外源激素对苦草种子萌发影响的研究

2022-02-15李鹏程夏明升阮慧林孙玉童李中玉

安徽化工 2022年1期

李鹏程，夏明升，阮慧林，孙玉童，李中玉

（安徽省通源环境节能股份有限公司，安徽合肥 230001）

苦草隶属于水鳖科，多年生无茎沉水植物，有药用、观赏、经济等多种价值，是世界广布种，也是我国水体中常见的一种沉水植物。近年来，随着国家对水环境的重视，环保行业对沉水植物的需求量越来越高，外购沉水植物的成本高昂且质量不可控，自主研发沉水植物种苗培育技术有利于降低成本、提升种苗成活率，并增强公司的市场竞争力。自然状态下的苦草种子萌发率较低，并且种子的萌发时间参差不齐，整体萌发所需要的时间较长，甚至长达49～56天[1-2]。本文以苦草种子为研究对象，以期为规模化种苗培育提供合理有效的方式方法。

目前有学者研究影响苦草种子萌发的因素，韩翠敏等[2]研究了不同水体条件和基质类型对苦草种子萌发的影响。张瑄文等[3]研究了生物质炭对苦草种子萌发与生长的影响，但利用外源激素处理苦草种子促进萌发的研究鲜见报道。考虑到苦草生长在水下，并且根部需要着土，且实际生产过程中都是通过大面积水田、池塘进行生产，因此本研究通过使用不同浓度芸苔素、赤霉素处理苦草种子，并在此基础上，增加泥球实验，统计不同情况下苦草种子的发芽率、发芽势。

1 材料与方法

1.1 实验材料

激素：芸苔素、赤霉素、MS培养基，市购，其中芸苔素母液浓度100 mg/L（有效成分含量0.01%），芸苔素内酯是一种新的植物内源激素，它具有促进作物生长，增加作物产量，提高作物抵抗低温胁迫、高温胁迫、干旱胁迫的能力[4-5]。赤霉素有效浓度75%，赤霉素有助于打破种子休眠，提高种子中水解酶、乙醛酸循环酶等酶的活性，促进新陈代谢，为种子萌发提供碳水化合物和其他养分；同时其可以促进植物细胞伸长、茎秆伸长、叶片扩展等[6]。

苦草种子，自动恒温加热棒，烧杯，透明塑料盆，市购；制作泥球的泥土取自合肥市郊。

1.2 实验方法

1.2.1 苦草种子处理

苦草种子去杂，选取大小均一、籽粒饱满的种子置于10 mL烧杯中，在超净工作台内使用75%乙醇将种子表面消毒40 s，弃乙醇后用无菌水洗涤5～6次。

1.2.2 研究方法

（1）芸苔素组

所用激素均用100 mg/L芸苔素母液进行配制，其中芸苔素的浓度梯度分别为：稀释10倍（T1）、稀释100倍（T2）、稀释1 000倍（T3），蒸馏水用作对照组1（CK1），50 mg/L MS培养基用作对照组2（CK2），另设置一组黑暗组（T4），黑色塑料袋将烧杯缠绕封闭。各组均采用100 mL烧杯作为实验器皿，每个烧杯中加入蒸馏水60 mL，投放20粒经处理过的苦草种子，各组烧杯置于塑料盆中，塑料盆水位低于烧杯水位，用自动恒温加热棒加热，维持实验环境温度20℃，试验周期为28天。

（2）赤霉素组

所用激素均采用75%浓度赤霉素进行配制，其中赤霉素的浓度梯度分别为5 mg/L（T1）、50 mg/L（T2）、500 mg/L（T3），蒸馏水用作对照组1（CK1），50 mg/L MS培养基用作对照组2（CK2），另设置一组黑暗组（T4），黑色塑料袋将烧杯缠绕封闭。各组均采用100 mL烧杯作为实验器皿，每个烧杯中加入蒸馏水60 mL，投放20粒经处理过的苦草种子，各组烧杯置于塑料盆中，塑料盆水位低于烧杯水位，用自动恒温加热棒加热，维持实验环境温度20℃，试验周期为28天。

（3）泥球包裹组

芸苔素及赤霉素处理21天后，各实验组苦草种子已发芽完毕，并且已发芽的种子停止生长，大多数未分化出根和叶片，且溶液中产生了大量的霉菌斑块。

在此基础上，新增3个泥球实验组，用泥土制作直径8 mm泥球，每个烧杯放4个泥球，每个泥球放5粒苦草种子，T1组的苦草种子被包裹在泥球内部且不添加植物激素；T2组苦草种子被包裹在泥球内部，添加500 mg/L的赤霉素；T3组的泥球添加淀粉，用于防止泥球崩解，将苦草种子粘附于泥球的表面，添加500 mg/L的赤霉素。

