南方紅豆杉葉浸提液對(duì)小麥種子萌發(fā)與幼苗生長的影響1）

田勝尼，孫啟武，王文娣

（1.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，合肥230036；2.中國林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)研究所）

紅豆杉（Tasuxspp.）是一類古老的植物類群，是紅豆杉科（Taxaceae）紅豆杉屬植物的總稱。紅豆杉屬植物，全球共有11種，分布于北半球的溫帶及亞熱帶地區(qū)，在我國有4種及1變種：即東北紅豆杉（T.cuspidata）、云南紅豆杉（T.yunnanensis）、西藏紅豆杉（T.wallichiana）、中國紅豆杉（T.chinensis）和南方紅豆杉（Taxuschinensisvar.mairei）［1］。其中，中國紅豆杉和南方紅豆杉為我國所特有。由于氣候變化及人工活動(dòng)因子的干攏，野生資源的紅豆杉只在特殊的環(huán)境中得以幸存下來。南方紅豆杉主要分布于長江流域、南嶺山脈山區(qū)及河南、陜西、甘肅、臺(tái)灣等省的山地或溪谷［2］。它對(duì)于所生長的小環(huán)境要求很特別，野生植株只有在深山密林之中才可以見到它的蹤影。由于紅豆杉種群競爭力弱、天然更新緩慢和地理分布局限等客觀因素，已處于瀕危狀態(tài)，1999年在我國將紅豆杉屬所有物種列入國家一級(jí)保護(hù)植物［3］。

因紅豆杉體內(nèi)提取的紫杉醇（Taxo1）具有特殊的抗癌療效［4］，1992年12月美國FDA正式批準(zhǔn)紫杉醇用于治療晚期卵巢癌和乳腺癌。紅豆杉抗癌療效引起了人們對(duì)世界范圍內(nèi)紅豆杉屬植物的關(guān)注。由于其獨(dú)特的抗癌機(jī)制，目前已成為世界上銷售額最大的抗癌藥物［5］。為了解決紫杉醇工業(yè)化生產(chǎn)的原料來源問題，很多學(xué)者進(jìn)行了多方面的研究，包括培育紅豆杉、化學(xué)人工合成、細(xì)胞培養(yǎng)和內(nèi)生真菌發(fā)酵［6－13］。近些年來，由于其次生代謝產(chǎn)物紫杉醇藥品的開發(fā)，國內(nèi)外對(duì)紅豆杉原料需求量不斷加大，引起全國眾多農(nóng)業(yè)企業(yè)將目標(biāo)投放到紅豆杉的產(chǎn)業(yè)中，大面積發(fā)展紅豆杉的人工種植［14］。據(jù)了解，南方紅豆杉的種植面積超過近萬公頃。紅豆杉用于治癌藥用資源的提取物外，其植物體內(nèi)還存在一些抑制物的成份，這能否用于生物農(nóng)藥等其它方面的用途，成為不少紅豆杉企業(yè)關(guān)注重要問題之一［15－16］。本文通過南方紅豆杉葉水浸取液對(duì)小麥種子萌發(fā)及幼苗生長等方面的影響研究，對(duì)小麥種子的萌發(fā)和幼苗生長是否有存在一定的抑制作用，為南方紅豆杉在生物農(nóng)藥等方面的利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 南方紅豆杉葉的水浸提溶液的制備

供試植物南方紅豆杉，于11月采集于安徽黃山黟縣紅豆杉野外救護(hù)與可持續(xù)利用研究基地。選取生長健壯的紅豆杉枝條帶回，先自來水洗凈植株，再用去離子水沖洗若干次，置于實(shí)驗(yàn)臺(tái)晾干表面水分。先剪下枝條上面的葉片，再將葉片剪碎。按1g鮮重加10mL去離子水的比例放置于密封容器內(nèi)浸泡48h，然后用雙層紗布過濾，即得到紅豆杉葉的浸提液母液，濃度為100g／mL，在4℃冰箱中保存?zhèn)溆茫?7－18］。

