龍葵種子萌發(fā)特性的研究

丁雪梅，李玉梅，沈景林，趙 云，王 鵬，付婷婷，牛淑玲*

（1.吉林大學畜牧獸醫(yī)學院，長春 130062；2.吉林大學農(nóng)學部，長春 130062）

龍葵（Solanum nigrum Linn.），別名野葡萄、天茄子、老鴉眼睛草、苦葵等，為茄科龍葵屬一年生草本植物，在全國各地均有分布。龍葵具有重要的食用價值[1-3]、藥用價值[4-6]并對重金屬污染土壤具有修復作用[7-8]等。我國鹽堿地約占全國耕地面積的7%左右，全世界20%可耕地受到鹽漬化的影響，鹽害是21世紀世界農(nóng)業(yè)的重要問題[9]，關(guān)于龍葵種子發(fā)芽特性的研究主要集中在光照、浸種藥劑等單因素對龍葵種子萌發(fā)的影響[10]，對于多種因素對龍葵種子萌發(fā)的影響，尤其是鹽脅迫對龍葵種子萌發(fā)的影響尚未見報道。促進龍葵快速發(fā)芽以及提高發(fā)芽率是提高龍葵價值潛力的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文采用正交試驗設計研究3個因素5個水平，即不同浸種藥劑、浸泡時間以及不同濃度鹽（NaCl）脅迫處理對龍葵種子發(fā)芽的影響，又采用單因素試驗進一步確定龍葵種子對NaCl的耐鹽能力以及復萌能力。探索環(huán)境因子對龍葵種子萌發(fā)和出苗的影響，以期探索快速繁育的方法，豐富龍葵開發(fā)利用途徑。

1 材料與方法

1.1 材料

野生龍葵種子于2009年10月采集于吉林大學農(nóng)學部校內(nèi)，將收集的種子晾曬后室溫黑暗貯藏備用。

1.2 方法

1.2.1 正交試驗

選定3因素5水平見表1，采用L25（56）正交試驗設計。2010年11月取干燥、顆粒飽滿的供試龍葵種子，每100粒為1份，重復3次，標記1a，1b，1c～25a，25b，25c，用硫酸紙包好，鉛筆標明序號，放入0.1%KMNO4溶液消毒5 min。用清水反復沖洗干凈后用濾紙吸干，按正交表分別處理，瀝干后放入溫度為-20℃的冰箱中冰凍24 h。采用培養(yǎng)皿紙上置床法。在普通培養(yǎng)皿上鋪上3層定性濾紙，作為發(fā)芽床。分別用不同濃度的NaCl溶液3 mL充分潤濕濾紙后，每個培養(yǎng)皿均勻散入100粒種子，置于25℃恒溫植物培養(yǎng)箱中，種子表面的光強約為6 200 lx。試驗期間，濾紙始終保持濕潤而無明水。每日18:00向?qū)呐囵B(yǎng)皿中注入3 mL各種濃度的NaCl溶液，潤洗后，吸出多余的溶液，再向每個培養(yǎng)皿中，補加1 mL溶液，以保持鹽分濃度恒定。從第1天起開始計數(shù)每天發(fā)芽的數(shù)量，從開始發(fā)芽后連續(xù)3 d沒有發(fā)芽即停止計數(shù)。

表1 試驗設計的因素水平Table1 Factors and levels of experiment design

1.2.2 單因素試驗

為了進一步確定NaCl鹽脅迫下龍葵耐鹽能力，又進行了單因素試驗。NaCl濃度分別為0，20，40，60，80，100，120 mmol·L-1。另取龍葵種子，每100粒為1份，重復3次，用硫酸紙包好，鉛筆標明序號，放入0.1%KMNO4溶液消毒5 min。用清水反復沖洗干凈，放入溫度為-20℃的冰箱中冰凍24 h。每日補加溶液與發(fā)芽數(shù)量記數(shù)方法同1.2.1，發(fā)芽結(jié)束后，將未萌動的種子用蒸餾水洗去表面鹽分移至培養(yǎng)皿中，在25℃恒溫下繼續(xù)發(fā)芽。

