不同處理方法對(duì)獨(dú)腳金種子萌發(fā)的影響

羊 青, 王祝年, 王清隆, 王茂媛, 晏小霞

(1.中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所, 海口 571101;2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部熱帶農(nóng)業(yè)野生植物基因資源鑒定評(píng)價(jià)中心, 海口 571101;3.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部中藥材生物學(xué)與栽培重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 海口 571101;4.海南省熱帶藥用植物工程研究中心, 海口 571101)

獨(dú)腳金的繁殖方式主要為種子繁殖,其種子量極大,每個(gè)蒴果平均包含1 350粒種子,每株可產(chǎn)5萬(wàn)～50萬(wàn)粒種子。種子萌發(fā)是植物生長(zhǎng)的關(guān)鍵階段,需要特定的條件才能誘導(dǎo)發(fā)芽。水分、溫度和空氣是植物種子發(fā)芽的基本條件,然而寄生植物在滿(mǎn)足以上發(fā)芽條件的情況下,并不能順利萌發(fā)[7],通常還需要外源激素刺激才能夠萌發(fā),這些外源激素往往是由寄主植物分泌的。成熟的獨(dú)腳金種子有休眠期,需要借助外部條件打破其休眠才能萌發(fā)。本研究以獨(dú)腳金種子為試驗(yàn)材料,探討溫度、光照、低溫層積、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑、貯藏時(shí)間對(duì)獨(dú)腳金種子萌發(fā)的影響,以期為獨(dú)腳金的人工種植技術(shù)研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試的獨(dú)腳金種子采自海南省儋州市的南藥種質(zhì)圃,蒴果開(kāi)裂,種子發(fā)黑,種子基本成熟。試驗(yàn)前將蒴果剝開(kāi),收集種子用于萌發(fā)試驗(yàn)。

1.2 方 法

1.2.1獨(dú)腳金種子預(yù)處理

將收集到的獨(dú)腳金種子用5% NaClO溶液(含0.02%吐溫20)浸泡處理5 min,然后用蒸餾水反復(fù)清洗3次。在直徑9 cm的培養(yǎng)皿中鋪一張濾紙,將清洗干凈的種子放在濾紙上,培養(yǎng)皿中添加1 mL蒸餾水以保持濾紙濕潤(rùn)。用封口膜將培養(yǎng)皿密封,并用鋁箔將培養(yǎng)皿包裹起來(lái),將培養(yǎng)皿放置于培養(yǎng)箱中預(yù)培養(yǎng)。將預(yù)培養(yǎng)的種子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)培養(yǎng)皿中,培養(yǎng)皿中鋪一張濾紙,每個(gè)培養(yǎng)皿中放置100粒種子,在培養(yǎng)皿中添加1 mL蒸餾水以保持濾紙濕潤(rùn)。

1.2.2獨(dú)腳金種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)

將配制好的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑溶液添加到獨(dú)腳金種子的培養(yǎng)皿中,對(duì)照組添加等量的蒸餾水,密封,將培養(yǎng)皿放置于培養(yǎng)箱中,在設(shè)置的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行培養(yǎng),將培養(yǎng)好的種子用光學(xué)顯微鏡觀察其萌發(fā)情況(以胚根突出種皮即視為萌發(fā)),并計(jì)算種子發(fā)芽率,每組試驗(yàn)設(shè)置3個(gè)重復(fù),每個(gè)重復(fù)100粒種子。

發(fā)芽率/%=(發(fā)芽第6天正常發(fā)芽粒數(shù)/供試種子總數(shù))×100%。

抓住主要矛盾進(jìn)行調(diào)解法是指勞動(dòng)爭(zhēng)議調(diào)解員在進(jìn)行調(diào)解時(shí)，依照勞資糾紛的具體情況，抓住糾紛發(fā)展過(guò)程中起決定作用的矛盾進(jìn)行調(diào)解的方法。抓住主要矛盾進(jìn)行調(diào)解一般表現(xiàn)為抓住申請(qǐng)調(diào)解當(dāng)事人最關(guān)心的核心問(wèn)題。

