秋水仙素對洋紫荊種子萌發(fā)及幼苗生長的影響*

徐佳琦 戚嘉敏 高 樂 張 鵬 陸 晨 奚如春

（華南農業(yè)大學 林學與風景園林學院/廣東省森林植物種質創(chuàng)新與利用重點實驗室，廣東 廣州 510642）

秋水仙素對洋紫荊種子萌發(fā)及幼苗生長的影響*

徐佳琦 戚嘉敏 高 樂 張 鵬 陸 晨 奚如春

（華南農業(yè)大學 林學與風景園林學院/廣東省森林植物種質創(chuàng)新與利用重點實驗室，廣東 廣州 510642）

以洋紫荊（Bauhinia variegata）成熟種子為試驗材料，采用質量濃度為0.5、1.0、1.5、2.0 mg/mL的秋水仙素溶液分別處理12、24、36和48 h，并以蒸餾水浸泡種子作為對照，觀察測定其種子萌發(fā)特性及幼苗生長指標。結果表明，隨著秋水仙素質量濃度的增加，種子發(fā)芽率逐漸降低，2.0 mg/mL溶液使大部分種子致死，0.5、1.0 mg/mL質量濃度秋水仙素處理24 h有利于種子萌發(fā)；種子胚根的伸長隨著秋水仙素質量濃度的增加也受到不同程度地抑制；秋水仙素對發(fā)芽種子胚芽的發(fā)育有一定的抑制作用；不同質量濃度秋水仙素處理后第7個月，各處理間苗高與地徑差異均極顯著（P＜0.01），質量濃度為1.0 mg/mL，處理36 h時，苗高和地徑都最大；當秋水仙素質量濃度為2.0 mg/mL時，對葉片平均分裂角度有一定促進作用。

洋紫荊；秋水仙素；誘變育種；生長指標

洋紫荊（Bauhinia variegata）為蘇木科（Caesalpiniaceae）羊蹄甲屬落葉喬木樹種，是熱帶和亞熱帶常見的園藝樹種[1-2]。其樹冠卵圓形、飽滿，花大色艷，花量繁茂，仲春時節(jié)滿樹繁花似錦，為城市園林景觀應用的優(yōu)良樹種[3-5]。但它不耐寒，喜潮濕、溫暖、有陽光的環(huán)境，因此主要在我國南方地區(qū)種植栽培。近年來，已成為華南區(qū)域園林綠化的優(yōu)良樹種[6-7]。

化學誘變是利用化學藥劑使生物DNA損傷和錯誤修復，從而產生突變體，該技術對基因組損傷小、突變率高，且易操作、劑量易控制，近年來已成為運用最廣泛的生物誘變技術[8]。秋水仙素（C22H25NO6）是誘導植物多倍體最常用的誘變劑[9-10]，大量實驗結果表明，多倍體植物“巨大性”特征明顯，表現為葉大、花大、莖粗、色深、細胞內某些物質含量較高，并且具有抗逆性強的特點[11-13]。目前秋水仙素在果樹、花卉以及農作物等誘變育種研究中得到了有效運用并取得了可喜成果。王鳳寶等[14]用0.05%秋水仙素和2%DMSO混合水溶液間歇處理甘薯（Dioscorea esculenta）種子24 h，培養(yǎng)溫度為15～16 ℃時，選育出高產、高淀粉、高蛋白、高鐵、高鋅的短蔓甘薯新品種；葉秀仙等[15]以秋水仙素為誘變劑處理文心蘭（Oncidium hybridum）叢生芽和原球莖無性系，結合組織培養(yǎng)技術，篩選出綠葉金邊、金葉綠邊的變異株系；石雪暉等[16]用秋水仙素處理刺葡萄（Vitis davidii var. davidii）種子，發(fā)現用0.3%秋水仙素處理48 h的誘變率最高。但秋水仙素在林木誘變育種中的應用較少，特別是洋紫荊種質資源改良與創(chuàng)制研究方面，至今未見相關成果報道。

本文以洋紫荊成熟種子為材料，分別用0（對照）、0.5、1.0、1.5、2.0 mg/mL質量濃度的秋水仙素溶液處理12、24、36、48 h，測定并分析處理后其種子萌發(fā)和幼苗生長等性狀指標的變化，探索其誘變效應，旨在為洋紫荊種質利用與創(chuàng)制提供技術指導。