1.2 受試植物

本實(shí)驗(yàn)供試種子小麥（Raphanussativus）購置于合肥市安徽春禾種業(yè)有限公司。用1%的KMnO4溶液對(duì)小麥種子進(jìn)行消毒30min后，用滅菌的去離子水充分再?zèng)_洗數(shù)次，供種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)用。

1.3 紅豆杉浸提液對(duì)小麥種子萌發(fā)影響的試驗(yàn)

種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)采用培養(yǎng)皿濾紙法進(jìn)行［17－18］。將紅豆杉葉原液稀釋分別為2g／mL、4g／mL、6g／mL、8g／mL、10g／mL 5種不同處理濃度。采用直徑為9cm的培養(yǎng)皿，分別鋪入2張?jiān)嚰?，加?0mL各濃度的提取液，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，以蒸餾水作對(duì)照（CK），每培養(yǎng)皿分別放入籽粒飽滿、均勻一致，并經(jīng)過消毒的的30粒小麥種子。置于恒溫人工氣候箱中培養(yǎng)中，溫度控制在（25±1）℃，光照強(qiáng)度2000lx，光照時(shí)間16h／8h。種子萌發(fā)以胚根或胚芽突破種皮為萌發(fā)標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)過程中補(bǔ)充適量相應(yīng)濃度的紅豆杉葉浸提液，以保持濾紙潮濕供種子萌發(fā)后正常生長所需。每隔3天記錄萌發(fā)種子數(shù)，12d后測量每株根長、不定根的數(shù)目、苗高及生物量。種子萌發(fā)率按下列公式計(jì)算：種子萌發(fā)率＝（發(fā)芽種子數(shù)／供試種子數(shù)）×100%計(jì)算［19］。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與處理

本實(shí)驗(yàn)中所得結(jié)果數(shù)據(jù)用Excel和SPSS13.0數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和多重比較分析［21］。

2 結(jié)果與分析

2.1 南方紅豆杉葉浸提液對(duì)小麥種子萌發(fā)的影響

圖1 南方紅豆杉葉浸提液對(duì)小麥種子萌發(fā)率的影響

在5種不同濃度的紅豆杉葉水浸提液中，小麥種子萌發(fā)率隨濃度的變化結(jié)果如圖1所示。由圖1可看出，小麥種子在紅豆杉葉提取液中培養(yǎng)的萌發(fā)率在濃度低于6g／mL時(shí)，小麥種子的萌發(fā)率高于對(duì)照組。這表明，低濃度的南方紅豆杉葉浸提液對(duì)小麥種子的萌發(fā)率有促進(jìn)作用。當(dāng)浸提液的濃度達(dá)到8g／mL時(shí)，小麥種子的萌發(fā)率開始出現(xiàn)下降。隨著濃度的繼續(xù)升高，種子萌發(fā)率逐漸降低。這表明南方紅豆杉葉浸提液對(duì)種子萌發(fā)的影響在低于6g／mL的濃度范圍內(nèi)有促進(jìn)小麥種子萌發(fā)作用。當(dāng)浸提液濃度高于8g／mL時(shí)，對(duì)小麥種子萌發(fā)則有抑制作用，且隨著浸提液濃度的增加，抑制作用逐漸加強(qiáng)。

實(shí)驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn)，在不同濃度紅豆杉葉浸提液中，小麥種子的萌發(fā)速度也有著一定的差異。如實(shí)驗(yàn)開始3天后，對(duì)照組小麥的種子發(fā)芽率僅為70.00%，在2g／mL葉浸提液中小麥種子平均發(fā)芽率達(dá)到82.23%，比對(duì)照組高12.23%。這表明，在小麥種子的萌發(fā)初期，低濃度的南方紅豆杉葉浸提液對(duì)小麥的萌發(fā)有促進(jìn)作用。

2.2 南方紅豆杉葉浸提液對(duì)小麥根系的影響

小麥種子在南方紅豆杉葉浸提液中培養(yǎng)12d后，測定各培養(yǎng)皿中每株小麥幼苗根的長度、苗的高度。先計(jì)算每個(gè)培養(yǎng)皿植株的平均根長和苗高，再將每個(gè)處理組的3個(gè)重復(fù)求出平均作為該處理組的根長和苗高。南方紅豆杉葉浸提液對(duì)小麥根長的影響結(jié)果如表1所示。

