[摘要]以经变温层积90 d的巫山淫羊藿种子为材料,用不同配比的氟啶酮、赤霉素混合溶液浸种,并转入10/20 ℃变温和4 ℃低温中发芽,比较了各处理种子发芽势、发芽率及烂种率,旨在了解氟啶酮、赤霉素、发芽温度对巫山淫羊藿种子休眠解除的影响。结果表明:①赤霉素、氟啶酮、发芽温度可显著影响种子休眠解除效果,其中,氟啶酮效应最强,温度其次,赤霉素最弱。低温中,10 mg・L-1氟啶酮+300 mg・L-1赤霉素处理发芽率最高,为793%,20 mg・L-1氟啶酮+200 mg・L-1赤霉素处理发芽势最高,为5.2.7%;变温中,20 mg・L-1氟啶酮+200 mg・L-1赤霉素处理发芽率、发芽势最高,分别为720%,5.60%。②巫山淫羊藿种子只能在低温中萌发,不能在变温中萌发,但氟啶酮可使其于变温中萌发;③赤霉素、浸种具有增加烂种率的风险。研究表明,一定浓度配比的氟啶酮、赤霉素混合溶液,能显著提高种子休眠解除率,增加种子发芽速度和成苗率,但是赤霉素也有增加烂种率的风险,实际应用中应合理规避。
[关键词]氟啶酮; 赤霉素; 种子休眠; 巫山淫羊藿
巫山淫羊藿Epimedium wushanense为小檗科Berberidaceae淫羊藿属多年生宿根性草本药用植物,以干燥叶入药,具补肾阳,强筋骨,祛风湿的功效,是传统中医药中利用最为广泛的中药之一,也是我国指定药用淫羊藿品种之一[1]。淫羊藿属药材主要来源于野生资源,由于长期过度采挖及不合理利用,淫羊藿属野生资源已面临枯竭,资源保护工作迫在眉睫,与资源保护密切相关的种苗快速繁殖技术亟待建立[23]。
目前,生产上常通过淫羊藿地下根茎采用分株法进行无性繁殖,但该法周期长、效率低[4]。张著林等发现粗毛淫羊藿可通过种子进行种苗繁殖后,关于淫羊藿种子研究的报道逐渐增多[59],其中,樊家乙等[6]发现巫山淫羊藿种子具有胚形态休眠及内源萌发抑制物质,但所用材料是否为巫山淫羊藿有待商榷;付长珍等[7]发现拟巫山淫羊藿具有形态生理休眠,暖温可解除种子生理休眠,低温可解除种子形态休眠,形态休眠解除后种子需在低温中萌发。
脱落酸(ABA)和赤霉素(GA)为2种相互拮抗的植物激素,在种子休眠与萌发中起着重要的调控作用。其中,ABA为种子萌发抑制因子,GA为种子萌发促进因子,内源ABA/GA水平决定着种子对环境信号的响应特性,进而使种子表现出休眠或萌发的现象[101.1]。氟啶酮为ABA生物合成抑制剂,具有促进种子萌发的作用,也具有促进种子于不利的高温条件下萌发的作用[1.2.1.5]。本研究以巫山淫羊藿种子为实验材料,不仅研究了氟啶酮与赤霉素对巫山淫羊藿种子休眠的影响,还研究了发芽温度对处理后种子的萌发的影响。以期建立一套适于巫山淫羊藿种子休眠解除的方法,为巫山淫羊藿种苗快速繁殖提供理论依据。
1材料与方法
1.1样品201.3年5月于贵州省贵阳市黔南州龙里镇采集成熟度一致,形态饱满的巫山淫羊藿蒴果,用牛皮纸装好;回到实验室后,将种子从蒴果中分离出来,除去瘪粒及杂物,蒸馏水洗净种子,将种子贮藏于10 ℃无光培养箱中备用;75%乙醇浸种60 s进行表面消毒,蒸馏水洗净种子;1%次氯酸钠消毒1.5 min,蒸馏水洗净种子;先将洗净的无菌河沙与蒸馏水配制成含水量为20%的湿沙(100 g河沙,20 mL水),再将种子与湿沙以1∶7质量比拌种,转入10/20 ℃无光照条件进行变温层积。层积过程中,每隔1.5 d倒种1次,并适当补充水分。变温层积90 d后,将种子分离出来,消毒备用。
1.2种子处理本文采用2因素完全试验设计,以赤霉素(0,200,300,400 mg・L-1)、氟啶酮(0,5,10,20 mg・L-1)完全组合浸种巫山淫羊藿种子2.4 h,浸种结束后先用无菌蒸馏水洗净种子,再进行发芽实验,以未经浸种的种子作为CK。
