赤霉素对珠芽魔芋种子萌发的影响

陆红叶，王迪，潘嘉琦，吴学尉，叶辉，刘丹丹

（云南大学，昆明650500）

赤霉素对珠芽魔芋种子萌发的影响

陆红叶，王迪，潘嘉琦，吴学尉，叶辉，刘丹丹

（云南大学，昆明650500）

为探究赤霉素对珠芽魔芋种子萌发的影响，以珠芽魔芋种子为材料，将种子用不同浓度梯度的赤霉素溶液进行处理，以便分析赤霉素对珠芽魔芋种子萌发的影响以及萌发期间种子内含物的变化。结果表明：种子经50 mg/L赤霉素处理后，萌发率达到最大，由72%提高到98%；在种子萌发过程中，对照组魔芋种子芽长从0.4 cm生长到1.6 cm时，可溶性糖含量从7.633 mg/g增加到9.551 mg/g；可溶性蛋白从9.668 mg/g增加到10.408 mg/g；经50 mg/L赤霉素处理的试验组种子芽长从0.4 cm生长到1.6 cm时，可溶性糖含量从7.798 mg/g增加到10.153 mg/g；可溶性蛋白从9.611 mg/g增加到10.441 mg/g，试验组的增幅较大，表明赤霉素能促进种子内有机物质的分解，从而促进种子萌发。

珠芽魔芋；种子；赤霉素；可溶性糖；可溶性蛋白

0 引言

魔芋为多年生草本植物，属天南星科魔芋属，记载已有170多种，中国特有21种[1]。葡甘聚糖是魔芋特有的天然高分子物质，为优良的膳食纤维，可预防和治疗高血压、高血脂、心血管等病症，是重要的食品添加剂和保健食品原料；同时，葡甘聚糖具有生物降解性，其水溶胶具有很高的粘度和多种特性，如增稠、凝胶和成膜等，在医药、化工、造纸、纺织、石油等行业中有着广泛的应用[2-4]。

魔芋是中国南方尤其是长江中上游地区的重要经济作物之一，近年来深加工产品出口量不断增大，市场价格走俏，大力发展魔芋生产已成为不少地区出口创汇的支柱产业，成为贫困山区农民脱贫致富的又一有效途径[5-6]。目前，白魔芋和花魔芋是国内广泛种植的魔芋种类，但在南方6—8月高温高湿的气候条件下，极易感染软腐病和白绢病，这2种病害危害严重。病菌在田间主要随土壤流水及病残体传播蔓延，轻者可导致其显著减产，重者会造成毁灭性绝收[7-8]。在生产中，珠芽魔芋对软腐病和白绢病具有较强抗性，因其叶面茎秆上生长气生珠芽球茎而得名，适应高温高湿环境，是近年来云南南部地区兴起种植的魔芋种类[9]。

珠芽是着生在叶片上的小球茎，可作为珠芽魔芋的无性繁殖器官[10]。由于珠芽魔芋长期经地下球茎或叶面珠芽进行无性繁殖，其后代退化严重，且繁殖倍数低，势必影响珠芽魔芋的产量和品质。而珠芽魔芋大部分可以进行无融合生殖，用珠芽魔芋种子进行繁殖，可以降低生产成本，提高繁殖倍数高，同时也可降低种芋带病风险，提高球茎膨大倍率[11-12]。因此，采用种子繁殖是目前珠芽魔芋规模化生产的重要环节。与花魔芋、白魔芋相比，珠芽魔芋种子成熟期较迟，且其种子由干燥的橙色果皮包裹，果皮内还有一层防水性良好的透明薄膜，自然条件下种子休眠相对较长，从而影响到种子繁殖在生产上的应用。赤霉素广泛应用于作物种子的催芽，在对白魔芋种子处理后，可显著提高种子发芽率[13]。基于这一点，笔者针对珠芽魔芋萌芽率低的问题，利用不同浓度赤霉素处理珠芽魔芋种子以便摸索促进种子萌发的最佳浓度，并揭示经赤霉素处理后种子可溶性糖及可溶性蛋白的变化关联，以期为珠芽魔芋种子规模化萌芽生产提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 仪器与试验材料

1.1.1 仪器与试剂人工气候箱（上海，RQH-250），分光光度计（英国，Libra S22），赤霉素GA3（阿拉丁，G105691），浓硫酸（国药，10021618），蒽酮（阿拉丁，A108571），葡萄糖（阿拉丁，G116305），牛血清蛋白（阿拉丁，A116563），考马斯亮蓝G250（阿拉丁，B104241）。

1.1.2 试验材料珠芽魔芋种子‘泰国一号’由云南滇晟科技发展有限公司提供。

1.2 试验方法

1.2.1 赤霉素对珠芽魔芋种子萌发的影响

（1）配置GA3溶液，浓度分别为50、100 mg/L，以清水作为对照组。

（2）选用籽粒成熟饱满一致的珠芽魔芋种子，用清水浸泡12 h后脱去果皮。

（3）随机挑选经上述处理的珠芽魔芋种子分别放入100 mL不同浓度的赤霉素溶液中，将其置于28℃恒温培养箱中暗培养12 h。每个处理放置100粒种子，每个处理重复3次。