表1 南方紅豆杉浸提液對(duì)小麥根長的影響

從表1可看出，隨著南方紅豆杉葉浸提液濃度的升高，小麥幼苗的根長表現(xiàn)為逐漸下降的趨勢。在對(duì)照組中，小麥根長平均長度是15.23cm。在濃度為4g／mL處理液中，小麥根長平均長度是12.34cm，根長的抑制作用達(dá)到18.98%。當(dāng)濃度為10g／mL時(shí)，小麥根長平均長度是8.76cm，根長的減少達(dá)到42.48%。

不同處理濃度下的小麥根長多重比較分析結(jié)果表明，不同濃度南方紅豆杉浸液對(duì)小麥根的長度存在顯著的影響（P＜0.05）。對(duì)照組與濃度為2g／mL組之間未表現(xiàn)出顯著的差異，但到濃度高達(dá)4g／mL時(shí)，小麥的根長表現(xiàn)出顯著的差異。當(dāng)濃度達(dá)到6g／mL時(shí)，小麥的根長達(dá)到極顯著的差異。這表明，不同濃度紅豆杉葉浸提液對(duì)小麥根的生長產(chǎn)生顯著的抑制作用，抑制作用隨著濃度的增加抑制作用增強(qiáng)。

2.3 南方紅豆杉葉浸提液對(duì)小麥苗高的影響

不同濃度南方紅豆杉葉浸提液對(duì)小麥幼苗苗高結(jié)果如表2所示。

表2 南方紅豆杉浸提液對(duì)小麥根長和苗高的影響

從表2中可以看出，南方紅豆杉葉浸提液對(duì)小麥莖的生長表現(xiàn)為先促進(jìn)后抑制的作用。當(dāng)濃度低于6g／mL時(shí)，南方紅豆杉浸提液對(duì)小麥幼苗莖的生長表現(xiàn)為促進(jìn)作用。當(dāng)濃度大于8g／mL時(shí)，表現(xiàn)為抑制作用。當(dāng)濃度為4g／mL時(shí)達(dá)到最大的促進(jìn)作用。當(dāng)濃度高于8g／mL后，紅豆杉葉浸提液對(duì)小麥幼苗莖的生長的表現(xiàn)為一定的抑制作用。方差分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著濃度的增加，小麥的苗高表現(xiàn)為先上升后下降的趨勢，但南方紅豆杉浸提液對(duì)小麥的苗高不存在顯著的差異。

2.4 南方紅豆杉葉浸提液對(duì)小麥須根數(shù)目的影響

南方紅豆杉葉浸提液對(duì)小麥須根數(shù)目的影響結(jié)果如圖2所示。

圖2 南方紅豆杉葉浸提液對(duì)小麥須根數(shù)目的影響

從圖2中可以看出，不同濃度的南方紅豆杉葉浸提液對(duì)小麥不定根數(shù)的數(shù)量表現(xiàn)為隨著浸提液濃度的增加而增加。實(shí)驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn)，對(duì)照處理組小麥不定根數(shù)目平均為5.5根，當(dāng)濃度為4g／mL時(shí)，小麥不定根數(shù)目平均增為5.9根，增加了7.27%。當(dāng)濃度為10g／mL時(shí)，小麥不定根數(shù)目平均為6.3增加了14.55%。這表明，在供試的濃度范圍內(nèi)，南方紅豆杉浸提液促進(jìn)小麥須根數(shù)目的增加。

