不同處理?xiàng)l件對(duì)冰島罌粟種子萌發(fā)影響的初步探究

馬慧敏，李洪麗，馬春泉，*，李海英,*

(黑龍江大學(xué) a.農(nóng)業(yè)微生物技術(shù)教育部工程研究中心；b.生命科學(xué)學(xué)院 黑龍江省普通高校分子生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱 150080)

0 引 言

冰島罌粟(PapavernudicauleL.)又名麗春花、小種罌粟花、冰島虞美人、苞米罌粟等[1]，罌粟屬多年生草本植物，原產(chǎn)于北極，與用來(lái)煉制毒品的罌粟不同，形態(tài)特征及其體內(nèi)物質(zhì)組成均有差異[2-3]，屬于景觀園林植物。冰島罌粟觀賞時(shí)期長(zhǎng)，一般開花時(shí)期為2—5月，開花顏色鮮艷，是很好的景觀園林植物，具有很高的欣賞價(jià)值[4-5]。

目前國(guó)內(nèi)外主要針對(duì)冰島罌粟的引進(jìn)、栽培、耐寒性評(píng)價(jià)等進(jìn)行了報(bào)道，而對(duì)冰島罌粟種子萌發(fā)的研究相對(duì)較少。甄占萱等[6-7]針對(duì)同一環(huán)境條件下的野罌粟植株生長(zhǎng)情況，總結(jié)了野罌粟植株的開花特點(diǎn)與栽培條件，同時(shí)發(fā)現(xiàn)野罌粟種子萌發(fā)起始溫度為2.8 ℃，最適宜的溫度為12～18 ℃，溫度最高不可超過32 ℃。何姣[8]以不同的冰島罌粟品種為原材料，在人工條件下模擬低溫環(huán)境對(duì)葉片形態(tài)以及生理生化指標(biāo)的影響，使用主成分分析法對(duì)冰島罌粟植株的耐寒性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

本試驗(yàn)通過對(duì)不同春化時(shí)間、培養(yǎng)基種類、溫度、光質(zhì)對(duì)冰島罌粟種子萌發(fā)產(chǎn)生的影響進(jìn)行初步探究，通過不同條件下的發(fā)芽率(GP)、發(fā)芽勢(shì)(GE)和發(fā)芽指數(shù)(GI)來(lái)評(píng)估不同處理?xiàng)l件的影響，為今后進(jìn)行冰島罌粟相關(guān)研究提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料及處理

以冰島罌粟種子為材料，實(shí)驗(yàn)前剔除干癟、蟲蛀的種子及雜質(zhì)，選取品質(zhì)優(yōu)良種子。用濃度為75%酒精消毒30 s，無(wú)菌水清洗3次，每次30 s；3% NaClO溶液消毒5 min，無(wú)菌水清洗5～6次，每次30 s。消毒后的種子注意保持濕潤(rùn)，以備接種。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 不同春化時(shí)間條件下冰島罌粟種子的培養(yǎng)

將種子分別進(jìn)行不春化、春化1 d、春化2 d、春化3 d的處理。將春化后20粒消毒的冰島罌粟種子放置在培養(yǎng)基中，5次重復(fù)，置于恒溫培養(yǎng)室中進(jìn)行培養(yǎng)。每天觀察記錄種子萌發(fā)情況，通過分析發(fā)芽率(GP)、發(fā)芽勢(shì)(GE)、發(fā)芽指數(shù)(GI)確定冰島罌粟種子萌發(fā)的最適春化時(shí)間。

1.2.2 不同種類培養(yǎng)基條件下冰島罌粟種子的培養(yǎng)

在最適春化條件下，將20粒消毒后的冰島罌粟種子分別置于MS培養(yǎng)基、1/2 MS培養(yǎng)基、B5培養(yǎng)基、N6培養(yǎng)基中，5次重復(fù)，置于恒溫培養(yǎng)室中進(jìn)行培養(yǎng)。每天觀察記錄種子萌發(fā)情況，通過分析發(fā)芽率(GP)、發(fā)芽勢(shì)(GE)、發(fā)芽指數(shù)(GI)確定冰島罌栗種子萌發(fā)的最適萌發(fā)培養(yǎng)基。

