芋種子萌發(fā)特性的研究

孫亞林　柯衛(wèi)東　黃新芳　董紅霞　何燕紅

（1武漢市蔬持科學研究所，湖北武漢 430065；2園藝植物生物學教育部重點實驗室，華中農業(yè)大學園藝林學學院，湖北武漢 430070）

芋種子萌發(fā)特性的研究

孫亞林1柯衛(wèi)東1黃新芳1董紅霞1何燕紅2

（1武漢市蔬持科學研究所，湖北武漢 430065；2園藝植物生物學教育部重點實驗室，華中農業(yè)大學園藝林學學院，湖北武漢 430070）

以仰光×樂平及仰光×霞山2種雜交種子為試材，探究消毒方法、光照、溫度、播種基質對芋種子萌發(fā)和生長的影響。結果表明：8%NaClO（無水酒精稀釋）處理9min后用無水酒精清洗種子是最佳的芋種子消毒方法；種子或珍珠巖消毒對種子的萌發(fā)和子葉的生長無顯著影響，但在有菌條件下，生長后期衍生出的細菌或真菌會影響子葉的后續(xù)生長；芋種子是喜光性種子，種子萌發(fā)的適宜溫度為25～30 ℃；在培養(yǎng)土中，芋種子不萌發(fā)，濕潤濾紙、無菌水、珍珠巖、沙子和MS培養(yǎng)基中芋種子的發(fā)芽率較高，但僅沙子和MS培養(yǎng)基中幼苗生長健壯；移栽于培養(yǎng)土后幼苗生長良好，成活率高達95%。

芋；種子萌發(fā)；光照；溫度；基質；滅菌

芋〔Colocasia esculenta（L.）SChoot〕是天南星科芋屬植物，也可作為觀葉植物來栽培。國內外主要把芋作為蔬糧作物來研究，多探究其品種分類（張谷曼和楊振華，1984；李慶典，2004）、組織培養(yǎng)和脫毒技術（Chand & Pearson，1998；Zhou et al.，1999；劉玉平等，2003）、高產栽培技術（李春龍，2010）和病蟲害防治（劉錫升和石軍，2009；呂梅等，2010）。

目前芋的繁殖方式以無性繁殖為主，變異來源少，新品種選育困難。通過雜交育種，可使雙親的基因重新組合，有效增加變異類型，為新品種選育提供豐富的材料。為實現(xiàn)芋雜交育種，前人在成花誘導、種子采集和貯存等方面做了較多的研究。Katsura等（1986）、陸紹椿和李儲學（1988）利用不同濃度的赤霉素水溶液處理萌動的種芋、植株和分生組織，可誘導二倍體和三倍體芋開花。Tyagi等（2004）指出可以通過空氣烘干和硅膠干燥保存芋種子，當種子濕度為12%時，芋種子的發(fā)芽率最高可達80%。Strauss等（1979）研究發(fā)現(xiàn)芋種子在（22±2）℃、40%相對濕度條件下保存效果最好，種子在培養(yǎng)基上的萌發(fā)率在60%以上。PriCe等（2007）發(fā)現(xiàn)控制好溫度與濕度，芋種子可以保存2 a以上，當種子存放溫度為5 ℃和_20 ℃時，種子濕度應控制在10%～12%；種子存放在室溫下時，種子濕度應控制為7.3%。但是有關種子萌發(fā)特性的系統(tǒng)性研究鮮見報道。

在前人研究的基礎上，筆者成功誘導了芋開花，并獲得了大量雜交種子（孫亞林等，2010）。本文旨在確定芋種子萌發(fā)所需的最佳條件，通過在最佳條件下提高種子萌發(fā)率，建立較為完善的種子萌發(fā)所需環(huán)境體系，為芋產生大量實生苗并從中選育出具有推廣前景的新品種打下基礎。

1　材料與方法

1.1試驗材料

試驗所用的芋種子是由2013年7～8月武漢市蔬持科學研究所“國家種質武漢水生蔬持資源圃”里的芋經過人工授粉方式得到的，包括仰光紅梗芋和樂平野芋的雜交種（以下簡稱仰光×樂平）及仰光紅梗芋與霞山葉用芋的雜交種（以下簡稱仰光×霞山），2013年10月種子采收后，用塑料袋密封，常溫保存。2014年2～3月，在國家種質武漢水生蔬持資源圃進行種子萌發(fā)特性試驗。