发芽实验:将50粒种子播种于直径90 mm含20 mL 05%琼脂培养基的一次性培养皿中,并用parafilm 封口膜封口,每处理3个重复,整个过程在超净工作台中进行。播种结束后,分别将种子置于4 ℃,10/20 ℃条件进行发芽。2周后开始调查发芽率,此后每隔1周调查1次,调查至第5.6天。调查过程中胚根突破种皮视为萌发,每次调查结束时挑出已发芽种及烂种。
GR=Gf×100% (1)
GE=Gm×100% (2)
Rot=R/N×100% (3)
其中,GR为发芽率(germination rate),GE为发芽势(germination energy),Rot为烂种率(Rotten rate),Gf为发芽结束时种子萌发总数,Gm为发芽至2.8 d时种子萌发总数,N为发芽用种子总数,R为发芽结束时烂种总数。
1.3数据处理用R 3.2.2进行数据处理、分析并作图,采用AOV模型对种子在不同发芽温度中发芽率、发芽势及烂种率进行3因素方差分析;采用Duncan多重比较法对种子发芽率、发芽势及烂种率进行多重比较。
2结果与分析
2.1发芽温度、赤霉素、氟啶酮对巫山淫羊藿种子发芽率、发芽势及烂种率影响方差分析发芽温度,氟啶酮和赤霉素对巫山淫羊藿种子发芽率影响均极显著(P 发芽温度对巫山淫羊藿种子发芽势影响极显著(P=0003),氟啶酮和赤霉素对发芽势影响也均极显著(P 酮赤霉素交互作用也均极显著(P 发芽温度,氟啶酮对种子烂种影响均不显著(P分别为01.97,02.63),赤霉素对烂种影响极显著(P 2.2不同赤霉素、氟啶酮浓度组合对低温发芽条件下种子发芽率的影响低温条件下,10 mg・L-1氟啶酮+300 mg・L-1赤霉素处理(记为F10GA300),发芽率最高,其次为F20GA200,分别为793%,720%,F0GA0最低,为07%。未施用氟啶酮的各处理,发芽率均小于60%,见图1。
施用氟啶酮可显著增加种子发芽率,但增幅因赤霉素浓度不同而不同:赤霉素质量浓度为0 mg・L-1时,种子发芽率增幅表现为F10>F5>F20;赤霉素质量浓度为200 mg・L-1时,表现为F20>F10>F5,F20显著高于F5;赤霉素质量浓度为300 mg・L-1时,表现为F10>F20=F5,F10显著高于其他处理;赤霉素质量浓度为400 mg・L-1时,表现为F10>F20>F5,F10显著高于F5,见图1。
只施用赤霉素对种子萌发影响不显著,但同时施用氟啶酮与赤霉素可显著提高种子发芽率,增幅因赤霉素浓度不同而不同:氟啶酮为0 mg・L-1时,不同浓度赤霉素处理种子发芽率均低于60%,处理间差异不显著;氟啶酮为5,10 mg・L-1时,GA300发芽率最高,处理间差异显著;氟啶酮为20 mg・L-1时,GA200发芽率最高,见图1。
由经各处理种子于低温中发芽曲线可以看出,氟啶酮处理后,巫山淫羊藿种子萌发速度显著提高,赤霉素与氟啶酮存在交互作用,GA为0 mg・L-1时,种子萌发速度表现为F10>F5>F20>F0;GA为200 mg・L-1时,种子萌发速度表现为F20>F10>F5>F0;GA为300 mg・L-1时,种子萌发速度
数据表示为±s,不同字母表示数值间差异显著(P F10>F20>F0,F20与F5萌发速度相当;GA为400 mg・L-1时,种子萌发速度F10>F20>F5>F0,见图2。
2.3不同赤霉素、氟啶酮浓度组合对变温发芽种子发芽率的影响变温条件下,F20GA200处理发芽率最高,其次为F5GA0和F20GA400,氟啶酮为0 mg・L-1时,各处理发芽率均为0,见图3。
施用氟啶酮可显著增加种子发芽率,但增幅因赤霉素浓度不同而不同,赤霉素质量浓度为0 mg・L-1时,发芽率增幅表现为F5>F10>F20,F5显著高于F10,F20;赤霉素质量浓度为200 mg・L-1时,表现为F20>F10>F5,F20显著于F10,F5;赤霉素质量浓度为300 mg・L-1时,表现为F10>F5>F20,处理间差异不显著;赤霉素质量浓度为400 mg・L-1时,表现为F20>F5>F10,处理间差异不显著,见图3。
