不同温度处理对卷丹百合珠芽生理生化指标的影响

2023-11-01闫晓迪唐道城

安徽农业科学 2023年20期

王艳,张瑜,闫晓迪,唐道城,唐楠*

(1.青海大学高原花卉研究中心,青海西宁 810016;2.青海省园林植物与观赏园艺重点实验室,青海西宁 810016)

卷丹百合(LiliumlancifoliumThunb.)是百合科(Liliacea)百合属(LiliumL.)多年生鳞茎类草本植物,其花色艳丽,花瓣向下反卷、被紫黑斑点,鳞茎呈白色卵状球形,味微苦,有镇咳祛痰、镇静助眠、促进肠胃消化等功效[1-2],是我国三大药食用百合之一[3]。卷丹百合繁殖方式主要有种子繁殖、鳞片扦插繁殖、分球繁殖和珠芽繁殖[4]。卷丹百合是三倍体种,具有自交不亲和性,因此结实少,繁殖系数低;鳞片扦插繁殖对操作技术和环境条件有较高要求,稍有操作不当易引发鳞片腐烂,不易推广;分球繁殖繁殖系数低,且常因病毒累积而导致种球退化。珠芽是生长在卷丹百合叶腋处的微小鳞茎。珠芽繁殖是利用珠芽作为繁殖器官进行营养繁殖的方式。由于珠芽数量多、生命力强、生活力高,珠芽繁殖是一种高效的繁殖方式[5]。在生产上,常利用珠芽易成苗等特点进行良种繁育,如在半夏[6]、淡黄花百合[7]、魔芋[8]等植物中采用珠芽繁殖有效解决了繁殖系数低及生长周期长的问题。

卷丹百合的珠芽与鳞茎一样,其休眠程度及休眠时间等因素都会影响出苗时间、出苗率、出苗整齐度及生长势。目前国内外关于百合鳞茎休眠机理方面有较多研究[9-11],对卷丹百合珠芽的相关研究较少。为了选择合适的温度处理人工打破休眠来促进珠芽栽培,笔者对珠芽分别进行了5、10、15和20 ℃ 4个不同温度处理,在不同时期测定其组织含水量、可溶性糖、淀粉等生理生化指标的变化,观测不同处理对珠芽出苗情况的影响,筛选最佳处理温度及处理时间,为更好地利用卷丹百合珠芽进行繁殖、提高繁殖效率提供技术支持,具有重要的理论价值和实践意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料以采自重庆黔江区马喇镇(108°51′E,29°17′N)的卷丹百合珠芽为试验材料。

1.2 试验设计6月采摘后进行5、10、15和20 ℃ 4个温度处理,各处理2 kg,分别在处理前(T0)、14 d(T1)、28 d(T2)、42 d(T3)、56 d(T4)取混合样进行生理指标测定;各温度处理的珠芽,分别在处理前(T0)、14 d(T1)、28 d(T2)、42 d(T3)、56 d(T4)取出30颗进行播种。每个温度处理下3个重复。播种时统一使用德国Floragard育苗基质,播于直径21 cm的聚乙烯塑料花盆中,每7 d记录珠芽出苗情况。

1.3 测定项目与方法采用烘干法测定珠芽的植物组织含水量[12],考马斯亮蓝G-250染色法测定可溶性蛋白质含量[13],蒽酮比色法测定可溶性糖含量和淀粉含量[14]。出苗率[15]=出苗数/播种粒数×100%。

1.4 数据分析采用Microsoft Excel 2016软件整理数据并作图,用软件IBM SPSS Statistics 22进行单因素方差分析(One-way ANOVA)及差异显著性比较。

2 结果与分析

2.1 不同温度处理对卷丹百合珠芽组织含水量的影响由图1可知,随着处理时间的延长,珠芽组织含水量整体呈下降趋势,且随着温度的升高,水分含量下降越快。20 ℃处理56 d后组织含水量降幅最大,下降了48.83%;5 ℃处理56 d后珠芽组织含水量最高,水分损失最小,仅下降13.73%。综上所述,5 ℃处理56 d后能较好地保持住珠芽自身的水分。

图1 不同温度处理下卷丹百合珠芽组织含水量Fig.1 Water content in bulbils of L.lancifolium under different temperature treatments

2.2 不同温度处理对卷丹百合珠芽可溶性蛋白含量的影响由图2可知,在不同温度下卷丹百合珠芽的可溶性蛋白含量整体呈上升趋势,均在56 d达到最高值,且都与处理前差异显著。5 ℃处理56 d后珠芽可溶性蛋白含量最高(2.78 mg/g),但与10、15和20 ℃处理差异不显著。

图2 不同温度处理下卷丹百合珠芽可溶性蛋白含量Fig.2 Soluble protein content in bulbils of L.lancifolium under different temperature treatments

2.3 不同温度处理对卷丹百合珠芽可溶性糖含量的影响由图3可知,20 ℃处理下珠芽可溶性糖含量变化趋势与其他处理不同,处理14 d内显著降低(49.64%),14 d后开始缓慢上升,至56 d达到最高值(70.35 mg/g),显著高于处理前的含量。5、10和15 ℃ 3个低温处理下珠芽可溶性糖含量变化趋势相同,在开始处理前14 d可溶性糖含量没有明显的下降,14～28 d显著上升,从28 d开始迅速下降并在42 d时到达最低值。

图3 不同温度处理下卷丹百合珠芽可溶性糖含量Fig.3 Soluble sugar content in bulbils of L.lancifolium under different temperature treatments

