不同老化處理對蒲公英種子以及幼苗質(zhì)量的影響

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(長江大學 園藝園林學院， 湖北 荊州 434025)

不同老化處理對蒲公英種子以及幼苗質(zhì)量的影響

武彥芳，張建，祈茜，王小映

(長江大學 園藝園林學院， 湖北 荊州 434025)

探討不同老化處理方式對藥用蒲公英種子質(zhì)量、幼苗形態(tài)以及生理生化等方面的影響。結(jié)果表明： 1) 貯藏11個月以上的種子，活力全部喪失；隨著老化處理時間的延長，種子發(fā)芽率不斷降低，但對種子發(fā)芽勢影響不同； 2) 甲醇老化處理之后的幼苗長勢最佳，高溫高濕老化處理的幼苗長勢次之，正常發(fā)育的幼苗長勢最差； 3) 正常發(fā)育的蒲公英幼苗可溶性糖含量最高；隨老化時間遞增，高溫高濕處理的可溶性糖含量逐漸減少，甲醇處理的可溶性糖含量逐漸增加；甲醇老化處理1.5 h的幼苗葉綠素總量最高，與其它處理達到顯著性差異，隨老化時間延長，葉綠素總量均呈上升趨勢；甲醇老化處理1.5 h幼苗，其過氧化氫酶活性最大，約為正常處理幼苗的10.2倍，隨老化時間延長，甲醇處理的過氧化氫酶活性經(jīng)歷了一個驟降又驟增的過程；高溫高濕處理的過氧化氫酶活性則逐漸降低。

蒲公英； 老化處理； 種子活力； 生理指標； 幼苗質(zhì)量

蒲公英屬植物為世界廣布種，我國也有廣泛分布。蒲公英在藥品[1]、食品[2-3]、保健品[4]以及化妝品等方面具有廣泛應用，但傳統(tǒng)的野生采挖難以滿足市場需求，人工栽培應運而生。目前對蒲公英栽培方面的研究報道較多[5]，而種子方面的研究主要集中在萌發(fā)特性方面[6-8]，對種子貯藏方面的研究還鮮有報導，不同貯藏時間的種子形成的幼苗質(zhì)量如何，也缺乏進一步研究。有研究表明，在種子貯藏過程中，種子老化(劣變)會導致種子質(zhì)量、性能和穩(wěn)定性下降[9-10]，這無疑會給蒲公英的生產(chǎn)及研究工作帶來影響。研究發(fā)現(xiàn)，在高濕、高溫條件進行老化處理與自然條件下種子老化機制是一致的，通過高溫高濕老化處理短時間內(nèi)達到種子自然老化的某一階段，然后通過測定各項指標(直接或間接)，便可以推測出種子老化程度，并估算種子壽命。本實驗以世界廣泛分布的藥用蒲公英(Taraxacumofficinale)種子為材料，研究不同貯藏時間以及不同老化處理對種子萌發(fā)特性、幼苗質(zhì)量以及生理生化方面的研究，為進一步制定藥用蒲公英種子的質(zhì)量標準提供參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

實驗材料為長江大學西校區(qū)植物園內(nèi)的多年生藥用蒲公英(T.officinale)。

1.2 方 法

1.2.1 蒲公英種子的采收

分別在2014年10月、2015年4月和2015年11月從長江大學西校區(qū)收集成熟的藥用蒲公英種子，去除喙和冠毛，放入紙袋中室溫保存，2016年3月進行相關(guān)實驗。

1.2.2 藥用蒲公英種子發(fā)芽特性

分別將貯藏18個月、貯藏12個月和貯藏4個月的蒲公英種子，按每個處理100粒，3次重復，播種于2層濾紙的培養(yǎng)皿中，之后蓋上1層塑料薄膜，置于生態(tài)培養(yǎng)箱中。培養(yǎng)條件為20 ℃，黑暗12 h/光照12 h，每天補充適量水分，保持濾紙濕潤，每天統(tǒng)計發(fā)芽種子數(shù)。

1.2.3 高溫(40 ℃)高濕(80%)老化處理

將人工氣候箱設置溫度為40 ℃、相對濕度為80%，在此穩(wěn)定條件下隨機選取貯藏4個月的種子進行高溫高濕老化處理：設置3個處理組，每個處理組100粒種子，高溫高濕老化處理的時間分別為2，3，4 h，以正常貯藏4個月的蒲公英種子為對照，參照1.2.2的培養(yǎng)條件，每天統(tǒng)計發(fā)芽率。