1 材料與方法

1.1 種子采集

于2015年5月下旬在華南農業(yè)大學校園采集洋紫荊莢果，經室內自然風干脫粒得其干種子。選用種子網袋盛裝并標記，置于0～5 ℃冰箱冷藏，備用。

1.2 種子誘變處理

1.2.1 預處理 2015年11月，在室溫下將經過低溫處理的洋紫荊成熟干種子在20 mg/mL 次氯酸鈉（NaClO）溶液中消毒10 min后，再用無菌水洗凈，待種皮表面陰干后進行秋水仙素處理。

1.2.2 秋水仙素處理 設置5個秋水仙素質量濃度，即0（CK）、0.5、1.0、1.5、2.0 mg/mL；設置4個處理時間，分別為12、24、36、48 h。每質量濃度每處理時間各選取100粒飽滿種子，每種質量濃度和時間的組合重復3次，包括對照在內的20個組合共計6 000粒種子。將種子分別放在經過消毒的鋪有雙層脫脂紗布的直徑12 cm玻璃培養(yǎng)皿中，加入相應質量濃度的秋水仙素溶液10 mL，置黑暗的恒溫培養(yǎng)箱中。秋水仙素溶液處理結束后，用無菌水反復沖洗5次。

1.2.3 種子催芽 種子處理后，采用托盤層沙催芽，置于YRG-400恒溫發(fā)芽箱中。培養(yǎng)溫度設為（25±2）℃，定時噴水保持濕潤，進行暗培養(yǎng)。

1.2.4 芽苗移植 種子開始萌發(fā)時，每天記錄一次萌發(fā)種子數，并將萌發(fā)種子種植入容器袋（5 cm×10 cm），基質為黃心土∶泥炭土∶珍珠巖= 1:1:1的混合物（體積比），置于溫室培養(yǎng)。移栽苗前期需進行遮陰（遮光度75%），并定期噴灑多菌靈（800 mg·L-1），常規(guī)管理。移栽芽苗生長2個月后轉入同上基質配方，規(guī)格為15 cm×20 cm的容器袋中繼續(xù)培養(yǎng)。

1.3 種子萌發(fā)特征及幼苗生長指標測定

1.3.1 種子發(fā)芽率 種子開始萌發(fā)時，每3天統(tǒng)計記錄萌發(fā)種子數，直至發(fā)芽停止，統(tǒng)計發(fā)芽率。1.3.2 胚根長 自種子開始萌發(fā)之日起的第8天，胚根發(fā)育基本完成時，選取胚根生長良好的種子30粒（個別處理發(fā)芽數不足30粒的，全部選用），測定記錄胚根的長度。采用直尺，精度0.1 cm。1.3.3 成苗率 2015年12月調查成苗率。

1.3.4 生長指標測定 在各處理組中，選取生長基本一致的苗木30株（個別處理成苗數不足30株的，全部選用），進行掛牌標記。于2016年5月即幼苗生長7個月后測定記錄苗高、地徑和葉片裂度等指標。苗高采用卷尺，精度0.01 m、地徑采用數顯游標卡尺，精度0.01 mm、葉片裂角采用量角器，精度1°。

1.4 數據處理與分析

運用Microsoft excel 2007作圖，SPSS 22.0進行單因素和雙因素方差分析。

2 結果與分析

2.1 秋水仙素處理對種子萌發(fā)特性的影響

2.1.1 種子發(fā)芽率 種子開始萌發(fā)后的第8天，發(fā)芽基本停止。從圖1可看出，0（對照）、0.5、1.0、1.5和2.0 mg/mL秋水仙素處理后，同一質量濃度4個處理時間的平均發(fā)芽率分別為38.33%、28.53%、22.18%、20.70%和4.68%，結果顯示，經秋水仙素處理組的發(fā)芽率均比對照組低10個百分點以上，當質量濃度達到2.0 mg/mL時，4個處理時間的平均發(fā)芽率僅有4.68%。說明秋水仙素對種子萌發(fā)具有抑制作用，而且隨著處理質量濃度的增加，發(fā)芽率降低，2.0 mg/mL質量濃度可使種子失去活性。從圖1還看到，在相同質量濃度，處理12、24、36和48 h的平均發(fā)芽率分別為22.40%、26.40%、21.40%和21.32%，即隨著處理時間的增加，其發(fā)芽率呈現先上升后降低的趨勢，處理24 h的發(fā)芽率最高，在0.5、1.5 mg/mL時，顯著大于其他處理時間（P＜0.05），可能是此時種子已充分吸脹，提高了發(fā)芽率。秋水仙素質量濃度及處理時間對發(fā)芽率的影響極顯著（P＜0.01），兩因素交互對發(fā)芽率的生長影響不顯著。

