不同处理条件对冰岛罂粟种子萌发影响的初步探究

马慧敏，李洪丽，马春泉，*，李海英,*

(黑龙江大学 a.农业微生物技术教育部工程研究中心；b.生命科学学院 黑龙江省普通高校分子生物学重点实验室，哈尔滨 150080)

0 引 言

冰岛罂粟(PapavernudicauleL.)又名丽春花、小种罂粟花、冰岛虞美人、苞米罂粟等[1]，罂粟属多年生草本植物，原产于北极，与用来炼制毒品的罂粟不同，形态特征及其体内物质组成均有差异[2-3]，属于景观园林植物。冰岛罂粟观赏时期长，一般开花时期为2—5月，开花颜色鲜艳，是很好的景观园林植物，具有很高的欣赏价值[4-5]。

目前国内外主要针对冰岛罂粟的引进、栽培、耐寒性评价等进行了报道，而对冰岛罂粟种子萌发的研究相对较少。甄占萱等[6-7]针对同一环境条件下的野罂粟植株生长情况，总结了野罂粟植株的开花特点与栽培条件，同时发现野罂粟种子萌发起始温度为2.8 ℃，最适宜的温度为12～18 ℃，温度最高不可超过32 ℃。何姣[8]以不同的冰岛罂粟品种为原材料，在人工条件下模拟低温环境对叶片形态以及生理生化指标的影响，使用主成分分析法对冰岛罂粟植株的耐寒性进行了评价。

本试验通过对不同春化时间、培养基种类、温度、光质对冰岛罂粟种子萌发产生的影响进行初步探究，通过不同条件下的发芽率(GP)、发芽势(GE)和发芽指数(GI)来评估不同处理条件的影响，为今后进行冰岛罂粟相关研究提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料及处理

以冰岛罂粟种子为材料，实验前剔除干瘪、虫蛀的种子及杂质，选取品质优良种子。用浓度为75%酒精消毒30 s，无菌水清洗3次，每次30 s；3% NaClO溶液消毒5 min，无菌水清洗5～6次，每次30 s。消毒后的种子注意保持湿润，以备接种。

1.2 实验方法

1.2.1 不同春化时间条件下冰岛罂粟种子的培养

将种子分别进行不春化、春化1 d、春化2 d、春化3 d的处理。将春化后20粒消毒的冰岛罂粟种子放置在培养基中，5次重复，置于恒温培养室中进行培养。每天观察记录种子萌发情况，通过分析发芽率(GP)、发芽势(GE)、发芽指数(GI)确定冰岛罂粟种子萌发的最适春化时间。

1.2.2 不同种类培养基条件下冰岛罂粟种子的培养

在最适春化条件下，将20粒消毒后的冰岛罂粟种子分别置于MS培养基、1/2 MS培养基、B5培养基、N6培养基中，5次重复，置于恒温培养室中进行培养。每天观察记录种子萌发情况，通过分析发芽率(GP)、发芽势(GE)、发芽指数(GI)确定冰岛罂栗种子萌发的最适萌发培养基。

1.2.3 不同温度条件下冰岛罂粟种子的培养

在最适春化条件下，将20粒消毒后的冰岛罂粟种子放置在最适培养基中，5次重复，分别在6 ℃、12 ℃、18 ℃、24 ℃条件下进行培养。每天观察记录种子萌发情况，通过分析发芽率(GP)、发芽势(GE)、发芽指数(GI)确定冰岛罂粟种子萌发的最适萌发温度。

1.2.4 不同光质条件下冰岛罂粟种子的培养

在最适春化条件下，将20粒消毒后的冰岛罂粟种子放置在最适培养基中，5次重复，置于最适萌发温度的恒温培养室中，分别将种子置于黄光、白光、黄白混合光、红光下进行培养。每天观察记录种子萌发情况，通过分析发芽率(GP)、发芽势(GE)、发芽指数(GI)确定冰岛罂粟种子萌发的最适萌发光质。

1.3 数据统计

每日记录种子萌发数量，种子露白视为发芽，连续观察15 d。统计冰岛罂粟的发芽率(GP)、发芽势(GE)、发芽指数(GI)。计算公式为

发芽率(GP)=n/N×100%

(1)

发芽势(GE)=n′/N×100%

(2)

发芽指数(GI)= ∑(Gt/Dt)

(3)

其中：n为正常发芽种子数，N为供试种子数;n′为发芽高峰期种子数，N为供试种子数；Gt为萌发种子数，Dt为种子的发芽天数。

记录的种子萌发数据使用Excel 软件进行数据归纳整理，应用SPSS 19.0软件进行显著性差异分析。

2 结 果

2.1 不同春化时间对冰岛罂粟种子萌发的影响

将种子分别进行不春化、春化1 d、春化2 d、春化3 d的处理后再进行培养，分析了不同春化时间对冰岛罂粟种子萌发的影响见表1。由表1可见，种子春化2 d的GP为93%、GI为9.20；春化1 d的GP为90%、GI为8.19；春化1 d与春化2 d的GE皆为42%；而不春化的种子的GP为85%，GE为41%，GI为8.03，其结果均低于进行春化的种子所得到的发芽率(GP)、发芽势(GE)、发芽指数(GI)。春化处理可以明显促进冰岛罂粟种子萌发，综合比较，选用2 d时间作为冰岛罂粟种子萌发的最佳春化时间。