1.2.4 50%甲醇溶液老化處理

用50%的甲醇進行人工老化處理，分別浸泡30，60，90 min，處理完畢后，用濾紙吸干殘留液，然后按照1.2.2的方法進行萌發(fā)實驗，每天統(tǒng)計發(fā)芽率。

1.2.5 幼苗外在指標的測定

種子萌發(fā)實驗結(jié)束后，將各處理的蒲公英幼苗移栽于椰土基質(zhì)中，定期澆水，每3天噴施hongland營養(yǎng)液1次，保持基質(zhì)濕潤。待幼苗生長1個月后，對不同處理的蒲公英幼苗分別測量鮮重、地上部分生物量、葉面積和根系體積等指標。

1.2.6 生理指標的測定

參照王學奎[11]的方法，測定可溶性糖采用蒽酮-比色法；測定葉綠素含量采用比色法；測定過氧化氫酶活采用紫外吸收法。

1.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用SPSS 13.0軟件進行ANOVA及相關(guān)性分析，并采用Excel 2003軟件制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)芽指標測定結(jié)果

由表1可看出，貯藏4個月、高溫高濕和甲醇老化處理之后的蒲公英種子，發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)均隨老化時間的增長而減?。桓邷馗邼窭匣幚淼姆N子發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)均高于甲醇老化處理的種子，但這二者的發(fā)芽指標均低于對照處理。50%甲醇溶液老化處理時間超過2 h，則種子全部失活，因此處理時間調(diào)整為0.5，1.0，1.5 h。高溫高濕條件下進行老化處理與自然條件下種子老化機制是一致的，結(jié)果表明，甲醇老化處理對蒲公英種子活力影較大，效果強于高溫高濕處理。

表1 甲醇、高溫高濕處理及自然老化的蒲公英種子發(fā)芽指標測定結(jié)果

發(fā)芽勢(%)發(fā)芽率(%)發(fā)芽指數(shù)正常(ck)118418.88高溫高濕2h107313.413h2628.114h1487.57甲醇0.5h4466.871.0h2273.971.5h1304.342h000

圖1 不同老化處理種子發(fā)芽率

表2 甲醇、高溫高濕處理及自然老化的蒲公英外部形態(tài)指標測定結(jié)果

鮮重(g)葉面積(cm2)地上部分生物量(g)根系體積(mL)正常(ck)0.0272±0.0065c0.9572±0.3936b0.0148±0.0033c0.096高溫高濕2h0.0337±0.0094c1.7289±0.3962b0.0242±0.0085c0.153h0.029±0.0097c1.5187±0.6644b0.0187±0.0080c0.134h0.0379±0.0038c0.9957±0.2094b0.0177±0.0011c0.1甲醇0.5h0.1462±0.0192ab6.8587±0.2466a0.1332±0.0181b0.11.0h0.153±0.0127a8.3932±1.8525a0.1442±0.0115b0.081.5h0.1774±0.0201a8.7317±1.8512a0.1557±0.0231a0.06

表3 甲醇、高溫高濕處理及自然老化的蒲公英各項生理指標測定結(jié)果

正常(ck) 高溫高濕 甲醇 2h3h4h0.5h1.0h1.5h可溶性糖含量(%)2.576±0.167a2.498±0.101a2.3033±0.15a1.803±0.109b1.653±0.093b1.853±0.0289b2.409±0.108a葉綠素含量(mg/g)Ca'0.697±0.113c0.568±0.007d0.687±0.007c0.715±0.029c0.453±0.004e0.744±0.022b0.897±0.011aCb'0.380±0.009a0.249±0.036d0.315±0.066d0.292±0.023c0.230±0.014e0.321±0.005c0.351±0.028bCx·c'0.107±0.010d0.111±0.112ac0.079±0.027e0.141±0.005b0.082±0.011b0.126±0.009c0.187±0.006a過氧化氫酶活性[U/(g·min)]1min20.313108.43866.87515.625156.2525.625270.3132min56047.56.5625154.3754.375203.4383min4.68391.56323.752.812559.6883.75160.3134min1.5633.12510.3137.81354.6885.938149.375

從圖1可看出，正常處理的蒲公英種子發(fā)芽率高于經(jīng)人工老化處理之后的種子；無論是高溫高濕還是甲醇老化處理，均隨老化時間的延長，發(fā)芽率逐漸降低；高溫高濕老化處理的種子發(fā)芽率均高于甲醇老化處理。

