不同植物生长调节剂对冰菜种子萌发的影响

呼凤兰， 周淑萍

(吕梁学院， 山西 离石 033000)

冰菜是番杏科植物，又名冰叶日中花、冰花、冰草、水晶冰菜。冰菜的叶表面和茎的表面覆盖着大量的水泡状的细胞，且细胞中含有大量水分，在阳光下如冰晶一般，所以又称为水晶冰菜。冰菜细胞中的液体含有盐分，是一种比较耐干旱，而且对土壤质量要求不高的植物，在缺乏水资源和贫瘠的地区具有很高的推广价值。冰菜的原产地在南非纳米比沙漠等干旱地域，在亚洲西部和欧洲也均有冰菜的分布，我国已引进种植。植物生长调节剂是一类具备植物生物活性且由人工合成的、可以调节植物生长和发育的有机物质，又被称为植物外源激素。研究表明，使用植物激素处理植物可以影响植物生长。有些植物激素对植物的生长发育起到了促进作用，而有些植物生长调节剂对植物会起到抑制作用。生长素、赤霉素(GA3)、细胞分裂素、乙烯利(ETH)、脱落酸(ABA)、6-苄氨基嘌呤(6-BA)和水杨酸等都是植物生长调节剂。针对冰菜产量低、种植范围小的问题，可利用植物生长调节剂来促进种子萌发，进而提高冰菜产量。

1 材料与方法

1.1 试验材料

实验材料：冰菜种子，滤纸。

1.2 仪器与试剂

GA3，IAA，6-BA，ABA，ETH，电子天平，烧杯，培养皿。

1.3 试验方法

1.3.1冰菜种子的处理

挑选籽粒丰满、大小均一的冰菜种子[2]，先用少量95%的乙醇溶液消毒2～3 min，然后用蒸馏水冲洗3～5次，最后用滤纸将水分吸干备用。

1.3.2不同浓度植物激素对冰菜种子的处理

将冰菜种子分为7组，每组20粒，分别放入消过毒的培养皿中。将称量好的粉末状的植物激素放入烧杯中，然后加入少量95%的乙醇溶液对植物激素进行溶解，再加入适量蒸馏水。将配置好的植物激素溶液倒入培养皿中，盖上培养皿盖，24 h后，进行发芽处理。各植物激素浓度详见表1。

表1 不同浓度激素处理组合Table 1 Combination of hormone treatment with different concentrations

1.3.3发芽处理

将处理后的冰菜种子冲洗3～5次，去除表面的植物生长调节剂。在培养皿底部放2～3层滤纸[7]，将冰菜种子均匀地铺在培养皿中，喷洒适量的蒸馏水，隔日开始观察，每天观察后都在培养皿中喷洒适量蒸馏水。连续观察7 d并记录每日发芽数，冰菜种子连续3 d不发芽视为不发芽。发芽以冰菜种子吐白1 mm为标准[8]，7 d后统计冰菜的发芽率(GR)、发芽势(GE)、发芽指数(GI)[10]。

各指标的公式参照文献[11]：

GR(%)=(发芽种子数/20)×100%；

GE(%)=(发芽高峰期种子数/20)×100%；

GI=∑(Gt/Dt)，式中：Gt为第t天种子发芽数；Dt为对应的种子发芽的天数。

2 结果分析

2.1 不同浓度GA3对冰菜种子萌发的影响

由图1所示，当GA3浓度在0～120 mg·L-1之间时，冰菜种子的发芽率、发芽势、发芽指数呈上升趋势；当GA3浓度达到120 mg·L-1时，发芽率、发芽势、发芽指数最高，分别为80%、65%、12。说明0～120 mg·L-1GA3处理对冰菜种子的萌发起促进作用，120 mg·L-1的GA3最有利于冰菜种子萌发。这是因为适量浓度的GA3能够诱导α-淀粉酶的产生，打破种子休眠的状态，细胞新陈代谢提高，冰菜种子容易发芽。当GA3浓度在120～360 mg·L-1之间时，冰菜种子的发芽率、发芽势、发芽指数呈下降趋势。说明120～360 mg·L-1GA3处理对冰菜种子萌发的促进作用减小，甚至抑制冰菜种子的萌发。这是因为过量GA3破坏了冰菜种子的内部结构，导致细胞死亡，无法发芽。

图1 不同浓度GA3对冰菜种子萌发的影响Fig.1 Effects of different concentrations of GA3 on seed germination of M. crystallinum seeds

2.2 不同浓度IAA对冰菜种子萌发的影响

由图2所示，当IAA浓度在0～150 mg·L-1之间时，冰菜种子的发芽率、发芽势、发芽指数呈上升趋势；当IAA浓度达150 mg·L-1时，发芽率、发芽势、发芽指数最高，分别为70%、70%、11。说明0～150 mg·L-1IAA处理对冰菜种子萌发起促进作用，150 mg·L-1的IAA最有利于冰菜种子萌发。这是因为适量浓度的IAA会使细胞壁变得松散，促进细胞的渗透性吸水，细胞开始伸长并进一步合成其他物质。当IAA浓度在150～ mg·L-1之间时，冰菜种子的发芽率、发芽势、发芽指数呈下降趋势。150～300 mg·L-1IAA处理对冰菜种子萌发的促进作用减少，甚至抑制冰菜种子萌发。这是因为过量IAA会使细胞合成乙烯，抵消了IAA的作用。

