不同濃度秋水仙素處理下蠶豆發(fā)芽形態(tài)指標(biāo)及氣孔分析

黃德帥

（西南林業(yè)大學(xué)林學(xué)院，云南昆明 650224）

蠶豆（Vicia fabaL.）屬于豆科野豌豆屬，在全國各地均有栽培，宜生長于溫暖地帶，耐低溫。蠶豆是人類最早栽培的豆類作物之一[1]。蠶豆的用途有很多，可作糧食、蔬菜、飼料用，也可用于制作糕點，還可作藥用等，目前蠶豆的品種及衍生產(chǎn)品較多。秋水仙素是細(xì)胞遺傳學(xué)中常用來對植物進(jìn)行形態(tài)染色體加倍的化學(xué)試劑[2]，進(jìn)而影響植物的形態(tài)指標(biāo)及氣孔大小的改變。秋水仙素的誘變結(jié)果與秋水仙素濃度、植物種類以及處理時間等有關(guān)[3]。不同濃度秋水仙素對植物性狀的影響不同，掌握最佳秋水仙素濃度是分析蠶豆種子發(fā)芽率及觀察形態(tài)指標(biāo)的關(guān)鍵。近年來學(xué)者對秋水仙素誘導(dǎo)蠶豆染色體加倍的研究較多，而對蠶豆苗形態(tài)指標(biāo)研究較少[4]，該研究旨在探索不同濃度秋水仙素處理下蠶豆種子的發(fā)芽率及形態(tài)指標(biāo)影響，進(jìn)而為蠶豆種子生長發(fā)育提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1試驗地概況。試驗地設(shè)在西南林業(yè)大學(xué)苗圃，地處云南省昆明市盤龍區(qū)，位于102°45′41″ E，25°04′00″ N，海拔1 900 m 左右，屬北亞熱帶半濕潤高原季風(fēng)氣候，年平均氣溫15℃；年平均降水量900 mm，年平均相對濕度68.2%；土壤為酸性低磷紅壤，是適合蠶豆生長的環(huán)境。

1.1.2材料。蠶豆種子購于云南省昆明市種子公司。

1.2 方法

1.2.1種子預(yù)處理。選取大小形態(tài)相似的蠶豆種子，先用自來水清洗干凈，而后用0.50%濃度高錳酸鉀消毒浸泡25 min，最后用溫水浸泡24 h。

1.2.2秋水仙素誘導(dǎo)處理。經(jīng)預(yù)處理后的蠶豆露白種子，先將浸泡水倒掉并用自來水清洗干凈，將蠶豆豎置于培養(yǎng)皿中，用不同濃度秋水仙素（0.1%、0.05%、0.01%）處理，每個處理各30 顆蠶豆種子，在室溫下放置24 h 后進(jìn)行播種，以清水為對照。播種后每2 d 進(jìn)行1 次澆水，記錄其發(fā)芽率，20 d 后進(jìn)行形態(tài)指標(biāo)的測定與氣孔的觀察。

1.2.3測量方法。用直尺測量蠶豆苗高、葉長、葉寬（精確到0.1 cm），用游標(biāo)卡尺測量地徑、葉厚（由于葉片厚度較為難測，因此采用同株多片葉片堆疊測量求平均值的方法得到葉片厚度，精確到0.01 cm）等形態(tài)指標(biāo)，用顯微鏡觀察氣孔大小。

氣孔參數(shù)測定方法：采用指甲油固定法，將采取20 d后的各濃度蠶豆葉片帶回實驗室，每株在中下部取葉片進(jìn)行觀察（保證所取葉片在植株同一部位，避免人為因素引起的誤差）；用細(xì)流水清洗葉片上的雜質(zhì)，然后迅速擦干水分；而后平滑地在葉片上涂上透明的指甲油，待指甲油完全干后輕輕撕下葉表皮，置于電子顯微鏡下觀察。每個處理取3 株，每株取1 個葉片。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，SPSS 19.0 進(jìn)行單因素方差分析[5]。檢驗相關(guān)指標(biāo)，并對相關(guān)形態(tài)指標(biāo)進(jìn)行綜合評價。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度秋水仙素處理下蠶豆種子發(fā)芽率結(jié)果分析

