蘭州百合種球休眠解除技術(shù)研究進展

劉輝娟　賀建華　王嬌　席正英　王程

摘要：蘭州百合作為甘肅省“獨一份”的名優(yōu)特產(chǎn)，研究其休眠調(diào)控技術(shù)對生產(chǎn)實踐具有重要作用。休眠是植物發(fā)育過程中的重要生理現(xiàn)象，本文在相關(guān)文獻基礎(chǔ)上， 綜述了蘭州百合生理休眠形成主要因素，即溫度、光照和內(nèi)源性激素等影響因素作用情況，探討了蘭州百合休眠調(diào)控的研究方向，以期為進一步開展蘭州百合休眠調(diào)控技術(shù)研究提供參考。

關(guān)鍵詞：蘭州百合;休眠;激素

中圖分類號：S682.29文獻標(biāo)志碼：A

蘭州百合（Lilium davidiivar.unicolorsalisb）屬于百合科（Liliaeeae）百合屬（Lilium）川百合的變種，是甘肅“獨一份”的名優(yōu)特產(chǎn)，近年來，蘭州市委、市政府把蘭州百合產(chǎn)業(yè)作為調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高效特色農(nóng)業(yè)和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟跨越式發(fā)展的一項重要途徑。蘭州百合其地下鱗莖含糖量高，粗纖維少，味醇香甜，營養(yǎng)豐富[1]，是集食用、藥用和觀賞為一體的園藝植物。對于蘭州百合這種鱗莖類植物來說，種球的休眠與體內(nèi)化學(xué)物質(zhì)有關(guān)，屬于生理性休眠。光照和溫度是引起蘭州百合種球休眠的最主要外部因素，脫落酸、赤霉素等植物內(nèi)源性激素含量的變化則是引起種球休眠的內(nèi)部因素。種子的休眠和萌發(fā)一直是種子生理生態(tài)研究中的熱點問題。蘭州百合鱗莖經(jīng)低溫冷藏后，一般把可溶性糖含量達到最大值后降低的轉(zhuǎn)折點作為休眠解除的標(biāo)志，但是關(guān)于蘭州百合鱗莖的休眠研究仍屬于初級階段，本文即從內(nèi)因和外因兩個方面綜述蘭州百合休眠的生理研究進展。

1 影響蘭州百合休眠的主要外部因素

光照和溫度是兩個主要的生物環(huán)境影響因子，在百合的生長發(fā)育過程中起到主要的調(diào)節(jié)作用。

1.1 光照

光照對解除百合鱗莖休眠有促進作用，不同光照處理對百合種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢影響不同。李洪濤等研究表明在20℃恒溫條件下，經(jīng)過光照處理的種子比避光處理的種子發(fā)芽早，發(fā)芽率高，全部發(fā)芽所用的時間短[2]，并且24 h/d 和12 h/d 光照對種子萌發(fā)的影響也存在差異。室溫浸種及30℃水浴處理后，對大花卷丹（L. leichtlinii）和臺灣百合（L. formosemum）種子全光照培養(yǎng)，其發(fā)芽率及發(fā)芽勢均顯著高于相同溫度遮光處理下種子的萌發(fā)[3]。在22℃恒溫條件下全光照處理毛百合種子[4]，其發(fā)芽率和發(fā)芽勢高于同溫度下避光處理的41%和40%，研究表明[5]寶興百合種子在12 h/d 光照下，種子萌發(fā)率和發(fā)芽勢都顯著升高，但是24 h/d 和全黑暗條件下卻無明顯差異，而且在12 h/d 光照下，種子的死亡率也顯著降低。在相關(guān)研究中，光照對蘭州百合種子萌發(fā)方面的研究較少，可作為今后科研工作者的研究方向。

1.2 溫度

蘭州百合屬于多年生宿根草本植物，入秋后待球莖成熟進入休眠狀態(tài)，溫度的變化可以影響蘭州百合種球的休眠，通常經(jīng)過短期的低溫或是高溫處理后[6]，在適宜的溫度下黑暗儲藏，可以縮短種球休眠時間，因此在生產(chǎn)中首先要解決的技術(shù)難題就是怎樣打破蘭州百合鱗莖休眠。孫紅梅等研究表明，蘭州百合鱗莖打破休眠的最佳條件是2 ℃條件下貯藏101 d，在實際生產(chǎn)中時間相對過長。溫度對蘭州百合種球萌發(fā)速率有明顯影響，百合科植物萌發(fā)的最適宜溫度為20℃[7-8] ，不同百合品種對最適宜繁殖的溫度條件是存在差異的 [3，5，9-10] 。最有利于蘭州百合鱗片繁殖的溫度是25℃～ 30℃，并且在相同溫度條件下，等級較高的蘭州百合種球發(fā)芽所需時間比低等級種球所需時間短[11] ，135 h 之內(nèi)各種等級的鱗莖均可以發(fā)芽。