只施用赤霉素对种子萌发影响不显著,但同时施用氟啶酮与赤霉素可显著提高种子发芽率:氟啶酮为10 mg・L-1时,发芽率表现为GA300>G200>GA400>GA0,其中GA200,GA300显著高于GA0,GA400与GA0差异不显著;氟啶酮为20 mg・L-1
时,发芽率表现为GA200>G400>GA300>GA0,其中GA200最大,显著高于其他处理,GA400显著高于GA0;氟啶酮为5 mg・L-1时,发芽率表现为GA0>GA300>GA400>GA200,其中,GA200显著低于GA0,见图3。
由各处理种子在变温中的发芽曲线可知,氟啶酮处理后,巫山淫羊藿种子萌发速度显著提高,赤霉素与氟啶酮存在交互作用:GA为0 mg・L-1时,种子萌发速度表现为F5>F10=F20>F0;GA为200 mg・L-1时,种子萌发速度表现为F20>F10>F0,F10与F5萌发速度相当;GA为300 mg・L-1时,F5,F10,F20萌发速度相当,但均显著大于F0;GA为400 mg・L-1时,种子萌发速率表现为F20>F10>F0,F10与F5萌发速度相当,见图4。
2.4不同赤霉素、氟啶酮浓度组合对低温发芽种子发芽势的影响低温条件下,F20GA200发芽势最高,其次为F10GA300,氟啶酮为0 mg・L-1时,各处理发芽势均低于10%,见图5。
氟啶酮可显著增加种子发芽势,增幅因赤霉素浓度不同而不同:GA质量浓度为0 mg・L-1时,种子发芽表现为F5=F20>F5,处理间差异不显著;GA质量浓度为200 mg・L-1时,表现为F20>F10>F5,其中F20显著高于F10,F5;GA质量浓度为300 mg・L-1时,表现为F10>F20>F5,F10显著高于
F5;GA质量浓度为400 mg・L-1时,表现为F20>F10>F5,处理间差异不显著,见图5。
只施用赤霉素对种子萌发影响不显著,但同时施用氟啶酮与赤霉素可显著提高种子发芽率:氟啶酮质量浓度为5 mg・L-1时,种子发芽势表现为GA200>GA400>GA300>GA0,F5GA200显著高于F5GA0;氟啶酮质量浓度为10 mg・L-1时,发芽势表现为GA300>G400>GA200>GA0,其中,GA200显著高于GA0;氟啶酮质量浓度为20 mg・L-1时,发芽势表现为GA200>GA400>GA300>GA0,其中F20GA200显著高于其余各处理,GA300显著高于GA0,见图5。 2.5不同赤霉素、氟啶酮浓度组合对变温发芽种子发芽势的影响变温条件下,F20GA200发芽势最高,显著高于其余处理,其次为F20GA400,氟啶酮为0 mg・L-1时,各处理发芽势均为0,见图6。
氟啶酮具显著增加种子发芽势作用,增幅因赤霉素浓度不同而不同。GA为0 mg・L-1时,种子发芽势表现为F5>F10>F20,F5显著高于F20;GA为200 mg・L-1时,表现为F20>F10>F5,且F20显著高于F10,F5;GA为300 mg・L-1时,表现为F5>F10>F20,处理间差异不显著;GA为400 mg・L-1时,表现为F20>F10>F5,其中F20,F10显著高于F5。
单独施用赤霉素不能增加种子发芽势,但与氟啶酮共同使用可显著增加种子发芽势,氟啶酮质量浓度为5 mg・L-1时,发芽势表现为GA300>GA200>GA400>GA0,其中,GA300显著高于GA400和GA0;氟啶酮质量浓度为10 mg・L-1时,发芽势表现为GA400>G300>GA200>GA0,GA0显著低于其他余各处理;氟啶酮质量浓度为20 mg・L-1时,发芽势表现为GA200>GA400>GA300>GA0,其中GA200最大,显著高于其余各处理。
