發芽率、發芽勢、發芽指數和出苗率均明顯下降。在清水浸泡處理下，太空種子的發芽率僅為25.00%，發芽勢為21.50%，發芽指數為1.904，分別比對照降低了70.59%、74.71%和93.58%；這與太空誘變降低了小桐子[9]、烤煙[10]、豌豆[11]、濕地松[12]的發芽率結果一致。研究表明，太空誘變可提高小麥[13]、辣椒[14]、百子蓮[15]及萵苣[16]的發芽率。太空誘變降低了薰衣草種子的出苗率，比陸地種子降低了29.73%，這與航天搭載使濕地松種子[12]出苗率顯著下降的結果一致。不同植物種子經太空誘變后，其發芽率、發芽勢及出苗率等表現不同，這可能與種子本身的生物學特性，對太空環境的耐受力、太空誘變條件的差異及飛行時間的不同有關，具體原因有待進一步研究。

不同濃度赤霉素處理不同時間可以提高薰衣草種子的萌發[5，7，17]。該研究表明，不同濃度赤霉素促進了薰衣草種子的萌發，但不同時間處理間差異不顯著。與清水處理相比，當赤霉素濃度為400 mg/L時，提高了太空種子的發芽率（12.00%）、發芽勢（15.50%）和發芽指數（1.413），二者差異顯著；當赤霉素濃度為500 mg/L時，并未顯著提高太空種子的發芽指標。與對照陸地種子相比，赤霉素處理并未很好地改善太空種子的發芽指標，在赤霉素濃度為400 mg/L時，太空種子發芽率比陸地種子低50.50%，發芽勢低55.00%，發芽指數低32.73，二者差異顯著。太空種子相比陸地種子，在經相同濃度和時間的赤霉素處理后，發芽指標仍未提高，這說明太空種子在高真空、微重力的太空環境下，薰衣草種子有可能發生了染色體等細胞學的變化，具體變異程度應利用細胞生物學手段對其進一步研究。

參考文獻

[1] 江明，夏凱國，易清元.薰衣草的育種研究進展[J].香料香精化妝品，2009（4）：30-32.

[2] 張群，扎靈麗.薰衣草的研究和應用[J].時珍國醫國藥，2008，19（6）：1312-1314.

[3] 張秋霞，江英，張志強.薰衣草精油的研究進展[J].香料香精化妝品，2006（6）：21-24.

[4] 劉梅，史振聲.太空誘變效應研究進展[J].種子，2008，27（9）：60-63.

[5] 陳麗娟，沈彩華，張昕昕，等.化學誘變劑及赤霉素對狹葉薰衣草種子萌發的影響[J].種子，2012，31（12）：1-4，8.

[6] 姚悅梅.GA3浸種對薰衣草種子萌發及幼苗生長的影響[J].種子科技，2005，23（6）：343-344.

[7] 馮美，武海.赤霉素對法國薰衣草種子發芽及幼苗生長的影響[J].種子，2009，28（11）：102-103.

[8] 張瑞麟，李志宏，范敏，等.不同處理對薰衣草種子萌發和扦插生根的影響[J].新疆農業大學學報，2007，30（2）：54-56.

[9] 何明霞，楊清，胡庭興，等.航天搭載對小桐子種子萌發及幼苗生長的影響[J].激光生物學報，2009，18（3）：304-308.

[10] 賀鵬.航天誘變烤煙品種的發芽特性及酶活性變化研究[D].長沙：湖南農業大學，2008.

[11] 李培夫.航天誘變育種技術在作物育種上的應用[J].種子科技，2006，24（1）：35-37.

[12] 肖興翠，康偉靜，唐作鈞，等.太空誘變濕地松種子播種育苗試驗初報[J].中南林業科技大學學報，2014，34（1）：49-52.

[13] 閻文義，孫光祖，張月學，等.春小麥航天誘變效果的初步研究[J].核農學通報，1996，17（6）：259-262，285.

[14] 李水鳳，汪炳良，賈世燕，等.衛星搭載處理對辣椒SP1代生物學特性的影響[J].種子，2005，24（7）：78-81.

[15] 張琰，黃孝慈.航天誘變百子蓮種子對其SP1代的影響[J].安徽農學通報，2009，15（6）：15-17，100.

[16] 趙林姝，劉錄祥.俄羅斯空間植物學研究進展[J].核農學報，1998，12（4）：252-256.

[17] 王佳佳，鄭鳳英，王康，等.新西蘭薰衣草快速繁殖技術的研究[J].北方園藝，2010（2）：161-163.