層積、激素和光照對(duì)千屈菜種子萌發(fā)的影響

徐小博， 王英哲， 閆 冬， 徐 博*

(1.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院， 吉林 長春 130118； 2. 吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院， 吉林 長春 130118)

千屈菜(LythrumchinensisL．) 又稱水枝柳、水柳、對(duì)葉蓮，屬千屈菜科千屈菜屬的多年生挺水宿根草本植物[1]。其抗逆性強(qiáng)、花期長、具有藥用價(jià)值，可治痢疾、腸炎、便血、經(jīng)閉等癥[2-4]。并具凈化水體作用[5-6]。而野生千屈菜的有性繁殖由于技術(shù)不成熟、種子發(fā)芽率低、植株生長速度慢等原因難以運(yùn)用于生產(chǎn)，制種研究也急需優(yōu)秀的野生品種引進(jìn)，提高野生千屈菜種子的發(fā)芽率很有必要。

赤霉素(Gibberellin,GA)與細(xì)胞分裂素(Cytokinin,CK)是植物生長過程中重要的調(diào)節(jié)激素。濃度適宜的赤霉素能夠打破種子休眠、加快種子內(nèi)部循環(huán)代謝，是促進(jìn)種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)中的常用激素。細(xì)胞分裂素是調(diào)控植物氮元素循環(huán)的主要因子[7]，對(duì)種子萌發(fā)有一定的調(diào)控作用。相關(guān)研究表明，對(duì)于杜仲(EucommiaulmoidesOliv.)[8]、多齒紅山茶(Camelliapolyodontahow)、石筆木(TutcheriaspectabilisDunn)[9]、延胡索(Corydalis yanhusuo W.T.Wang)[10]等種子來說，人為的施用一定濃度GA或CK可提高其發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)。

國內(nèi)千屈菜的研究方向多為園藝設(shè)計(jì)[11]、栽培技術(shù)[12]、扦插繁殖[13]及非生物脅迫生理響應(yīng)[3]方面，對(duì)野生千屈菜種子的萌發(fā)特性和最適萌發(fā)條件的研究甚少。本實(shí)驗(yàn)從千屈菜種子的萌發(fā)特性入手，研究千屈菜種子對(duì)多種促進(jìn)萌發(fā)條件的適應(yīng)情況，為野生千屈菜的引種馴化、人工有性繁殖提供研究基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

千屈菜種子于2015年10月采自吉林省延邊朝鮮族自治州安圖縣白河鎮(zhèn)長白山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)于2016年11月至2017年3月于吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院草業(yè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

種子的預(yù)處理：將收獲后且進(jìn)行過自然干燥處理的千屈菜種子平鋪，挑選顆粒飽滿、大小均勻、無霉變破損的種子作為試驗(yàn)樣品。

冷層積處理：將種子入密封袋，置于4℃恒溫冰箱中分別冷藏30 d、60 d、90 d，后取出進(jìn)行發(fā)芽培養(yǎng)。

赤霉素處理：將種子分別浸泡于100 mg·L-1，200 mg·L-1，300 mg·L-1的GA溶液中，靜置12小時(shí)后置入培養(yǎng)皿。后分為兩組，分別以光照16 h/8 h(L/D)，24 h/0 h(L/D)的條件進(jìn)行培養(yǎng)。

細(xì)胞分裂素處理：將種子分別浸泡于100 mg·L-1，200 mg·L-1，300 mg·L-1的CK溶液中，靜置12小時(shí)后置入培養(yǎng)皿，后分為兩組，分別以光照16 h/8 h(L/D)，24 h/0 h(L/D)的條件進(jìn)行培養(yǎng)。

上述實(shí)驗(yàn)處理均以濕潤單層濾紙為發(fā)芽床，每皿50粒種子為單位，置入24℃恒溫培養(yǎng)箱中并每三天向?yàn)V紙滴入適量蒸餾水以保持濕潤。各處理均重復(fù)四次。以胚根沖破種皮時(shí)視為萌發(fā)，并定期觀察統(tǒng)計(jì)發(fā)芽數(shù)目，分別計(jì)算種子發(fā)芽率與發(fā)芽勢(shì)。

發(fā)芽率=正常發(fā)芽數(shù)/種子總數(shù)×100%；

發(fā)芽勢(shì)=發(fā)芽高峰日正常發(fā)芽種子數(shù)/種子總數(shù)×100%。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)的分析和計(jì)算采用Excel 2016和SPSS 18.0軟件進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 4℃冷層積對(duì)千屈菜種子萌發(fā)的影響