1.2.3預(yù)處理時(shí)間

將同時(shí)采收的獨(dú)腳金種子分別預(yù)培養(yǎng)3 d,7 d,13 d,21 d,34 d,在最佳培養(yǎng)條件下進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)采用貯藏180 d的獨(dú)腳金種子。

1.2.4溫度與光照處理

溫度設(shè)置3個(gè)處理,恒溫25 ℃,30 ℃,35 ℃。分別設(shè)置全光照和全黑暗2個(gè)處理,其中黑暗處理是用錫紙將培養(yǎng)皿包裹起來(lái),放在全光照相同條件下。試驗(yàn)采用貯藏180 d的獨(dú)腳金種子。

1.2.5植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑處理

生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑處理采用0.1 mg/L獨(dú)腳金內(nèi)酯合成類(lèi)似物(GR 24)、1 μmol/L赤霉素(GA)、0.1 μmol/L激動(dòng)素(6 KT)、0.1 μmol/L脫落酸(ABA)、0.01 μmol/L玉米素(TZ),每個(gè)處理加100 μL生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑。在最佳培養(yǎng)條件下進(jìn)行種子萌發(fā)試驗(yàn),對(duì)照為同樣條件下等量的蒸餾水處理(ck)。試驗(yàn)采用貯藏90 d的獨(dú)腳金種子。

1.2.6低溫層積處理

隨機(jī)取同時(shí)采收的種子置于試管中,將試管蓋緊并用封口膜密封,分別于冰箱(4 ℃)層積3 d,46 d和138 d。室溫下干燥貯藏的種子為對(duì)照,在最佳培養(yǎng)條件下進(jìn)行種子萌發(fā)試驗(yàn)。試驗(yàn)采用貯藏180 d的獨(dú)腳金種子。

1.2.7不同貯藏時(shí)間處理

將同時(shí)采收的獨(dú)腳金種子用種子袋隨機(jī)裝好,室溫下放在干燥皿中貯藏,分別貯藏10 d,40 d,70 d,在最佳培養(yǎng)條件下進(jìn)行種子萌發(fā)試驗(yàn)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 21.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,采用Excel 2021軟件作圖,所有數(shù)值結(jié)果均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差表示,不同小寫(xiě)字母表示不同組數(shù)據(jù)間差異顯著 (p<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 獨(dú)腳金種子的基本形態(tài)

獨(dú)腳金種子為金褐色,大多數(shù)為橢圓形,無(wú)毛,具網(wǎng)狀和縱線或脊,種子微小,長(zhǎng)379 μm,寬275 μm;種皮堅(jiān)硬,有明顯的縱條脊突,而且縱紋之間有一些橫紋聯(lián)系,共同構(gòu)成網(wǎng)狀脊突(圖1)。

圖1 獨(dú)腳金種子形態(tài)Fig.1 The seed morphology of Striga asiatica

2.2 預(yù)處理時(shí)間對(duì)獨(dú)腳金種子萌發(fā)的影響

由圖2可知,當(dāng)預(yù)處理時(shí)間為0 d和3 d時(shí),獨(dú)腳金種子不萌發(fā);預(yù)處理時(shí)間為7 d時(shí),萌發(fā)率為32%,隨著預(yù)處理時(shí)間增加,獨(dú)腳金種子萌發(fā)率隨之上升,預(yù)處理為13 d時(shí)萌發(fā)率最高,達(dá)到83%。繼續(xù)延長(zhǎng)預(yù)處理時(shí)間至20 d和34 d,萌發(fā)率顯著下降(p<0.05),因此獨(dú)腳金種子預(yù)處理最佳期限為13 d。

圖2 預(yù)處理時(shí)間對(duì)獨(dú)腳金種子萌發(fā)率的影響Fig.2 Effect of preconditioning time on germination rate of Striga asiatica

2.3 溫度和光照對(duì)獨(dú)腳金種子萌發(fā)率的影響

由圖3可知,在黑暗中,25 ℃,30 ℃和35 ℃恒溫條件下,獨(dú)腳金種子均具有較高的萌發(fā)率,分別為83%,88%和78%,且在30 ℃恒溫條件下獨(dú)腳金種子萌發(fā)率最高。獨(dú)腳金種子在全光照條件下沒(méi)有萌發(fā)。