1.2.3 不同溫度條件下冰島罌粟種子的培養(yǎng)

在最適春化條件下，將20粒消毒后的冰島罌粟種子放置在最適培養(yǎng)基中，5次重復(fù)，分別在6 ℃、12 ℃、18 ℃、24 ℃條件下進(jìn)行培養(yǎng)。每天觀察記錄種子萌發(fā)情況，通過分析發(fā)芽率(GP)、發(fā)芽勢(shì)(GE)、發(fā)芽指數(shù)(GI)確定冰島罌粟種子萌發(fā)的最適萌發(fā)溫度。

1.2.4 不同光質(zhì)條件下冰島罌粟種子的培養(yǎng)

在最適春化條件下，將20粒消毒后的冰島罌粟種子放置在最適培養(yǎng)基中，5次重復(fù)，置于最適萌發(fā)溫度的恒溫培養(yǎng)室中，分別將種子置于黃光、白光、黃白混合光、紅光下進(jìn)行培養(yǎng)。每天觀察記錄種子萌發(fā)情況，通過分析發(fā)芽率(GP)、發(fā)芽勢(shì)(GE)、發(fā)芽指數(shù)(GI)確定冰島罌粟種子萌發(fā)的最適萌發(fā)光質(zhì)。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

每日記錄種子萌發(fā)數(shù)量，種子露白視為發(fā)芽，連續(xù)觀察15 d。統(tǒng)計(jì)冰島罌粟的發(fā)芽率(GP)、發(fā)芽勢(shì)(GE)、發(fā)芽指數(shù)(GI)。計(jì)算公式為

發(fā)芽率(GP)=n/N×100%

(1)

發(fā)芽勢(shì)(GE)=n′/N×100%

(2)

發(fā)芽指數(shù)(GI)= ∑(Gt/Dt)

(3)

其中：n為正常發(fā)芽種子數(shù)，N為供試種子數(shù);n′為發(fā)芽高峰期種子數(shù)，N為供試種子數(shù)；Gt為萌發(fā)種子數(shù)，Dt為種子的發(fā)芽天數(shù)。

記錄的種子萌發(fā)數(shù)據(jù)使用Excel 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)歸納整理，應(yīng)用SPSS 19.0軟件進(jìn)行顯著性差異分析。

2 結(jié) 果

2.1 不同春化時(shí)間對(duì)冰島罌粟種子萌發(fā)的影響

將種子分別進(jìn)行不春化、春化1 d、春化2 d、春化3 d的處理后再進(jìn)行培養(yǎng)，分析了不同春化時(shí)間對(duì)冰島罌粟種子萌發(fā)的影響見表1。由表1可見，種子春化2 d的GP為93%、GI為9.20；春化1 d的GP為90%、GI為8.19；春化1 d與春化2 d的GE皆為42%；而不春化的種子的GP為85%，GE為41%，GI為8.03，其結(jié)果均低于進(jìn)行春化的種子所得到的發(fā)芽率(GP)、發(fā)芽勢(shì)(GE)、發(fā)芽指數(shù)(GI)。春化處理可以明顯促進(jìn)冰島罌粟種子萌發(fā)，綜合比較，選用2 d時(shí)間作為冰島罌粟種子萌發(fā)的最佳春化時(shí)間。