2 影響蘭州百合休眠的內(nèi)部因素

植物激素是能調(diào)節(jié)植物代謝的微量有機物，它是植物自身產(chǎn)生的、被轉(zhuǎn)移至特定部位后對植物種子的萌發(fā)、植株的生長發(fā)育和種子休眠起重要的調(diào)控作用。當(dāng)植物體受到外界刺激后，細胞膜上受體將刺激信號傳導(dǎo)到細胞膜內(nèi)，由此引起植物體內(nèi)一系列內(nèi)源性激素的變化，經(jīng)過信號傳遞、基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯，最終控制植物種子的休眠和萌發(fā)[12] ，所以內(nèi)源性激素被學(xué)術(shù)界認為是影響植物體重要的萌發(fā)因子。相關(guān)研究表明，影響蘭州百合種子萌發(fā)的主要內(nèi)源激素有赤霉素（GA）、脫落酸（ABA） 、細胞分裂素（CTK）、吲哚乙酸（ IAA） 、乙烯和油菜素內(nèi)酯（BR） ，其中ABA 和 GA 被認為與休眠有關(guān)的兩種重要植物內(nèi)源性激素[13]，在此著重論述赤霉素、脫落酸、細胞分裂素對蘭州百合種球休眠的研究。

2.1 脫落酸（ABA）

脫落酸具有抑制植物種子萌發(fā)和維持種子休眠的作用[12] 。相關(guān)研究表明百合種球休眠過程中淀粉、激素代謝、DNA 甲基化和能量代謝都參與其中，ABA 的含量與種球休眠時間及休眠進程密切相關(guān)[14-16]，休眠的種子在吸脹過程中會重新合成脫落酸，然而已經(jīng)打破休眠的種子在吸脹過程卻不會重新合成 ABA[17] 。不同百合品種在休眠解除過程中，ABA 含量變化存在差異。低溫處理蘭州百合鱗莖過程中，鱗莖內(nèi)抑制物質(zhì)脫落酸的含量下降，孫紅梅等的研究表明[18]，蘭州百合在貯藏101 d 時間內(nèi)，不同溫度處理的蘭州百合種球，其 ABA 含量均下降且貯藏溫度越低，ABA 含量反而下降得越早;東方百合在冷藏75 d時ABA 含量達到峰值[21] ，而小鱗莖卻在55 d 達到峰值[19]。外源 ABA 處理蘭州百合種球，三級種球發(fā)芽時間由95 d 延長至115 d[20]，但將其加入培養(yǎng)基組培百合小鱗莖時[21]，對休眠沒有作用。

2.2 赤霉素（GA）

赤霉素具有解除種子休眠和促進種子萌發(fā)的作用[14]，根據(jù)Karssen和Lacka（1985）提出的種子休眠平衡理論，在種子的整個生命周期中，脫落酸（ABA） 在種子成熟過程中促進休眠，但是赤霉素（GA）是在種子打破休眠和萌發(fā)過程中起作用[ 17] ，也就是拮抗 ABA 的作用。對于 GA 的研究報道較多，大部分研究集中在低溫貯藏條件下 GA 含量的變化趨勢。李心等[ 22，23]研究表明，‘木門’百合在休眠解除前后，GA 含量一直呈上升趨勢，經(jīng)56 d 達到最大值之后持續(xù)下降。研究表明不同百合品種GA含量達到最大值所需時間不同，龍牙百合需要60 d，東方百合需要45 d[19]而蘭州百合則需要101 d[24]。黃彥瑋[25，26]等研究顯示，外源 GA 處理蘭州百合種球后，蘭州百合種球發(fā)芽時間由105 d 縮短至90 d 。低溫貯藏條件下，三級種球較二級種球發(fā)芽所需時間短，該結(jié)果同樣在觀賞百合中得到證實。

2.3 細胞分裂素（CTK）

自上世紀50年代細胞分裂素（CTK）被發(fā)現(xiàn)以來，就認識到細胞分裂素是一類調(diào)節(jié)細胞分裂的激素，參與到植物生長發(fā)育的各個階段，主要存在于莖尖、根尖等細胞分裂的部位，有激動素（KT） 、玉米素（ZT） 、6-芐基氨基嘌呤（6-BA） 等[12] 。目前關(guān)于細胞分裂素在百合生長發(fā)育方面的研究，大多數(shù)集中于組織培養(yǎng)及快繁培育優(yōu)質(zhì)種球方面，但在研究蘭州百合上的研究卻很少見，這也為培育蘭州百合優(yōu)質(zhì)種球指明了研究方向。研究表明組織培養(yǎng)時[28]，在培養(yǎng)基中添加細胞分裂與生長素組合可以有效促進愈傷組織分裂增殖，且添加生長素/細胞分裂素比值高更有利于誘導(dǎo)愈傷組織形成。

3 討論

自上世紀30年代開始陸續(xù)發(fā)現(xiàn)赤霉素（GA）、脫落酸（ABA） 和細胞分裂素（CTK）以來，研究者對于它們在種子休眠生理方面做了大量的研究，種子休眠是植物長期適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境條件而形成的生理生態(tài)特性。蘭州百合是我國唯一一個食用甜百合品種，是入選“甘味”農(nóng)產(chǎn)品的甘肅省名優(yōu)特產(chǎn)。在《中華人民共和國藥典》 （2015年版）中將百合列為藥物[29]。蘭州百合產(chǎn)業(yè)經(jīng)過了40 n 的曲折發(fā)展，在實際生產(chǎn)中重要的技術(shù)問題是打破鱗莖休眠或延長鱗莖的休眠期，但目前關(guān)于蘭州百合鱗莖休眠的相關(guān)研究仍不完善，這也導(dǎo)致生產(chǎn)中缺乏指導(dǎo)性的理論依據(jù)。本文從影響休眠的內(nèi)因和外因方面綜述蘭州百合休眠的研究進展，為后期蘭州百合休眠調(diào)控技術(shù)提供支持，滿足蘭州百合發(fā)展需求。

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