對20 d 后的蠶豆種子實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄分析，發(fā)現(xiàn)不同濃度秋水仙素處理（CK、0.01%、0.05%、0.10%）的發(fā)芽數(shù)依次為6、24、23、6 顆。秋水仙素濃度為0.01%的發(fā)芽率最高，達(dá)80%，其次是0.05%濃度，最后是CK 和0.10%濃度處理，二者發(fā)芽率相同，僅為20%，由此可見濃度為0.01%的秋水仙素對蠶豆發(fā)芽率誘導(dǎo)作用最好，秋水仙素濃度過高會抑制蠶豆種子發(fā)芽。

2.2 不同濃度秋水仙素處理下蠶豆種子生長性狀統(tǒng)計

對不同濃度秋水仙素處理下的蠶豆種子的地徑、苗高、葉長、葉寬、葉厚進(jìn)行統(tǒng)計（表1）。苗高均值最大為秋水仙素0.05%處理，為7.7 cm；苗高最大值為秋水仙素0.01%處理，為16.7cm，約為0.05%秋水仙素處理的1.12倍；葉片長度及寬度均值大小依次均為：0.05%＞0.01%＞CK＞0.10%；葉片厚度均值大小依次為：0.01%＞0.05%＞CK＞0.10%；從變異系數(shù)來看，CK 平均各指標(biāo)變異系數(shù)為17.04%，0.01%秋水仙素處理平均變異系數(shù)為48.57%，0.05%秋水仙素處理平均變異系數(shù)9.31%，0.10%秋水仙素處理平均變異系數(shù)為50.45%。由此可見，0.05%秋水仙素處理下各形態(tài)指標(biāo)變異系數(shù)較低，說明其生長發(fā)育指標(biāo)較為穩(wěn)定，而0.10%秋水仙素處理平均變異系數(shù)最高，說明在此濃度處理下，生長發(fā)育指標(biāo)具有不穩(wěn)定性，其可利用潛力較大。

表1 不同濃度秋水仙素處理下蠶豆生長性狀統(tǒng)計

2.3 不同濃度秋水仙素處理下蠶豆氣孔數(shù)量分析

將不同濃度秋水仙素處理下的蠶豆種子在同一倍鏡（40×10 倍）下進(jìn)行顯微鏡觀察。由表2 可知，0.10%秋水仙素處理下的氣孔數(shù)（氣孔密度）最多，平均每片葉片達(dá)19 個氣孔；0.05%秋水仙素處理下的氣孔數(shù)最少，平均每片葉片有11 個氣孔；而0.01%秋水仙素處理下的每片葉片氣孔數(shù)與CK 相同，均為每片葉片12 個氣孔。由此可見，高濃度秋水仙素可提高蠶豆葉片氣孔數(shù)量。

表2 不同濃度秋水仙素處理蠶豆葉片氣孔數(shù)

2.4 不同濃度秋水仙素處理下蠶豆氣孔形態(tài)分析

對不同濃度秋水仙素處理下的蠶豆葉片氣孔進(jìn)行顯微鏡觀察并拍照記錄，在同一倍鏡下取每個處理、重復(fù)中最清晰、具代表性的視野氣孔進(jìn)行分析（圖1～4），結(jié)果表明，0.05%秋水仙素處理下蠶豆葉片無論是氣孔長度和寬度均最大；0.01%秋水仙素處理下氣孔長度與CK 相近，而氣孔寬度小于CK；0.10%秋水仙素處理下的氣孔長度及寬度均小于CK。分析可知，較高、較低濃度秋水仙素處理均會影響蠶豆葉片氣孔形態(tài)，高濃度會導(dǎo)致氣孔葉片長度及寬度縮小，低濃度會導(dǎo)致氣孔寬度縮小，適宜濃度的秋水仙素會導(dǎo)致氣孔形態(tài)增大。

圖1 0.01%處理氣孔形態(tài)

圖2 CK 氣孔形態(tài)

圖3 0.05%處理氣孔形態(tài)

圖4 0.10%處理氣孔形態(tài)

