青葉膽不同交配方式種子的萌發(fā)研究

王美蓉　黃衡宇云南中醫(yī)學院中藥材優(yōu)良種苗繁育工程研究中心，云南　昆明　650500

青葉膽不同交配方式種子的萌發(fā)研究

王美蓉黃衡宇*
云南中醫(yī)學院中藥材優(yōu)良種苗繁育工程研究中心，云南昆明650500

【摘要】青葉膽是我國特有的區(qū)域性藥用植物，現(xiàn)已處于瀕危狀態(tài).由于青葉膽分布區(qū)的片斷化，各小居群存在一定的自交或近交.為檢測交配方式對青葉膽種子的適合度影響，筆者以自交、近交、遠交和自然結(jié)實種子為材料，在獲得自然結(jié)實種子最適萌發(fā)條件的基礎上，比較自交、近交、遠交和自然結(jié)實種子的萌發(fā)率和萌發(fā)勢.結(jié)果表明青葉膽種子萌發(fā)的最適條件為溫度25℃、100 mg/L GA3浸泡12h.在此條件下，其種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢分別達66. 25%和52. 13%.青葉膽4種不同交配方式種子萌發(fā)率和萌發(fā)勢差異不具有統(tǒng)計學意義，推測青葉膽近交或自交的獲益可以補償與之相伴的座果率和結(jié)籽率折損.

【關鍵詞】青葉膽; GA3;發(fā)芽率;近交

Study on germination from the different mating patterns in Swertia mileensis

WANG Mei－rong HUANG Heng－yu*Engineering Research Center for Reproducing Fine Varieties of Chinese Medicinal Plants Yunnan University of Chinese Traditional Medicine，Kunming 650500，China

Abstract:Swetia mileensis is an endemic and medical plant in China and has been endangered．There are self－breed and inbreeding in small populations to some extent because of the fragment of habitat．The study using the seed for materials to explored the germination rate and germination potential after optimized the germination conditions on nature pollinating seeds in order to detect the fitness of seeds which includes self－breed，inbreeding，outbreeding and nature pollinating．Results indicated that the optimal condition for germination is cultured for 18h light kept at 25℃after soaked for 12h with 100mg/L GA3and the germination rate and germination potential is 66. 25% and 52. 13%．There was no significant difference between the germination rate and germination among different mating patterns，it could be preliminary predict that the profits from the inbreeding or self－breed could make up for the cost of the fruiting rate and seed setting rate．

Key words:Swertia mileensis; GA3; germination rate; inbreeding

青葉膽(Swertia mileensis T．N．Ho et W．L．Shi)為龍膽科(Gentianaceae)獐牙菜屬(Swertia．)多枝組一年生草本植物[1]，又名肝炎草、金魚膽和走膽草等，主要分布于云南紅河州的彌勒、開遠等地，是我國特有的一種珍稀藥材.在云南紅河哈尼族、彝族地區(qū)用于治療肝炎等疾病具有悠久的歷史.自上世紀70年代于民間發(fā)掘出來后即作為新的藥物資源被1974年版的《云南省藥品標準》以及1977～2010版的《中華人民共和國藥典》所收載[2].國內(nèi)學者對青葉膽的研究主要集中在其化學成分及藥理活性方面[3－6]，表明青葉膽具有保肝、抗菌等多種藥理活性.李梅等[7]、劉建成等[8]分別對青葉膽種子發(fā)芽特性和萌發(fā)條件進行了研究，表明青葉膽種子在野生條件下萌發(fā)率較低，光照、溫度和GA3處理能顯著提高其萌發(fā)率.

