秋水仙素對藥用蒲公英種子萌發及生長特性的影響

朱夢鑫，劉 茗，張 建，王 宇，武彥芳，霍星孜

（宜賓學院農林與食品工程學部，四川宜賓 644000）

藥用蒲公英（Taraxacum officinalis）為菊科蒲公英屬植物，分布廣泛，適應性強，具有多糖、多酚、三萜[1，2]等活性成分，在藥劑、食品、化妝品、飼料等方面具有廣泛應用.隨著需求量越來越大，蒲公英栽培面積逐漸增大. 對蒲公英種子萌發特性[3]、栽培技術[4]、抗病性[5]等雖有相關研究，但藥用蒲公英依然存在抗病性低、藥用成分含量低、產量低等問題. 多倍體育種對于提高植物抗性、產量以及有效成分含量具有獨特優勢.誘導多倍體的化學藥劑主要是秋水仙素，用于處理萌發的種子、嫩芽、愈傷組織等[6，7]，以獲得多倍體植株，這在燕麥[8]、人參果[9]、獼猴桃[10]等植物方面獲得了成功. 本文將藥用蒲公英種子用不同濃度秋水仙素處理，旨在篩選出最佳的染色體加倍條件，并對秋水仙素處理過的蒲公英幼苗進行移栽，以獲得有實際應用價值的蒲公英材料.

1 材料與方法

1.1 試驗材料

藥用蒲公英種子為2020年5月收集，4℃冰箱保存，千粒重為（0.043±0.0021）g.五個月后進行秋水仙素處理.

1.2 試驗方法

（1）秋水仙素處理. 避光條件下稱取秋水仙素粉末，配置0.1%、0.3%、0.5%濃度的秋水仙素溶液，4℃下依次浸泡處理1d、3d、5d，蒸餾水浸泡作對照，共12 組處理，每個處理100 粒種子，重復三次.將秋水仙素處理后的種子用清水徹底清洗，分別放入鋪有兩層濾紙的培養皿中培養，定期澆水使濾紙始終保持濕潤狀態.在生態培養箱中進行25℃黑暗條件培養.觀察并記錄種子每日發芽數，計算最終發芽率.同時觀察并記錄種苗的形態特征，并與對照組做比較分析.培養至第10 天，使用游標卡尺測量萌發種子的胚根、胚軸和胚芽長度，每個處理中隨機選取10棵蒲公英幼苗，進行相關測定.

（2）移栽管理. 每一組不同濃度秋水仙素處理的種子培養的第20 天，分別將種苗移栽進裝有椰土的花盆中，正常管理，每一盆標記上組數和濃度便于后期統計觀察，放入培養室中繼續培養，定期澆水.三組種苗移栽的操作步驟相同.

（3）根系構型觀察. 對移栽培養2 個月后成活的幼苗使用根系掃描儀MICROTK SANMAKER i800plus測量蒲公英種根的長度、面積、平均直徑.

（4）氣孔密度觀察. 對移栽成活四個月的蒲公英撕取下表皮制作裝片使用光學顯微鏡進行觀察，與對照比較進行分析.

（5）計算分析. 參照武彥芳[11]的方法對種子的發芽率和發芽勢進行計算：

2 結果與分析

2.1 秋水仙素對藥用蒲公英種子萌發的影響

從表1 中可看出清水處理的對照組發芽率最高，0.5%秋水仙素處理的對種子發芽率最低，總體呈現出發芽率與處理濃度成反比的關系.種子萌發過程中，對照組發芽率最高，秋水仙素處理的種子發芽率受到不同程度抑制，隨著處理濃度的提高，種子發芽率逐漸下降，可能是秋水仙素對種子產生了毒害作用，導致種子發芽率降低.

表1 不同秋水仙素處理組合對種子萌發的影響

對照組和實驗組的種子萌發情況均為浸泡3 天的萌發率最高、發芽速度最快，發芽勢和發芽指數均高于浸泡1 天和5 天的發芽勢和發芽指數.可見，浸泡3 天的種子吸水量最為適宜，有助于種子萌發，浸泡時間過長或過短均會導致種子萌發率的降低.

2.2 不同濃度秋水仙素處理對幼苗形態的影響

萌發10 天后，每處理組合中隨機取出4 個幼苗拍照并進行形態比較分析（圖1），再對每組進行幼苗胚根、胚軸和子葉長度測量，得到的結果見表2.圖1 顯示，經秋水仙素處理的種子與清水處理的種子相比，胚軸的直徑明顯增大，且隨著秋水仙素處理濃度的提高，胚軸直徑明顯增加，胚芽和胚軸長度縮短，胚根出現黃化腐爛現象. 經秋水仙素處理后，蒲公英幼苗形態出現不同程度變異，出現三片子葉的幼苗，萌發初期，誘變劑對植物組織的正常生理環境造成破壞，導致形態的改變.

