航空搭載對(duì)薰衣草種子萌發(fā)的影響

張晨冰

摘要[目的]研究經(jīng)太空誘變后薰衣草種子發(fā)芽及出苗的變異程度。[方法]以經(jīng)太空誘變的薰衣草種子為試材，與未經(jīng)太空誘變的種子進(jìn)行發(fā)芽及出苗比較試驗(yàn)；同時(shí)研究了不同赤霉素濃度及不同浸種時(shí)間對(duì)太空搭載的薰衣草種子和陸地薰衣草種子發(fā)芽和出苗的影響。[結(jié)果]太空搭載的薰衣草種子較陸地薰衣草種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和出苗率均明顯下降。在清水浸泡處理下，太空種子的發(fā)芽率為25.00%，發(fā)芽勢(shì)為21.50%，發(fā)芽指數(shù)為1.904，分別比陸地種子降低了70.59%、74.71%和93.58%。赤霉素處理在一定程度上提高了太空種子的發(fā)芽指標(biāo)，但與陸地種子相比，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)仍較低，差異顯著。不同濃度赤霉素浸泡時(shí)間對(duì)薰衣草種子發(fā)芽影響差異不顯著。當(dāng)赤霉素濃度為300 mg/L時(shí)，最有利于太空種子成苗。[結(jié)論]該研究為太空薰衣草育種奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 太空薰衣草種子；赤霉素；種子萌發(fā)；出苗率

中圖分類(lèi)號(hào) S573 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2017）03-0035-03

Abstract[Objective] To study variation degree of germination and seedling of Lavandula angustifolia seeds after space flight.[Method] Lavandula angustifolia seeds treated by space flight were used as material， nonspace induced seeds were used as control， and the seeds germination ratio， germination energy， germination index were studied. At the same time， the effects of different GA3 concentrations and different soaking times on two kinds of Lavandula angustifolia seeds germination and seedling ratio were studied.[Result] The results showed that germination rate， germination index and seedling ratio of Lavandula angustifolia seeds treated by space flight were significantly lower than normal Lavandula angustifolia seeds. When both kinds of seeds were soaked by water， the germination rate， germination energy and germination index was 25.00%， 21.50% and 1.904， respectively， which was 70.59%， 74.71% and 93.58% lower than normal seeds. Gibberellin treatment increased seed germination indexes of space seed， but germination rate， germination energy and germination index were still lower of normal seeds. The differences between space seed and normal seed were significant. There was no significant difference between space seeds and mornal seed in germination indexes when treated by gibberellin with different times. The space seedling ratio was highest when the concentration of gibberellin was 300 mg/L. [Conlusion] The study lay a foundation for Lavandula angustifolia space breeding.

Key words Space lavender seeds；GA3；Seed germinaton；Seedling ratio

薰衣草（Lavandula angustifolia Mill.）又名香水植物，為唇形科薰衣草屬多年生小灌木，是一種名貴的天然香料植物。薰衣草的莖和葉均可入藥，有健胃、發(fā)汗、止痛之功效，薰衣草精油有鎮(zhèn)靜催眠、解痙、抗菌等作用。薰衣草藍(lán)紫色穗狀花序，可分泌花蜜，是良好的蜜源植物，花型優(yōu)美，可種植于庭院中或盆栽觀(guān)賞[1-2]。

我國(guó)引種薰衣草已有幾十年的栽培歷史，栽培技術(shù)已相對(duì)完善。但因薰衣草為自花授粉植物，栽培品種混雜，品種退化嚴(yán)重；出油率和香氣均有所下降 [1，3]，為此，國(guó)內(nèi)外研究者在利用傳統(tǒng)育種手段對(duì)薰衣草進(jìn)行提純復(fù)壯的同時(shí)，也利用多倍體育種、基因工程育種等手段對(duì)薰衣草進(jìn)行了遺傳改良。太空誘變育種因可利用太空中的微重力、宇宙射線(xiàn)、亞磁場(chǎng)等誘變因子對(duì)航天器搭載到太空中的作物種子、器官或個(gè)體進(jìn)行誘變，返回地面后繼續(xù)選育，培育出符合人類(lèi)需要的作物新品種。與常規(guī)方法相比，該方法具有誘變率高、變異多向、育種周期短等特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外育種界引起廣泛重視[4]。

研究發(fā)現(xiàn)，不同類(lèi)型的激素和濃度可影響薰衣草種子的萌發(fā)，其中赤霉素（GA3）對(duì)薰衣草種子萌發(fā)影響最大[5-8]。因太空種子相對(duì)珍貴，目前尚未見(jiàn)有關(guān)對(duì)太空薰衣草種子萌發(fā)的報(bào)道。筆者利用中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)提供的經(jīng)太空處理的薰衣草種子，研究不同赤霉素濃度及不同浸種時(shí)間對(duì)太空薰衣草種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)及出苗率等的影響，以期為薰衣草育種提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