表1 不同春化時(shí)間對(duì)冰島罌粟種子萌發(fā)的影響

2.2 不同種類培養(yǎng)基對(duì)冰島罌粟種子萌發(fā)的影響

本次實(shí)驗(yàn)采用了MS、1/2MS、B5、N6 4種培養(yǎng)基進(jìn)行試驗(yàn)，分析了4種不同種類培養(yǎng)基對(duì)冰島罌粟種子萌發(fā)的影響見表2。由表2可見，在種子培養(yǎng)15 d后，不同培養(yǎng)基上的種子萌發(fā)情況表現(xiàn)出一定的差異。MS培養(yǎng)基中冰島罌粟種子的發(fā)芽率(GP)、發(fā)芽勢(shì)(GE)、發(fā)芽指數(shù)(GI)都相對(duì)較低，其中，GP為85%，GE僅為33%，GI為6.99；1/2MS培養(yǎng)基的GP最低為83%；B5培養(yǎng)基中冰島罌粟種子的發(fā)芽率(GP)、發(fā)芽指數(shù)(GI)最高，GP為91%，GI為8.60，GE為35%；N6培養(yǎng)基的GP為88%。B5培養(yǎng)基和N6培養(yǎng)基的發(fā)芽率(GP)差異不顯著，都比較適合冰島罌粟種子萌發(fā)，但綜合比較，確定B5培養(yǎng)基為冰島罌粟培養(yǎng)的最適萌發(fā)培養(yǎng)基。

表2 不同種類培養(yǎng)基對(duì)冰島罌粟種子萌發(fā)的影響

2.3 不同溫度對(duì)冰島罌粟種子萌發(fā)的影響

將種子放置在6 ℃、12 ℃、18 ℃、24 ℃ 4種不同的溫度環(huán)境下進(jìn)行培養(yǎng)，分析冰島罌粟種子在不同溫度下的萌發(fā)情況見表3。由表3可見，6 ℃時(shí)無(wú)種子發(fā)芽；12 ℃的GE、GI為0，且GP也極低，僅為18%；18 ℃條件下，冰島罌粟種子的GP為95%，GE為57%，GI為8.98，種子萌發(fā)情況最好，幼苗生長(zhǎng)情況也較好；24 ℃條件下，3個(gè)指標(biāo)均低于18 ℃萌發(fā)溫度下的數(shù)據(jù)。因此，18 ℃為冰島罌粟種子的最適萌發(fā)溫度。

表3 不同溫度對(duì)冰島罌粟種子萌發(fā)的影響

2.4 不同光質(zhì)對(duì)冰島罌粟種子萌發(fā)的影響

將種子分別置于黃光、白光、黃白混合光、紅光下進(jìn)行培養(yǎng)，分析不同光質(zhì)對(duì)冰島罌粟種子萌發(fā)的影響見表4。由表4可見，4種光質(zhì)中，黃白混合光條件下冰島罌粟種子萌發(fā)情況最高，長(zhǎng)勢(shì)最好，GP為92%，GE為45%，GI為9.37。黃光與白光的這3個(gè)指標(biāo)相對(duì)較低，紅光與黃白混合光相比較，前7 d的萌發(fā)種子量少，GE與GI最低，GE為33%，GI為6.19，且種子到第4天才開始發(fā)芽。4種光質(zhì)相比較，黃白混合光為冰島罌粟種子萌發(fā)的最適光質(zhì)。

表4 不同光質(zhì)對(duì)冰島罌粟種子萌發(fā)的影響

3 討 論

種子萌發(fā)是植物生長(zhǎng)發(fā)育過程中極其重要的步驟。其中，春化處理、培養(yǎng)基、溫度、光質(zhì)、水分和浸種的時(shí)間、次數(shù)等都對(duì)種子的萌發(fā)過程有較大影響[9-10]。

種子春化處理過程中特定的基因被激活，種子的代謝速度加快，促使種子提前解除休眠，提高種子萌發(fā)速度[11-12]。 本實(shí)驗(yàn)中經(jīng)過春化后冰島罌粟種子萌發(fā)情況更好，在0～3 d不同春化處理時(shí)間條件下，雖然各組數(shù)據(jù)差異不顯著，但春化處理2 d時(shí)的發(fā)芽率(GP)和發(fā)芽指數(shù)(GI)最高，因此確定冰島罌粟種子最適宜的春化時(shí)間為2 d。