經(jīng)過冷層積處理后的千屈菜種子發(fā)芽情況與未經(jīng)處理的千屈菜種子發(fā)芽情況之間差異不顯著(表1)，種子發(fā)芽率與發(fā)芽勢(shì)并沒有因?yàn)闇囟忍幚矶黠@提高。所以認(rèn)為：冷層積并不能打破種子的休眠，冷層積處理對(duì)千屈菜種子的萌發(fā)影響不大。

表1 4℃冷層積對(duì)千屈菜種子的萌發(fā)影響Table 1 Effects of temperature on the germination of Lythrum chinensis L. seeds

注：不同字母表示在不同處理下差異顯著(p<0.05)，下同

Note:Different letters indicate significant difference under different treatments at the 0.05 level,the same as below

2.2 赤霉素對(duì)千屈菜種子萌發(fā)的影響

千屈菜種子的發(fā)芽率在光照16h條件下，各梯度赤霉素處理所得發(fā)芽率間比較差異不顯著，在赤霉素濃度分別為0 mg·L-1，100 mg·L-1，200 mg·L-1，300 mg·L-1時(shí)，發(fā)芽率分別為2.50±0.96%，3.00±0.58%，0.50±0.50%，1.50±1.50%；與16 h光照相比，光照24 h時(shí)種子的發(fā)芽率在各個(gè)濃度水平下均有提高，分別為7.50%±2.36%，24.00%±5.89%，43.00%±1.73%，26.00%±4.32%，與16 h光照相比各處理分別提高了2，7，85，16.3倍，并在赤霉素濃度200 mg·L-1時(shí)達(dá)到最高值。(如圖1)

圖1 赤霉素對(duì)千屈菜種子發(fā)芽率的影響Fig.1 Effects of Gibberellin on Seed Germination Rate of Lythrum chinensis L. seeds

種子在光照16h時(shí)，各組發(fā)芽勢(shì)間比較差異不顯著，在赤霉素濃度分別為0 mg·L-1、100 mg·L-1、200 mg·L-1、300 mg·L-1時(shí)，發(fā)芽勢(shì)分別為2.00±0.82%，2.00±0.82%，0.50±0.50%，0.50±0.50%；但在光照24 h時(shí)，種子的發(fā)芽勢(shì)在各個(gè)濃度水平下與光照16 h相比均有提高，分別為6.50%±1.50%，4.00%±0.82%，17.00%±2.38%，6.50%±0.50%，與16 h光照相比分別提高了2.25，1，33，12倍，并在赤霉素濃度200 mg·L-1時(shí)達(dá)到最高值。(如圖2)

圖2 赤霉素對(duì)千屈菜種子發(fā)芽勢(shì)的影響Fig.2 Effects of Gibberellin on Germination Potential of Lythrum chinensis L. Seeds

可得出，千屈菜種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率在光照24 h時(shí)受赤霉素濃度影響顯著，其中以光照24 h、赤霉素濃度200 mg·L-1處理的種子得到的發(fā)芽勢(shì)發(fā)芽率最高，分別為43.00±1.73%，17.00±2.38%。

2.3 細(xì)胞分裂素對(duì)千屈菜種子的萌發(fā)影響

種子的發(fā)芽率在光照16 h條件下，以細(xì)胞分裂素濃度為200 mg·L-1時(shí)最高，細(xì)胞分裂素濃度分別為0 mg·L-1、100 mg·L-1、200 mg·L-1、300 mg·L-1時(shí)，發(fā)芽率分別為0.50±0.50%，0.50±0.50%，5.00±1.29%，1.50±0.50%；在光照24 h時(shí)，種子的發(fā)芽率與光照16 h相比在各個(gè)濃度水平下均有大幅提高，分別為7.50%±2.36%，10.50%±0.87%，12.50%±0.87%，10.00%±0.82%，在并在細(xì)胞分裂素濃度200 mg·L-1時(shí)表現(xiàn)為最高值。(如圖3)

種子的發(fā)芽勢(shì)在光照時(shí)數(shù)16 h時(shí)，各組數(shù)據(jù)相比差異不顯著，在細(xì)胞分裂素濃度分別為0 mg·L-1、100 mg·L-1、200 mg·L-1、300 mg·L-1時(shí)，發(fā)芽勢(shì)分別為0.50±0.50%，0.50±0.50%，1.00±0.58%，1.00±0.58%，受細(xì)胞分裂素濃度作用的影響不大；在光照24 h時(shí)，與光照16 h相比種子的發(fā)芽勢(shì)在各個(gè)濃度水平下均有大幅提高，分別為6.50%±1.50%，7.75%±0.25%，9.50%±2.10%，8.75%±0.75%，但各濃度間差異不顯著。(如圖4)

