外源激素對(duì)大籽獐牙菜種子萌發(fā)的影響

羅 萍，錢海兵，劉曉龍，丁 寧，王 波，鄭亞強(qiáng)，李姝臻

(貴州中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，貴陽(yáng) 550002)

大籽獐牙菜(SwertiamacrospermaC.B.Clarke)為龍膽科獐牙菜屬植物[1-2]，主要分布于貴州、四川、云南、青海和西藏等省區(qū)[3-4]，生長(zhǎng)在海拔為1 400～4 000 m的高山地帶，且喜歡生長(zhǎng)在向陽(yáng)坡，路邊草叢、含砂石的中性土壤中。大籽獐牙菜作為少數(shù)民族用藥收載于《貴州省中藥材民族藥材質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[5]，民間用其全草入藥，具有抗炎、清熱、健胃等作用，常用于治療肝膽濕熱性疾病[6-8]。現(xiàn)在對(duì)其需求擴(kuò)大和過(guò)度采挖，且市場(chǎng)來(lái)源的本屬藥材都為野生，造成野生資源銳減，使得尋找人工栽培的方法成為了解決大籽獐牙菜資源短缺的重要方式[9-10]。陳桂琛等[11]研究表明，川西獐牙菜和抱莖獐牙菜的人工栽培是可行的，為有關(guān)同屬大籽獐牙菜的人工栽培提供了參考。

本研究通過(guò)使用不同外源植物激素，以及不同激素濃度處理大籽獐牙菜種子，檢測(cè)種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)及發(fā)芽指數(shù)等指標(biāo)，研究植物激素對(duì)大籽獐牙菜種子萌發(fā)的影響，為大籽獐牙菜后續(xù)人工栽培研究提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

本實(shí)驗(yàn)所用大籽獐牙菜種子采集于云南省昭通市鎮(zhèn)雄縣。赤霉素(GA3)、吲哚乙酸(IAA)、吲哚丁酸(IBA)及萘乙酸(NAA)均購(gòu)自廣州市林國(guó)化肥有限公司。

1.2 儀 器

體式顯微鏡、分析天平、智能人工氣候箱、電熱鼓風(fēng)干燥箱。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1種子的千粒重測(cè)定

將采集的大籽獐牙菜種子剔除雜質(zhì)后，隨機(jī)選取1 000粒，取樣后用萬(wàn)分之一分析天平稱重并記錄，重復(fù)10次。

1.3.2種子的大小測(cè)定

隨機(jī)選取20粒大籽獐牙菜的成熟種子，用電子測(cè)微尺測(cè)定各個(gè)種子的長(zhǎng)軸和短軸，記錄并整理數(shù)據(jù)。

1.3.3種子處理

將種子倒入燒杯內(nèi)，用無(wú)菌水沖洗種子表面雜質(zhì)，吸水紙吸干表面水分，再用75%乙醇浸泡30 s，接著用無(wú)菌水浸泡沖洗3次。

1.3.4激素處理

采用4種激素，均設(shè)置4個(gè)水平，設(shè)置濃度分別為：GA3和IAA，50、100、200、300 mg/L；NAA-NA和IBA，25、50、100、200 mg/L。以無(wú)菌水作為對(duì)照，用上述溶液浸泡處理種子24 h。

1.3.5發(fā)芽實(shí)驗(yàn)

將各組處理好的種子分別轉(zhuǎn)移到培養(yǎng)皿中擺放整齊，實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組每皿50粒，重復(fù)3次，把培養(yǎng)皿放置于在黑暗條件為8 h/d和光照條件為2級(jí)光照16 h/d，恒溫25 ℃，濕度為75%的人工培養(yǎng)箱中，觀察種子的萌發(fā)情況。記錄萌發(fā)數(shù)量及測(cè)量胚根胚軸長(zhǎng)度。

1.3.6指標(biāo)測(cè)定

實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)觀察到種子胚根從種皮破出即視為萌發(fā)，每24 h記錄一次萌發(fā)情況，試驗(yàn)時(shí)間為20 d。計(jì)算種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)等數(shù)據(jù)，具體計(jì)算公式如下：

發(fā)芽率(%)=(發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100%；

發(fā)芽勢(shì)(%)=(8天內(nèi)發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100%；

發(fā)芽指數(shù)=∑(Gt/Dt)，式中Gt為20 d內(nèi)發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)發(fā)芽天數(shù)；

活力指數(shù)=GI×S，式中GI為發(fā)芽指數(shù)，S為平均胚根長(zhǎng)。

1.3.7數(shù)據(jù)處理

使用GraphPad Prism 8軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和圖表制作，IBM SPSS Statistics 19.0軟件進(jìn)行差異性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 種子的千粒重及大小

