不同激素處理對假酸漿種子萌發(fā)的影響

麥培婷，梁紹芳，周利長，宮 超，羅少波，孫保娟，衡 周，李 濤

（1.廣東省農(nóng)業(yè)科學院蔬菜研究所/廣東省蔬菜新技術(shù)研究重點實驗室，廣東 廣州 510640；2.乳源瑤族自治縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，廣東 乳源 512799）

【研究意義】假酸漿（Nicandra physaloidesL.）是茄科假酸漿屬一年生草本植物［1］，別名藍花天仙子、鞭打繡球，起源于南美洲，在我國主要分布于廣東、廣西、云南、貴州等地［2］。假酸漿作為藥用植物，具有極高的藥用價值，還具有較高的觀賞價值和食用價值。假酸漿烯酮作為假酸漿葉片中的功能成分具有抗癌功效，其根部含有古豆堿、托品酮，具有清熱解毒、祛痰止咳等作用，還能治療狂犬病、精神病、風濕痛和感冒等疾病［3-5］。假酸漿觀賞價值主要體現(xiàn)于葉片互生，花呈矢狀，花萼球形，果五角形，具明顯網(wǎng)狀脈，花冠呈鐘形，漿果為球形，可盆栽種植或作高級插花花材［4-5］；其食用價值主要體現(xiàn)在種子外面具有一層無毒、無色、無味且可食用的霧狀膠質(zhì)，此膠質(zhì)可做成消暑解渴的涼粉和果凍，但其對種子萌發(fā)有一定影響，特別是自然條件下，種子外皮的膠質(zhì)吸脹會降低發(fā)芽率，不同播種期的假酸漿種子發(fā)芽率均低于40%［6］；且假酸漿種子休眠期較長，對生長環(huán)境及光照都有很高的要求，影響了發(fā)芽率和人工種植速度，制約了大規(guī)模的推廣種植［6］，因此探究假酸漿種子萌發(fā)的適宜條件具有重大意義。【前人研究進展】國內(nèi)關(guān)于假酸漿的研究主要集中在種子膠質(zhì)物質(zhì)方面，如牛慶鳳等［7］通過研究假酸漿籽中膠質(zhì)多糖的結(jié)構(gòu)及成膠特性，發(fā)現(xiàn)該膠質(zhì)多糖是一種大分子果膠多糖，其空間結(jié)構(gòu)為球形結(jié)構(gòu)。陳夢潔等［8］通過對假酸漿子膠質(zhì)構(gòu)特性的研究，發(fā)現(xiàn)假酸漿膠球和海藻酸鈉膠球兩者以適合比例復(fù)配時有較好的質(zhì)構(gòu)特性。張慧等［9］通過研究不同因素對假酸漿多糖粘度的影響，發(fā)現(xiàn)假酸漿多糖的粘度隨著濃度的升高而增加。國外關(guān)于假酸漿的研究主要集中在醉茄內(nèi)酯類化合物的提取和功能方面［10-11］。在種子萌發(fā)方面，謝月英等［12］研究發(fā)現(xiàn)假酸漿種子在15/25 ℃變溫條件下種子發(fā)芽率最高為84.3%，且低溫冷藏能提高假酸漿種子萌發(fā)能力。黎嬌凌等［6］研究發(fā)現(xiàn)細胞分裂素對假酸漿種子萌發(fā)的影響最大，培養(yǎng)基因素最小，當6-BA濃度為1 mg/L 時，萌發(fā)率最高，達到56.00%。柳文杰等［3］通過使用不同濃度GA3對假酸漿種子進行浸種處理，發(fā)現(xiàn)高濃度GA3對打破種子休眠效果明顯，濃度為2 000 mg/L 時發(fā)芽率達到100%。前人雖然采用6-BA、NAA 和GA3對假酸漿種子進行處理，但是未進行三者之間的比較，也未進行不同培養(yǎng)條件的比較和驗證種子的膠質(zhì)是否有利于種子萌發(fā)。【本研究切入點】前人研究發(fā)現(xiàn)，變溫條件和低溫冷藏、組培中使用低濃度的細胞分裂素和生長素以及高濃度赤霉素浸種都有利于提高假酸漿種子的萌發(fā)率。在此基礎(chǔ)上以假酸漿種子為研究對象，開展常溫對照、4 ℃低溫處理和不同激素及濃度處理研究，探索假酸漿種子萌發(fā)的最適條件。【擬解決的關(guān)鍵問題】本研究以假酸漿種子為原材料，研究其發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)等，旨在提高假酸漿種子的萌發(fā)率，為假酸漿的實際生產(chǎn)提供科學的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗從2020 年7 月29 日開始，在廣東省農(nóng)業(yè)科學院廣東省蔬菜新技術(shù)研究重點實驗室進行。假酸漿種子由乳源瑤族自治縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心周利長高級農(nóng)藝師提供（2019 年8 月種子成熟后采集，晾曬干燥后放干燥器保存）。采用從鼎國購買的Murashige and Skoog（M519）、蔗糖、瓊脂粉和植物激素。除此之外還需要培養(yǎng)皿、紗布、組培瓶、鑷子、手術(shù)刀等實驗工具。