2.1.2 胚根長度 從圖1可以看出，0（對照）、0.5、1.0、1.5和2.0 mg/mL質量濃度秋水仙素處理后，4個處理時間的萌發(fā)第8天的平均胚根生長量分別為2.68、2.56、2.56、2.30、1.81 cm，即隨著秋水仙素質量濃度的增加，不同程度地抑制了胚根生長，胚根平均長度最低為1.81 cm；在相同質量濃度，處理12、24、36和48 h的平均胚根長分別為2.73、2.42、2.37、2.00 cm，當質量濃度達到2.0 mg/mL時，大部分種子都不能萌發(fā)，即使萌發(fā)種子的胚根也生長緩慢，表現出敏感的誘變效應。秋水仙素質量濃度對胚根的生長影響極顯著（P＜0.01），處理時間對胚根的生長影響不顯著，兩因素交互對胚根的生長影響極顯著（P＜0.01）。

2.1.3 成苗率 從圖2可看出，經0（對照）、0.5、1.0、1.5和2.0 mg/mL質量濃度秋水仙素處理、萌芽2個月后，洋紫荊平均成苗率分別為31.75%、23.65%、14.35%、10.95%和1.01%，秋水仙素處理對成苗率的影響效果與種子發(fā)芽率基本一致，相對于對照，成苗率均降低最少10個百分點。在相同的處理時間內，隨著秋水仙素質量濃度的增加，種子平均成苗率逐漸降低，分別從31.7%降至1.01%，當質量濃度達到2.0 mg/ mL時，成苗率極低，大部分胚芽已致死，無法成苗；在相同濃度下，處理時間為24 h時，平均成苗率最高（19.60%），48 h的最低（14.81%）。秋水仙素質量濃度對成苗率影響極顯著（P＜0.01），處理時間對苗高的生長影響顯著（P＜0.05），當秋水仙素質量濃度為0.5 mg/mL，處理24 h的成苗率與其他處理時間差異顯著，而兩因素交互對成苗率的影響不顯著。

2.2 秋水仙素處理對幼苗生長指標的影響

2.2.1 苗高 對幼苗生長7個月后進行苗高調查統(tǒng)計，從圖2可看到，經0（對照）、0.5、1.0、1.5和2.0 mg/mL質量濃度秋水仙素處理后，4個處理時間的平均苗高分別為19.18、19.94、22.89、20.89和16.38 cm，即隨著秋水仙素質量濃度的增加，苗高呈現先升高后降低的趨勢。秋水仙素質量濃度為0.5、1.0、1.5 mg/mL，處理時間為12、36、48 h時，苗高均大于對照組。當質量濃度達到2.0 mg/mL，處理24 h時，苗高顯著低于其他處理（P＜0.05）。在同一秋水仙素質量濃度內，隨著處理時間的增加，苗高有上升的趨勢，處理36 h的平均苗高最大（21.42 cm），總體上1.5、2.0 mg/mL質量濃度的秋水仙素會抑制苗高生長。秋水仙素質量濃度對苗高的生長影響極顯著（P＜0.01），處理時間及兩因素交互對苗高的生長影響不顯著。

圖1 不同處理洋紫荊種子的發(fā)芽率和胚根長度

2.2.2 地徑 圖3表明，經質量濃度為0（對照）、0.5、1.0、1.5和2.0 mg/mL的秋水仙素處理后，種子萌發(fā)第7個月時，4個處理時間的平均地徑分別為2.52、2.23、2.68、2.49和2.14 mm，0.5、1.5、2.0 mg/mL秋水仙素處理組的幼苗地徑均小于對照，質量濃度為1.0 mg/mL時，地徑大于對照；經12、24、36和48 h處理，5個秋水仙素質量濃度處理下的幼苗平均地徑分別為2.37、2.38、2.54和2.39 mm，處理36 h時，平均地徑最大。質量濃度為1.0 mg/mL，處理36 h時，地徑最大。秋水仙素質量濃度對地徑的生長影響極顯著（P＜0.01），處理時間對地徑的生長影響不顯著，兩因素交互對地徑的生長影響極顯著（P＜0.01）。2.2.3 葉片裂角 圖3表明，隨著秋水仙素質量濃度的增加，葉片分裂角度整體呈現增大的趨勢，2.0 mg/mL秋水仙素處理12 h時，7個月生幼苗葉片分裂角度達到最大，為82.5°，說明2.0 mg/mL質量濃度秋水仙素對葉片平均分裂角度有一定促進作用，使葉片變大變寬。秋水仙素濃度對葉片裂角的生長影響極顯著（P＜0.01），處理時間對其生長影響不顯著，兩因素交互對葉片裂角的生長影響極顯著（P＜0.01）。