2.2 外部形態(tài)指標測定結(jié)果

由表2可知，正常處理的蒲公英種子長出的幼苗，其鮮重、葉面積、地上部分生物量都最小，而經(jīng)甲醇溶液老化處理1.5 h的種子長出的幼苗，鮮重、葉面積、地上部分生物量均最大，約為正常處理的蒲公英幼苗的10倍；高溫高濕老化處理的蒲公英種子長出的幼苗隨老化時間的增長，鮮重、葉面積、地上部分生物量均呈下降趨勢；2種老化處理之后的種子長出的幼苗根系體積均隨老化時間的增長而減??；高溫高濕老化處理之后的幼苗與自然處理的蒲公英幼苗在鮮重、葉面積、地上部分生物量這3個外部形態(tài)指標上均無顯著性差異；50%甲醇老化處理對蒲公英外部形態(tài)指標影響較大，可能是50%甲醇溶液在老化過程中，去掉了部分有害物質(zhì)，又或者激發(fā)了蒲公英幼苗中的某些保護機制，使得蒲公英幼苗長勢反而優(yōu)于正常條件下的蒲公英幼苗。

2.3 各項生理生化指標測定結(jié)果

由表3可知：

1) 正常情況下未經(jīng)人工老化處理的幼苗可溶性糖含量最高，為2.575 6%，高溫高濕老化處理2 h的幼苗次之，為2.497 8%，甲醇老化處理0.5 h的幼苗中可溶性糖含量最小，為1.653 3%，影響最大；隨著高溫高濕老化處理時間的遞增，幼苗內(nèi)可溶性糖含量逐漸減小，而隨著甲醇老化處理時間的遞增，可溶性糖含量逐漸增加。但總體來說，可溶性糖含量差異不顯著；相關(guān)研究表明，植物體內(nèi)的可溶性糖累積是應對外界環(huán)境脅迫的一種應激反應，對無花果、鹽地堿蓬[12]的研究表明，這2種植物在鹽處理下可溶性糖含量明顯增加；蠶豆[13]和野生蠶豆[14]在干旱和模擬干旱脅迫下，可溶性糖含量亦明顯累加，故不排除50%的甲醇溶液于蒲公英種子而言，是一種脅迫，蒲公英幼苗出現(xiàn)應激反應，相應的可溶性糖含量增加。

2) 經(jīng)甲醇老化處理1.5 h的幼苗葉綠素總量最高，為1.248 3 mg/g，其次是未經(jīng)人工老化處理的幼苗，葉綠素總量為1.066 7 mg/g，經(jīng)甲醇老化處理0.5 h幼苗葉綠素總量最小，為0.683 3 mg/g；隨著高溫高濕、甲醇老化時間的遞增，葉綠素總量均呈上升趨勢。從差異性分析的結(jié)果來看，甲醇老化處理對葉綠素含量的影響較大，且不同處理對葉綠素含量的影響差異性較大。

3) 由表3可以看出，1～4 min，均是經(jīng)甲醇老化處理1.5 h的蒲公英種子萌發(fā)的幼苗過氧化氫酶活性最高；隨著高溫高濕老化時間的增加，酶活性均逐漸減少，而經(jīng)甲醇老化處理的幼苗在處理時長從0.5 h增加到1.0 h時，每分鐘的酶活性都在減少，但是當處理時長增加到1.5 h時，每分鐘的酶活性均猛增，遠高于正常情況下及經(jīng)高溫高濕老化處理的幼苗，換言之，50%甲醇溶液老化處理對過氧化氫酶活性的影響較大，人工老化處理之后的幼苗過氧化氫酶活性整體高于正常條件下的幼苗。

高溫高濕、50%甲醇溶液老化處理對于蒲公英而言相當于一種逆境條件，相關(guān)研究表明，在復合的逆境條件下，過氧化氫作為逆境應激物質(zhì)，生成逐漸增加，為平衡細胞內(nèi)的過氧化氫含量，細胞啟動逆境應激機制，激活更多的CAT酶[10]，所以在進行人工老化處理時，CAT酶活性不減反增。