（4）将浸泡后的珠芽魔芋种子用2层湿润的纱布包裹放入培养盒内，每天观察，补充水分使纱布保持湿润。

（5）分别记录处理5、10、15天后的种子发芽个数，以胚根突破种皮为标准计算发芽率，如式(1)。

1.2.2 萌发种子生理生化测定

（1）蒽酮比色法测定可溶性糖。取芽长0.4、0.8、1.2、1.6 mm的萌发种子，采用蒽酮比色法[11]测定可溶性糖，每组试验均重复3次。

（2）考马斯亮蓝G-250染色法测可溶性蛋白。取芽长0.4、1.8、1.2、1.6 mm的萌发种子，采用考马斯亮蓝G-250染色法[11]测定可溶性蛋白，每组试验均重复3次。

2 结果与分析

2.1 不同浓度赤霉素溶液对珠芽魔芋种子萌发率的影响

由表1所示，经赤霉素处理后的珠芽魔芋种子萌发率显著高于对照组，说明赤霉素对种子萌发具有明显的促进作用。用50 mg/L和100 mg/L赤霉素处理种子后，经前者处理后种子的萌发率明显高于后者，表明50 mg/L赤霉素浓度对珠芽魔芋种子的萌发较为适宜。

表1 赤霉素处理后珠芽魔芋种子萌发率的统计

随着处理时间的延长，各处理组中珠芽魔芋种子萌发率的差异明显缩小，如在处理后第5天，对照组种子萌发率为1.2%、100 mg/L GA3处理后种子的萌发率为2.0%，50 mg/L GA3处理后种子的萌发率为16.5%；而在处理后第15天，对照组、100 mg/L GA3和50 mg/L GA3处理后种子的萌发率分别为72.0%、88.2%和98.0%，以上结果进一步表明赤霉素可以明显缩短种子萌发的时间。

2.2 萌发种子内含物的测定

如图1所示，珠芽魔芋种子内的可溶性糖和可溶性蛋白随珠芽魔芋种子的萌发而逐步增加。在种子萌发芽长为0.4 cm时，可溶性糖含量为7.632 mg/g；种子芽长为1.6 cm时，可溶性糖含量增加到9.551 mg/g，种子芽长从0.8 cm长至1.2 cm时，可溶性糖增加显著（图1）。

图1 珠芽魔芋种子萌发过程内含物含量变化

在珠芽魔芋种子萌发过程中，种子所含可溶性蛋白含量总体增加平缓（图1）。当种子芽长为0.4 cm时，可溶性蛋白含量为9.663 mg/g；而在种子芽长为1.6 cm时，可溶性蛋白含量为10.409 mg/g（图1）。

2.3 经赤霉素处理后的种子在萌发过程中内含物的变化

经赤霉素处理后，芽长为0.4 cm种子中含有7.798 mg/g可溶性糖；种子芽长为1.6 cm时，可溶性糖含量增加到10.153 mg/g，种子芽长从0.8 cm长至1.2 cm时，可溶性糖显著增加（图2）。与未经处理的种子相比，赤霉素处理后的种子中可溶性糖含量有所提高，由此可见，赤霉素促进了种子的萌发及生长。

珠芽魔芋种子萌发过程中可溶性蛋白含量增加平缓（图2）。种子芽长为0.4 cm时，可溶性蛋白含量为9.611 mg/g，而在种子芽长为1.6 cm时；可溶性蛋白含量为10.441 mg/g（图2）。与对照组相比（图1），可溶性蛋白含量变化不大。

图2 赤霉素处理后珠芽魔芋种子萌发过程内含物含量变化

3 结论

（1）赤霉素具有促进珠芽魔芋种子萌发、缩短种子萌发时间的作用；浓度为50 mg/L的赤霉素可明显促进珠芽魔芋种子的萌发及生长。

（2）在珠芽魔芋种子萌发过程中，经赤霉素处理后，种子的可溶性糖有所提高，可溶性蛋白含量变化不大。通过图1、2可溶性糖和可溶性蛋白的趋势线方程斜率对比，经赤霉素处理后有机物分解加快，可溶性糖和可溶性蛋白含量增加速度变快。

4 讨论

4.1 珠芽魔芋种子繁殖优势

珠芽魔芋类群中有部分种类可进行无融合性生殖进行繁殖后代，如A.bulbifer、A.muelleri等可无需授粉形成种子[15]。由这些种子发育而来的植株与母本基因型完全相同，较好保留母本的遗传特征[16]。这种繁殖方式更有利于珠芽魔芋将原生态的优势特征及种性在人工引种规模化种植后很好地遗传下来，不仅可以固定杂种优势、增强抗病能力，还可以防止种芋长期进行营养生殖造成的亲本退化[17]。此外，魔芋种子育苗与块茎、切块的育苗方法相比有以下3个好处：（1）繁殖系数大；（2）种子育苗所得的小块茎越冬再次成苗后，新苗的发芽势、萌发力、生活力、生长势和块茎的膨大速度都比老块茎、切块强得多；（3）种子采集、贮藏、保管、播种处理等农事操作比其他材料更为方便、省事、省力[18]。