1.2消毒處理對芋種子萌發(fā)率的影響

1.2.1芋種子消毒處理 參考Wang（1983）的芋種子消毒方法，做適當修改，對種子進行4種不同的消毒處理：用8%NaClO（無水酒精稀釋）分別處理3、6、9min后再用無水酒精清洗；用8%NaClO（蒸餾水稀釋）處理9min后蒸餾水清洗。清洗種子2～3次，每次1min，直至沒有乳白色懸濁物產生，將處理后的種子接種到無菌的MS培養(yǎng)基上，光照/黑暗為12 h/12 h、30 ℃恒溫條件下培養(yǎng)，7d后觀察培養(yǎng)皿中芋種子周圍是否長出細菌或真菌。每處理30粒種子，3次重復。

1.2.2芋種子和基質消毒處理 以仰光×樂平的雜交種子為試材，珍珠巖為培養(yǎng)基質，設置4個處理：種子消毒、珍珠巖消毒，種子消毒、珍珠巖不消毒，種子不消毒、珍珠巖消毒，種子不消毒、珍珠巖不消毒。處理后置于光照/黑暗為12 h/12 h、30 ℃恒溫條件下培養(yǎng)，觀察統(tǒng)計種子的萌發(fā)率、子葉和真葉長出時間。其中珍珠巖消毒采用120 ℃高壓滅菌20min，芋種子消毒采用8%NaClO（無水酒精稀釋）消毒9min后用無水酒精清洗的方法。每處理30粒種子，3次重復。

1.3外界環(huán)境條件對芋種子萌發(fā)率的影響

為了排除外界細菌或真菌的干擾，本次試驗中的種子與基質都經過消毒處理，其中種子采用8%NaClO（無水酒精稀釋）消毒9min后無水酒精清洗的方法，所有基質于120 ℃高壓滅菌20min后備用。每個處理20粒種子，3次重復。

1.3.1光照處理 在25 ℃條件下，將仰光×樂平雜交種子播種于MS培養(yǎng)基中，分別放置于光照培養(yǎng)室（光照/黑暗為12 h /12 h）和黑暗培養(yǎng)室中培育。處于黑暗處理中的種子要在暗綠色的光下觀察其發(fā)芽情況（Strauss et al.，1979）。

1.3.2溫度處理 在光照/黑暗為12 h/12 h條件下，將仰光×樂平雜交種子播于MS培養(yǎng)基中，分別放于溫度為15、20、25 ℃和30 ℃的智能光照培養(yǎng)箱（瑞華，HP300G型）中培育。

1.3.3基質處理 在光照/黑暗為12 h /12 h、25 ℃恒溫條件下，將仰光×樂平、仰光×霞山雜交種子分別接種到無菌水、濕潤濾紙、珍珠巖、沙子、培養(yǎng)土和MS培養(yǎng)基中培育。

1.4移栽方法

參照龍春林等（2005）的方法，當幼苗長出真葉、根系發(fā)育良好時，用鑷子輕輕取出植株，用水洗凈根部黏附的MS培養(yǎng)基，其他基質中的植株直接取出。幼苗轉入以珍珠巖為基質的塑料杯中進行煉苗，澆透定根水，用塑料薄膜封口，放入30 ℃左右的恒溫箱中馴化7～14d。移栽前5d去除塑料薄膜，加少量水保濕（宋喜貴和余小平，2004），然后移栽到培養(yǎng)土中，放于玻璃溫室中培育。

1.5統(tǒng)計分析

從播種當天開始每天觀察發(fā)芽率及子葉和真葉長出所需時間。當種子長出明顯的胚軸（顯綠）時認為其已萌芽。所有數(shù)據(jù)隔天記錄1次，直至沒有新萌發(fā)的種子出現(xiàn)。利用ExCel 2013軟件和DPS 9.50軟件進行數(shù)據(jù)處理和方差分析。

2　結果與分析

2.1不同消毒方法對芋種子的消毒效果

8%NaClO（蒸餾水稀釋）處理種子時，芋種子體積小、質量輕，易粘在試管壁上無法進行有效的消毒處理，經MS培養(yǎng)基培養(yǎng)，細菌或真菌污染率高達63.33%，顯著高于其他處理。用無水酒精稀釋而成的8%NaClO處理芋種子，種子均沉至底，消毒處理易操作，且隨著消毒時間的延長，殺菌效果越好（表1）。8%NaClO （無水酒精稀釋）處理9min再后用無水酒精清洗對種子的消毒效果最佳，種子均不長菌。