表2 不同秋水仙素處理組合對幼苗質量的影響

圖1 不同濃度秋水仙素處理三天的幼苗形態

2.3 秋水仙素對蒲公英根的影響

秋水仙素處理后，對蒲公英的根生長有不同作用.通過使用MICROTK SANMAKER i800plus 對處理后移栽成活的三株蒲公英根的長度、表面積、平均直徑進行測定（圖2、表3）. 實驗組1 總根長、表面積均小于對照，這可能是秋水仙素導致多次加倍，從而使植株表現矮小，發育遲緩.實驗組2 主根長度和平均直徑明顯大于對照組，總根長和根表面積遠小于對照組總根長，說明實驗組2 側根極不發達.實驗組3 根的平均表面積和平均直徑明顯大于正常組的平均根表面積和直徑，效果較好，根系發達.

圖2 對照組和實驗組蒲公英的根對比圖

表3 秋水仙素對蒲公英根的影響

2.4 氣孔密度觀察

實驗組移栽成活四個月后，撕取下表皮，用光學顯微鏡觀察正常蒲公英和經秋水仙素處理的蒲公英葉片下表皮氣孔的大小及氣孔數目.在10×40倍下，觀察氣孔的數目，統計十個視野范圍內氣孔的數量，通過在顯微鏡下觀察正常蒲公英和加倍蒲公英葉片的表皮氣孔（圖3），發現對照組蒲公英葉片氣孔47個左右，秋水仙素處理的蒲公英葉片氣孔每個視野27 個左右.經處理的蒲公英葉片氣孔數明顯少于對照組的蒲公英葉片氣孔.

圖3 秋水仙素處理獲得植株和正常植株葉片氣孔

3 結論與討論

3.1 秋水仙素對蒲公英種子萌發的影響

秋水仙素對蒲公英種子萌發率呈現出處理濃度與種子萌發率成反比的關系，且第三天浸泡處理種子的萌發率最高.隨著秋水仙素處理濃度的提高，藥用蒲公英種子的發芽率明顯下降，這一結果與前人研究結果一致[12]，可能是因為秋水仙素本身的毒性對蒲公英種子產生了毒害作用，抑制種子的萌發，導致發芽率的降低.在處理濃度相同時，三天浸泡處理的萌發率均為最高，猜測是因為浸泡三天的蒲公英種子吸水達到一個適宜狀態，種子生理活性較強，有利于種子的萌發. 徐佳琦等[13]在秋水仙素對洋紫荊種子處理的實驗中表明：在秋水仙素處理濃度相同時，隨著處理時間的增加，其發芽率也呈現先上升后降低的趨勢，處理24h 的發芽率顯著大于其他處理時間，二者趨勢相同，但最佳浸泡時間存在差異，這說明適宜的浸泡處理時間有利于種子的萌發，但不同植物種類的種子，其適宜浸泡處理時間不同.

3.2 秋水仙素對蒲公英幼苗的影響

秋水仙素處理對蒲公英幼苗影響主要體現在胚軸增粗縮短、子葉明顯增厚.方慶[14]在對石榴種子的研究中表明石榴種子在經秋水仙素處理后，其幼苗冠幅大多比未經處理的幼苗冠幅大. 梁海峰等[15]在對紅肉火龍果種子的研究中也提出經秋水仙素處理后的幼苗與對照相比出現一些形態上的變異，表現為幼苗矮化、生長緩慢、子葉肥厚、胚軸膨大，說明秋水仙素對不同幼苗的影響不同，具有個體差異.本實驗中發現秋水仙素處理對胚根影響較大，具有毒害作用[6]，經處理過的胚根易發黑損壞，導致胚軸部難以生長出新胚根，從而導致幼苗營養耗盡后死亡，這也是導致后期蒲公英存活率低的主要原因；但秋水仙素對蒲公英種子胚軸和子葉的誘導效果較好，其胚軸明顯縮短，子葉明顯增厚，可能是染色體加倍產生了變異，但這種胚根損壞的幼苗不能進行正常的生長，難以形成正常的根系. 因此，對秋水仙素處理的蒲公英種子，應采取激素誘導或者組織培養的方式，可獲得大量可供利用的誘導材料，為進一步選育提供材料基礎.

3.3 秋水仙素誘導對植株的影響

秋水仙素誘導對蒲公英的影響是不同的.通過對存活三株的蒲公英進行觀察發現，地上部分三株蒲公英在形態上均存在葉片增厚的現象，這與基因劑量效應使多倍體細胞體積、植物器官增大，使之表現出巨大性有關[16，17]；在氣孔特征上出現單位面積內氣孔數減少，氣孔增大的情況，這一結果與前人研究一致[18]，根據其葉片增厚和氣孔的變化，可初步認定這三株蒲公英均為加倍植株.其中一株較正常植株根系更加發達，生長更加旺盛，猜測可能成功加倍，達到最佳倍性，從而使植株表現優良；另外兩株根系體積較正常明顯縮小，葉片產生卷曲，有可能發生倍性混雜，從而使植株表現弱小，生長勢變弱，說明秋水仙素對蒲公英倍性可能會有產生不同的效果，這方面還需要結合流式細胞儀以及染色體觀察，確定其倍性，從而為進一步開發利用提供基礎生物學基礎.