2.5 紅豆杉浸提液對(duì)小麥幼苗生物量的影響

南方紅豆杉葉浸提液對(duì)小麥幼苗地上部分和根的單株生物量影響結(jié)果如圖3所示。從圖3中可以看出，供試濃度的紅豆杉葉浸提液對(duì)小麥幼苗根和莖的生物量均大于對(duì)照組小麥根和莖的生物量，二者均表現(xiàn)先增加后下降的趨勢。對(duì)于莖的生物量而言，對(duì)照組莖的單株干重只有0.3501g，但在2g／mL溶液中，小麥單株莖干重達(dá)到0.4187g，比對(duì)照組增加19.6%。當(dāng)葉浸提液的濃度達(dá)到6g／mL時(shí)，莖的生物量達(dá)到最高值。當(dāng)濃度繼續(xù)升高時(shí)，莖的生物量開始出現(xiàn)下降。這表明低濃度的南方紅豆杉葉浸提液對(duì)小麥幼苗莖的生長有促進(jìn)作用，當(dāng)浸提液的濃度高于一定的濃度后才表現(xiàn)為抑制作用。

圖3 南方紅豆杉葉浸提液對(duì)小麥生物量的影響

從圖3可以看出，在不同濃度南方紅豆杉浸提液處理下，小麥根的生物量也表現(xiàn)為隨著濃度的增加，根的生物量也表現(xiàn)為先增加后下降的趨勢。但供試的各濃度處理液中，生物量都高于對(duì)照組，表現(xiàn)為促進(jìn)根的生長。其中在濃度為2g／mL處理液時(shí)，根的生物量達(dá)到最大值為0.2458g，而對(duì)照組單株只有0.1291g，其根部生物量增加了90.4%。但當(dāng)濃度達(dá)到4g／mL時(shí)，根的生物量開始出現(xiàn)下降的趨勢。這表明南方紅豆杉葉浸提液對(duì)小麥根生物量表現(xiàn)為低濃度促進(jìn)，較高濃度才出現(xiàn)抑制的現(xiàn)象，其中濃度為2g／mL時(shí)，促進(jìn)作用最為明顯。

3 討論與結(jié)論

紅豆杉是提純抗癌藥物紫杉醇的重要藥用植物，世界各國都在尋求多種方法生產(chǎn)紫杉醇［20－21］。因受制于紅豆杉有限的野生資源，而通過紅豆杉的人工栽培則是當(dāng)今實(shí)行紫杉醇產(chǎn)業(yè)化的主要途徑。南方紅豆杉為我國一級(jí)保護(hù)樹種，相對(duì)于同屬其它植物，其紫杉醇含量較低。因其早期速生、宜短周期經(jīng)營而成為眾多企業(yè)的首選［22］。但近幾年由于紫杉醇價(jià)格下跌以及紅豆杉企業(yè)的增加，南方紅豆杉除作為紫杉醇的原料、觀賞外，尋求新的用途也成為紅豆杉企業(yè)正在考慮的問題。南方紅豆杉能抑制癌細(xì)胞的有絲分裂，阻止癌細(xì)胞的增殖，能否開發(fā)成新型生物農(nóng)藥有待于進(jìn)一步研究。本文通過不同濃度南方紅豆杉葉浸提液對(duì)受體小麥種子的萌發(fā)和生長狀況的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，南方紅豆杉葉浸提液對(duì)小麥種子的萌發(fā)以及幼苗的生長等都有一定的影響。南方紅豆杉葉浸提液對(duì)小麥種子的萌發(fā)率表現(xiàn)為低濃度的浸提液促進(jìn)種子的萌發(fā)，高濃度的浸提液抑制種子的萌發(fā)，當(dāng)濃度達(dá)到6g／mL時(shí)，促進(jìn)作用最為明顯。南方紅豆杉葉浸提液對(duì)小麥幼苗根的生長產(chǎn)生顯著的抑制作用，隨著濃度的增加，根的長度逐漸下降。方差分析結(jié)果表明，供試濃度的浸提液對(duì)小麥根的生長存在顯著差異。南方紅豆杉葉浸提液對(duì)小麥幼苗的莖生長表現(xiàn)低濃度促進(jìn)生長，高濃度抑制生長的現(xiàn)象。對(duì)須根數(shù)目的生長表現(xiàn)為明顯的促進(jìn)作用，隨浸提液濃度的升高而增加。南方紅豆杉葉浸提液對(duì)小麥莖部及根部生物量也有顯著的影響，其中低濃度促進(jìn)，高濃度抑制作用加強(qiáng)。

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