1.2 試驗方法

1.2.1 低溫處理 選取大小均一、籽粒飽滿的假酸漿種子，用3%次氯酸鈉消毒處理15 min，無菌水沖洗3～5 次，再用75%的酒精消毒處理30 s，無菌水沖洗3～5 次，濾紙吸干，置于無菌水浸濕紗布的培養(yǎng)皿上。試驗設(shè)置常溫對照和4 ℃處理（12、24、48 h），每個培養(yǎng)皿中放入100 粒種子，每個處理3 次重復(fù)，常溫對照和4 ℃處理后都會產(chǎn)生膠狀物質(zhì)，將每個處理的一半洗掉膠狀物質(zhì)，另外一半不洗，放入白天26 ℃、夜晚24 ℃，光照16 h、黑暗8 h 的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，6 d 后開始觀察記錄種子的發(fā)芽情況。

1.2.2 激素處理 先將假酸漿種子消毒，方法與4℃低溫處理相同，隨后分別接種于GA3濃度為0（CK）、10、50、80、100 mg/L，6-BA 和NAA濃度為1、2、5、10 mg/L 的MS 培養(yǎng)基上，每個培養(yǎng)基放入50 粒種子，3 次重復(fù)。在白天26 ℃、夜晚24℃，光照16 h、黑暗8 h 的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，6 d 后開始觀察記錄種子萌發(fā)情況，培養(yǎng)約15 d后下胚軸和子葉生長完成，測量下胚軸長度。

1.3 測定指標及方法

在研究不同處理對假酸漿種子萌發(fā)的影響階段，測定不同處理假酸漿種子的萌發(fā)粒數(shù)、下胚軸的長度，并計算發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)。相關(guān)的計算公式如下［4］：

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2010 進行處理，方差分析采用DPS 9.01，處理間各指標的顯著性比較采用LSD法。

2 結(jié)果與分析

2.1 4 ℃低溫處理對假酸漿發(fā)芽率的影響

由圖1 可知，假酸漿種子在紗布上經(jīng)4 ℃低溫處理后發(fā)芽率都比對照顯著增加，處理后48 h的發(fā)芽率為25.00%，與其他處理存在顯著差異，表明低溫處理對打破種子休眠具有一定的作用。假酸漿種子外面具有一層膠狀物質(zhì)，4 ℃處理后，膠狀物質(zhì)洗與不洗對種子的發(fā)芽率存在不同影響。洗掉膠狀物質(zhì)的發(fā)芽率比不洗顯著增加，常溫對照、4 ℃低溫處理12、24、48 h 并洗掉膠狀物質(zhì)的發(fā)芽率分別比不洗膠狀物質(zhì)的升高3%、9%、4%和6%，表明膠狀物質(zhì)對種子的萌發(fā)具有阻礙作用。由于種子萌發(fā)處于自然條件下，膠質(zhì)物質(zhì)吸脹后容易長霉污染，進一步阻礙了種子萌發(fā)，所以總體發(fā)芽率較低而不能滿足生產(chǎn)需求。

