秋水仙素对桃金娘种子的诱变效应

孙利娜，吴林巧，李 冰，李进华，孙开道，张照远，林 茂

（1.广西壮族自治区林业科学研究院 广西特色经济林培育与利用重点实验室，广西南宁 530002；2.广西壮族自治区林业勘测设计院，广西南宁 530011）

桃金娘（Rhodomyrtus tomentosa）为桃金娘科（Myrtaceae）桃金娘属植物。花有长梗，常单生，紫红色；花期4— 5月；浆果呈卵状壶形，熟时呈紫黑色；在我国，主要生长在台湾、福建、广东、广西、云南、贵州及湖南南部等地；生于丘陵坡地，为酸性土指示植物。桃金娘果可食用；全株可供药用，有活血通络、收敛止泻和补虚止血的功效；常被应用在园林绿化和生态环境建设中，是进行山坡复绿和水土保持的常绿灌木[1-2]。

秋水仙素是多倍体育种中常用的化学诱变剂之一，能使特异性细胞中微管的蛋白质元件相结合，抑制纺锤体的运动，使染色体数目倍增，形成同源多倍体。目前，秋水仙素已在曼陀罗（Datura stra⁃monium）、杜仲（Eucommia ulmoides）、毛白杨（Popu⁃lus tomentosa）、白花泡桐（Paulownia fortunei）和葡萄（Vitis vinifera）等植物中应用，成功培育出多倍体品种[3]。桃金娘的研究主要集中在有性繁殖[4-6]、无性繁殖[7-11]及药用和食用[12-17]等方面，未见使用秋水仙素对桃金娘种子进行诱变的相关报道。本研究以桃金娘种子为材料，设置不同秋水仙素浓度和浸泡时间，研究各处理对桃金娘种子发芽、幼苗移栽成活及变异的影响，探索秋水仙素对桃金娘的诱变效应，为桃金娘种质创新提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

2020年8月21日，在广西防城港上思县那琴乡采收桃金娘种子，处理后立即播种；2020年8月23日—8月29日，将种子播种在广西壮族自治区林业科学研究院园林花卉所苗圃内。

1.2 方法

1.2.1 种子与基质处理

将桃金娘果肉碾碎，用沙粒与果肉反复摩擦，直到果肉与种子完全分离，用清水反复冲洗种子，直到清洗干净。在遮光和常温条件下，采用5 000 mg/L 硝酸钾溶液浸泡种子12 h，再根据试验方案开展试验。

以河沙为基质；将河沙装入无孔穴盘（60 cm ×30 cm×10 cm）；基质厚度5 cm。

1.2.2 诱变处理与播种

先用少量无水酒精溶解秋水仙素，再用蒸馏水稀释。设置6 个秋水仙素浓度，分别为0、0.5、1、3、5和10 mg/mL；设置4 个浸泡时间，分别为12、24、36和48 h，共24 个处理（表1）。每处理300 粒种子，3次重复，共21 600 粒种子。完成浸种处理后，用蒸馏水冲洗种子5 次，然后播种。均匀地把种子播种在河沙基质中，再覆盖2 cm 河沙，用手轻轻压紧，最后用1 000 倍多菌灵水溶液淋透基质。播种后，基质湿度保持在60%～70%，环境温度为25～30 ℃。

表1 试验设计Tab.1 Experimental design

1.2.3 指标测定

播种后，连续观测桃金娘种子发芽情况，持续90天。每15天为1个时间段，统计15、30、45、60、75和90天时的发芽率，分析种子发芽趋势。

播种后，每天观察并记录种子发芽情况。桃金娘种子发芽势不整齐，连续1周无种子发芽时，结束观察，计算发芽率。

桃金娘植株株高2～3 cm、含有4～6张叶片时，进行移栽。2021年6月，统计幼苗移栽成活数，计算成活率；2021年12月，统计变异数，计算变异率。测定表型变异株的株高和地径，观察叶形、株型和叶色等指标；分别采用卷尺（精度为0.01 cm）、数显游标卡尺（精度为0.01 mm）和比色卡（皇家园艺出版）测定株高和地径及对比叶色。

1.3 数据处理

采用Excel 2010 软件对数据进行统计；采用SPSS软件进行多重比较分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理下桃金娘种子的发芽趋势

播种15 天时，所有处理的种子发芽率均不到1%；播种30、45、60、75 和90 天时，发芽率最高的处理分别为 T11（1.78%）、T14（47.67%）、T10（77.00%）、T10（81.89%）和T10（82.33%）处理；发芽高峰为播种后30～75 天（图1）。T10 处理前期的发芽率较低，播种45天后的发芽率均最高。

图1 不同处理下桃金娘种子的发芽趋势Fig.1 Effects of different treatments on germination trends of R.tomentosa seeds

2.2 相同浓度不同浸泡时间对桃金娘种子发芽的影响

浓度为0、1、3 和10 mg/mL 时，浸泡24 h 的种子发芽率最高；其中，浓度为0 和10 mg/mL 时，与其他浸泡时间均差异显著（P< 0.05）（图2）。浓度为0.5和5 mg/mL时，浸泡12 h的发芽率最高；其中，浓度为5 mg/mL时，与其他浸泡时间均差异显著（P<0.05）。

图2 相同浓度不同浸泡时间对桃金娘的影响Fig.2 Effects of different soaking time at the same concentration on R.tomentosa