1.3 实验测定

每天对苦草种子的发芽情况进行观察，在进行处理14天时统计发芽势，21天时统计发芽率。

2 结果与分析

2.1 芸苔素对苦草种子萌发的影响

在进行处理14天时，CK1、CK2、T1、T2、T3、T4组发芽粒数分别为：2、3、5、2、1、2，在进行处理21天时，CK1、CK2、T1、T2、T3、T4组发芽粒数分别为：5、6、14、10、4、4，说明苦草种子经过芸苔素处理后，低浓度芸苔素促进苦草种子的萌发，高浓度起抑制作用，黑暗条件下，苦草种子的萌发受到抑制。

由图1可以看出，CK2组发芽率比CK1组高5个百分点，MS培养基中含有少量生长素、细胞分裂素、氮磷钾以及其他各种微量元素，对苦草种子的发芽率具有一定促进作用，但效果不明显。用芸苔素处理苦草种子后，随着芸苔素浓度的增加，苦草种子的发芽率及发芽势呈现下降的趋势，芸苔素浓度稀释1 000倍时，苦草种子的发芽率最高，从CK1组的25%、CK2组的30%增长到70%，发芽势从CK1组的10%、CK2组的15%增长到25%。随着芸苔素浓度的升高，苦草种子的发芽率、发芽势逐渐降低，芸苔素浓度稀释10倍时，和对照组相比，对苦草种子的萌发起抑制作用。T4黑暗组的发芽率为20%，低于CK1组的苦草种子发芽率，说明苦草种子不适合在黑暗环境中萌发。陆宁海等[7]研究结果也表明芸苔素内酯在合适的剂量下拌种，有促进种子萌发的作用。陈靓靓等[8]实验表明，芸苔素内酯浸种与催芽处理均能显著提高陈化水稻种子的发芽势和发芽率，缩短萌发所需时间。Sayed等[9]认为芸苔素具有双重性，较低浓度的芸苔素促进植物的萌发和生长，而较高浓度的芸苔素则延缓植物萌发并抑制幼苗生长。

图1 不同浓度芸苔素处理对苦草种子发芽率及发芽势的影响

2.2 赤霉素对苦草种子萌发的影响

在进行处理14天时，CK1、CK2、T1、T2、T3、T4组发芽粒数分别为：2、3、4、4、7、2，在进行处理21天时，CK1、CK2、T1、T2、T3、T4组发芽粒数分别为：5、6、8、14、16、4，说明苦草种子经过赤霉素处理后，随着赤霉素浓度的升高，苦草种子的发芽率及发芽势逐渐上升，黑暗条件下，苦草种子的萌发受到抑制。

由图2可以看出，用赤霉素处理苦草种子后，对苦草种子发芽势和发芽率作用具有一致性，即随着赤霉素浓度的升高，苦草种子的发芽率及发芽势呈现上升的趋势。与CK1组相比，在5 mg/L、50 mg/L、500 mg/L不同赤霉素浓度处理条件下，发芽率分别比对照组增加了15、45、55个百分点。在所有处理组中，500 mg/L赤霉素处理使苦草种子发芽率达到最高。随着赤霉素浓度的升高，苦草种子的发芽率逐渐升高，该结果与李佳等[10]研究结果一致。田琳琳等[11]研究了赤霉素对蓝花棘豆种子萌发的影响，也表明赤霉素溶液处理对蓝花棘豆种子萌发具有促进作用。T4黑暗处理组，苦草种子的发芽率最低，说明苦草种子不适合在无光照条件下萌发。

图2 不同浓度赤霉素处理对苦草种子发芽率及发芽势的影响

2.3 泥球包裹对苦草种子萌发的影响

芸苔素及赤霉素无泥状态下的各实验组苦草种子，实验进行到21天时，各组可萌发的种子已经萌发完毕，已萌发的苦草种子生长停滞，大多数未分化出根和叶片，且溶液中产生了大量的霉菌斑块，说明苦草种子可以在含有适宜植物激素的水溶液中浸泡催芽，破除休眠，但不宜长时间浸泡在水溶液中，以免生长停滞，产生霉菌。在此基础上，增加了泥球包裹对苦草种子萌发的实验。

在进行处理14天时，CK1、CK2、T1、T2、T3、T4组发芽粒数分别为：2、3、1、3、13、2，在进行处理21天时，CK1、CK2、T1、T2、T3、T4组发芽粒数分别为：5、6、2、5、16、4。

由图3可以看出，T1组和T2组苦草种子发芽率、发芽势均未高于对照组，说明苦草种子置于泥球内部，即使添加了赤霉素，发芽率依然受到抑制，T3组苦草种子的发芽率为85%，发芽势为65%，高出CK1组发芽率60个百分点，发芽势55个百分点，说明苦草种子适宜在底泥表层且有赤霉素的条件下萌发生长，为后期苦草种苗规模化生长提供依据，这一结论与李佳等[10]研究的不同浓度赤霉素处理对杜仲种子萌发的影响结果一致，表明赤霉素能在一定范围内打破杜仲种子的休眠，从而促进种子发芽，并且用土壤培养的方法更适合杜仲种子生长。