以發(fā)芽率達對照發(fā)芽率10%以下相對應的鹽濃度為種子耐鹽極限濃度，以發(fā)芽率達對照發(fā)芽率50%時相對應的鹽濃度為種子耐鹽半致死濃度[11]。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析

發(fā)芽率、復萌率以及總發(fā)芽率的計算公式分別如下[12]：

發(fā)芽率（%）＝鹽脅迫下發(fā)芽數(shù)/種子總數(shù)×100%；

復萌率（%）＝復萌發(fā)芽數(shù)/未萌發(fā)種子數(shù)×100%；

總發(fā)芽率（%）＝（鹽脅迫下發(fā)芽數(shù)+復萌數(shù)）/種子總數(shù)×100%。

用SPSS10.0軟件進行統(tǒng)計分析，用Excel作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 浸種藥劑、浸種時間和NaCl濃度對龍葵發(fā)芽率的影響

3種因素對龍葵發(fā)芽率的影響見表2。

由表2方差分析結(jié)果可以得出，浸種藥劑和NaCl濃度對發(fā)芽率有顯著影響（P＜0.05），而浸種時間對發(fā)芽率則沒有影響（P＜0.05），影響次序為浸種藥劑＝NaCl濃度＞浸種時間。由圖1可知，0.1%水楊酸（20/25℃）的發(fā)芽率皆顯著低于其他4個浸種藥劑的發(fā)芽率（P＜0.05）。NaCl濃度 1，2（0，20 mmol·L-1）之間的發(fā)芽率無顯著差異（P＞0.05），但皆高于3、4、5（40，60，80 mmol·L-1）的發(fā)芽率（P＜0.05），而這三者間差異顯著（P＜0.05），即發(fā)芽率隨NaCl濃度升高而呈下降的趨勢（P＜0.05），發(fā)芽率在60 mmol·L-1時高于0 mmol·L-1時發(fā)芽率的50%，即龍葵種子的耐鹽半致死濃度可能介于40和60 mmol·L-1之間。

表2 浸種藥劑、浸種時間和NaCl濃度對龍葵種子發(fā)芽率的影響Table2 Effect of seed-soaking reagent,seed-soaking time,and NaCl concentration on germination rate of S.nigrum Linn.seeds

2.2 NaCl濃度對發(fā)芽率、復萌率以及總發(fā)芽率的影響

由圖2可知，發(fā)芽率隨NaCl濃度升高而呈下降趨勢（P＜0.05）。

根據(jù)定義，龍葵種子耐鹽半致死濃度在40和60 mmol·L-1之間，耐鹽極限濃度在60和80 mmol·L-1之間。將未萌發(fā)的種子轉(zhuǎn)移到蒸餾水中復萌，復萌率皆隨NaCl濃度升高而呈上升的趨勢（P＜0.05），不同NaCl濃度總發(fā)芽率間沒有顯著差異（P＞0.05）。龍葵種子復萌率皆達到10%以上，最高達到92%，總發(fā)芽率皆高于84%，這表明鹽脅迫時間和強度尚未對種子產(chǎn)生傷害。

圖2 NaCl濃度對龍葵種子發(fā)芽率、復萌率及總發(fā)芽率的影響Fig.2 Effect of NaCl concentration on germination rate,recovery rate,and total germination rate of S.nigrum Linn.seeds