3 結(jié)論與討論

秋水仙素是一種生物堿，能抑制有絲分裂，且是一種劇毒試劑[6]。通過不同濃度秋水仙素（CK、0.01%、0.05%、0.10%）對蠶豆種子進(jìn)行處理，蠶豆種子發(fā)芽率由高到低依次為：0.01%＞0.05%＞CK＞0.10%；可見秋水仙素濃度越高越會抑制蠶豆種子的發(fā)芽，這與鄧斯穎等對秋水仙素對紅花檵木腋芽與種子發(fā)芽的影響研究結(jié)果一致[7]。但也可能存在誤差，由于該試驗天氣原因（較干旱）以及土壤性質(zhì)等導(dǎo)致蠶豆種子缺水。苗高和地徑是評價苗木質(zhì)量的必要因素，苗木質(zhì)量的優(yōu)劣主要是通過苗木形態(tài)指標(biāo)及生理指標(biāo)進(jìn)行評價[8]，對秋水仙素處理20 d 的蠶豆種子進(jìn)行形態(tài)指標(biāo)鑒定，結(jié)果表明，各濃度處理下的地徑均值大小關(guān)系依次為：CK＞0.01%＞0.05%＞0.10%，各濃度處理下的苗高均值大小關(guān)系依次為：0.05%＞0.01%＞CK＞0.10%?？梢姼邼舛惹锼伤靥幚頃种泼绺?、地徑的生長。這與閆秋潔等[9]對秋水仙素處理下蠶豆胚根生長的影響研究結(jié)果及趙錦慧[10]對蠶豆多倍體濃度探究結(jié)果相似。原因可能是由于殘留在組織內(nèi)的秋水仙素容易向植物分生組織中運輸積累，從而對莖的分生生長產(chǎn)生了一定的抑制作用，導(dǎo)致蠶豆苗高生長受限[11]。葉片作為植物制造、貯藏養(yǎng)分的主要器官[12]，葉片的形態(tài)指標(biāo)可以衡量植物生長發(fā)育的狀況，也可為科學(xué)施肥提供原始依據(jù)[13]。對蠶豆苗進(jìn)行葉片長、寬、厚分析，結(jié)果表明，各濃度處理下葉長、葉寬平均值大小依次為：0.05%＞0.01%＞CK＞0.10%；葉厚的大小關(guān)系為：0.01%＞0.05%＞CK＞0.10%，綜合可知0.05%秋水仙素處理對蠶豆葉片形態(tài)指標(biāo)影響較好，有利于蠶豆獲取更多營養(yǎng)。

氣孔是植物與外界環(huán)境進(jìn)行CO2與水分交換的一種特殊結(jié)構(gòu)，由1 對保衛(wèi)細(xì)胞圍繞1 個小孔形成，其開度大小直接決定著植物的蒸騰作用和光合作用[14-15]。該研究結(jié)果表明，在40×10 倍鏡下0.1%秋水仙素處理下，蠶豆葉片的氣孔數(shù)最多，平均每片氣孔數(shù)多于CK 的氣孔數(shù)；0.05%秋水仙素處理下的蠶豆葉片氣孔數(shù)最少，低于CK的氣孔數(shù)。同一倍鏡下0.05%秋水仙素處理下的蠶豆葉片氣孔形態(tài)要大于其他3 組處理，0.10%秋水仙素處理下的氣孔形態(tài)在長度及寬度上均小于其他3 組?？梢姼邼舛龋?.10%）秋水仙素會誘導(dǎo)蠶豆葉片氣孔數(shù)增多，而氣孔形態(tài)較小，較低濃度（0.05%）秋水仙素導(dǎo)致蠶豆葉片氣孔數(shù)減少、氣孔形態(tài)增大。這可能與土壤含水量有關(guān)[16]。該結(jié)果與閆秋潔等[9]和吳婷等[17]使用秋水仙素對氣孔形態(tài)的研究結(jié)果相似。

綜合可知，低濃度（0.01%）秋水仙素有利于促進(jìn)蠶豆種子發(fā)芽；高濃度（0.10%）秋水仙素促進(jìn)蠶豆葉片氣孔數(shù)量增多，但會導(dǎo)致氣孔形態(tài)縮小，適宜濃度（0.05%）秋水仙素有利于促進(jìn)蠶豆苗高生長，對葉片生長也具促進(jìn)作用，并且會導(dǎo)致蠶豆葉片氣孔數(shù)減少、氣孔形態(tài)增大。實際生產(chǎn)過程中可以根據(jù)不同濃度秋水仙素對蠶豆種子生長發(fā)育的影響選取合適的濃度進(jìn)行處理，以期為蠶豆種子更好地生長提供理論基礎(chǔ)。