圖3 細(xì)胞分裂素對(duì)千屈菜種子發(fā)芽率的影響Fig.3 Effect of Cytokinin on Germination Rate ofLythrum chinensis L. Seeds

圖4 細(xì)胞分裂素對(duì)千屈菜種子發(fā)芽勢(shì)的影響Fig. 4 Effect of Cytokinin on Germination Potential of Lythrum chinensis L. Seeds

2.4 光照對(duì)千屈菜種子的萌發(fā)影響

由圖1、2、3、4可知，千屈菜種子在24 h光照條件下，與16 h光照相比發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)均表現(xiàn)顯著，在無激素處理的條件下，除GA處理的發(fā)芽率外，24 h光照的種子發(fā)芽率發(fā)芽勢(shì)與16 h相比均差異顯著。在同濃度的赤霉素、細(xì)胞分裂素處理?xiàng)l件下，24 h光照處理的種子發(fā)芽率發(fā)芽勢(shì)均比16 h光照處理的值高，以赤霉素處理為例，16 h 200 mg·L-1組與24 h 200 mg·L-1組差值最大，為42.5%，85倍左右。

3 討論

成熟野生千屈菜種子在不經(jīng)過任何處理直接播種的情況下萌發(fā)表現(xiàn)不佳，發(fā)芽率一般為1%左右(實(shí)驗(yàn)前測(cè)定)，但經(jīng)過一些人為的干預(yù)后可大幅提高其發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)，利于人工種植及后續(xù)的培育工作。Amen研究表明，成熟種子在傳播之前經(jīng)過的休眠是初級(jí)休眠[14]，Baskin和Baskin研究表明，用低濃度赤霉素處理種子可使種子解除淺度休眠狀態(tài)。而在實(shí)驗(yàn)中，使用低濃度的赤霉素溶液處理千屈菜種子后，千屈菜種子的發(fā)芽率發(fā)芽勢(shì)有了提升，說明試驗(yàn)用千屈菜種子可能正處于淺度休眠狀態(tài)[15]。另外有實(shí)驗(yàn)表明，層積可以打破種子休眠[16-18]，但本實(shí)驗(yàn)通過對(duì)千屈菜種子進(jìn)行不同天數(shù)的冷層積處理并未發(fā)現(xiàn)對(duì)千屈菜種子的萌發(fā)有顯著影響。種子的休眠和萌發(fā)性狀形成是一個(gè)復(fù)雜的生理過程，由不同信號(hào)分子相互調(diào)節(jié)，激素、光照是必要條件但不是充分條件，不同處理方法在萌發(fā)過程中都具有時(shí)間特異性[19]。

由數(shù)據(jù)分析可知，在24 h光照下，千屈菜種子對(duì)赤霉素、細(xì)胞分裂素刺激敏感，以24 h光照并同時(shí)用200 mg·L-1赤霉素溶液處理的效果為最佳；但在16 h光照下，這兩種激素對(duì)種子的影響不大，并且其他激素對(duì)千屈菜種子的萌發(fā)作用還有待研究,如ABA[20]、ETH[21]等。千屈菜種子體積小，重量輕，其自身攜帶的營養(yǎng)物質(zhì)少，不利于發(fā)芽，所以光照是有效的促進(jìn)其發(fā)育的方法，而且是不能被代替的[22]。且由試驗(yàn)得，千屈菜種子對(duì)光照刺激尤其敏感，種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)在24 h光照時(shí)都有大幅提升，可知長時(shí)間光照利于千屈菜種子的萌發(fā)，而且減少光照后，即使使用激素處理對(duì)種子的萌發(fā)也影響不大。如果想要使千屈菜種子萌發(fā)表現(xiàn)達(dá)到最佳，應(yīng)該光照處理、激素處理兩種方法并行。此外，有實(shí)驗(yàn)表明低濃度的鹽脅迫對(duì)種子的胚根、胚芽生長有刺激作用[23]，可在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行。而在千屈菜的繁殖方面，本實(shí)驗(yàn)采用的均是小批量培養(yǎng)皿繁殖，在實(shí)際大田種植時(shí)的最適激素濃度以及最佳光照時(shí)間都有待進(jìn)行下一步的研究。

4 結(jié)論

冷層積對(duì)千屈菜種子萌發(fā)特性的影響不顯著，激素處理、光照處理對(duì)千屈菜種子萌發(fā)有顯著影響。由本研究可得，24 h光照并用200 mg·L-1赤霉素溶液浸泡種子是得到千屈菜種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)最高的方法。