圖3 溫度對(duì)獨(dú)腳金種子萌發(fā)率的影響Fig.3 Effect of temperature on germination percentage of Striga asiatica

2.4 不同植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)獨(dú)腳金種子萌發(fā)的影響

不同植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑的試驗(yàn)溫度為30 ℃,預(yù)培養(yǎng)處理13 d,結(jié)果表明,植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑均可顯著提高獨(dú)腳金種子的萌發(fā)率。其中,GR 24的效果最好,萌發(fā)率最高,達(dá)到73%,顯著高于其他生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑(p<0.05);其次是6 KT,處理后的萌發(fā)率為47%;此外,GA、TZ、ABA也有一定的促進(jìn)作用,處理后萌發(fā)率分別為20%,17%和15%(圖4)。

圖4 植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)獨(dú)腳金種子萌發(fā)率的影響Fig.4 Effect of plant growth regulators on seed germination rate of Striga asiatica

2.5 低溫層積對(duì)獨(dú)腳金種子萌發(fā)的影響

由圖5可知,隨著低溫層積時(shí)間逐漸增長(zhǎng),獨(dú)腳金種子萌發(fā)率則逐漸降低,對(duì)照未經(jīng)層積處理的萌發(fā)率為86%,層積3、46、138 d后的萌發(fā)率分別下降到69%、16%、0,顯著低于未經(jīng)層積處理的萌發(fā)率(p<0.05)。

圖5 層積不同時(shí)間后獨(dú)腳金種子的萌發(fā)率 Fig.5 Seed germination rate of Striga asiatica after different cold stratification time

2.6 不同貯藏時(shí)間對(duì)獨(dú)腳金種子萌發(fā)的影響

由圖6可知,獨(dú)腳金種子萌發(fā)率隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng)表現(xiàn)出先上升后下降的動(dòng)態(tài)變化。剛采收的種子發(fā)芽率很低,僅為5%,隨著貯藏時(shí)間增長(zhǎng),種子萌發(fā)率逐漸增高。貯藏10,40,60 d的萌發(fā)率分別上升至25%,70%,79%(p<0.05);貯藏80,135,180 d的萌發(fā)率分別為87%,90%,89%,三個(gè)貯藏時(shí)間的種子萌發(fā)率無(wú)顯著差異(p>0.05);當(dāng)貯藏時(shí)間為270 d時(shí),萌發(fā)率顯著下降至74%,貯藏時(shí)間為330 d時(shí),萌發(fā)率為20%,貯藏1年的種子萌發(fā)率僅為7%。以上結(jié)果表明,貯藏80～180 d的種子最適合萌發(fā)。

圖6 不同貯藏時(shí)間對(duì)獨(dú)腳金種子萌發(fā)率的影響Fig.6 Effect of different storge time on seed germination rate of Striga asiatica

