不同溫度處理對卷丹百合珠芽生理生化指標的影響

王 艷,張 瑜,閆曉迪,唐道城,唐 楠*

(1.青海大學(xué)高原花卉研究中心,青海西寧 810016;2.青海省園林植物與觀賞園藝重點實驗室,青海西寧 810016)

卷丹百合(LiliumlancifoliumThunb.)是百合科(Liliacea)百合屬(LiliumL.)多年生鱗莖類草本植物,其花色艷麗,花瓣向下反卷、被紫黑斑點,鱗莖呈白色卵狀球形,味微苦,有鎮(zhèn)咳祛痰、鎮(zhèn)靜助眠、促進腸胃消化等功效[1-2],是我國三大藥食用百合之一[3]。卷丹百合繁殖方式主要有種子繁殖、鱗片扦插繁殖、分球繁殖和珠芽繁殖[4]。卷丹百合是三倍體種,具有自交不親和性,因此結(jié)實少,繁殖系數(shù)低;鱗片扦插繁殖對操作技術(shù)和環(huán)境條件有較高要求,稍有操作不當(dāng)易引發(fā)鱗片腐爛,不易推廣;分球繁殖繁殖系數(shù)低,且常因病毒累積而導(dǎo)致種球退化。珠芽是生長在卷丹百合葉腋處的微小鱗莖。珠芽繁殖是利用珠芽作為繁殖器官進行營養(yǎng)繁殖的方式。由于珠芽數(shù)量多、生命力強、生活力高,珠芽繁殖是一種高效的繁殖方式[5]。在生產(chǎn)上,常利用珠芽易成苗等特點進行良種繁育,如在半夏[6]、淡黃花百合[7]、魔芋[8]等植物中采用珠芽繁殖有效解決了繁殖系數(shù)低及生長周期長的問題。

卷丹百合的珠芽與鱗莖一樣,其休眠程度及休眠時間等因素都會影響出苗時間、出苗率、出苗整齊度及生長勢。目前國內(nèi)外關(guān)于百合鱗莖休眠機理方面有較多研究[9-11],對卷丹百合珠芽的相關(guān)研究較少。為了選擇合適的溫度處理人工打破休眠來促進珠芽栽培,筆者對珠芽分別進行了5、10、15和20 ℃ 4個不同溫度處理,在不同時期測定其組織含水量、可溶性糖、淀粉等生理生化指標的變化,觀測不同處理對珠芽出苗情況的影響,篩選最佳處理溫度及處理時間,為更好地利用卷丹百合珠芽進行繁殖、提高繁殖效率提供技術(shù)支持,具有重要的理論價值和實踐意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料以采自重慶黔江區(qū)馬喇鎮(zhèn)(108°51′E,29°17′N)的卷丹百合珠芽為試驗材料。

1.2 試驗設(shè)計6月采摘后進行5、10、15和20 ℃ 4個溫度處理,各處理2 kg,分別在處理前(T0)、14 d(T1)、28 d(T2)、42 d(T3)、56 d(T4)取混合樣進行生理指標測定;各溫度處理的珠芽,分別在處理前(T0)、14 d(T1)、28 d(T2)、42 d(T3)、56 d(T4)取出30顆進行播種。每個溫度處理下3個重復(fù)。播種時統(tǒng)一使用德國Floragard育苗基質(zhì),播于直徑21 cm的聚乙烯塑料花盆中,每7 d記錄珠芽出苗情況。

1.3 測定項目與方法采用烘干法測定珠芽的植物組織含水量[12],考馬斯亮藍G-250染色法測定可溶性蛋白質(zhì)含量[13],蒽酮比色法測定可溶性糖含量和淀粉含量[14]。出苗率[15]=出苗數(shù)/播種粒數(shù)×100%。

1.4 數(shù)據(jù)分析采用Microsoft Excel 2016軟件整理數(shù)據(jù)并作圖,用軟件IBM SPSS Statistics 22進行單因素方差分析(One-way ANOVA)及差異顯著性比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同溫度處理對卷丹百合珠芽組織含水量的影響由圖1可知,隨著處理時間的延長,珠芽組織含水量整體呈下降趨勢,且隨著溫度的升高,水分含量下降越快。20 ℃處理56 d后組織含水量降幅最大,下降了48.83%;5 ℃處理56 d后珠芽組織含水量最高,水分損失最小,僅下降13.73%。綜上所述,5 ℃處理56 d后能較好地保持住珠芽自身的水分。