2.4 不同温度处理对卷丹百合珠芽淀粉含量的影响由图4可知,不同温度处理对珠芽淀粉含量影响显著。处理14 d开始各温度处理的珠芽淀粉含量均迅速上升,28 d时达到峰值,处理温度越低上升幅度越小,此时5 ℃处理珠芽淀粉含量最低,其次为10、15 ℃处理,20 ℃处理的淀粉含量最高。处理28 d后开始逐渐下降,56 d时珠芽内淀粉含量仍为20 ℃最高(52.45 mg/g),其次为15、10 ℃,5 ℃处理最低。

图4 不同温度处理下卷丹百合珠芽淀粉含量Fig.4 Starch content in bulbils of L.lancifolium under different temperature treatments

2.5 不同温度处理及处理时间对卷丹百合珠芽出苗情况的影响将不同温度处理的珠芽分别在处理14、28、42和56 d后进行栽植,观察其出苗情况,5 ℃处理56 d的珠芽出苗速度最快,且出苗率最高(56.67%)。低温处理时间会显著影响出苗速度及出苗率,处理14、28、42 d进行栽植的珠芽出苗率显著低于处理56 d。10 ℃与15 ℃处理28 d为最佳处理时间,播种42 d后出苗率分别达33.33%和36.67%,显著高于其他处理时间。20 ℃处理下,处理42 d是最佳处理时间,播种后出苗率为40%,显著高于其他处理时间(图5)。

注:a.5 ℃处理;b.10 ℃处理;c.15 ℃处理;d.20 ℃处理Note:a.5 ℃ treatment,b.10 ℃ treatment,c.15 ℃ treatment,d.20 ℃ treatment图5 不同温度处理及处理时间对卷丹百合珠芽出苗率的影响Fig.5 Effect of different temperature treatments and treatment times on emergence rate of L.lancifolium bulbils

3 讨论

卷丹百合珠芽与其鳞茎一样,具有自然休眠的特性,温度处理的主要作用是利用冷量积累来打破休眠。人们常采用低温处理的方式来打破鳞茎类植物的休眠,如唐菖蒲[15]、新铁炮百合[16]、郁金香[17]等均采用低温储藏的方式打破休眠,促进萌发和生长。不同植物或同种植物不同器官的休眠程度不一致,因此打破休眠所需的冷量积累不同,对低温处理的温度要求也不同。该研究结果表明,5 ℃低温处理珠芽,更有利于打破珠芽休眠,提高其出苗速度和出苗率。这与张恪等[18]的研究结果基本一致。

研究认为种子休眠水平和萌发时间取决于种子发育和成熟的时间[19],组织含水量不仅是判断种子成熟度的重要指标,而且能够反映种子水分状况和保水能力,直接影响种子的萌发和生长发育[20]。该研究通过比较不同温度处理下珠芽的水分含量,发现5 ℃处理下珠芽组织含水量下降幅度最慢,表明在5 ℃低温下珠芽水分散失最慢,较为充足的水分保证了其内部的生理代谢活动,有利于其休眠的解除。李芙等[21]对葡萄休眠进程中花芽内组织含水量的研究表明,组织含水量越低,下降幅度越大,代谢越弱,其休眠程度越深。因此在珠芽打破休眠过程中,采用低温处理保持较高的组织含水量更有利于休眠的解除。

可溶性蛋白含量的变化与珠芽的休眠进程密切相关。该研究结果表明,各温度处理下随着处理时间的延长珠芽内可溶性蛋白含量逐渐增加,5 ℃处理56 d后其含量高于其他处理,但不同温度处理之间并无显著差异。表明珠芽在休眠解除过程中,可溶性蛋白含量会随着生理代谢活动的增强而逐渐增多,这与马爽[22]低温诱导野生卷丹百合后鳞茎可溶性蛋白含量的变化趋势相反,这可能是与卷丹百合珠芽解除休眠有关。

糖含量的变化是碳水化合物代谢的关键指标,可溶性糖和淀粉在维持碳水化合物供需平衡中起着重要作用[23]。可溶性糖不仅是代谢的中间产物,也是呼吸消耗的底物,其含量直接反映了植株体内代谢反应和呼吸作用的强度。该研究中5 ℃处理56 d后卷丹百合珠芽内可溶性糖含量显著高于其他处理,表明该温度处理有效提高了珠芽内部代谢水平。徐淑萍等[24]研究发现“卡萨布兰卡”“达诺”和“黄宝贝”3个百合品种鳞茎内部可溶性糖含量随着低温解除休眠的进程显著增加。何桂芳等[25]对“索蚌”和“西伯利亚”2个百合品种的鳞茎进行低温解除休眠,发现2个品种内层与外层鳞片中可溶性总糖含量均随着冷藏天数增多而逐渐增加。可溶性糖是淀粉合成的底物,其含量与淀粉的积累密切相关[26]。该研究发现各温度处理14～28 d时可溶性糖含量均有所上升,此时各处理的淀粉含量迅速升高,随后淀粉含量缓慢下降,这在马铃薯[27]低温储藏中也有类似报道,认为可能与淀粉向还原糖转化受阻有关。此外,该研究发现各温度处理28 d后珠芽的淀粉含量开始下降,说明此时珠芽内淀粉开始被消耗为珠芽休眠的解除提供能量,这与高春英等[28]、樊金萍等[4]的研究结果一致。