不同处理方法对独脚金种子萌发的影响

羊 青, 王祝年, 王清隆, 王茂媛, 晏小霞

(1.中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所, 海口 571101;2.农业农村部热带农业野生植物基因资源鉴定评价中心, 海口 571101;3.农业农村部中药材生物学与栽培重点实验室, 海口 571101;4.海南省热带药用植物工程研究中心, 海口 571101)

独脚金的繁殖方式主要为种子繁殖,其种子量极大,每个蒴果平均包含1 350粒种子,每株可产5万～50万粒种子。种子萌发是植物生长的关键阶段,需要特定的条件才能诱导发芽。水分、温度和空气是植物种子发芽的基本条件,然而寄生植物在满足以上发芽条件的情况下,并不能顺利萌发[7],通常还需要外源激素刺激才能够萌发,这些外源激素往往是由寄主植物分泌的。成熟的独脚金种子有休眠期,需要借助外部条件打破其休眠才能萌发。本研究以独脚金种子为试验材料,探讨温度、光照、低温层积、植物生长调节剂、贮藏时间对独脚金种子萌发的影响,以期为独脚金的人工种植技术研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 材 料

供试的独脚金种子采自海南省儋州市的南药种质圃,蒴果开裂,种子发黑,种子基本成熟。试验前将蒴果剥开,收集种子用于萌发试验。

1.2 方 法

1.2.1独脚金种子预处理

将收集到的独脚金种子用5% NaClO溶液(含0.02%吐温20)浸泡处理5 min,然后用蒸馏水反复清洗3次。在直径9 cm的培养皿中铺一张滤纸,将清洗干净的种子放在滤纸上,培养皿中添加1 mL蒸馏水以保持滤纸湿润。用封口膜将培养皿密封,并用铝箔将培养皿包裹起来,将培养皿放置于培养箱中预培养。将预培养的种子转移到另一个培养皿中,培养皿中铺一张滤纸,每个培养皿中放置100粒种子,在培养皿中添加1 mL蒸馏水以保持滤纸湿润。

1.2.2独脚金种子萌发实验

将配制好的生长调节剂溶液添加到独脚金种子的培养皿中,对照组添加等量的蒸馏水,密封,将培养皿放置于培养箱中,在设置的实验条件下进行培养,将培养好的种子用光学显微镜观察其萌发情况(以胚根突出种皮即视为萌发),并计算种子发芽率,每组试验设置3个重复,每个重复100粒种子。

发芽率/%=(发芽第6天正常发芽粒数/供试种子总数)×100%。

抓住主要矛盾进行调解法是指劳动争议调解员在进行调解时，依照劳资纠纷的具体情况，抓住纠纷发展过程中起决定作用的矛盾进行调解的方法。抓住主要矛盾进行调解一般表现为抓住申请调解当事人最关心的核心问题。

1.2.3预处理时间

将同时采收的独脚金种子分别预培养3 d,7 d,13 d,21 d,34 d,在最佳培养条件下进行试验。试验采用贮藏180 d的独脚金种子。

1.2.4温度与光照处理

温度设置3个处理,恒温25 ℃,30 ℃,35 ℃。分别设置全光照和全黑暗2个处理,其中黑暗处理是用锡纸将培养皿包裹起来,放在全光照相同条件下。试验采用贮藏180 d的独脚金种子。

1.2.5植物生长调节剂处理

生长调节剂处理采用0.1 mg/L独脚金内酯合成类似物(GR 24)、1 μmol/L赤霉素(GA)、0.1 μmol/L激动素(6 KT)、0.1 μmol/L脱落酸(ABA)、0.01 μmol/L玉米素(TZ),每个处理加100 μL生长调节剂。在最佳培养条件下进行种子萌发试验,对照为同样条件下等量的蒸馏水处理(ck)。试验采用贮藏90 d的独脚金种子。

1.2.6低温层积处理

随机取同时采收的种子置于试管中,将试管盖紧并用封口膜密封,分别于冰箱(4 ℃)层积3 d,46 d和138 d。室温下干燥贮藏的种子为对照,在最佳培养条件下进行种子萌发试验。试验采用贮藏180 d的独脚金种子。

1.2.7不同贮藏时间处理

将同时采收的独脚金种子用种子袋随机装好,室温下放在干燥皿中贮藏,分别贮藏10 d,40 d,70 d,在最佳培养条件下进行种子萌发试验。

1.3 数据处理

采用SPSS 21.0软件进行数据统计分析,采用Excel 2021软件作图,所有数值结果均以平均值±标准误差表示,不同小写字母表示不同组数据间差异显著 (p<0.05)。

2 结果与分析

2.1 独脚金种子的基本形态

独脚金种子为金褐色,大多数为椭圆形,无毛,具网状和纵线或脊,种子微小,长379 μm,宽275 μm;种皮坚硬,有明显的纵条脊突,而且纵纹之间有一些横纹联系,共同构成网状脊突(图1)。

图1 独脚金种子形态Fig.1 The seed morphology of Striga asiatica

2.2 预处理时间对独脚金种子萌发的影响

由图2可知,当预处理时间为0 d和3 d时,独脚金种子不萌发;预处理时间为7 d时,萌发率为32%,随着预处理时间增加,独脚金种子萌发率随之上升,预处理为13 d时萌发率最高,达到83%。继续延长预处理时间至20 d和34 d,萌发率显著下降(p<0.05),因此独脚金种子预处理最佳期限为13 d。

图2 预处理时间对独脚金种子萌发率的影响Fig.2 Effect of preconditioning time on germination rate of Striga asiatica