圖1 不同溫度處理下卷丹百合珠芽組織含水量Fig.1 Water content in bulbils of L.lancifolium under different temperature treatments

2.2 不同溫度處理對卷丹百合珠芽可溶性蛋白含量的影響由圖2可知,在不同溫度下卷丹百合珠芽的可溶性蛋白含量整體呈上升趨勢,均在56 d達到最高值,且都與處理前差異顯著。5 ℃處理56 d后珠芽可溶性蛋白含量最高(2.78 mg/g),但與10、15和20 ℃處理差異不顯著。

圖2 不同溫度處理下卷丹百合珠芽可溶性蛋白含量Fig.2 Soluble protein content in bulbils of L.lancifolium under different temperature treatments

2.3 不同溫度處理對卷丹百合珠芽可溶性糖含量的影響由圖3可知,20 ℃處理下珠芽可溶性糖含量變化趨勢與其他處理不同,處理14 d內(nèi)顯著降低(49.64%),14 d后開始緩慢上升,至56 d達到最高值(70.35 mg/g),顯著高于處理前的含量。5、10和15 ℃ 3個低溫處理下珠芽可溶性糖含量變化趨勢相同,在開始處理前14 d可溶性糖含量沒有明顯的下降,14～28 d顯著上升,從28 d開始迅速下降并在42 d時到達最低值。

圖3 不同溫度處理下卷丹百合珠芽可溶性糖含量Fig.3 Soluble sugar content in bulbils of L.lancifolium under different temperature treatments

2.4 不同溫度處理對卷丹百合珠芽淀粉含量的影響由圖4可知,不同溫度處理對珠芽淀粉含量影響顯著。處理14 d開始各溫度處理的珠芽淀粉含量均迅速上升,28 d時達到峰值,處理溫度越低上升幅度越小,此時5 ℃處理珠芽淀粉含量最低,其次為10、15 ℃處理,20 ℃處理的淀粉含量最高。處理28 d后開始逐漸下降,56 d時珠芽內(nèi)淀粉含量仍為20 ℃最高(52.45 mg/g),其次為15、10 ℃,5 ℃處理最低。

圖4 不同溫度處理下卷丹百合珠芽淀粉含量Fig.4 Starch content in bulbils of L.lancifolium under different temperature treatments

2.5 不同溫度處理及處理時間對卷丹百合珠芽出苗情況的影響將不同溫度處理的珠芽分別在處理14、28、42和56 d后進行栽植,觀察其出苗情況,5 ℃處理56 d的珠芽出苗速度最快,且出苗率最高(56.67%)。低溫處理時間會顯著影響出苗速度及出苗率,處理14、28、42 d進行栽植的珠芽出苗率顯著低于處理56 d。10 ℃與15 ℃處理28 d為最佳處理時間,播種42 d后出苗率分別達33.33%和36.67%,顯著高于其他處理時間。20 ℃處理下,處理42 d是最佳處理時間,播種后出苗率為40%,顯著高于其他處理時間(圖5)。

注:a.5 ℃處理;b.10 ℃處理;c.15 ℃處理;d.20 ℃處理Note:a.5 ℃ treatment,b.10 ℃ treatment,c.15 ℃ treatment,d.20 ℃ treatment圖5 不同溫度處理及處理時間對卷丹百合珠芽出苗率的影響Fig.5 Effect of different temperature treatments and treatment times on emergence rate of L.lancifolium bulbils