太空搭載的薰衣草種子和陸地薰衣草種子均由中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)提供。

1.2 試驗(yàn)方法

將經(jīng)太空誘變的薰衣草種子用不同濃度的赤霉素（0、200、300、400和500 mg/L）分別浸泡2、4、6、8 h，以未經(jīng)誘變的薰衣草種子為對(duì)照，處理方法同太空誘變種子。每個(gè)處理選用顆粒飽滿(mǎn)的薰衣草種子各50粒。將處理好的種子置于鋪有濾紙的培養(yǎng)皿中，蓋上紗布，在溫度（19～21 ℃）恒溫箱內(nèi)培養(yǎng)，每天定時(shí)觀(guān)察，并記錄種子發(fā)芽情況，第26天時(shí)結(jié)束試驗(yàn)。計(jì)算太空搭載薰衣草種子與陸地薰衣草種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)（第10天）和發(fā)芽指數(shù)。計(jì)算公式：

種子發(fā)芽率=發(fā)芽種子數(shù)/種子總數(shù)×100%

種子發(fā)芽勢(shì)=規(guī)定日期內(nèi)發(fā)芽種子數(shù)/種子總數(shù)×100%（第10天）

種子發(fā)芽指數(shù)（GI）= ∑Gt/Dt

式中，Gt為第t天的發(fā)芽數(shù)，Dt為發(fā)芽試驗(yàn)第t天。

將不同濃度赤霉素（0、200、300、400、500和600 mg/L）處理的發(fā)芽太空搭載的薰衣草種子和陸地薰衣草種子種植到花盆中，觀(guān)察出苗情況，第22天計(jì)算出苗率：

出苗率= 種子破土出苗數(shù)/播種種子總數(shù)×100%

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 16.0 進(jìn)行單因素方差分析，用最小顯著差數(shù)法（LSD）進(jìn)行差異性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度赤霉素及浸泡時(shí)間對(duì)薰衣草種子發(fā)芽率的影響

方差分析結(jié)果表明，不同濃度赤霉素處理對(duì)太空薰衣草種子和陸地薰衣草種子的發(fā)芽率均有顯著性影響（P< 0.05）。

由表1可知，不同赤霉素濃度下陸地種子的發(fā)芽率明顯高于太空種子，在赤霉素濃度為400 mg/L時(shí)，陸地薰衣草種子的發(fā)芽率比太空種子高53.00%；在赤霉素濃度為500 mg/L時(shí)，陸地薰衣草種子的發(fā)芽率比太空種子高44.50%；清水處理時(shí)，陸地薰衣草種子的發(fā)芽率比太空種子高60.00%。t檢驗(yàn)結(jié)果表明二者差異顯著（P<0.05）。

一定濃度的赤霉素處理提高了太空種子的發(fā)芽率，濃度越高，促進(jìn)發(fā)芽的效果越明顯。清水處理下，太空種子的發(fā)芽率僅為25.00%，赤霉素500和400 mg/L濃度下，太空種子的發(fā)芽率分別為46.25%和44.00%，比清水處理發(fā)芽率提高了21.25百分點(diǎn)和19.00百分點(diǎn)，與清水處理的發(fā)芽率差異顯著。赤霉素濃度為200、300 mg/L時(shí)，太空種子的發(fā)芽率分別為40.50%和35.50%，與清水處理差異不顯著。

赤霉素在一定程度上也促進(jìn)了陸地薰衣草種子的發(fā)芽率，赤霉素濃度為400 mg/L時(shí)，陸地種子發(fā)芽率最高，為97.00%，比清水處理的發(fā)芽率提高了12.00百分點(diǎn)，二者差異顯著。赤霉素濃度為200、300、500 mg/L時(shí)，陸地種子發(fā)芽率與清水處理差異不顯著。

方差分析結(jié)果表明，不同浸泡時(shí)間對(duì)太空薰衣草種子和陸地薰衣草種子的發(fā)芽率均無(wú)顯著影響，隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，太空種子和陸地種子的發(fā)芽率未明顯變化。不同浸泡時(shí)間下，陸地種子的發(fā)芽率均高于太空種子（表2），t檢驗(yàn)結(jié)果表明二者差異顯著（P<0.05）。