2.3 温度和光照对独脚金种子萌发率的影响

由图3可知,在黑暗中,25 ℃,30 ℃和35 ℃恒温条件下,独脚金种子均具有较高的萌发率,分别为83%,88%和78%,且在30 ℃恒温条件下独脚金种子萌发率最高。独脚金种子在全光照条件下没有萌发。

图3 温度对独脚金种子萌发率的影响Fig.3 Effect of temperature on germination percentage of Striga asiatica

2.4 不同植物生长调节剂对独脚金种子萌发的影响

不同植物生长调节剂的试验温度为30 ℃,预培养处理13 d,结果表明,植物生长调节剂均可显著提高独脚金种子的萌发率。其中,GR 24的效果最好,萌发率最高,达到73%,显著高于其他生长调节剂(p<0.05);其次是6 KT,处理后的萌发率为47%;此外,GA、TZ、ABA也有一定的促进作用,处理后萌发率分别为20%,17%和15%(图4)。

图4 植物生长调节剂对独脚金种子萌发率的影响Fig.4 Effect of plant growth regulators on seed germination rate of Striga asiatica

2.5 低温层积对独脚金种子萌发的影响

由图5可知,随着低温层积时间逐渐增长,独脚金种子萌发率则逐渐降低,对照未经层积处理的萌发率为86%,层积3、46、138 d后的萌发率分别下降到69%、16%、0,显著低于未经层积处理的萌发率(p<0.05)。

图5 层积不同时间后独脚金种子的萌发率 Fig.5 Seed germination rate of Striga asiatica after different cold stratification time

2.6 不同贮藏时间对独脚金种子萌发的影响

由图6可知,独脚金种子萌发率随着贮藏时间延长表现出先上升后下降的动态变化。刚采收的种子发芽率很低,仅为5%,随着贮藏时间增长,种子萌发率逐渐增高。贮藏10,40,60 d的萌发率分别上升至25%,70%,79%(p<0.05);贮藏80,135,180 d的萌发率分别为87%,90%,89%,三个贮藏时间的种子萌发率无显著差异(p>0.05);当贮藏时间为270 d时,萌发率显著下降至74%,贮藏时间为330 d时,萌发率为20%,贮藏1年的种子萌发率仅为7%。以上结果表明,贮藏80～180 d的种子最适合萌发。

图6 不同贮藏时间对独脚金种子萌发率的影响Fig.6 Effect of different storge time on seed germination rate of Striga asiatica

3 讨 论

成熟的独脚金种子种皮坚硬色泽光亮,种子必须充分暴露在湿润的环境中,才会对萌发刺激物有反应,否则无法萌发。暴露在湿润环境中时间的长短,即预处理时间影响着独脚金种子的萌发率。本研究结果显示,预处理13 d的种子萌发率最高,时间太短或太长均可导致种子萌发率下降甚至不萌发。独脚金种子有休眠期,在有寄主植物根的分泌物诱发的条件下,3～4个月以后就能萌发,一般休眠18个月后最适合萌发[6]。本研究发现,在实验室条件下通过延长预处理时间可促进独脚金种子提早萌发,贮藏10 d萌发率即可达到25%,贮藏80～180 d的萌发率均可高达80%以上,然而当贮藏时间为12个月时,发芽率降低至7%,这表明独脚金的休眠特性是一个动态变化的过程。在田间生长过程中,由于受到天气和环境的影响,休眠特性也可能会发生变化,这也许是独脚金种植的难点。Brown等[8]研究表明,独脚金种子萌发不会发生在低温环境中,因此本研究以25 ℃,30 ℃和35 ℃为条件研究温度对其发芽率的影响,结果显示,30 ℃下萌发率最高。光照是部分种子萌发的必要环境因子,光照既可促进种子萌发[8],也可抑制种子萌发[10]。本研究结果显示,独脚金种子在光照条件下几乎不萌发,说明光照不是独脚金种子萌发的必需条件之一。

独脚金为根寄生植物,种子的萌发需要来自寄主植物信号分子的刺激才得以实现。本研究表明,独脚金内酯(GR 24)、赤霉素(GA)、激动素(6 KT)和玉米素(TZ)等植物生长调节剂均可诱导独脚金种子萌发,且独脚金内酯刺激后的萌发率最高,6 KT、GA、TZ、ABA处理的种子萌发率依次降低。GR 24是一类在植物根部产生的萜内酯,属于新型植物激素,是一类具有很强的诱导独脚金种子萌发活性的小分子物质,还可调控植物的整体结构形态[11-12]。Matusova等[13]还研究了独脚金种子对GR 24刺激萌发的敏感度,结果发现,其敏感度随着预处理的时间增加而加强,最长可达20 d,此后敏感度就会下降,而且敏感期很短,种子很快又会进入二次休眠。一般来说,低温层积处理可以促进种子萌发,主要通过使种子中的抑制物质含量下降、种皮软化、种胚发育后熟等促进萌发[14],但是本研究发现,低温层积会导致独脚金种子萌发率显著降低,并且随着层积时间增长(层积138 d)逐渐降低为0,说明低温会导致独脚金种子进入二次休眠,表现出休眠循环现象。独脚金种子特殊的休眠特性可用于指导人工栽培条件下种子的萌发处理。

4 结 论

综上所述,不同处理下独脚金种子萌发的最佳条件为:种子常温贮藏80～180 d,GR 24为萌发刺激物,预处理13 d,30 ℃下黑暗条件培养。恒温和变温条件下的种子萌发率有显著性差异,恒温下的萌发率显著低于变温[15],独脚金种子萌发的变温条件还有待研究。由于独脚金种子休眠时间较长,如何更有效打破其种子休眠,加快种子萌发进程是下一步研究的重点。