4.2 赤霉素处理对萌发种子内含物的影响

种子的活力可通过适当的物理、化学、生物、农药、种子包衣以及渗透调节等方法处理而获得恢复和提高[19]。通过赤霉素浸种打破种子休眠，提高萌发率在许多作物中得到较多研究和广泛采用，具有很好的催芽效果[20-22]。植物种子经过外源赤霉素处理后内含物也有明显的变化。胥学峰[23]发现赤霉素处理能提高黄芩种子的发芽率和出苗率，种子可溶性糖含量显著提高。肖云龙等[24]用赤霉素处理老化的桑种子，GA3对老化桑种子发芽有一定促进作用，发芽率比对照组提高了14.72%，可溶性蛋白和可溶性糖也分别比对照组提高了12.45%和12.98%。周述波等[25]用赤霉素处理杂交水稻种子，发现外源GA3能明显促进种子萌发，提高种子可溶性糖的含量，可溶性蛋白的含量则是先上升后下降。李建海等[26]发现赤霉素能快速打破种子休眠，促进种子萌发和幼苗生长，可溶性糖和可溶性蛋白含量升高。笔者发现，适当浓度的赤霉素处理珠芽魔芋种子能打破种子的休眠、提高发芽率，与谢春梅等[27]、李川[13]等的研究结论一致。同时，用50、100 mg/L的赤霉素溶液处理正在休眠的珠芽魔芋种子，结果表明50 mg/L的赤霉素有效提高了珠芽魔芋种子的发芽率。对珠芽魔芋不同芽长测量可溶性糖和可溶性蛋白的结果与李川[13]对白魔芋的测量结果一致。

本研究发现，珠芽魔芋种子萌发过程中，种子生长与其可溶性糖含量增加具有一致性，即随着种子芽长的生长，可溶性糖和可溶性蛋白含量增大，反映了种子在萌发过程中所含有机物质分解速度的变化特征。研究还发现，珠芽魔芋种子经赤霉素处理后，其可溶性糖和可溶性蛋白质的含量高于对照组，说明赤霉素能促进珠芽魔芋种子萌发时有机物质的分解。本研究结果为利用赤霉素促进珠芽魔芋种子萌发提供了科学数据，也为基于赤霉素开展作物催芽机制研究提供了新鲜实例。但是，影响种子萌发的因素复杂而多样，下一步将在此基础上，检测种子萌发过程中其他生化参数，以寻求影响珠芽魔芋休眠的关键因子，探索决定珠芽魔芋种子休眠过程的生理学机制。

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Effects of GA3Treatment on Germination of Amorphophallus bulbifer Seed

Lu Hongye,Wang Di,Pan Jiaqi,Wu Xuewei,Ye Hui,Liu Dandan
(Yunnan University,Kunming 650500,Yunnan,China)

To explore the effect of gibberellin on seeds germination in A.Bulbifer,the seeds were treated by using different concentration gradients of gibberellin.Additionally,seed germination percentage and biochemical change were analyzed during the germination.The results showed that the percentage of seed germination was increased from 72%to 98%under the treatment of 50 mg/L gibberellin.During seed germination,in the control group,the length of hypocotyl increased from 0.4 cm to 1.6 cm,the soluble sugar content increased from 7.633 mg/g to 9.551 mg/g and soluble proteins increased from 9.668 mg/g to 10.408 mg/ g;in the test group,the length of hypocotyl increased from 0.4 cm to 1.6 cm,soluble sugar content increased from 7.798 mg/g to 10.153 mg/g and soluble proteins increased from 9.611 mg/g to 10.441 mg/g.The results suggested that gibberellin could increase the decomposition of organic material in the seed,which could promote seed germination.

Amorphophallus bulbifer;Seed Germination;Gibberellin；Soluble Sugar;Soluble Protein

S566.9

A论文编号：cjas16070019

云南省临沧市耿马傣族佤族自治县人民政府与云南大学农学院合作项目。

陆红叶，女，1990年出生，广西隆安人，硕士研究生，研究方向为植物生理与分子生物学。E-mail：rleaves@126.com。

叶辉，男，1956年出生，教授，博士，研究方向：保护生物学。通信地址：650500云南省昆明市呈贡新区大学城东外环南路云南大学呈贡校区农学院。E-mail：yehui@ynu.edu.cn。刘丹丹，女，1985年出生，山东兖州人，博士，研究方向为园艺学。E-mail：liudandan@ynu.edu.cn。

2016-07-22，

2016-09-25。