层积、激素和光照对千屈菜种子萌发的影响

2019-07-25徐小博王英哲

草地学报 2019年3期

徐小博，王英哲，闫冬，徐博*

(1.吉林农业大学动物科学技术学院，吉林长春 130118； 2. 吉林省农业科学院，吉林长春 130118)

千屈菜(LythrumchinensisL．) 又称水枝柳、水柳、对叶莲，属千屈菜科千屈菜属的多年生挺水宿根草本植物[1]。其抗逆性强、花期长、具有药用价值，可治痢疾、肠炎、便血、经闭等症[2-4]。并具净化水体作用[5-6]。而野生千屈菜的有性繁殖由于技术不成熟、种子发芽率低、植株生长速度慢等原因难以运用于生产，制种研究也急需优秀的野生品种引进，提高野生千屈菜种子的发芽率很有必要。

赤霉素(Gibberellin,GA)与细胞分裂素(Cytokinin,CK)是植物生长过程中重要的调节激素。浓度适宜的赤霉素能够打破种子休眠、加快种子内部循环代谢，是促进种子萌发实验中的常用激素。细胞分裂素是调控植物氮元素循环的主要因子[7]，对种子萌发有一定的调控作用。相关研究表明，对于杜仲(EucommiaulmoidesOliv.)[8]、多齿红山茶(Camelliapolyodontahow)、石笔木(TutcheriaspectabilisDunn)[9]、延胡索(Corydalis yanhusuo W.T.Wang)[10]等种子来说，人为的施用一定浓度GA或CK可提高其发芽率和发芽势。

国内千屈菜的研究方向多为园艺设计[11]、栽培技术[12]、扦插繁殖[13]及非生物胁迫生理响应[3]方面，对野生千屈菜种子的萌发特性和最适萌发条件的研究甚少。本实验从千屈菜种子的萌发特性入手，研究千屈菜种子对多种促进萌发条件的适应情况，为野生千屈菜的引种驯化、人工有性繁殖提供研究基础。

1 材料与方法

1.1 实验材料

千屈菜种子于2015年10月采自吉林省延边朝鲜族自治州安图县白河镇长白山国家级自然保护区。

1.2 实验方法

实验于2016年11月至2017年3月于吉林农业大学动物科学与技术学院草业科学实验室进行。

种子的预处理：将收获后且进行过自然干燥处理的千屈菜种子平铺，挑选颗粒饱满、大小均匀、无霉变破损的种子作为试验样品。

冷层积处理：将种子入密封袋，置于4℃恒温冰箱中分别冷藏30 d、60 d、90 d，后取出进行发芽培养。

赤霉素处理：将种子分别浸泡于100 mg·L-1，200 mg·L-1，300 mg·L-1的GA溶液中，静置12小时后置入培养皿。后分为两组，分别以光照16 h/8 h(L/D)，24 h/0 h(L/D)的条件进行培养。

细胞分裂素处理：将种子分别浸泡于100 mg·L-1，200 mg·L-1，300 mg·L-1的CK溶液中，静置12小时后置入培养皿，后分为两组，分别以光照16 h/8 h(L/D)，24 h/0 h(L/D)的条件进行培养。

上述实验处理均以湿润单层滤纸为发芽床，每皿50粒种子为单位，置入24℃恒温培养箱中并每三天向滤纸滴入适量蒸馏水以保持湿润。各处理均重复四次。以胚根冲破种皮时视为萌发，并定期观察统计发芽数目，分别计算种子发芽率与发芽势。

发芽率=正常发芽数/种子总数×100%；

发芽势=发芽高峰日正常发芽种子数/种子总数×100%。

1.3 数据处理

数据的分析和计算采用Excel 2016和SPSS 18.0软件进行处理。

2 结果与分析

2.1 4℃冷层积对千屈菜种子萌发的影响

经过冷层积处理后的千屈菜种子发芽情况与未经处理的千屈菜种子发芽情况之间差异不显著(表1)，种子发芽率与发芽势并没有因为温度处理而明显提高。所以认为：冷层积并不能打破种子的休眠，冷层积处理对千屈菜种子的萌发影响不大。

表1 4℃冷层积对千屈菜种子的萌发影响Table 1 Effects of temperature on the germination of Lythrum chinensis L. seeds

注：不同字母表示在不同处理下差异显著(p<0.05)，下同

Note:Different letters indicate significant difference under different treatments at the 0.05 level,the same as below

2.2 赤霉素对千屈菜种子萌发的影响

千屈菜种子的发芽率在光照16h条件下，各梯度赤霉素处理所得发芽率间比较差异不显著，在赤霉素浓度分别为0 mg·L-1，100 mg·L-1，200 mg·L-1，300 mg·L-1时，发芽率分别为2.50±0.96%，3.00±0.58%，0.50±0.50%，1.50±1.50%；与16 h光照相比，光照24 h时种子的发芽率在各个浓度水平下均有提高，分别为7.50%±2.36%，24.00%±5.89%，43.00%±1.73%，26.00%±4.32%，与16 h光照相比各处理分别提高了2，7，85，16.3倍，并在赤霉素浓度200 mg·L-1时达到最高值。(如图1)

图1 赤霉素对千屈菜种子发芽率的影响Fig.1 Effects of Gibberellin on Seed Germination Rate of Lythrum chinensis L. seeds