图2 不同浓度IAA对冰菜种子萌发的影响Fig.2 Effects of different concentrations of IAA on seed germination of M. crystallinum seeds

2.3 不同浓度6-BA对冰菜种子萌发的影响

由图3所示，当6-BA浓度在0～2 mg·L-1之间时，冰菜种子的发芽率、发芽势、发芽指数呈上升趋势；当6-BA浓度为2 mg·L-1时，发芽率、发芽势、发芽指数最高，分别为65%、55%、16。说明0～2 mg·L-16-BA处理对冰菜种子的萌发起促进作用，2 mg·L-1的6-BA最有利于冰菜种子萌发。这是因为适量浓度的6-BA会促进某些酶的合成，进而打破种子休眠，促使细胞分裂。当6-BA浓度在2～100 mg·L-1时，冰菜种子的发芽率、发芽势、发芽指数呈下降趋势。2～100 mg·L-16-BA处理对冰菜种子萌发的促进作用减小，甚至抑制冰菜种子的萌发。这是因为过量6-BA破坏了细胞的某些酶，从而使细胞新陈代谢速率降低。

图3 不同浓度6-BA浓度对冰菜种子萌发的影响Fig.3 Effects of different concentrations of 6-BA on seed germination of M. crystallinum seeds

2.4 不同浓度ABA对冰菜种子萌发的影响

由图4所示，当ABA浓度为0 mg·L-1时，发芽率、发芽势、发芽指数最高，分别为55%、35%、13。当ABA浓度在0～80 mg·L-1之间时，冰菜种子的发芽率、发芽势、发芽指数呈下降趋势；当ABA浓度在80～200 mg·L-1之间时，冰菜种子的发芽率、发芽势、发芽指数均为0。说明0～80 mg·L-1ABA处理对冰菜种子萌发的抑制作用逐渐增强，当ABA浓度在80～200 mg·L-1时，完全抑制了冰菜种子的萌发。这是因为ABA会抑制细胞合成α-淀粉酶，从而抑制细胞合成蛋白质等物质，抑制细胞分裂，最后引起种子休眠。

图4 不同浓度ABA对冰菜种子萌发的影响Fig.4 Effects of different concentrations of ABA on seed germination of M. crystallinum seeds

2.5 不同浓度ETH对冰菜种子萌发的影响

由图5所示，当ETH浓度在0～80 mg·L-1之间时，冰菜种子的发芽率、发芽势、发芽指数呈上升趋势；当ETH浓度为80 mg·L-1时，发芽率、发芽势、发芽指数最高，分别为65%、60%、13。说明0～80 mg·L-1ETH处理对冰菜种子的萌发起促进作用，80 mg·L-1的ETH最有利于冰菜种子萌发。这是因为适量浓度的ETH活化了某种酶，进而打破种子休眠，加速细胞的新陈代谢，促使细胞分裂。当ETH浓度在80～120 mg·L-1之间时，冰菜种子的发芽率、发芽势、发芽指数呈下降趋势。说明80～120 mg·L-1ETH处理对冰菜种子萌发的促进作用下降，甚至抑制冰菜种子的萌发。这可能是因为过量ETH破坏了细胞壁结构，促使细胞死亡。

图5 不同浓度ETH对冰菜种子萌发的影响Fig.5 Effects of different concentrations of ETH on seed germination of M. crystallinum seeds

3 结论与讨论

冰菜营养价值极高，但种子极小，在萌发时需要一定的条件。使用植物外源激素能够改善冰菜种子萌发率低的问题。本试验通过使用不同浓度梯度的5种植物生长调节剂对冰菜种子进行处理，探究植物生长调节剂对冰菜种子萌发的影响。结果表明，120 mg·L-1的GA3为冰菜种子萌发的最适浓度；150 mg·L-1的IAA为冰菜种子萌发的最适浓度；80 mg·L-1的ETH为冰菜种子萌发的最适浓度；ABA可以抑制冰菜种子萌发，当ABA浓度大于80 mg·L-1时，冰菜种子完全不萌发；2 mg·L-1的6-BA为冰菜种子萌发的最适浓度。这5种植物生长调节剂对冰菜种子萌发的促进作用从大到小的列顺序为：GA3>IAA>ETH>6-BA>ABA。

GA3对冰菜种子萌发的效果最好，主要表现在两个方面，第一，使用适当GA3的冰菜种子的发芽率、发芽势、发芽指数都较好，而且使用GA3以后的冰菜种子的根茎叶也发展的较好。这是因为使用适量素以后会诱导α-淀粉酶的产生，促使细胞分裂，新陈代谢加速，进而使冰菜萌发；GA3过量则会抑制冰菜种子萌发，这是因为过量的GA3可能破坏了细胞结构。使用适量的IAA会使细胞壁变得松散，促进细胞的渗透性吸水，细胞开始伸长并进一步合成其他物质。而过量的IAA会使细胞产生乙烯，抵消IAA的作用。使用适量的ETH会活化细胞的某种酶，促使细胞分裂，使冰菜种子萌发，过量的ETH则会破坏细胞结构。使用适量的6-BA会促进某些酶的合成，打破种子的休眠状态，过量的6-BA又会抑制某些酶的合成。ABA会抑制冰菜种子萌发主要是因为ABA会抑制细胞合成α-淀粉酶，抑制细胞分裂。

由于GA3对冰菜种子萌发的效果最好，在今后培养冰菜时，可以添加适量GA3来促进冰菜种子萌发。