表1 不同春化时间对冰岛罂粟种子萌发的影响

2.2 不同种类培养基对冰岛罂粟种子萌发的影响

本次实验采用了MS、1/2MS、B5、N6 4种培养基进行试验，分析了4种不同种类培养基对冰岛罂粟种子萌发的影响见表2。由表2可见，在种子培养15 d后，不同培养基上的种子萌发情况表现出一定的差异。MS培养基中冰岛罂粟种子的发芽率(GP)、发芽势(GE)、发芽指数(GI)都相对较低，其中，GP为85%，GE仅为33%，GI为6.99；1/2MS培养基的GP最低为83%；B5培养基中冰岛罂粟种子的发芽率(GP)、发芽指数(GI)最高，GP为91%，GI为8.60，GE为35%；N6培养基的GP为88%。B5培养基和N6培养基的发芽率(GP)差异不显著，都比较适合冰岛罂粟种子萌发，但综合比较，确定B5培养基为冰岛罂粟培养的最适萌发培养基。

表2 不同种类培养基对冰岛罂粟种子萌发的影响

2.3 不同温度对冰岛罂粟种子萌发的影响

将种子放置在6 ℃、12 ℃、18 ℃、24 ℃ 4种不同的温度环境下进行培养，分析冰岛罂粟种子在不同温度下的萌发情况见表3。由表3可见，6 ℃时无种子发芽；12 ℃的GE、GI为0，且GP也极低，仅为18%；18 ℃条件下，冰岛罂粟种子的GP为95%，GE为57%，GI为8.98，种子萌发情况最好，幼苗生长情况也较好；24 ℃条件下，3个指标均低于18 ℃萌发温度下的数据。因此，18 ℃为冰岛罂粟种子的最适萌发温度。

表3 不同温度对冰岛罂粟种子萌发的影响

2.4 不同光质对冰岛罂粟种子萌发的影响

将种子分别置于黄光、白光、黄白混合光、红光下进行培养，分析不同光质对冰岛罂粟种子萌发的影响见表4。由表4可见，4种光质中，黄白混合光条件下冰岛罂粟种子萌发情况最高，长势最好，GP为92%，GE为45%，GI为9.37。黄光与白光的这3个指标相对较低，红光与黄白混合光相比较，前7 d的萌发种子量少，GE与GI最低，GE为33%，GI为6.19，且种子到第4天才开始发芽。4种光质相比较，黄白混合光为冰岛罂粟种子萌发的最适光质。

表4 不同光质对冰岛罂粟种子萌发的影响

3 讨 论

种子萌发是植物生长发育过程中极其重要的步骤。其中，春化处理、培养基、温度、光质、水分和浸种的时间、次数等都对种子的萌发过程有较大影响[9-10]。

种子春化处理过程中特定的基因被激活，种子的代谢速度加快，促使种子提前解除休眠，提高种子萌发速度[11-12]。 本实验中经过春化后冰岛罂粟种子萌发情况更好，在0～3 d不同春化处理时间条件下，虽然各组数据差异不显著，但春化处理2 d时的发芽率(GP)和发芽指数(GI)最高，因此确定冰岛罂粟种子最适宜的春化时间为2 d。

培养基为种子的萌发过程提供基础的营养成分与水分条件等，培养基不同，所含营养物质不同，种子萌发状况也不同[13-15]。本实验中，B5培养基和N6培养基相比MS培养基，都比较适合冰岛罂粟种子萌发，这两种培养基成分中都具有较低的铵盐含量，说明冰岛罂粟种子的萌发过程不需要过多的铵盐，铵盐过多反而对冰岛罂粟种子的萌发有一定抑制作用，与刘扬等[16]在小麦种子萌发过程中发现高浓度铵盐抑制种子萌发的现象是一致的。但B5培养基中种子发芽率(GP)和发芽指数(GI)在4种培养基中最高，因而确定B5培养基为冰岛罂粟种子萌发的最适培养基。

温度影响种子体内生理生化反应相关酶的活性，这些酶参与种子体内的物质分解、能量转化等过程，只有在一定的温度范围内，酶才可以被激活从而发挥作用，适当提高环境温度，有利于提高酶的活性，从而增强代谢，促进种子萌发过程，而温度过低则会减弱酶的活性，从而抑制种子萌发[17-19]。6 ℃时，冰岛罂粟种子不萌发；12 ℃种子发芽率低且发芽周期长，18 ℃时冰岛罂粟种子发芽率(GP)和发芽指数(GI)最高，温度升高到24 ℃时种子发芽率(GP)反而降低，与甄占萱等[6-7]实验确定的野罂粟种子最适宜萌发温度为12～18 ℃的结论一致。

种子萌发和生长是一个代谢过程，同时伴随着光信号的转导与相应基因活化[20]。光源发射的适宜信号，种子接收后解除休眠状态，将种子放在不同波长光的环境中，可发现不同波长的光对不同种子的萌发作用效果也不尽相同[21-22]。在4种不同的光质中，黄白混合光和白光下的发芽率(GP)、发芽势(GE)、发芽指数(GI)虽然相对差异不显著，但黄白混合光下的数据优于白光下的数据，说明冰岛罂粟种子的萌发需要相对更宽的波长范围光的照射，因而确定了冰岛罂粟种子萌发的最适光质条件为黄白混合光。

4 结 论

本试验通过对不同春化时间、培养基种类、温度、光质对冰岛罂粟种子萌发产生的影响进行初步探究，确定了冰岛罂粟种子萌发的基本条件：春化处理2 d后，选用B5培养基进行接种，置于18 ℃恒温培养条件下，采用黄白混合光进行光照培养，可以提高冰岛罂粟种子的萌发速率，缩短冰岛罂粟种子萌发时间，为后续进一步对冰岛罂粟的相关研究奠定基础。