層積、激素和光照對千屈菜種子萌發的影響

徐小博， 王英哲， 閆 冬， 徐 博*

(1.吉林農業大學動物科學技術學院， 吉林 長春 130118； 2. 吉林省農業科學院， 吉林 長春 130118)

千屈菜(LythrumchinensisL．) 又稱水枝柳、水柳、對葉蓮，屬千屈菜科千屈菜屬的多年生挺水宿根草本植物[1]。其抗逆性強、花期長、具有藥用價值，可治痢疾、腸炎、便血、經閉等癥[2-4]。并具凈化水體作用[5-6]。而野生千屈菜的有性繁殖由于技術不成熟、種子發芽率低、植株生長速度慢等原因難以運用于生產，制種研究也急需優秀的野生品種引進，提高野生千屈菜種子的發芽率很有必要。

赤霉素(Gibberellin,GA)與細胞分裂素(Cytokinin,CK)是植物生長過程中重要的調節激素。濃度適宜的赤霉素能夠打破種子休眠、加快種子內部循環代謝，是促進種子萌發實驗中的常用激素。細胞分裂素是調控植物氮元素循環的主要因子[7]，對種子萌發有一定的調控作用。相關研究表明，對于杜仲(EucommiaulmoidesOliv.)[8]、多齒紅山茶(Camelliapolyodontahow)、石筆木(TutcheriaspectabilisDunn)[9]、延胡索(Corydalis yanhusuo W.T.Wang)[10]等種子來說，人為的施用一定濃度GA或CK可提高其發芽率和發芽勢。

國內千屈菜的研究方向多為園藝設計[11]、栽培技術[12]、扦插繁殖[13]及非生物脅迫生理響應[3]方面，對野生千屈菜種子的萌發特性和最適萌發條件的研究甚少。本實驗從千屈菜種子的萌發特性入手，研究千屈菜種子對多種促進萌發條件的適應情況，為野生千屈菜的引種馴化、人工有性繁殖提供研究基礎。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

千屈菜種子于2015年10月采自吉林省延邊朝鮮族自治州安圖縣白河鎮長白山國家級自然保護區。

1.2 實驗方法

實驗于2016年11月至2017年3月于吉林農業大學動物科學與技術學院草業科學實驗室進行。

種子的預處理：將收獲后且進行過自然干燥處理的千屈菜種子平鋪，挑選顆粒飽滿、大小均勻、無霉變破損的種子作為試驗樣品。

冷層積處理：將種子入密封袋，置于4℃恒溫冰箱中分別冷藏30 d、60 d、90 d，后取出進行發芽培養。

赤霉素處理：將種子分別浸泡于100 mg·L-1，200 mg·L-1，300 mg·L-1的GA溶液中，靜置12小時后置入培養皿。后分為兩組，分別以光照16 h/8 h(L/D)，24 h/0 h(L/D)的條件進行培養。

細胞分裂素處理：將種子分別浸泡于100 mg·L-1，200 mg·L-1，300 mg·L-1的CK溶液中，靜置12小時后置入培養皿，后分為兩組，分別以光照16 h/8 h(L/D)，24 h/0 h(L/D)的條件進行培養。

上述實驗處理均以濕潤單層濾紙為發芽床，每皿50粒種子為單位，置入24℃恒溫培養箱中并每三天向濾紙滴入適量蒸餾水以保持濕潤。各處理均重復四次。以胚根沖破種皮時視為萌發，并定期觀察統計發芽數目，分別計算種子發芽率與發芽勢。

發芽率=正常發芽數/種子總數×100%；

發芽勢=發芽高峰日正常發芽種子數/種子總數×100%。

1.3 數據處理

數據的分析和計算采用Excel 2016和SPSS 18.0軟件進行處理。

2 結果與分析

2.1 4℃冷層積對千屈菜種子萌發的影響

經過冷層積處理后的千屈菜種子發芽情況與未經處理的千屈菜種子發芽情況之間差異不顯著(表1)，種子發芽率與發芽勢并沒有因為溫度處理而明顯提高。所以認為：冷層積并不能打破種子的休眠，冷層積處理對千屈菜種子的萌發影響不大。

表1 4℃冷層積對千屈菜種子的萌發影響Table 1 Effects of temperature on the germination of Lythrum chinensis L. seeds

注：不同字母表示在不同處理下差異顯著(p<0.05)，下同

Note:Different letters indicate significant difference under different treatments at the 0.05 level,the same as below

2.2 赤霉素對千屈菜種子萌發的影響

千屈菜種子的發芽率在光照16h條件下，各梯度赤霉素處理所得發芽率間比較差異不顯著，在赤霉素濃度分別為0 mg·L-1，100 mg·L-1，200 mg·L-1，300 mg·L-1時，發芽率分別為2.50±0.96%，3.00±0.58%，0.50±0.50%，1.50±1.50%；與16 h光照相比，光照24 h時種子的發芽率在各個濃度水平下均有提高，分別為7.50%±2.36%，24.00%±5.89%，43.00%±1.73%，26.00%±4.32%，與16 h光照相比各處理分別提高了2，7，85，16.3倍，并在赤霉素濃度200 mg·L-1時達到最高值。(如圖1)

圖1 赤霉素對千屈菜種子發芽率的影響Fig.1 Effects of Gibberellin on Seed Germination Rate of Lythrum chinensis L. seeds