表1　不同消毒方法對芋種子的消毒效果

2.2芋種子或基質消毒對種子萌發(fā)和生長的影響

如表2所示，芋種子和基質是否消毒對芋種子的萌發(fā)率和子葉長出所需要的時間沒有顯著影響，但在種子和基質都消毒的條件下，真葉長出所需時間最長。試驗中發(fā)現(xiàn)，在種子或珍珠巖不消毒的條件下，存在子葉長出后無法正常生長，幼苗腐爛死亡的現(xiàn)象。表明雖然種子或珍珠巖是否消毒對種子的萌發(fā)和子葉的生長時間無顯著影響，但在有菌條件下生長后期衍生出的細菌或真菌會影響子葉的后續(xù)生長。

表2　種子或基質消毒對芋種子萌發(fā)和生長的影響

2.3外界環(huán)境條件對芋種子萌發(fā)的影響

2.3.1光照對芋種子萌發(fā)的影響 如表3所示，在光照條件下，芋種子的萌發(fā)率顯著高于黑暗條件下的萌發(fā)率，芋種子長出子葉和真葉所需時間顯著短于黑暗條件的處理；且在黑暗條件下，幼苗莖部細長，長勢不良，子葉發(fā)黃；在光照條件下，幼苗長勢一致，根系發(fā)達，葉片翠綠，植株健壯。

表3　光照對芋種子萌發(fā)和生長的影響

2.3.2溫度對芋種子萌發(fā)的影響 光照/黑暗為12 h /12 h條件下，在15 ℃時，芋種子均不能萌發(fā)。隨著溫度的升高，芋種子的萌發(fā)率逐漸增加，子葉和真葉長出所需時間也逐漸縮短。在30 ℃條件下的萌發(fā)率最高，其子葉和真葉長出所需時間也最短，分別為5d和13d左右。但25 ℃和30 ℃條件下，種子的萌發(fā)率和子葉、真葉長出時間無顯著差異（表4）。

表4　溫度對芋種子萌發(fā)和生長的影響

2.3.3播種基質對芋種子萌發(fā)的影響 芋種子的萌發(fā)率隨基質和雜交種子的不同而變化（表5）?；|為培養(yǎng)土時，仰光×樂平和仰光×霞山的雜交種子的萌發(fā)率均為0，基質為濕潤濾紙、珍珠巖、無菌水和沙子培養(yǎng)基中時種子的萌發(fā)率無顯著差異。仰光×樂平和仰光×霞山2種雜交種子的子葉和真葉長出所需時間在MS培養(yǎng)基中最短，分別為6.00～7.67d和13.33～15.33d。真葉長出所需的時間在無菌水、珍珠巖和濕潤濾紙中較長，均需要19d以上。此外，在濕潤濾紙上和無菌水中，幼苗的生長勢較差，根系瘦弱而且很長，需要較長時間才能長出真葉且葉片發(fā)黃；在沙子上芋種子的發(fā)芽率不是最高的，但幼苗生長健壯，根系較短且粗壯，葉片翠綠（圖1）。

表5　不同基質對芋種子萌發(fā)和生長的影響

圖1　播種基質對仰光×樂平雜交種子萌發(fā)和生長的影響

2.4 不同基質對移栽方法和幼苗成活率的影響

由試驗操作可以得到不同基質中幼苗移栽的時間，具體操作流程：①mS培養(yǎng)基中的幼苗長至3～4Cm高、具3～5片葉片、根系發(fā)育良好時，用鑷子輕輕取出植株，注意不要傷及根和葉片，用水洗凈根部黏附的培養(yǎng)基，再轉入以珍珠巖為基質的塑料杯中；②因為沒有養(yǎng)分供應，無菌水和濾紙上的幼苗長出子葉后就可轉入以珍珠巖為基質的塑料杯中；③珍珠巖和沙子中的幼苗長到3Cm左右、具真葉時就可轉入以珍珠巖為基質的塑料杯中；④移苗后澆透定根水，用塑料薄膜封口，放入30 ℃左右的恒溫箱中馴化7～14d；⑤移栽前5d去除塑料薄膜并加少量自來水保濕，隨后移栽到養(yǎng)分充足的培養(yǎng)土中。移栽后注意保溫保濕，加強水肥管理和通風，幼苗的成活率高達95%。