大籽獐牙菜千粒重平均值為1.034 8 g，種子的長(zhǎng)軸為(1.501±0.091 9)mm，短軸為(1.066±0.081 0)mm。

2.2 不同濃度GA3對(duì)種子萌發(fā)的影響

從表1和圖1可看出，GA3可以有效促進(jìn)大籽獐牙菜種子的萌發(fā)，GA3的濃度越高，種子萌發(fā)的時(shí)間越短，發(fā)芽最快的是300 mg/L組，開(kāi)始發(fā)芽時(shí)間為第5天。使用不同濃度的GA3處理種子，種子發(fā)芽率較對(duì)照組提高了76.00%～80.67%，發(fā)芽勢(shì)較對(duì)照組提高了64.00%～76.66%。其中，低濃度的GA3對(duì)種子萌發(fā)促進(jìn)效果最佳，50 mg/L組的種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)分別達(dá)92.67%、73.33%、6.95%、67.55%。另外，用GA3處理種子后，種子胚根的長(zhǎng)度增加不明顯，但胚軸長(zhǎng)度顯著增加。綜合上述各項(xiàng)指數(shù)的統(tǒng)計(jì)，本實(shí)驗(yàn)不同濃度的GA3對(duì)大籽獐牙菜種子萌發(fā)的促進(jìn)作用各有所長(zhǎng)，對(duì)比對(duì)照組的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，本實(shí)驗(yàn)所采用的50、100、200、300 mg/L的GA3都能有效地促進(jìn)大籽獐牙菜種子的生長(zhǎng)。

表1 不同濃度GA3對(duì)種子萌發(fā)的影響

圖1 不同濃度GA3對(duì)種子萌發(fā)的影響

2.3 不同濃度IAA對(duì)種子萌發(fā)的影響

從表2和圖2中可看出，隨著IAA濃度的提高，大籽獐牙菜種子的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率逐漸下降。用50 mg/L IAA浸種處理，效果最佳，開(kāi)始發(fā)芽時(shí)間為第5天、發(fā)芽率高達(dá)87.33%；同時(shí)種子胚根和胚軸長(zhǎng)度分別為4.09 mm和6.59 mm，相比于對(duì)照組低(胚根8.00 mm、胚軸8.71 mm)。可推測(cè)低濃度的IAA對(duì)大籽獐牙菜種子的萌發(fā)有一定程度的促進(jìn)作用，但對(duì)幼苗生長(zhǎng)可能具有抑制作用。隨著IAA濃度的提高，種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)明顯低于對(duì)照組。因此，低濃度的IAA對(duì)大籽獐牙菜種子的萌發(fā)具有促進(jìn)作用，而高濃度則具有明顯的抑制作用。

表2 不同濃度IAA對(duì)種子萌發(fā)的影響

圖2 不同濃度IAA對(duì)種子萌發(fā)的影響

2.4 不同濃度IBA對(duì)種子萌發(fā)的影響

從表3和圖3可看出，用IBA(25 mg/L)和IBA(50 mg/L)處理種子后，種子的發(fā)芽時(shí)間為第7天，早于對(duì)照組。其中，用50 mg/L的IBA對(duì)種子處理后，種子的發(fā)芽率有所提高，為14.00%。但隨著IBA濃度的提高，種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、胚根和胚軸長(zhǎng)度均呈下降趨勢(shì)。實(shí)驗(yàn)表明，低濃度的IBA對(duì)大籽獐牙菜種子萌發(fā)的影響較小，高濃度的IBA對(duì)大籽獐牙菜種子的生長(zhǎng)表現(xiàn)出明顯的抑制作用。

表3 不同濃度IBA對(duì)種子萌發(fā)的影響

圖3 不同濃度IBA對(duì)種子萌發(fā)的影響

2.5 不同濃度NAA-NA對(duì)種子萌發(fā)的影響

從表4和圖4中可看出，本實(shí)驗(yàn)采用不同濃度NAA-NA對(duì)大籽獐牙菜種子進(jìn)行處理后，種子的開(kāi)始發(fā)芽時(shí)間和對(duì)照組的開(kāi)始發(fā)芽時(shí)間基本一致，但處理后種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)都低于對(duì)照組，對(duì)種子的發(fā)芽表現(xiàn)出抑制傾向。同時(shí)，用NAA-NA處理種子后，胚根和胚軸長(zhǎng)度發(fā)芽生長(zhǎng)過(guò)程緩慢，不能準(zhǔn)確測(cè)量。由此可見(jiàn)，NAA-NA也對(duì)大籽獐牙菜種子的萌發(fā)表現(xiàn)出抑制作用。