種子在光照16h時，各組發芽勢間比較差異不顯著，在赤霉素濃度分別為0 mg·L-1、100 mg·L-1、200 mg·L-1、300 mg·L-1時，發芽勢分別為2.00±0.82%，2.00±0.82%，0.50±0.50%，0.50±0.50%；但在光照24 h時，種子的發芽勢在各個濃度水平下與光照16 h相比均有提高，分別為6.50%±1.50%，4.00%±0.82%，17.00%±2.38%，6.50%±0.50%，與16 h光照相比分別提高了2.25，1，33，12倍，并在赤霉素濃度200 mg·L-1時達到最高值。(如圖2)

圖2 赤霉素對千屈菜種子發芽勢的影響Fig.2 Effects of Gibberellin on Germination Potential of Lythrum chinensis L. Seeds

可得出，千屈菜種子的發芽勢、發芽率在光照24 h時受赤霉素濃度影響顯著，其中以光照24 h、赤霉素濃度200 mg·L-1處理的種子得到的發芽勢發芽率最高，分別為43.00±1.73%，17.00±2.38%。

2.3 細胞分裂素對千屈菜種子的萌發影響

種子的發芽率在光照16 h條件下，以細胞分裂素濃度為200 mg·L-1時最高，細胞分裂素濃度分別為0 mg·L-1、100 mg·L-1、200 mg·L-1、300 mg·L-1時，發芽率分別為0.50±0.50%，0.50±0.50%，5.00±1.29%，1.50±0.50%；在光照24 h時，種子的發芽率與光照16 h相比在各個濃度水平下均有大幅提高，分別為7.50%±2.36%，10.50%±0.87%，12.50%±0.87%，10.00%±0.82%，在并在細胞分裂素濃度200 mg·L-1時表現為最高值。(如圖3)

種子的發芽勢在光照時數16 h時，各組數據相比差異不顯著，在細胞分裂素濃度分別為0 mg·L-1、100 mg·L-1、200 mg·L-1、300 mg·L-1時，發芽勢分別為0.50±0.50%，0.50±0.50%，1.00±0.58%，1.00±0.58%，受細胞分裂素濃度作用的影響不大；在光照24 h時，與光照16 h相比種子的發芽勢在各個濃度水平下均有大幅提高，分別為6.50%±1.50%，7.75%±0.25%，9.50%±2.10%，8.75%±0.75%，但各濃度間差異不顯著。(如圖4)

圖3 細胞分裂素對千屈菜種子發芽率的影響Fig.3 Effect of Cytokinin on Germination Rate ofLythrum chinensis L. Seeds

圖4 細胞分裂素對千屈菜種子發芽勢的影響Fig. 4 Effect of Cytokinin on Germination Potential of Lythrum chinensis L. Seeds

2.4 光照對千屈菜種子的萌發影響

由圖1、2、3、4可知，千屈菜種子在24 h光照條件下，與16 h光照相比發芽率、發芽勢均表現顯著，在無激素處理的條件下，除GA處理的發芽率外，24 h光照的種子發芽率發芽勢與16 h相比均差異顯著。在同濃度的赤霉素、細胞分裂素處理條件下，24 h光照處理的種子發芽率發芽勢均比16 h光照處理的值高，以赤霉素處理為例，16 h 200 mg·L-1組與24 h 200 mg·L-1組差值最大，為42.5%，85倍左右。

3 討論

成熟野生千屈菜種子在不經過任何處理直接播種的情況下萌發表現不佳，發芽率一般為1%左右(實驗前測定)，但經過一些人為的干預后可大幅提高其發芽率、發芽勢，利于人工種植及后續的培育工作。Amen研究表明，成熟種子在傳播之前經過的休眠是初級休眠[14]，Baskin和Baskin研究表明，用低濃度赤霉素處理種子可使種子解除淺度休眠狀態。而在實驗中，使用低濃度的赤霉素溶液處理千屈菜種子后，千屈菜種子的發芽率發芽勢有了提升，說明試驗用千屈菜種子可能正處于淺度休眠狀態[15]。另外有實驗表明，層積可以打破種子休眠[16-18]，但本實驗通過對千屈菜種子進行不同天數的冷層積處理并未發現對千屈菜種子的萌發有顯著影響。種子的休眠和萌發性狀形成是一個復雜的生理過程，由不同信號分子相互調節，激素、光照是必要條件但不是充分條件，不同處理方法在萌發過程中都具有時間特異性[19]。

由數據分析可知，在24 h光照下，千屈菜種子對赤霉素、細胞分裂素刺激敏感，以24 h光照并同時用200 mg·L-1赤霉素溶液處理的效果為最佳；但在16 h光照下，這兩種激素對種子的影響不大，并且其他激素對千屈菜種子的萌發作用還有待研究,如ABA[20]、ETH[21]等。千屈菜種子體積小，重量輕，其自身攜帶的營養物質少，不利于發芽，所以光照是有效的促進其發育的方法，而且是不能被代替的[22]。且由試驗得，千屈菜種子對光照刺激尤其敏感，種子的發芽率、發芽勢在24 h光照時都有大幅提升，可知長時間光照利于千屈菜種子的萌發，而且減少光照后，即使使用激素處理對種子的萌發也影響不大。如果想要使千屈菜種子萌發表現達到最佳，應該光照處理、激素處理兩種方法并行。此外，有實驗表明低濃度的鹽脅迫對種子的胚根、胚芽生長有刺激作用[23]，可在后續實驗中進行。而在千屈菜的繁殖方面，本實驗采用的均是小批量培養皿繁殖，在實際大田種植時的最適激素濃度以及最佳光照時間都有待進行下一步的研究。

4 結論

冷層積對千屈菜種子萌發特性的影響不顯著，激素處理、光照處理對千屈菜種子萌發有顯著影響。由本研究可得，24 h光照并用200 mg·L-1赤霉素溶液浸泡種子是得到千屈菜種子發芽率、發芽勢最高的方法。