3 結論與討論

本文研究結果表明，隨著秋水仙素質量濃度的增加，種子發(fā)芽率和成苗率逐漸降低，當秋水仙素質量濃度達到2.0 mg/mL時，種子發(fā)芽率極低，大部分種胚已致死，無法成苗，因此用0.5、1.0 mg/mL質量濃度的秋水仙素處理24 h有利于種子萌發(fā)。秋水仙素對幼苗苗高和地徑的生長影響均為極顯著（P＜0.01），當秋水仙素質量濃度達到2.0 mg/mL，明顯抑制了幼苗的生長，同時2.0 mg/mL質量濃度處理能使葉片變大變寬。

秋水仙素在植物多倍體育種中效果明顯，得到廣泛應用[17-18]。作為一種抗有絲分裂劑，其濃度和處理時間是影響誘變成功的關鍵因素，長時間高濃度處理會傷害植物材料甚至致死，但短時間低濃度又達不到誘變效果[19-21]。有研究表明，采用高濃度秋水仙素處理時間應短一些，低濃度處理時間應長一些[22-23]，但時間的長短沒有明顯的界定，根據植物的不同而異。胡瑞陽等[24]用不同含量秋水仙素和不同時間處理2組杉木（Cunninghamia lanceolata）種子，在含量為0.9%，處理時間為4 h時誘變率達到最大，分別是6.7% 和8.0%；鮑喬智娟等[25]以甘草（Glycyrrhiza uralensis）種子為材料，用不同濃度秋水仙素和時間處理，在0.20%含量和處理24 h時效果最好，誘導率達3.3%，所以最佳的處理濃度和處理時間也會因試驗材料的不同而不同。

本文在分析了秋水仙素處理對洋紫荊種子萌發(fā)和生長的誘變影響效果基礎上，初步篩選出較好的質量濃度和處理時間組合，但是要確定幼苗倍性以及種子催芽處理的最適宜的秋水仙素濃度和處理時間，應該依據其萌動狀態(tài)、處理后第一年的幼苗突變率和兩三年內樹苗的生長表現進一步篩選。洋紫荊是多年生植物，秋水仙素處理的影響作用不會在一年內充分表現出來，而是要經過兩三年的生長才能表現出處理的效果。因此，洋紫荊的秋水仙素誘變育種技術有待進一步研究。

圖2 不同處理洋紫荊的成苗率和苗高

圖3 不同處理洋紫荊幼苗的地徑和葉片分裂角度

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Effects of Colchicine Treatment on the Seed Germination and Seedling Growth of Bauhinia variegate

XU Jiaqi QI Jiamin GAO Le ZHANG Peng LU Chen XI Ruchun
( College of Forestry and Landscape Architecture，South China Agricultural University/Key Laboratory for Innovative Development and Utilization of Forest Plant Germplasm, Guangzhou, Guangdong, 510642，China)

The mature seeds of Bauhinia variegate were studied by treating with 0.5, 1.0, 1.5 and 2.0 mg/mL colchicines solution for 12, 24, 36 and 48 h respectively, and the seeds soaked with distilled water were taken as control. The germination rate and the mutant seedling growth were observed after the treatments. The results showed that with the increase of colchicines concentration, seed germination rate decreased. 2.0 mg/mL colchicines solution caused death of the seeds, and 0.5,1.0 mg/mL colchicines solution treatment for 24 h was the most beneficial to the germination of the seeds. With the increase of colchicines solution concentration, the radicle elongation was inhibited in different degrees; colchicine could cause the inhibition effect on continue development of germinating seed embryo. The change of seedling ground diameter was consistent with that of the seedling height after 7 months later, it showed that after soaking the seeds for 36 h in colchicine solution (1.0 mg/mL), the seedling ground diameter and height were both the highest. High concentration（2.0 mg/mL） colchicine solution on average leaf split angle played an important role in germination promoting. The stimulative effect on leaf angle was found when the concentration of colchicines solution was 2.0 mg/mL.

Bauhinia variegate；colchicine；mutation breeding；growth index

S722

A

2096-2053（2017）01-0063-05

廣東省林業(yè)科技創(chuàng)新項目“優(yōu)良鄉(xiāng)土闊葉樹種無性快繁技術開發(fā)與產業(yè)化”（2014KJCX002）。

徐佳琦（1993— )，女，在讀碩士研究生，研究方向為經濟林栽培與利用, E-mail: 306934157@qq.com。

奚如春（1963— )，男，教授，主要從事經濟林栽培與利用、植物養(yǎng)分與生理研究, E-mail：xirc2006@scau.edu.cn。