3 討論

卷丹百合珠芽與其鱗莖一樣,具有自然休眠的特性,溫度處理的主要作用是利用冷量積累來打破休眠。人們常采用低溫處理的方式來打破鱗莖類植物的休眠,如唐菖蒲[15]、新鐵炮百合[16]、郁金香[17]等均采用低溫儲藏的方式打破休眠,促進萌發(fā)和生長。不同植物或同種植物不同器官的休眠程度不一致,因此打破休眠所需的冷量積累不同,對低溫處理的溫度要求也不同。該研究結(jié)果表明,5 ℃低溫處理珠芽,更有利于打破珠芽休眠,提高其出苗速度和出苗率。這與張恪等[18]的研究結(jié)果基本一致。

研究認為種子休眠水平和萌發(fā)時間取決于種子發(fā)育和成熟的時間[19],組織含水量不僅是判斷種子成熟度的重要指標,而且能夠反映種子水分狀況和保水能力,直接影響種子的萌發(fā)和生長發(fā)育[20]。該研究通過比較不同溫度處理下珠芽的水分含量,發(fā)現(xiàn)5 ℃處理下珠芽組織含水量下降幅度最慢,表明在5 ℃低溫下珠芽水分散失最慢,較為充足的水分保證了其內(nèi)部的生理代謝活動,有利于其休眠的解除。李芙等[21]對葡萄休眠進程中花芽內(nèi)組織含水量的研究表明,組織含水量越低,下降幅度越大,代謝越弱,其休眠程度越深。因此在珠芽打破休眠過程中,采用低溫處理保持較高的組織含水量更有利于休眠的解除。

可溶性蛋白含量的變化與珠芽的休眠進程密切相關(guān)。該研究結(jié)果表明,各溫度處理下隨著處理時間的延長珠芽內(nèi)可溶性蛋白含量逐漸增加,5 ℃處理56 d后其含量高于其他處理,但不同溫度處理之間并無顯著差異。表明珠芽在休眠解除過程中,可溶性蛋白含量會隨著生理代謝活動的增強而逐漸增多,這與馬爽[22]低溫誘導(dǎo)野生卷丹百合后鱗莖可溶性蛋白含量的變化趨勢相反,這可能是與卷丹百合珠芽解除休眠有關(guān)。

糖含量的變化是碳水化合物代謝的關(guān)鍵指標,可溶性糖和淀粉在維持碳水化合物供需平衡中起著重要作用[23]?？扇苄蕴遣粌H是代謝的中間產(chǎn)物,也是呼吸消耗的底物,其含量直接反映了植株體內(nèi)代謝反應(yīng)和呼吸作用的強度。該研究中5 ℃處理56 d后卷丹百合珠芽內(nèi)可溶性糖含量顯著高于其他處理,表明該溫度處理有效提高了珠芽內(nèi)部代謝水平。徐淑萍等[24]研究發(fā)現(xiàn)“卡薩布蘭卡”“達諾”和“黃寶貝”3個百合品種鱗莖內(nèi)部可溶性糖含量隨著低溫解除休眠的進程顯著增加。何桂芳等[25]對“索蚌”和“西伯利亞”2個百合品種的鱗莖進行低溫解除休眠,發(fā)現(xiàn)2個品種內(nèi)層與外層鱗片中可溶性總糖含量均隨著冷藏天數(shù)增多而逐漸增加?？扇苄蕴鞘堑矸酆铣傻牡孜?其含量與淀粉的積累密切相關(guān)[26]。該研究發(fā)現(xiàn)各溫度處理14～28 d時可溶性糖含量均有所上升,此時各處理的淀粉含量迅速升高,隨后淀粉含量緩慢下降,這在馬鈴薯[27]低溫儲藏中也有類似報道,認為可能與淀粉向還原糖轉(zhuǎn)化受阻有關(guān)。此外,該研究發(fā)現(xiàn)各溫度處理28 d后珠芽的淀粉含量開始下降,說明此時珠芽內(nèi)淀粉開始被消耗為珠芽休眠的解除提供能量,這與高春英等[28]、樊金萍等[4]的研究結(jié)果一致。

4 結(jié)論

利用卷丹百合珠芽作為“種子”進行繁殖,5 ℃冷藏處理56 d是最佳地選擇,能較好地保持珠芽體內(nèi)正常生理代謝活動,避免過多消耗營養(yǎng)物質(zhì),快速解除休眠,提高珠芽的發(fā)芽速度和發(fā)芽率。