培養(yǎng)基為種子的萌發(fā)過程提供基礎(chǔ)的營(yíng)養(yǎng)成分與水分條件等，培養(yǎng)基不同，所含營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不同，種子萌發(fā)狀況也不同[13-15]。本實(shí)驗(yàn)中，B5培養(yǎng)基和N6培養(yǎng)基相比MS培養(yǎng)基，都比較適合冰島罌粟種子萌發(fā)，這兩種培養(yǎng)基成分中都具有較低的銨鹽含量，說(shuō)明冰島罌粟種子的萌發(fā)過程不需要過多的銨鹽，銨鹽過多反而對(duì)冰島罌粟種子的萌發(fā)有一定抑制作用，與劉揚(yáng)等[16]在小麥種子萌發(fā)過程中發(fā)現(xiàn)高濃度銨鹽抑制種子萌發(fā)的現(xiàn)象是一致的。但B5培養(yǎng)基中種子發(fā)芽率(GP)和發(fā)芽指數(shù)(GI)在4種培養(yǎng)基中最高，因而確定B5培養(yǎng)基為冰島罌粟種子萌發(fā)的最適培養(yǎng)基。

溫度影響種子體內(nèi)生理生化反應(yīng)相關(guān)酶的活性，這些酶參與種子體內(nèi)的物質(zhì)分解、能量轉(zhuǎn)化等過程，只有在一定的溫度范圍內(nèi)，酶才可以被激活從而發(fā)揮作用，適當(dāng)提高環(huán)境溫度，有利于提高酶的活性，從而增強(qiáng)代謝，促進(jìn)種子萌發(fā)過程，而溫度過低則會(huì)減弱酶的活性，從而抑制種子萌發(fā)[17-19]。6 ℃時(shí)，冰島罌粟種子不萌發(fā)；12 ℃種子發(fā)芽率低且發(fā)芽周期長(zhǎng)，18 ℃時(shí)冰島罌粟種子發(fā)芽率(GP)和發(fā)芽指數(shù)(GI)最高，溫度升高到24 ℃時(shí)種子發(fā)芽率(GP)反而降低，與甄占萱等[6-7]實(shí)驗(yàn)確定的野罌粟種子最適宜萌發(fā)溫度為12～18 ℃的結(jié)論一致。

種子萌發(fā)和生長(zhǎng)是一個(gè)代謝過程，同時(shí)伴隨著光信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)與相應(yīng)基因活化[20]。光源發(fā)射的適宜信號(hào)，種子接收后解除休眠狀態(tài)，將種子放在不同波長(zhǎng)光的環(huán)境中，可發(fā)現(xiàn)不同波長(zhǎng)的光對(duì)不同種子的萌發(fā)作用效果也不盡相同[21-22]。在4種不同的光質(zhì)中，黃白混合光和白光下的發(fā)芽率(GP)、發(fā)芽勢(shì)(GE)、發(fā)芽指數(shù)(GI)雖然相對(duì)差異不顯著，但黃白混合光下的數(shù)據(jù)優(yōu)于白光下的數(shù)據(jù)，說(shuō)明冰島罌粟種子的萌發(fā)需要相對(duì)更寬的波長(zhǎng)范圍光的照射，因而確定了冰島罌粟種子萌發(fā)的最適光質(zhì)條件為黃白混合光。

4 結(jié) 論

本試驗(yàn)通過對(duì)不同春化時(shí)間、培養(yǎng)基種類、溫度、光質(zhì)對(duì)冰島罌粟種子萌發(fā)產(chǎn)生的影響進(jìn)行初步探究，確定了冰島罌粟種子萌發(fā)的基本條件：春化處理2 d后，選用B5培養(yǎng)基進(jìn)行接種，置于18 ℃恒溫培養(yǎng)條件下，采用黃白混合光進(jìn)行光照培養(yǎng)，可以提高冰島罌粟種子的萌發(fā)速率，縮短冰島罌粟種子萌發(fā)時(shí)間，為后續(xù)進(jìn)一步對(duì)冰島罌粟的相關(guān)研究奠定基礎(chǔ)。