3　結論與討論

真菌的侵染是芋種子萌發(fā)和生長過程中遇到的主要問題（Wang，1983）。本試驗結果表明種子與基質消毒滅菌處理對芋種子的萌發(fā)率和幼苗生長速度的影響不大，但在有菌條件下，種子萌發(fā)后不能正常生長或死亡。

適宜的光照、充足的水分和較高的溫度是芋種子萌發(fā)的三大環(huán)境要素。本試驗結果表明，芋種子在光照條件下易萌發(fā)，且長勢良好，而在黑暗條件下萌發(fā)困難，生長狀況不佳。由此可見，芋種子是喜光性種子，光照是芋種子萌發(fā)和正常生長的必要條件。此外，芋原產于熱帶和亞熱帶地區(qū)，其萌發(fā)和生長都需要高溫高濕的環(huán)境。12 ℃以下芋生長停滯，日均溫15 ℃左右生長緩慢，生長最適溫度為25～35 ℃（Puiatti et al.，2010）。本試驗發(fā)現(xiàn)，15 ℃時，溫度過低抑制了芋種子萌發(fā)；在20～30℃范圍內種子都能萌發(fā)，且隨著溫度的升高發(fā)芽率逐漸增加，30 ℃時發(fā)芽率最高。

播種基質影響芋種子的萌發(fā)和生長?；|為培養(yǎng)土時，因芋種子體積小，播種后均掉落于培養(yǎng)土的孔隙中，處于黑暗條件，種子不易萌發(fā)，此結果與前文所述芋種子的萌發(fā)需要光照的結論一致。種子從開始萌發(fā)到形成幼苗這一生長過程主要依賴種子內現(xiàn)成的有機養(yǎng)料來提供營養(yǎng)（強勝，2006），但后期依賴基質中的養(yǎng)分。濾紙、無菌水和珍珠巖中種子的萌發(fā)率并不比沙子和MS培養(yǎng)基中種子的萌發(fā)率低，但后期幼苗的根系細長，莖部瘦弱，子葉和真葉生長緩慢且葉片發(fā)黃，長勢不良，如果移栽不及時，成活困難。芋幼苗在沙子和MS培養(yǎng)基上生長健壯，但是MS培養(yǎng)基的成本高，移栽過程中MS培養(yǎng)基的殘留易導致細菌的滋生，因此沙子是作為芋種子萌發(fā)最適宜的播種基質。

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Studies on Characteristics of Taro Seedgermination

SUN Ya_lin1，KE Wei_dong1，HUANG Xin_fang1，DONG Hong_xia1，HE Yan_hong2
（1Wuhan City Vegetable Research Institute，Wuhan 430065，Hubei，China；2Key Laboratory of Horticultural Plant Biology，Ministry of Education，College of Horticulture and Forestry Sciences，Huazhong Agricultural University，Wuhan 430070，Hubei，China）

Taking hybrid taro〔Colocasia esculenta（L.）SChoot〕seeds ‘Yangguang×Leping’ and‘Yangguang×Xiashan’ as experimentalmaterial，this study explored the effeCts ofdisinfeCtionmethod， light，temperature，sowing substrate on tarogermination andgrowth.The results showed that washing taro seeds with anhydrous alCohol after treating them with 8% NaClO（anhydrous alCoholdiluted）for 9minutes was the best seeddisinfeCtionmethod.There was no signifiCant effeCt on seedgermination and Cotyledongrowth by seed or perlitedisinfeCtion，but baCteria or fungiderived at latergrowth stagemight affeCt the subsequentgrowth of Cotyledon. Light is essential for taro seedgermination and the optimum temperature for seedgermination is 25_30 ℃.Seedgermination rates were relatively higher inmoistened filter paper，sterile water，sand，perlite andmS substrate，while no seed Couldgerminate in Cultivation soil.However， seedlingsgrew strongly on sand andmS substrate，andgrew well after being transplanted in Cultivation soil.Their survival rate was high up to 95%.

Taro；Seedgermination；Light；Temperature； Substrate；Sterilization

孫亞林，男，農藝師，專業(yè)方向：水生蔬持栽培與育種，E_mail：kevinCan@163.Com

2015_12_18；接受日期：2016_03_30

科技部“十二五”國家科技支撐計劃項目（2012BAD_ 2700）