2.3 不同处理对桃金娘种子发芽及幼苗移栽成活和变异的影响

浓度为0 mg/mL 时，4个浸泡时间的种子发芽率为57.11% ～ 64.11%；有6 个处理的发芽率均高于0 mg/mL 浓度时的最高发芽率，分别为T5、T10、T12、T14、T15 和T17 处理；T10 处理的发芽率最高（82.33%），其次为T17 处理（79.67%），T24 处理最低（54.56%）（表2）。浸泡12 h时，浓度为5 mg/mL处理的发芽率最高，与其他5 个浓度处理均差异显著（P< 0.05）；浸泡24 和48 h 时，浓度为1 mg/mL 处理的发芽率最高，与其他5 个浓度处理均差异显著（P< 0.05）。总体来看，浓度为1 和5 mg/mL 及浸泡时间为12和24 h，发芽效果较好；其中，T10处理（浓度1 mg/mL，浸泡24 h）效果最好。

表2 不同处理对桃金娘种子发芽率及幼苗移栽成活率和变异率的影响Tab.2 Effects of different treatments on germination rates of seeds and transplanting survival rates and variation rates of seedlings of R.tomentosa

浓度为0 mg/mL 时，4个浸泡时间的幼苗移栽成活率为57.84%～71.73%；有8 个处理的成活率高于0 mg/mL 浓度时的最高成活率，分别为T9、T6、T10、T11、T12、T18、T22和T23处理；T11处理的成活率最高（96.09%），其次为T10 处理（93.39%），T24 处理最低（36.43%）。相同浸泡时间下，1 mg/mL 浓度处理的幼苗移栽成活率均最高，与其他处理均差异显著（P<0.05），均在90%以上。

有16 个处理产生变异，共获得112 株表型变异株；0 mg/mL 浓度处理均不能产生变异。变异率最高的为T24 处理（8.50%），其次为T16、T7 和T10 处理，分别为5.21%、4.81%和3.74%。

2.4 表型变异株的形态特征

与对照（处理1）相比，幼苗变异特征主要为株型紧凑或松散、节间缩短、分枝增多、枝条柔软、叶片椭圆或边缘反卷且狭长和叶片增厚等（表3，图2）。叶色均为GREEN GROUP 137 Moderate Olive Green B。

图2 桃金娘部分表型变异株Fig.2 Partial phenotypic variants of R.tomentosa

表3 主要变异类型的形态指标Tab.3 Morphological indicators of major variant types

3 讨论与结论

3.1 讨论

本研究采用秋水仙素处理桃金娘种子，发现桃金娘种子发芽势不整齐，发芽持续周期较长，发芽高峰期为播种后30～75天，这与桃金娘自身的种子特性有关，在前期的播种繁殖时也出现类似现象。

浓度及处理时间是秋水仙素诱导突变必不可少的因素，本研究结果表明，浓度为0 mg/mL时，4个浸泡时间的种子发芽率为57.11%～64.11%；有6 个处理的发芽率均高于0 mg/mL 浓度时的最高发芽率，说明一定浓度的秋水仙素和适宜的浸泡时间对桃金娘种子萌发有促进作用。徐佳琦[18]研究表明，随秋水仙素浓度增加，洋紫荆（Bauhinia variegate）种子发芽率降低；0.5 和1 mg/mL 浓度下处理24 h 有利于种子发芽。路珂瑀等[19]研究表明，适宜浓度秋水仙素对小麦（Triticum aestivum）种子发芽及幼苗生长有促进作用，其作用效果与新型植物生长促进剂芸苔素内酯相当，可将秋水仙素作为新型植物生长调节物质，进行开发。

翟秀明等[20]研究指出，茶树腋芽成活率随秋水仙素浓度增加和处理时间延长而降低，且不同处理时间和浓度间，腋芽成活率变异较大。本研究中，所有处理的种子发芽率和绝大部分处理的幼苗移栽成活率均高于50%，发芽率和成活率并不随秋水仙素浓度增加和浸泡时间延长呈降低趋势。这可能是因为不同物种对秋水仙素的敏感性不同；且本研究设置的浸泡时间最长只有48 h，秋水仙素作用时间较短，可能不能充分发挥作用。

秋水仙素诱导植物组织材料后，会出现不同类型的变异特征。本研究共获得112株桃金娘表型变异株，其中采用10 mg/mL浓度秋水仙素处理48 h 可获得最高的变异率，部分处理未获得变异株。桃金娘表型变异株以株型紧凑或松散、节间缩短、分枝增多、枝条柔软、叶片椭圆或边缘反卷且狭长和叶片增厚为主要特征，大部分表型变异株有随植株生长变异特征逐渐消失的趋势。任雪羽[21]研究发现，使用0.2%秋水仙素处理木槿（Hibiscus syriacus）种子后，苗木出现株高矮化、茎段增粗、节间距缩短和叶片长宽增大等变异现象，与本研究部分变异特征一致；一定浓度的秋水仙素和浸泡时间可能会抑制植株节间伸长。

之后，可继续观测表型变异株，并采用组织显微切片和分子标记对其进行研究；本研究设置的秋水仙素浓度和浸泡时间对桃金娘种子诱导的变异率较低，需进一步优化试验方法；为获得更多变异株，可用秋水仙素对桃金娘顶芽进行诱变处理。

3.2 结论

本研究通过设置不同秋水仙素浓度和浸泡时间，研究各处理对桃金娘种子发芽及幼苗的影响。采用1 mg/mL 浓度浸泡24 h，种子发芽率最高，幼苗移栽成活率和变异率均较高，可采用该方法对桃金娘种子进行处理。浓度为1 mg/mL时，4个浸泡时间处理的幼苗移栽成活率均在90%以上，与其他浓度处理差异显著；其中，浸泡36 h 的成活率最高；有16个处理产生变异，共获得112株表型变异株，其中秋水仙浓度为10 mg/mL、浸泡时间48 h 处理的变异率最高。