谷子突變體后代的萌發(fā)特性分析

姜 雪 王建峰 劉 晨 郭曉麗

（衡水學(xué)院生命科學(xué)系 河北 衡水 053000）

谷子屬于禾本科，狗尾草屬，古稱(chēng)稷、粟，亦稱(chēng)粱，廣泛栽培于亞歐大陸的溫帶和熱帶，我國(guó)主要栽培區(qū)在黃河中上游。谷子生育期短且抗逆性強(qiáng)，具有突出的抗旱、耐瘠薄和高光效等特性，已發(fā)展為旱生C4禾谷類(lèi)模式作物[1]。谷子還是營(yíng)養(yǎng)均衡作物，富含蛋白質(zhì)、氨基酸、維生素及銅、鐵、鋅、鎂、硒等微量元素，是老、弱、嬰幼兒的良好滋補(bǔ)食品[2～5]。我國(guó)是世界上谷子種植面積最大的國(guó)家，占世界種植面積的88%左右，在長(zhǎng)期馴化和栽培過(guò)程中，谷子適應(yīng)了中國(guó)北方干旱、半干旱地區(qū)的氣候和環(huán)境，成為了一種優(yōu)良的抗旱作物資源。

赤霉素(gibberellin，GA)屬于生物體內(nèi)的一類(lèi)四環(huán)二萜類(lèi)化合物，具有打破種子休眠、促進(jìn)種子發(fā)芽和莖稈伸長(zhǎng)等作用[6]。楊文清[7]認(rèn)為赤霉素處理對(duì)種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)以及發(fā)芽指數(shù)等種子發(fā)芽指標(biāo)都有不同程度的影響。小葉白蠟、香椿等種子用赤霉素處理，其發(fā)芽率比對(duì)照組高出21.7%[8，9]。本文通過(guò)利用不同濃度的赤霉素處理谷子突變體后代種子，以便對(duì)谷子突變體后代的萌發(fā)特性進(jìn)行深入分析。

1 材料與方法

1.1 供試材料。衡谷12突變體種子H1、H2、H3、H4、H5。

1.2 處理方法。挑選飽滿(mǎn)的谷子種子，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的HgCl2消毒10 min，蒸餾水沖洗干凈，然后置于鋪有2層濾紙的培養(yǎng)皿中，每皿50粒，分別采用濃度為10 mg/L、30 mg/L、100 mg/L的赤霉素處理，以蒸餾水處理為對(duì)照，每處理設(shè)3次重復(fù)，25℃培養(yǎng)觀察。每天記錄發(fā)芽種子數(shù)，以胚根長(zhǎng)度1 mm作為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)，直到不再有種子發(fā)芽時(shí)測(cè)量發(fā)芽種子的根長(zhǎng)及苗長(zhǎng)，并計(jì)算發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)。發(fā)芽率(%)=(發(fā)芽種子總數(shù)/供試種子總數(shù))×100%；發(fā)芽指數(shù)GI=∑(Gt/Dt)。公式中Gt表示在第t天種子的發(fā)芽數(shù)；Dt代表相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)。

1.3 統(tǒng)計(jì)方法。測(cè)得的數(shù)據(jù)采用Excel進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度赤霉素對(duì)谷子發(fā)芽率的影響。在種子萌發(fā)的過(guò)程中，赤霉素通常會(huì)促進(jìn)種子萌發(fā)，并在種子萌發(fā)后期逐漸積累。本試驗(yàn)對(duì)不同突變體后代分別采用10 mg/L、30 mg/L、100 mg/L赤霉素進(jìn)行處理，由圖1可以看出，不同濃度處理下，不同突變體后代種子的發(fā)芽率存在較大差異。其中后代H1和H2處理組發(fā)芽率均低于對(duì)照組；而H4和H5則表現(xiàn)為處理組均高于對(duì)照組，H3處理組表現(xiàn)為先升高再降低的趨勢(shì)。

圖1 不同濃度激素處理對(duì)谷子突變體后代發(fā)芽率的影響

2.2 不同濃度赤霉素對(duì)谷子根長(zhǎng)的影響。由圖2可以看出，通過(guò)用不同濃度赤霉素處理種子，不同株系的根長(zhǎng)呈現(xiàn)較大的差異。除了株系H4以外，其他株系的根長(zhǎng)較對(duì)照相比均呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，并且隨著濃度的升高，根長(zhǎng)的生長(zhǎng)受抑制越嚴(yán)重。針對(duì)株系H4，30 mg/L赤霉素處理的種子根長(zhǎng)明顯要好于對(duì)照組。

圖2 不同濃度激素處理對(duì)谷子突變體后代根長(zhǎng)的影響

2.3 不同濃度赤霉素對(duì)谷子芽長(zhǎng)的影響。從圖3可以看出，通過(guò)赤霉素處理種子，不同株系種子的芽長(zhǎng)呈現(xiàn)較大差異，其中株系H1、H2和H3，赤霉素處理均抑制了種子的發(fā)芽，處理組均低于對(duì)照組；對(duì)于株系H4和H5，處理組均高于對(duì)照組。但是，觀察所有的處理組發(fā)現(xiàn)，30 mg/L赤霉素的處理對(duì)于種子發(fā)芽的影響較大。

圖3 不同濃度激素處理對(duì)谷子突變體后代芽長(zhǎng)的影響

3 結(jié)論與討論

種子在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中是最重要也是最基本的生產(chǎn)資料，種子質(zhì)量的好壞直接影響到作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。通過(guò)對(duì)種子萌發(fā)時(shí)期的發(fā)芽率、根長(zhǎng)和芽長(zhǎng)進(jìn)行分析與檢測(cè)，可直接用來(lái)評(píng)價(jià)種子質(zhì)量。赤霉素作為一種萌發(fā)刺激物質(zhì)，在種子萌發(fā)的過(guò)程中，能促進(jìn)種子胚內(nèi)多種酶類(lèi)的代謝活動(dòng)，促進(jìn)種子萌發(fā)[10]。

本試驗(yàn)以水培和不同濃度赤霉素培養(yǎng)谷子突變體，通過(guò)對(duì)其萌發(fā)特性進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的赤霉素處理，突變體后代的5個(gè)不同株系表現(xiàn)出較大的差異。分析種子的發(fā)芽率和芽長(zhǎng)，株系H4和H5在赤霉素處理下均表現(xiàn)出不同的促進(jìn)作用，其中又以30 mg/L赤霉素處理的表現(xiàn)較好。而對(duì)根長(zhǎng)的影響，僅株系H4在30 mg/L的赤霉素處理下表現(xiàn)出高于對(duì)照根長(zhǎng)，其他株系則均表現(xiàn)為根長(zhǎng)受抑制。本試驗(yàn)中，此5個(gè)株系均是由衡谷12經(jīng)誘變而來(lái)的突變體后代，由此我們推測(cè)，可能由于株系H4和H5與其他3個(gè)株系之間存在某些基因組水平的變化，進(jìn)而導(dǎo)致在不同的處理?xiàng)l件下表現(xiàn)出不同的萌發(fā)特性，后續(xù)我們將進(jìn)一步利用分子生物學(xué)手段開(kāi)展更深入的研究。