圖1 4 ℃處理不同時間對假酸漿種子發(fā)芽率的影響Fig.1 Effects of different treatment time at 4 ℃ on germination rate of Nicandra physaloides seeds

2.2 激素處理對假酸漿種子萌發(fā)和下胚軸長度的影響

2.2.1 不同濃度GA3對假酸漿種子萌發(fā)以及下胚軸長度的影響 由圖2 可知，MS 培養(yǎng)基添加不同濃度GA3對假酸漿種子萌發(fā)的影響不同，以10 mg/L GA3處理的萌發(fā)效果最好，發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)分別為92.00%和9.58，分別比對照高4.27 個百分點和1.33，而80 mg/L GA3處理的種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)最低；各處理間的發(fā)芽率和發(fā)芽勢沒有顯著性差異，80、100 mg/L GA3處理的發(fā)芽指數(shù)顯著低于對照及其他處理。由圖3 可知，不同濃度GA3處理對假酸漿下胚軸長度的影響存在顯著差異，10、50、100 mg/L 處理的假酸漿下胚軸長度都比CK 長，其中最長為10 mg/L 處理，達5.45 cm，比CK 長2.07 cm；而濃度為80 mg/L的處理，其下胚軸長度比CK 和其他處理短，為1.92 cm。10、50 mg/L 處理對假酸漿下胚軸長度的效果較好，隨著濃度的升高，下胚軸的長度反而減少，表明較低濃度GA3處理的種子萌發(fā)效果和下胚軸生長效果優(yōu)于較高濃度處理。

圖2 不同濃度GA3 對假酸漿種子萌發(fā)的影響Fig.2 Effects of different concentrations of GA3 on germination of Nicandra physaloides seeds

圖3 不同濃度GA 3 對假酸漿下胚軸長度的影響Fi g.3 Effects of different concentrations of GA3 on hypocotyl length of Nicandra physaloides

2.2.2 不同濃度6-BA 對假酸漿種子萌發(fā)以及下胚軸長度的影響 由圖4 可知，6-BA 濃度為1、2 mg/L 處理的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)與CK 無顯著差異，以濃度1 mg/L 處理的發(fā)芽率最高、為96.63%，比CK 高8.90 個百分點，但其發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)比2 mg/L 處理和CK 低。6-BA 濃度為2 mg/L 時，種子發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)分別為73.33%和8.30，比CK 分別高10.07 個百分點和0.05，出苗快而整齊，苗較壯。隨著濃度的增加，發(fā)芽率不斷降低，5、10 mg/L 處理的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均與CK、1 mg/L 和2 mg/L 處理差異顯著。6-BA 濃度為10 mg/L 時，其發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)分別為31.06%、15.50%和1.70，顯著低于CK 和其他處理，表明高濃度的6-BA 不利于假酸漿種子的萌發(fā)。由圖5 可知，CK 的下胚軸長度顯著高于6-BA 各濃度處理，以CK 的下胚軸長度最長、為3.38 cm，而5 mg/L 6-BA 處理下胚軸長度最短、為0.40 cm，表明6-BA 處理下胚軸短而粗。

圖4 不同濃度6-BA 對假酸漿種子萌發(fā)的影響Fig.4 Effects of different concentrations of 6-BA on germination of Nicandra physaloides seeds

圖5 不同濃度6-BA 對假酸漿下胚軸長度的影響Fig.5 Effects of different concentrations of 6-BA on hypocotyl length of Nicandra physaloides

