山丹丹種子吸水規(guī)律研究

鄧新為，毛 超，何亞蓉，齊向英

(延安大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，陜西 延安 716000)

山丹丹學(xué)名山丹(Liliumpumilum.DC)，是百合科百合屬多年生的野生植物[1]。2016年確認(rèn)為延安市市花，其花形和花色具有較好的觀賞價(jià)值，廣泛用于城市美化和園林造景，其鱗莖富含淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪、生物堿、鈣、磷、鐵等成分，可供食用，也具備較高的藥用價(jià)值[2]。山丹丹繁殖方式主要有小鱗莖繁殖、鱗片繁殖、珠芽繁殖和種子繁殖等[3]。山丹丹具抗寒、抗病等優(yōu)良性狀，是百合抗性育種和品質(zhì)改良的重要基因資源[4-6]。山丹丹作為觀賞、藥用性較高的植物，其種子具有休眠現(xiàn)象，且種子常攜帶大量微生物，故其采用種子繁殖成活率較低[7，8]。有研究表明，百合種子采用溫水浸泡有助于促進(jìn)其萌發(fā)[9，10]。本文結(jié)合已有文獻(xiàn)報(bào)道，在種子收獲后設(shè)置不同環(huán)境，以自來(lái)水、蒸餾水浸泡種子，探究其吸水規(guī)律，為提高山丹丹種子發(fā)芽率提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選取飽滿、胚發(fā)育良好的成熟山丹丹種子作為試驗(yàn)材料。試驗(yàn)用材料由山丹生物科技有限公司提供，采于2020年10月上旬。試驗(yàn)于10月下旬在延安大學(xué)進(jìn)行。

1.2 試驗(yàn)方法

由于10月下旬已經(jīng)開(kāi)始供暖，實(shí)測(cè)室內(nèi)溫度為27℃，以該溫度為室內(nèi)溫度，不考慮日夜變化。另外設(shè)計(jì)25℃和30℃為恒溫，在恒溫培養(yǎng)箱中實(shí)現(xiàn)。

取蒸餾水、自來(lái)水各500 mL。其中自來(lái)水蒸沸后放涼備用(煮沸的目的是為了防止水質(zhì)在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生霉變)。

設(shè)計(jì)對(duì)照組和試驗(yàn)組。

對(duì)照組在蒸餾水中進(jìn)行，置于室溫下。對(duì)照組吸水結(jié)束以有部分種子露白為標(biāo)志。

試驗(yàn)組設(shè)置4個(gè)處理，其中試驗(yàn)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ組均在蒸餾水中進(jìn)行，并分別置于室溫27℃、25℃和30℃恒溫培養(yǎng)箱中；試驗(yàn)Ⅳ組在自來(lái)水中，置于室溫27℃下在凈化工作臺(tái)內(nèi)進(jìn)行。

試驗(yàn)開(kāi)始前每組分別精選3個(gè)1000粒種子作為研究材料。將選取好的材料置于塑料濾網(wǎng)合并稱重，試驗(yàn)開(kāi)始后將種子和濾網(wǎng)同時(shí)投入準(zhǔn)備好的溶液中，在不同的時(shí)間點(diǎn)合并稱重，最終計(jì)算時(shí)以每次合并稱重量減去濾網(wǎng)重量為準(zhǔn)。結(jié)果表示為千粒種子重量的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。

試驗(yàn)組每隔2 h從水中取出，用濾紙吸干表面水分，用分析天平稱重，至重量不再增加為止，計(jì)算吸水量、吸水速率及平均吸水速率。

吸水速率(mg/min)=(M本次重量-M前一次重量)/H吸水時(shí)間；

平均吸水速率(mg/min)=(M最后一次稱重量-M第一次重量)/H吸水時(shí)間。

2 結(jié)果和分析

整個(gè)吸水過(guò)程在不同的水環(huán)境和不同試驗(yàn)溫度條件下，均表現(xiàn)出三段式吸水現(xiàn)象。種子吸水速率>1 mg/min的時(shí)間均出現(xiàn)在10 h以前(見(jiàn)表1)。

對(duì)照組一直浸泡在蒸餾水中，在試驗(yàn)進(jìn)行到吸水30 h時(shí)，有部分種子已經(jīng)露白。試驗(yàn)組也有部分種子種皮漲破，最終確定為種子飽和吸水量時(shí)間為30 h。此時(shí)對(duì)照組千粒種子平均重量為7.351 g，增重4.595 g，增重系數(shù)為1.677。試驗(yàn)Ⅳ組在自來(lái)水中，室溫下凈化工作臺(tái)內(nèi)增重量為4.585 g，增重系數(shù)為1.807。其它各試驗(yàn)組中增重量最大的是試驗(yàn)Ⅲ組，在30℃恒溫培養(yǎng)箱中的吸水試驗(yàn)，增重量達(dá)到5.424 g，增重系數(shù)為2.056。