3 討 論

成熟的獨(dú)腳金種子種皮堅(jiān)硬色澤光亮,種子必須充分暴露在濕潤(rùn)的環(huán)境中,才會(huì)對(duì)萌發(fā)刺激物有反應(yīng),否則無(wú)法萌發(fā)。暴露在濕潤(rùn)環(huán)境中時(shí)間的長(zhǎng)短,即預(yù)處理時(shí)間影響著獨(dú)腳金種子的萌發(fā)率。本研究結(jié)果顯示,預(yù)處理13 d的種子萌發(fā)率最高,時(shí)間太短或太長(zhǎng)均可導(dǎo)致種子萌發(fā)率下降甚至不萌發(fā)。獨(dú)腳金種子有休眠期,在有寄主植物根的分泌物誘發(fā)的條件下,3～4個(gè)月以后就能萌發(fā),一般休眠18個(gè)月后最適合萌發(fā)[6]。本研究發(fā)現(xiàn),在實(shí)驗(yàn)室條件下通過(guò)延長(zhǎng)預(yù)處理時(shí)間可促進(jìn)獨(dú)腳金種子提早萌發(fā),貯藏10 d萌發(fā)率即可達(dá)到25%,貯藏80～180 d的萌發(fā)率均可高達(dá)80%以上,然而當(dāng)貯藏時(shí)間為12個(gè)月時(shí),發(fā)芽率降低至7%,這表明獨(dú)腳金的休眠特性是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程。在田間生長(zhǎng)過(guò)程中,由于受到天氣和環(huán)境的影響,休眠特性也可能會(huì)發(fā)生變化,這也許是獨(dú)腳金種植的難點(diǎn)。Brown等[8]研究表明,獨(dú)腳金種子萌發(fā)不會(huì)發(fā)生在低溫環(huán)境中,因此本研究以25 ℃,30 ℃和35 ℃為條件研究溫度對(duì)其發(fā)芽率的影響,結(jié)果顯示,30 ℃下萌發(fā)率最高。光照是部分種子萌發(fā)的必要環(huán)境因子,光照既可促進(jìn)種子萌發(fā)[8],也可抑制種子萌發(fā)[10]。本研究結(jié)果顯示,獨(dú)腳金種子在光照條件下幾乎不萌發(fā),說(shuō)明光照不是獨(dú)腳金種子萌發(fā)的必需條件之一。

獨(dú)腳金為根寄生植物,種子的萌發(fā)需要來(lái)自寄主植物信號(hào)分子的刺激才得以實(shí)現(xiàn)。本研究表明,獨(dú)腳金內(nèi)酯(GR 24)、赤霉素(GA)、激動(dòng)素(6 KT)和玉米素(TZ)等植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑均可誘導(dǎo)獨(dú)腳金種子萌發(fā),且獨(dú)腳金內(nèi)酯刺激后的萌發(fā)率最高,6 KT、GA、TZ、ABA處理的種子萌發(fā)率依次降低。GR 24是一類(lèi)在植物根部產(chǎn)生的萜內(nèi)酯,屬于新型植物激素,是一類(lèi)具有很強(qiáng)的誘導(dǎo)獨(dú)腳金種子萌發(fā)活性的小分子物質(zhì),還可調(diào)控植物的整體結(jié)構(gòu)形態(tài)[11-12]。Matusova等[13]還研究了獨(dú)腳金種子對(duì)GR 24刺激萌發(fā)的敏感度,結(jié)果發(fā)現(xiàn),其敏感度隨著預(yù)處理的時(shí)間增加而加強(qiáng),最長(zhǎng)可達(dá)20 d,此后敏感度就會(huì)下降,而且敏感期很短,種子很快又會(huì)進(jìn)入二次休眠。一般來(lái)說(shuō),低溫層積處理可以促進(jìn)種子萌發(fā),主要通過(guò)使種子中的抑制物質(zhì)含量下降、種皮軟化、種胚發(fā)育后熟等促進(jìn)萌發(fā)[14],但是本研究發(fā)現(xiàn),低溫層積會(huì)導(dǎo)致獨(dú)腳金種子萌發(fā)率顯著降低,并且隨著層積時(shí)間增長(zhǎng)(層積138 d)逐漸降低為0,說(shuō)明低溫會(huì)導(dǎo)致獨(dú)腳金種子進(jìn)入二次休眠,表現(xiàn)出休眠循環(huán)現(xiàn)象。獨(dú)腳金種子特殊的休眠特性可用于指導(dǎo)人工栽培條件下種子的萌發(fā)處理。

4 結(jié) 論

綜上所述,不同處理下獨(dú)腳金種子萌發(fā)的最佳條件為:種子常溫貯藏80～180 d,GR 24為萌發(fā)刺激物,預(yù)處理13 d,30 ℃下黑暗條件培養(yǎng)。恒溫和變溫條件下的種子萌發(fā)率有顯著性差異,恒溫下的萌發(fā)率顯著低于變溫[15],獨(dú)腳金種子萌發(fā)的變溫條件還有待研究。由于獨(dú)腳金種子休眠時(shí)間較長(zhǎng),如何更有效打破其種子休眠,加快種子萌發(fā)進(jìn)程是下一步研究的重點(diǎn)。