2.2.3 不同濃度NAA 對假酸漿種子萌發(fā)以及下胚軸長度的影響 由圖6 可知，10 mg/L NAA 處理的種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均為0，顯著低于對照和其他NAA 處理。與對照相比，1、2、5 mg/L NAA 各濃度處理間的發(fā)芽率差異不顯著，發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均顯著降低。由圖7 可知，與對照相比，各NAA 處理下胚軸顯著降低，其中1 mg/L 處理下胚軸長度為1.23 cm，而2、5、10 mg/L 下胚軸長度為0，表明NAA 處理降低了假酸漿種子的萌發(fā)和下胚軸的生長。

圖6 不同濃度NAA 對假酸漿種子萌發(fā)的影響Fig.6 Effects of different concentrations of NAA on germination of Nicandra physaloides seeds

圖7 不同濃度NAA 對假酸漿下胚軸長度的影響Fig.7 Effects of different concentrations of NAA on hypocotyl length of Nicandra physaloides

2.2.4 不同激素處理對假酸漿種子萌發(fā)和下胚軸長度的影響 將圖2～圖7 與圖8、圖9 綜合分析，結(jié)果表明不同激素處理對假酸漿種子的萌發(fā)和下胚軸長度都有不同影響。在發(fā)芽率方面，與CK 相比，10、50 mg/L GA3，1、2 mg/L 6-BA，1、2 mg/L NAA 處理的發(fā)芽率均增加，其中1 mg/L 6-BA 處理的發(fā)芽率最高、為96.63%，其次為2 mg/L 6-BA 和10 mg/L GA3處理的發(fā)芽率分別為92.20%、92.00%；在發(fā)芽勢方面，2 mg/L 6-BA 處理的發(fā)芽勢最高、為73.33%，比CK 高10.07 個百分點，差異顯著；在發(fā)芽指數(shù)方面，10 mg/L GA3和2 mg/L 6-BA 處理的發(fā)芽指數(shù)分別為9.58 和8.30，分別比CK 高1.33 和0.05，且10 mg/L GA3處理與CK 和其他處理差異顯著；在下胚軸方面，10、50、100 mg/L GA3處理的下胚軸長度最長，分別為5.45、5.25 和4.41 cm，分別比CK 顯著增加2.07、1.87 和1.03 cm，而6-BA 和NAA 處理下胚軸長度顯著低于CK（圖9）。通過3 種激素的比較可發(fā)現(xiàn)10 mg/L GA3處理不僅在下胚軸上存在優(yōu)勢，其他3 個發(fā)芽指標也存在差異，6-BA處理的發(fā)芽率和發(fā)芽勢與CK 也存在差異。

圖8 不同激素處理對假酸漿種子萌發(fā)的影響Fig.8 Effects of different hormone treatments on germination of Nicandra physaloides seeds

圖9 不同激素處理對假酸漿下胚軸長度的影響Fig.9 Effects of different hormone treatments on hypocotyl length of Nicandra physaloides

3 討論

張影等［13］采用低溫處理促進了纈草種子的萌發(fā)，種子發(fā)芽率隨著處理時間延長而增高。本研究中，種子放置在紗布上低溫處理有利于假酸漿種子的萌發(fā)，但因種子外被膠質(zhì)吸脹導(dǎo)致種子發(fā)芽率低。柳文杰等［3］研究表明使用高濃度赤霉素浸種處理能打破種子休眠且效果較為明顯；王五宏等［14］研究發(fā)現(xiàn)隨著赤霉素濃度升高，浙茄10 種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)都在不斷升高。本研究通過比較10～100 mg/L GA3處理的假酸漿種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、下胚軸長度，發(fā)現(xiàn)在無菌條件下10 mg/L GA3處理能增加發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和下胚軸長度。賀志文等［15］研究表明，較高濃度的GA3和6-BA 處理對番茄種子萌發(fā)的效果更好；黎嬌凌等［6］研究表明，在種子發(fā)芽過程中，細胞分裂素的影響比培養(yǎng)基因素的影響大。適度的細胞分裂素有利于種子萌發(fā)，而在最低濃度的生長素中種子萌發(fā)率最高。本研究與黎嬌凌等學者研究結(jié)果一致，在低濃度的激素處理中，假酸漿種子的發(fā)芽率更高。本試驗方法是采用無菌的培養(yǎng)基加激素進行培養(yǎng)，與黎嬌凌等［6］的研究方法相似，而柳文杰等［3］、王五宏等［14］則是采用不同濃度激素浸種的方法，兩種不同處理方法的結(jié)果表明，低濃度的激素在組培中更有利于種子的萌發(fā)和生長，而高濃度的激素則在直接浸種處理上有優(yōu)勢。