隨著青葉膽藥用價值的發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過近20年的濫采濫挖，野生居群已極為少見，加上生境不斷喪失和遭到破壞(如道路建設、開荒、開發(fā)沙場等)，青葉膽已呈零散形分布，片斷化明顯.由于大居群割裂為若干小居群后，隨之產(chǎn)生的遺傳漂變增大了個體之間近交和自交的概率，可能產(chǎn)生近交或自交衰退[9－10].盡管青葉膽具鮮艷的花和顯著的腺體，并有一系列機制來保證其異花受粉，但在割裂的小生境中，其近交的概率不可避免加大，那么如果產(chǎn)生近交衰退，如何表現(xiàn)在后代種子的各項生活力指標或這樣的衰退效應是否表現(xiàn)在后代種子萌發(fā)率和萌發(fā)勢方面.筆者首先以自然結(jié)實種子為實驗材料，結(jié)合前人[7，8]的研究結(jié)果，優(yōu)化青葉膽種子萌發(fā)條件;在此基礎上，考察自交、近交和遠交種子在萌發(fā)率和萌發(fā)勢方面的表現(xiàn)，以期為青葉膽繁殖生物學提供有關種子適合度方面的資料.

1　材料與方法

1. 1材料材料來自云南省彌勒縣小蒼窩(24°15'32″N，103°29'60″E及附近，Alt: 1620m)，標本經(jīng)云南中醫(yī)學院錢子剛教授鑒定為Swertia mileensis．，按表1，獲得自交、近交、遠交及自然結(jié)實四種不同交配方式種子，常溫干燥后于4℃冰箱保存?zhèn)溆?

表1　青葉膽不同交配方式實驗處理表

1. 2方法所用種子均置于4℃冰箱低溫后熟4個月.

1. 2. 1溫度對種子萌發(fā)的影響取自然結(jié)實種子，用0. 1% KMnO4溶液浸泡消毒20min，蒸餾水沖洗10 min洗凈，采用培養(yǎng)皿濾紙法培養(yǎng).一定的光照條件下(光強1800lx，光周期18h)[6]，溫度處理設置10℃、15℃、20℃、25℃、30℃5個溫度梯度，每組50粒種子，重復3次.每天觀察記錄種子萌發(fā)情況，適時適量添加蒸餾水，保持濾紙濕度.

1. 2. 2 GA3對種子萌發(fā)的影響取自然結(jié)實種子，分別用赤霉素GA3(50～200mg/L)及對照液(蒸餾水)浸種3h、6h、12h和24h，種子用蒸餾水洗凈，采用培養(yǎng)皿濾紙法進行種子萌發(fā)，每組50粒種子，重復3次.培養(yǎng)溫度25℃，光照1800lx18h，每天觀察記錄種子萌發(fā)情況，適時添加蒸餾水，保持濾紙濕度.

1. 2. 3不同交配方式種子的萌發(fā)情況在前面實驗的基礎上，確定青葉膽種子萌發(fā)最適條件，取自交、近交、遠交及自然結(jié)實4種交配方式種子用100 mg/L GA3浸泡12h，將種子用蒸餾水洗凈，采用培養(yǎng)皿濾紙法進行種子萌發(fā)，每組50粒種子，重復3次.培養(yǎng)溫度25℃，光照1800lx18h，每天觀察記錄種子萌發(fā)情況，適時添加蒸餾水，保持濾紙濕度.

1. 2. 4數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析所得數(shù)據(jù)采用SPSS12. 0軟件處理分析.萌發(fā)率=萌發(fā)種子數(shù)量/供試種子數(shù)量× 100%;發(fā)芽勢=種子發(fā)芽高峰期(10d)萌發(fā)種子數(shù)量/供試種子數(shù)量×100%.

2　結(jié)果與分析

2. 1溫度對種子萌發(fā)的影響由表2可見，青葉膽種子的萌發(fā)明顯受到溫度的影響.隨著溫度從10℃升高到25℃，發(fā)芽率和發(fā)芽勢呈上升趨勢，當溫度高達30℃，發(fā)芽勢和發(fā)芽率則明顯下降.5組種子的始萌天數(shù)分別為20d，16d，11d，12d和15d.綜上，青葉膽在25℃時，發(fā)芽率高、萌發(fā)速度相對較快且發(fā)芽較一致.