2.2 不同濃度赤霉素及浸泡時(shí)間對(duì)薰衣草種子發(fā)芽勢(shì)的影響

方差分析結(jié)果表明，不同濃度赤霉素對(duì)太空種子的發(fā)芽勢(shì)影響差異顯著（P<0.05），對(duì)陸地種子的發(fā)芽勢(shì)影響差異不顯著（P>0.05）；浸泡時(shí)間對(duì)二者的發(fā)芽勢(shì)影響差異均不顯著（P>0.05）。

t檢驗(yàn)結(jié)果表明，不同赤霉素濃度下太空種子和陸地種子的發(fā)芽勢(shì)差異顯著（P<0.05），太空誘變處理降低了薰衣草種子的發(fā)芽勢(shì)。清水浸泡條件下，太空種子的發(fā)芽勢(shì)比陸地種子的發(fā)芽勢(shì)降低了74.71%；300、400及500 mg/L赤霉素處理后，太空種子的發(fā)芽勢(shì)比陸地種子降低了58.15%、62.24%和59.03%（表3）。

一定濃度的赤霉素處理提高了太空種子的發(fā)芽勢(shì)，清水處理時(shí)，太空種子的發(fā)芽勢(shì)為21.50%，當(dāng)赤霉素濃度為300、400、500 mg/L時(shí)，太空種子的發(fā)芽勢(shì)分別為38.50%、37.00%和37.20%，與清水處理差異顯著，但三者差異不顯著，隨著赤霉素濃度的升高，太空種子的發(fā)芽勢(shì)并未增加。赤霉素處理在一定程度上增加了陸地種子的發(fā)芽勢(shì)，但差異不顯著，當(dāng)赤霉素濃度為400 mg/L時(shí)，陸地種子的發(fā)芽勢(shì)為98.00%（表3）。

方差分析結(jié)果表明，浸泡時(shí)間對(duì)太空種子和陸地種子的發(fā)芽勢(shì)影響差異不顯著，太空種子和陸地種子均在赤霉素浸泡6 h時(shí)發(fā)芽勢(shì)最高，分別為38.80%和93.50%，隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，發(fā)芽勢(shì)反而有所下降（表4）。

2.3 不同濃度赤霉素及浸泡時(shí)間對(duì)薰衣草種子發(fā)芽指數(shù)的影響

方差分析結(jié)果表明，不同濃度赤霉素對(duì)太空種子和陸地種子的發(fā)芽指數(shù)影響差異顯著（太空種子P<0.05，陸地種子P<0.05），而處理時(shí)間對(duì)二者的發(fā)芽指數(shù)影響差異不顯著（太空種子P>0.05，陸地種子P>0.05）。

由表5可知，太空誘變處理極大地降低了陸地種子的發(fā)芽指數(shù)，t檢驗(yàn)結(jié)果表明，二者差異顯著（P<0.05），當(dāng)清水和低濃度赤霉素（200 mg/L）處理時(shí)，太空種子發(fā)芽指數(shù)比對(duì)照降低了93.58%和88.32%，當(dāng)赤霉素濃度分別為500、400、300時(shí)，太空種子發(fā)芽指數(shù)比對(duì)照降低了90.74%、90.75%和89.97%。

高濃度赤霉素提高了太空種子和陸地種子的發(fā)芽指數(shù)；對(duì)于太空種子，當(dāng)赤霉素濃度高于300 mg/L時(shí)，種子的發(fā)芽指數(shù)明顯升高，與清水處理的太空種子的發(fā)芽指數(shù)（1.904）差異顯著；對(duì)于陸地種子，赤霉素濃度越高，發(fā)芽指數(shù)越高，當(dāng)赤霉素濃度為500 mg/L時(shí)，發(fā)芽指數(shù)為37.387%，與200 mg/L赤霉素濃度的發(fā)芽指數(shù)相比，差異顯著。

由表6可知，太空種子和陸地種子均在赤霉素浸泡6 h時(shí)發(fā)芽指數(shù)最高，分別為3.448%和34.695%，二者相差31.274百分點(diǎn)，差異顯著。

2.4 不同濃度赤霉素對(duì)薰衣草種子出苗率的影響

由圖1可知，不同濃度赤霉素對(duì)太空和陸地薰衣草種子出苗率均有一定的影響，低濃度的赤霉素處理有利于提高薰衣草種子的出苗率；太空薰衣草種子的出苗率總體低于陸地薰衣草；當(dāng)赤霉素濃度為300 mg/L時(shí)，太空薰衣草種子出苗率最高，為35.21%，陸地薰衣草種子出苗率最高，為44.02%。

3 結(jié)論與討論

太空輻射后，薰衣草種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和出苗率均明顯下降。在清水浸泡處理下，太空種子的發(fā)芽率僅為25.00%，發(fā)芽勢(shì)為21.50%，發(fā)芽指數(shù)為1.904，分別比對(duì)照降低了70.59%、74.71%和93.58%；這與太空誘變降低了小桐子[9]、烤煙[10]、豌豆[11]、濕地松[12]的發(fā)芽率結(jié)果一致。研究表明，太空誘變可提高小麥[13]、辣椒[14]、百子蓮[15]及萵苣[16]的發(fā)芽率。太空誘變降低了薰衣草種子的出苗率，比陸地種子降低了29.73%，這與航天搭載使?jié)竦厮煞N子[12]出苗率顯著下降的結(jié)果一致。不同植物種子經(jīng)太空誘變后，其發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)及出苗率等表現(xiàn)不同，這可能與種子本身的生物學(xué)特性，對(duì)太空環(huán)境的耐受力、太空誘變條件的差異及飛行時(shí)間的不同有關(guān)，具體原因有待進(jìn)一步研究。