生長素不僅具有促進植物細胞的伸長生長和分裂、誘導(dǎo)愈傷組織的分化、抑制器官脫落、性別調(diào)控的作用，還具有促進單性結(jié)實等作用［16］。杜京旗［17］研究表明，使用IAA 處理燕麥過程中，稍高濃度IAA 處理比較低濃度IAA 處理的效果差；在燕麥發(fā)芽以及幼苗生長過程中，使用ABA處理沒有顯著的影響，有些濃度處理甚至對幼苗的生長有抑制的作用。赤霉素能夠調(diào)控植物的光合作用、營養(yǎng)生長和果實發(fā)育等［18］。在赤霉素打破種子休眠、促進種子萌發(fā)方面有較多的研究［15,19-22］。細胞分裂素能夠促進植物細胞分裂、芽的分化和解除頂端優(yōu)勢，調(diào)控種子發(fā)育、休眠和萌發(fā)，在植物組織培養(yǎng)中，會經(jīng)常使用細胞分裂素讓細胞加速分裂和分化，并誘導(dǎo)出胚狀體和不定芽［16,23-24］。樊振宇等［25］采用多種不同的培養(yǎng)基對假酸漿愈傷組織的誘導(dǎo)和分化進行探究，結(jié)果表明添加2,4-D 1.0 mg/L+ZT 2.0 mg/L 和BA 1.0 mg/L+IAA 1.0 mg/L 的MS 培養(yǎng)基能加快假酸漿下胚軸愈傷組織的誘導(dǎo)速度，且愈傷組織較好，對愈傷組織芽的分化也有較好的效果。本研究中，低濃度的GA3、6-BA 和NAA 對假酸漿種子萌發(fā)都有一定的促進作用，都能提高種子的發(fā)芽率，但是高濃度處理下都存在抑制作用，以NAA 處理嚴重抑制假酸漿的發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和下胚軸長度。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，種子外層的膠狀物質(zhì)對種子萌發(fā)存在阻礙作用，種子放置在紗布上4 ℃低溫處理顯著提高假酸漿種子萌發(fā)。MS 培養(yǎng)基添加3 種激素在低濃度處理下對假酸漿種子萌發(fā)都有不同程度的促進作用，當GA3濃度為10 mg/L時，其發(fā)芽率以及發(fā)芽指數(shù)都較高，分別為92.00%和9.58，比CK 高4.27 個百分點和1.33。當6-BA濃度為1 mg/L 時，假酸漿種子的發(fā)芽率最高，達96.63%，較CK 高8.90 個百分點；濃度為2 mg/L時其發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)較高，分別為73.33%和8.30，分別比CK 高10.07 個百分點和0.05。當NAA 濃度為1、2 mg/L 時，假酸漿種子萌發(fā)率比CK 高、均為88.86%，但其他指標均比CK 低，抑制作用較大。在下胚軸生長中，6-BA 和NAA處理的長度均不及對照，只有10、50、100 mg/L GA3處理比對照長，下胚軸長分別為5.45、5.25、4.41 cm。