种子在光照16h时，各组发芽势间比较差异不显著，在赤霉素浓度分别为0 mg·L-1、100 mg·L-1、200 mg·L-1、300 mg·L-1时，发芽势分别为2.00±0.82%，2.00±0.82%，0.50±0.50%，0.50±0.50%；但在光照24 h时，种子的发芽势在各个浓度水平下与光照16 h相比均有提高，分别为6.50%±1.50%，4.00%±0.82%，17.00%±2.38%，6.50%±0.50%，与16 h光照相比分别提高了2.25，1，33，12倍，并在赤霉素浓度200 mg·L-1时达到最高值。(如图2)

图2 赤霉素对千屈菜种子发芽势的影响Fig.2 Effects of Gibberellin on Germination Potential of Lythrum chinensis L. Seeds

可得出，千屈菜种子的发芽势、发芽率在光照24 h时受赤霉素浓度影响显著，其中以光照24 h、赤霉素浓度200 mg·L-1处理的种子得到的发芽势发芽率最高，分别为43.00±1.73%，17.00±2.38%。

2.3 细胞分裂素对千屈菜种子的萌发影响

种子的发芽率在光照16 h条件下，以细胞分裂素浓度为200 mg·L-1时最高，细胞分裂素浓度分别为0 mg·L-1、100 mg·L-1、200 mg·L-1、300 mg·L-1时，发芽率分别为0.50±0.50%，0.50±0.50%，5.00±1.29%，1.50±0.50%；在光照24 h时，种子的发芽率与光照16 h相比在各个浓度水平下均有大幅提高，分别为7.50%±2.36%，10.50%±0.87%，12.50%±0.87%，10.00%±0.82%，在并在细胞分裂素浓度200 mg·L-1时表现为最高值。(如图3)

种子的发芽势在光照时数16 h时，各组数据相比差异不显著，在细胞分裂素浓度分别为0 mg·L-1、100 mg·L-1、200 mg·L-1、300 mg·L-1时，发芽势分别为0.50±0.50%，0.50±0.50%，1.00±0.58%，1.00±0.58%，受细胞分裂素浓度作用的影响不大；在光照24 h时，与光照16 h相比种子的发芽势在各个浓度水平下均有大幅提高，分别为6.50%±1.50%，7.75%±0.25%，9.50%±2.10%，8.75%±0.75%，但各浓度间差异不显著。(如图4)

图3 细胞分裂素对千屈菜种子发芽率的影响Fig.3 Effect of Cytokinin on Germination Rate ofLythrum chinensis L. Seeds

图4 细胞分裂素对千屈菜种子发芽势的影响Fig. 4 Effect of Cytokinin on Germination Potential of Lythrum chinensis L. Seeds

2.4 光照对千屈菜种子的萌发影响

由图1、2、3、4可知，千屈菜种子在24 h光照条件下，与16 h光照相比发芽率、发芽势均表现显著，在无激素处理的条件下，除GA处理的发芽率外，24 h光照的种子发芽率发芽势与16 h相比均差异显著。在同浓度的赤霉素、细胞分裂素处理条件下，24 h光照处理的种子发芽率发芽势均比16 h光照处理的值高，以赤霉素处理为例，16 h 200 mg·L-1组与24 h 200 mg·L-1组差值最大，为42.5%，85倍左右。

3 讨论

成熟野生千屈菜种子在不经过任何处理直接播种的情况下萌发表现不佳，发芽率一般为1%左右(实验前测定)，但经过一些人为的干预后可大幅提高其发芽率、发芽势，利于人工种植及后续的培育工作。Amen研究表明，成熟种子在传播之前经过的休眠是初级休眠[14]，Baskin和Baskin研究表明，用低浓度赤霉素处理种子可使种子解除浅度休眠状态。而在实验中，使用低浓度的赤霉素溶液处理千屈菜种子后，千屈菜种子的发芽率发芽势有了提升，说明试验用千屈菜种子可能正处于浅度休眠状态[15]。另外有实验表明，层积可以打破种子休眠[16-18]，但本实验通过对千屈菜种子进行不同天数的冷层积处理并未发现对千屈菜种子的萌发有显著影响。种子的休眠和萌发性状形成是一个复杂的生理过程，由不同信号分子相互调节，激素、光照是必要条件但不是充分条件，不同处理方法在萌发过程中都具有时间特异性[19]。

由数据分析可知，在24 h光照下，千屈菜种子对赤霉素、细胞分裂素刺激敏感，以24 h光照并同时用200 mg·L-1赤霉素溶液处理的效果为最佳；但在16 h光照下，这两种激素对种子的影响不大，并且其他激素对千屈菜种子的萌发作用还有待研究,如ABA[20]、ETH[21]等。千屈菜种子体积小，重量轻，其自身携带的营养物质少，不利于发芽，所以光照是有效的促进其发育的方法，而且是不能被代替的[22]。且由试验得，千屈菜种子对光照刺激尤其敏感，种子的发芽率、发芽势在24 h光照时都有大幅提升，可知长时间光照利于千屈菜种子的萌发，而且减少光照后，即使使用激素处理对种子的萌发也影响不大。如果想要使千屈菜种子萌发表现达到最佳，应该光照处理、激素处理两种方法并行。此外，有实验表明低浓度的盐胁迫对种子的胚根、胚芽生长有刺激作用[23]，可在后续实验中进行。而在千屈菜的繁殖方面，本实验采用的均是小批量培养皿繁殖，在实际大田种植时的最适激素浓度以及最佳光照时间都有待进行下一步的研究。