表4 不同濃度NAA-NA對(duì)種子萌發(fā)的影響

圖4 不同濃度NAA-NA對(duì)種子萌發(fā)的影響

3 討 論

外源植物激素在植物種子的生長(zhǎng)階段有廣泛的生理效應(yīng)[12]。其中，在種子萌發(fā)過(guò)程中，激素可通過(guò)信號(hào)傳導(dǎo)來(lái)調(diào)節(jié)一系列蛋白質(zhì)、酶的代謝，從而調(diào)控種子的萌發(fā)[13]。

大籽獐牙菜的種子個(gè)頭比同科同屬的種子大，但是表皮質(zhì)硬，不容易切開(kāi)，在種子萌發(fā)過(guò)程中使得水分和氧氣不易進(jìn)入，并且大籽獐牙菜大多為野生，受環(huán)境、光照、溫度、濕度等自然條件變化的影響，所以發(fā)芽率較差[14-15]。本次實(shí)驗(yàn)所用的激素GA3、IAA、IBA、NAA-NA中，GA3處理大籽獐牙菜種子后各個(gè)萌發(fā)指標(biāo)計(jì)量都很高，其中濃度為300 mg/L的GA3處理種子后，種子的開(kāi)始萌發(fā)時(shí)間是第5天，比對(duì)照組的開(kāi)始萌發(fā)時(shí)間早了3 d。從種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)上看，GA3處理種子后的發(fā)芽率都在85%以上，發(fā)芽勢(shì)都在60%以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于對(duì)照組12%的發(fā)芽率和0.67%的發(fā)芽勢(shì)。并且GA3對(duì)大籽獐牙菜種子的發(fā)芽指數(shù)高于6.50，活力指數(shù)在59.00以上，顯著高于對(duì)照組0.9的發(fā)芽指數(shù)和7.2的活力指數(shù)，對(duì)胚根和胚軸的生長(zhǎng)也有所促進(jìn)。由此得出，GA3很適合做大籽獐牙菜種子發(fā)芽的促進(jìn)激素。

用50 mg/L的IAA處理大籽獐牙菜種子后，種子的開(kāi)始發(fā)芽時(shí)間也提前到了第5天，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)也比對(duì)照高，其中發(fā)芽率也超過(guò)了85%。但50 mg/L的IAA處理后的種子胚根和胚軸長(zhǎng)度都比對(duì)照短，可推測(cè)低濃度的IAA對(duì)大籽獐牙菜種子的萌發(fā)有一定程度的促進(jìn)作用，但是對(duì)大籽獐牙菜萌發(fā)后的幼苗生長(zhǎng)可能具有抑制作用。

而IBA和NAA-NA對(duì)大籽獐牙菜種子的萌發(fā)中各項(xiàng)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中，除了濃度為25 mg/L的IBA、50 mg/L的IBA、100 mg/L的NAA-NA對(duì)種子開(kāi)始萌發(fā)時(shí)間有所提高，其他指標(biāo)如發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、胚根和胚軸長(zhǎng)度都比對(duì)照組低。從而得出，IBA和NAA-NA可能不適合作為大籽獐牙菜種子萌發(fā)的促進(jìn)激素。

4 結(jié) 論

本試驗(yàn)表明，不同的植物激素對(duì)促進(jìn)大籽獐牙菜種子萌發(fā)的影響是不同的，其中GA3對(duì)大籽獐牙菜種子的萌發(fā)促進(jìn)作用最顯著。本次實(shí)驗(yàn)所用的GA3(50、100、200、300 mg/L)對(duì)大籽獐牙菜種子的萌發(fā)促進(jìn)差異不大，都能有效地促進(jìn)種子的生長(zhǎng)。而低濃度的IAA對(duì)種子萌發(fā)的初始發(fā)芽天數(shù)、發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)比對(duì)照組數(shù)據(jù)均有提高，但萌發(fā)后的種子胚根和胚軸長(zhǎng)度低于對(duì)照組?？赏茰y(cè)低濃度的IAA對(duì)大籽獐牙菜的種子萌發(fā)具有促進(jìn)作用，但是對(duì)其種子萌發(fā)后的幼苗生長(zhǎng)可能具有抑制作用。而IBA和NAA-NA處理對(duì)大籽獐牙菜種子萌發(fā)各項(xiàng)指標(biāo)中與對(duì)照組的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)比對(duì)，推測(cè)得出IBA和NAA-NA可能不適合作為大籽獐牙菜種子萌發(fā)的促進(jìn)激素，或者其存在對(duì)大籽獐牙菜種子萌發(fā)的適宜激素范圍，需后續(xù)實(shí)驗(yàn)研究驗(yàn)證。