室溫環(huán)境下，蒸餾水中浸沒(méi)的種子在0～4 h時(shí)，是其吸水量上升最快的階段，4～22 h期間其種子吸水量呈緩慢上升趨勢(shì)。浸沒(méi)至22 h以后趨向于穩(wěn)定。

在25℃恒溫培養(yǎng)箱環(huán)中，在0～4 h時(shí)，其吸水量上升最快，4～16 h期間其種子吸水量呈緩慢上升趨勢(shì)。浸沒(méi)至18 h以后，種子吸水量變化很小，至26 h后，種子幾乎不再吸水。

在30℃恒溫培養(yǎng)箱中，種子在0～8 h時(shí)，吸水量變化最快，浸沒(méi)14 h以后，其種子吸水量上升緩慢。浸沒(méi)至26 h以后，種子吸水量變化很小，幾乎不再吸水。

室溫環(huán)境下，煮沸的自來(lái)水中，種子在0～4 h時(shí)，其吸水量上升最快，4～10 h，其吸水量逐漸減緩，10 h以后，其種子吸水量上升很慢。浸沒(méi)至24 h以后，種子吸水量變化很小。

3 討論

由于種子在萌發(fā)前的吸水過(guò)程主要是蛋白質(zhì)的吸漲作用，所以種子吸水是一個(gè)持續(xù)的過(guò)程。第一階段是由于細(xì)胞內(nèi)容物中親水物質(zhì)所引起的吸漲作用，這是一個(gè)物理過(guò)程；在第二階段中，細(xì)胞利用已吸收的水分進(jìn)行代謝作用；直到第三階段，由于胚的迅速長(zhǎng)大和細(xì)胞體積的加大，重新吸水，這時(shí)的吸水是與代謝作用相連的滲透性吸水[11]。本試驗(yàn)中，種子的吸水階段為快速上升、緩慢上升、不再明顯上升三個(gè)階段。風(fēng)干的種子細(xì)胞中自由水含量較少，主要以結(jié)合水的形式存在[12]。風(fēng)干的種子只有吸收足夠的水才能進(jìn)行旺盛的代謝活動(dòng)，使胚生長(zhǎng)[13]。本試驗(yàn)中，山丹丹種子在經(jīng)過(guò)前2 h的快速吸水階段后，其自由水含量升高，種子代謝速率大大增加，為其萌發(fā)提供了必要的條件。百合種子的吸水力越好，其形態(tài)上表現(xiàn)得越飽滿，生理學(xué)上特征為代謝活動(dòng)越強(qiáng)，越容易萌發(fā)。有研究表明，種子在適宜溫度范圍中，較高溫度可促進(jìn)種子中的酶活性增強(qiáng)，從而促進(jìn)其代謝，打破休眠開(kāi)始萌發(fā)[14]。本試驗(yàn)中，種子在0～2 h的快速吸水階段，處于同種水質(zhì)下，30℃培養(yǎng)箱中種子吸水速度最快，這也說(shuō)明較高的環(huán)境溫度有效促進(jìn)了種子的吸水速率。其原因也可能是在較高溫度環(huán)境下，種子細(xì)胞由于受到環(huán)境溫度的脅迫，其代謝速度加快，而種子細(xì)胞為了適應(yīng)這種環(huán)境，選擇吸收外界的水來(lái)補(bǔ)充自由水以保證其正常代謝。

4 結(jié)論

山丹丹種子吸水過(guò)程可分為快速增長(zhǎng)期、平緩期、飽和期。山丹丹種子完全浸沒(méi)在自來(lái)水和蒸餾水中，前2 h為其吸水速度峰值，吸水量上升最快，在2～14 h階段，其吸水速度逐漸趨于平緩。浸沒(méi)至14 h以后，其吸水量上升緩慢，不再快速增加，至24 h左右開(kāi)始不再明顯增加，趨于吸水飽和狀態(tài)。在蒸餾水中，隨著培養(yǎng)溫度的逐漸升高，山丹丹種子總吸水量呈遞增趨勢(shì)。

整個(gè)研究過(guò)程中溫度對(duì)山丹丹吸水的總趨勢(shì)沒(méi)有影響，對(duì)吸水量有較大的影響。30℃恒溫培養(yǎng)條件下的山丹丹種子吸水量大于所有吸水量。