3 討論與結(jié)論

通過正交試驗設計和單因素試驗設計研究3種因素對龍葵種子發(fā)芽率的影響。正交試驗結(jié)果表明，浸種藥劑和NaCl鹽濃度對發(fā)芽率有顯著性影響（P＜0.05），而浸種時間對發(fā)芽率沒有影響（P＞0.05），影響次序為浸種藥劑＝鹽濃度＞浸種時間。適量濃度的浸種藥劑能有效地解除休眠，提高種子的活力，促進發(fā)芽[9,13-14]。但在本試驗中，0.1%硝酸鉀、0.01%赤霉素、0.3%雙氧水與蒸餾水浸泡發(fā)芽率之間沒有差異（P＞0.05），皆高于0.1%水楊酸浸泡下的種子發(fā)芽率（P＜0.05），這可能是鹽脅迫的原因。對三角濱藜種子的研究表明，用水楊酸浸種后，在沒有鹽脅迫的情況下，可以增加濱藜種子的萌發(fā)率，但在有鹽脅迫的情況下，水楊酸不能增加種子的萌發(fā)率，甚至加劇了鹽脅迫的不利影響[15-16]。龍葵種子發(fā)芽率隨NaCl濃度升高而呈下降的趨勢（P＜0.05）。單因素試驗確定了龍葵種子耐鹽半致死濃度在40～60 mmol·L-1之間，耐鹽極限濃度在60～80 mmol·L-1之間。復萌試驗表明，龍葵種子在NaCl鹽溶液中不萌發(fā)，但仍保持種子活力，具有發(fā)芽能力，這具有重要的生態(tài)學意義。土壤的鹽分隨季節(jié)呈波動性變化，當降雨導致土壤鹽分含量下降時，種子即可萌發(fā)。浸種藥劑與鹽濃度之間的交互作用尚待進一步研究。

[1]張海洋,徐秀芳.龍葵漿果的開發(fā)利用[J].北方園藝,2005(5):52-53.

[2]劉利國,郭喜寶,姜小晶.龍葵的研究進展[J].中醫(yī)藥學刊,2006,24(3):1375.

[3]張海洋,徐秀芳,張菊芬.龍葵的營養(yǎng)成分及其開發(fā)利用[J].中國野生植物資源,2004,23(1):44-46.

[4]黃華,周建華.龍葵開發(fā)研究新進展及應用[J].食品工業(yè)科技,2009(1):315.

[5]鞏江,倪士峰,邱莉惠,等.龍葵素的藥理·毒理及藥用研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學,2009,37(9):4108-4109.

[6]安磊,唐勁天,劉新民,等.龍葵抗腫瘤作用機制研究進展[J].中國中藥雜志,2006,31(15):1225-1226.

[7]魏樹和,周啟星,王新,等.一種新發(fā)現(xiàn)的鎘超積累植物龍葵（Solanum nigrum L.）[J].科學通報,2004,49(24):2568-2573.

[8]Wei S H,Zhou Q X，Koval P V.Flowering stage characteristics of cadmium hyperaccumulator Solanum nigrum L.and their significance to phytoremediation[J].Science of the Total Environment,2006,369:441-446.

[9]耿華珠,李聰,李茂森.苜蓿耐鹽性鑒定初報[J].中國草地,1995,6(3):69-72.

[10]楊傳杰,魏樹和,周啟星，等.光照和不同藥劑浸種對龍葵種子發(fā)芽率的影響[J].應用生態(tài)學報,2009,20(5):1248-1252.

[11]劉玉艷,王輝,于鳳鳴,等.鹽脅迫對二色補血草種子萌發(fā)的影響[J].生態(tài)學雜志,2009,28(9):1794-1800.

[12]田雨,武祎,鄭偉,等.黃花苜蓿種質(zhì)發(fā)芽及早期生長對NaCl脅迫的響應[J].中國草地學報,2009,31(6):25-29.

[13]丁雪梅,何漢瓊,張英,等.野大麥種子萌發(fā)條件的研究[J].東北農(nóng)業(yè)大學學報,2010,41(6):11-16.

[14]趙吉柱,滑雪,陶波.不同處理方法對假蒼耳種子萌發(fā)的影響[J].東北農(nóng)業(yè)大學學報,2010,41(8):15-18.

[15]蔣小滿,柏新富,趙建萍,等.水楊酸對鹽脅迫下三角濱藜種子萌發(fā)及幼苗生長的影響[J].中國種業(yè),2007(3):39-40.

[16]李國婧,周燮.水楊酸與植物抗非生物脅迫[J].植物學通報,2001,18(3):295-302.