不同濃度赤霉素處理不同時(shí)間可以提高薰衣草種子的萌發(fā)[5，7，17]。該研究表明，不同濃度赤霉素促進(jìn)了薰衣草種子的萌發(fā)，但不同時(shí)間處理間差異不顯著。與清水處理相比，當(dāng)赤霉素濃度為400 mg/L時(shí)，提高了太空種子的發(fā)芽率（12.00%）、發(fā)芽勢(shì)（15.50%）和發(fā)芽指數(shù)（1.413），二者差異顯著；當(dāng)赤霉素濃度為500 mg/L時(shí)，并未顯著提高太空種子的發(fā)芽指標(biāo)。與對(duì)照陸地種子相比，赤霉素處理并未很好地改善太空種子的發(fā)芽指標(biāo)，在赤霉素濃度為400 mg/L時(shí)，太空種子發(fā)芽率比陸地種子低50.50%，發(fā)芽勢(shì)低55.00%，發(fā)芽指數(shù)低32.73，二者差異顯著。太空種子相比陸地種子，在經(jīng)相同濃度和時(shí)間的赤霉素處理后，發(fā)芽指標(biāo)仍未提高，這說(shuō)明太空種子在高真空、微重力的太空環(huán)境下，薰衣草種子有可能發(fā)生了染色體等細(xì)胞學(xué)的變化，具體變異程度應(yīng)利用細(xì)胞生物學(xué)手段對(duì)其進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)

[1] 江明，夏凱國(guó)，易清元.薰衣草的育種研究進(jìn)展[J].香料香精化妝品，2009（4）：30-32.

[2] 張群，扎靈麗.薰衣草的研究和應(yīng)用[J].時(shí)珍國(guó)醫(yī)國(guó)藥，2008，19（6）：1312-1314.

[3] 張秋霞，江英，張志強(qiáng).薰衣草精油的研究進(jìn)展[J].香料香精化妝品，2006（6）：21-24.

[4] 劉梅，史振聲.太空誘變效應(yīng)研究進(jìn)展[J].種子，2008，27（9）：60-63.

[5] 陳麗娟，沈彩華，張昕昕，等.化學(xué)誘變劑及赤霉素對(duì)狹葉薰衣草種子萌發(fā)的影響[J].種子，2012，31（12）：1-4，8.

[6] 姚悅梅.GA3浸種對(duì)薰衣草種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響[J].種子科技，2005，23（6）：343-344.

[7] 馮美，武海.赤霉素對(duì)法國(guó)薰衣草種子發(fā)芽及幼苗生長(zhǎng)的影響[J].種子，2009，28（11）：102-103.

[8] 張瑞麟，李志宏，范敏，等.不同處理對(duì)薰衣草種子萌發(fā)和扦插生根的影響[J].新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，30（2）：54-56.

[9] 何明霞，楊清，胡庭興，等.航天搭載對(duì)小桐子種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響[J].激光生物學(xué)報(bào)，2009，18（3）：304-308.

[10] 賀鵬.航天誘變烤煙品種的發(fā)芽特性及酶活性變化研究[D].長(zhǎng)沙：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2008.

[11] 李培夫.航天誘變育種技術(shù)在作物育種上的應(yīng)用[J].種子科技，2006，24（1）：35-37.

[12] 肖興翠，康偉靜，唐作鈞，等.太空誘變濕地松種子播種育苗試驗(yàn)初報(bào)[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，34（1）：49-52.

[13] 閻文義，孫光祖，張?jiān)聦W(xué)，等.春小麥航天誘變效果的初步研究[J].核農(nóng)學(xué)通報(bào)，1996，17（6）：259-262，285.

[14] 李水鳳，汪炳良，賈世燕，等.衛(wèi)星搭載處理對(duì)辣椒SP1代生物學(xué)特性的影響[J].種子，2005，24（7）：78-81.

[15] 張琰，黃孝慈.航天誘變百子蓮種子對(duì)其SP1代的影響[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2009，15（6）：15-17，100.

[16] 趙林姝，劉錄祥.俄羅斯空間植物學(xué)研究進(jìn)展[J].核農(nóng)學(xué)報(bào)，1998，12（4）：252-256.

[17] 王佳佳，鄭鳳英，王康，等.新西蘭薰衣草快速繁殖技術(shù)的研究[J].北方園藝，2010（2）：161-163.