3 討 論

3.1 蒲公英種子壽命探討及其對生產(chǎn)的指導意義

種子從成熟到喪失生活力所經(jīng)過的時間稱為種子壽命。種子成熟前后的環(huán)境作用不同，貯藏條件的差異，都會對種子壽命產(chǎn)生影響。種子老化和劣變是一個逐漸發(fā)生的過程，種子發(fā)芽率，生活力以及內(nèi)部相應酶系統(tǒng)都會發(fā)生改變。人工老化處理可以加速種子老化進程，明確蒲公英種子在不同處理下的活力及壽命的生理生化響應機制，對制定種子質(zhì)量標準具有重要參考意義。實驗過程中，室內(nèi)貯藏11個月以上的藥用蒲公英種子，活力完全喪失。貯藏4個月的種子發(fā)芽率為84%，而新鮮的蒲公英種子發(fā)芽率可達95%以上[6]。經(jīng)高溫高濕、甲醇老化處理之后的種子，隨著老化時間的遞增，種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均逐漸下降，這是因為在加速老化過程中，超氧陰離子引起脂質(zhì)過氧化作用，破壞線粒體膜結(jié)構(gòu)完整性，同時攻擊線粒體的DNA，使呼吸作用降低，從而使種子發(fā)芽率下降。

3.2 不同老化方式對幼苗質(zhì)量的影響

不同老化方式對蒲公英種子產(chǎn)生不同程度的影響，繼而在幼苗形態(tài)產(chǎn)生一定差別。總體來說，正常處理的種子萌發(fā)出的幼苗長勢偏弱，其鮮重，葉面積均最小，而經(jīng)高溫高濕、甲醇老化處理的種子萌發(fā)出的幼苗，長勢反而均優(yōu)于正常處理下的種子，尤其是經(jīng)50%甲醇溶液老化處理1.5 h之后的蒲公英種子萌發(fā)的幼苗，其鮮重、葉面積最大，但其根系體積最小，這對于礦物質(zhì)、水分的吸收以及進一步的發(fā)育是不利因素。究其原因，可能是經(jīng)過老化處理之后，存活的種子生活力較強，當限制因素解除后，在幼苗質(zhì)量上就顯示出生長優(yōu)勢。

3.3 老化處理種子對幼苗生理指標的影響

老化處理對種子質(zhì)量的影響繼而影響到幼苗的質(zhì)量。高溫高濕及50%甲醇老化處理這些人工老化方式對于蒲公英種子而言，是一種逆境傷害，當逆境條件解除后，幼苗的自我保護機制仍在啟動，從而減少逆境對植株的傷害，如提高CAT酶活力，使脂質(zhì)過氧化作用降低，減少逆境傷害，所以該酶活性在經(jīng)甲醇老化處理之后反而有一定程度的上升；葉綠素總量呈上升趨勢，加之幼苗外部形態(tài)指標參數(shù)，推測老化過程激發(fā)了植株內(nèi)部的某些應激反應，當限制因素解除后，快速進行生長補償，以減少逆境對植株的傷害，從而使得老化處理之后的幼苗葉綠素含量反而更高；可溶性糖是合成產(chǎn)物，但含量逐漸下降，表明幼苗仍然在進行應激保護，從而導致生物合成的減少。

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The Effect of Different Methods of Seeds Treated by Artificial Aging for the Dandelion Seeds and Seedlings

WUYanfang,ZHANGJian，QIXi，WANGXiaoying

(College of Horticulture and Gardening,Yangtze University,Jingzhou Hubei 434025，China)

Our purpose is to investigate dandelion seeds quality,seedling morphological and the effect of physiological and biochemical by the artificial aging methods.The results are as follows: 1) the seed vitality was decrease to zero after storage for more than 11 months;With the extension of aging time,the germination percentage were reduced gradually,while seed germination potential had different results; 2) the seedlings with methanol aging treatment had the best quality,the high temperature and high humidity aging treatment took the second place,the normal treatment showed the worst; 3) the soluble sugar content of normal development dandelion seedling were the highest in leaves;With increasing aging time,soluble sugar content gradually reduce by the high temperature and high humidity treatment,while opposite to the of methanol treatment;the plants of methanol aging process 1.5 h had the highest total chlorophyll,and reached significant difference to other treatments,with the extension of aging time,the total chlorophyll was gradually increase;for catalase activity,1.5 h seedlings methanol aging treatment was about 10.2 times than the normal processing seedlings,with the extension of aging time,catalase activity has experienced a process of plunging and surge in methanol process of seeds;while high temperature and high humidity aging treatment of catalase activity was gradually reduced.

dandelion; aging treatment; seed vigor; physiological parameters; seedling quality

2016-10-27

湖北省教育廳中青年人才項目(Q 20161301)。

武彥芳(1982—)，女，在讀碩士研究生，研究方向：植物生理學；E-mail：yanfangwu198@sina.com。

張 建(1984—),男,河北武強人;博士，講師，主要從事植物繁殖生物學研究；E-mail:zhangjian840000@163.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2017.04.032

S 567.23+9

A

1001-4705(2017)04-0032-04