2. 2 GA3對種子萌發(fā)的影響GA3對青葉膽種子萌發(fā)的影響見表3，經(jīng)不同質(zhì)量濃度的GA3浸泡不同時間后，其發(fā)芽率與發(fā)芽勢有明顯改變.浸泡時間從3h增加到12h，發(fā)芽勢與發(fā)芽率隨著質(zhì)量濃度的增加而增加，當浸泡時間增至24h時，發(fā)芽勢與發(fā)芽率隨著質(zhì)量濃度的增加而下降.GA3濃度為100mg/L時，發(fā)芽率與發(fā)芽勢出現(xiàn)最大均值，即浸泡12h時的66. 25%和52. 13%，第9d開始萌芽到第19d發(fā)芽完畢，其發(fā)芽進程最快，并且此條件下的發(fā)芽率與發(fā)芽勢與其他處理存在顯著差異(P＜0. 05).因此用GA3處理青葉膽種子的最適條件為100mg/L浸泡12h.

2. 3不同交配方式種子的萌發(fā)情況青葉膽不同交配方式種子萌發(fā)情況見表4，在用100mg/L GA3浸泡12h后，經(jīng)過25℃光照18 h的恒溫保濕培養(yǎng)，青葉膽自交、近交、遠交及自然結(jié)實(對照組)種子各自的發(fā)芽勢與發(fā)芽率普遍維持在64%和50%左右，4種交配方式種子間不存在顯著性差異(P＞0. 05).

表2　不同溫度對青葉膽種子萌發(fā)的影響

表3　GA3對青葉膽種子萌發(fā)的影響

表4　青葉膽不同交配方式種子萌發(fā)情況

3　討論

青葉膽原產(chǎn)地為云南東南部，此地屬典型的亞熱帶季風氣候，干濕季明顯.根據(jù)本課題組的調(diào)查，青葉膽生活史始于云南降水量集中的7、8月份，12月份蒴果成熟，以后面臨長達半年的旱季直至下一季的雨季來臨，因而青葉膽種子存在休眠期，這與胚胎學組織切片證明其種子成熟時胚僅發(fā)育至球形胚階段相吻合.本文研究結(jié)果表明，GA3處理對青葉膽種子萌發(fā)具顯著效應，其萌發(fā)的適宜溫度為25℃，經(jīng)質(zhì)量濃度100mg/L GA3處理12h后，發(fā)芽率和發(fā)芽勢明顯提高.

通過對青葉膽自交、近交、遠交和自然結(jié)實種子萌發(fā)實驗表明，在相同條件下，4種不同來源種子在萌發(fā)率和萌發(fā)勢方面無顯著性差異，結(jié)合無菌條件下4種交配方式后代植株在脫分化與再分化能力上亦無顯著性差異(另文發(fā)表)的結(jié)果，筆者初步推測自交和近交為片斷化的青葉膽居群提供了繁殖保障，即在缺乏長距離傳粉昆蟲的環(huán)境中，自交和近交保證了青葉膽種子的產(chǎn)生，其折損可能僅發(fā)生在座果率和結(jié)籽率上，這種現(xiàn)象是否暗示青葉膽彌勒居群可能由于割裂的片段化而缺乏有效的、長距離的傳粉昆蟲而導致其繁育系統(tǒng)進化為自花受粉，還有待于來自傳粉生物學、分子生物學等學科的研究來證實.

參考文獻

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收稿日期:( 2014. 10. 10)

通信作者:黃衡宇，副教授，主要從事藥用植物發(fā)育生物學教學和科研工作，E－mail: hhyhhy96@163. com

作者簡介:王美蓉，碩士研究生，主要從事藥用植物分子生物學研究.

基金項目:國家自然科學基金(31260077);云南省教育廳重點項目(2012Z005);湖南省高校創(chuàng)新平臺開放項目(11K053).

【文章編號】1007－8517(2015)02－0010－03

【文獻標志碼】A

【中圖分類號】R282. 2