2.6不同处理组合对种子烂种率的影响低温条件下,烂种率较高的处理为F0GA300,F5GA200,F5GA400,F10GA400,F20GA300,F20GA400,均大于20%,其中F0GA300,F5GA200最高,分别为3.1.3%,3.3.3%,各处理差异不显著。尽管CK与F0GA0差异不显著,但F0GA0烂种率约为CK的3倍。变温条件下,烂种率较高的处理为F0GA200,F0GA300,F5GA200,F5GA400,F10GA300,F10GA400,F20GA300和F20GA400,均大于20%,其中F0GA300与F5GA200分别为3.73%,307%。CK与F0GA0烂种率差异显著,见图7。
3讨论
发芽温度、氟啶酮与赤霉素可显著影响巫山淫羊藿种子休眠解除,赤霉素还可显著影响烂种。3个影响因子中,对于发芽率,氟啶酮影响最显著,其次为发芽温度和赤霉素;对于发芽势,氟啶酮影响最强,赤霉素次之,温度最弱。赤霉素对烂种率的影响与赤霉素:氟啶酮交互作用对烂种率的影响相当;此外,浸种也可显著影响巫山淫羊藿烂种,这可能是由于浸种过程中种子自身含有的如酚类、黄酮类等化合物被淋洗出,而使得对微生物的抵抗能力减弱,进而表现出较高烂种率,这些化合物可能也是种子的内源萌发抑制物[16]。此外,低温条件下,氟啶酮质量浓度为0 mg・L-1时,各处理种子均可少量
A低温发芽烂种率;B变温发芽烂种率;Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ分别表示质量浓度为0,5,10,20 mg・L-1氟啶酮溶液。
萌发(图1),但是变温条件下发芽率全为0(图3),表明自然条件下,巫山淫羊藿种子需在低温条件下才能解除休眠和萌发,这与前人研究结果一致[67]。Argyris等在高温抑制莴苣种子萌发的研究中表明,氟啶酮可抑制高温条件下莴苣种子ABA的合成,并使其萌发,这也可能是变温条件下巫山淫羊藿种子可萌发的原因[15]。
变温条件下,施用氟啶酮可显著提高种子发芽势与发芽率,对于发芽势,F20GA200最高,可达5.60%,F5GA300,F10GA400,F20GA400次之,分别为401%,4.20%,4.3.3%;对于发芽率,F20GA200最高,为720%,其次为F5GA0,F20GA400,发芽率分别为61.3%,600%。低温条件下,施用氟啶酮可显著提高种子发芽势与发芽率,对于发芽势,F20GA200最高,可达5.2.7%,F10GA300次之,为400%;对于发芽率,F10GA300最高,为793%,其次为F20GA200,F10GA400,F10GA0,F10GA200,F5GA300,F20GA300,发芽率分别为720%,65.3%,640%,62.7%,63.3%,63.3%。
综上,氟啶酮与赤霉素结合使用可有效促进巫山淫羊藿种子萌发,其中,氟啶酮与赤霉素对变温条件种子发芽势的促进效应强于对低温条件种子发芽势促进效应,但对于发芽率,低温条件下的促进效应强于变温条件下的促进效应。由于氟啶酮是通过抑制类胡萝卜素合成而减少内源ABA生物合成的[17],类胡萝卜素除具有吸收光能参与光合作用外,还具有保护叶绿素不被光氧化而避免产生白化幼苗的作用[1.2,1.8]。因此,本研究以可促进巫山淫羊藿种子萌发、氟啶酮浓度较低、可充分利用氟啶酮与赤霉素交互作用为标准,选择氟啶酮、赤霉素最佳配比。最终,认为对于变温发芽条件,F5GA300,F10GA300为最佳处理组合;对于低温发芽条件,F10GA300,F10GA400,F10GA200,F5GA300可作为最佳处理组合。由于赤霉素、氟啶酮赤霉素、浸种均可显著影响巫山淫羊藿烂种,因此在实际应用中,还应加强种子消毒工作,避免由于过多烂种引起的种子浪费。由于工作量较大,本研究涉及的氟啶酮、赤霉素配比数目仍然较少,有必要进一步对氟啶酮、赤霉素最佳浓度配比进行筛选,以得到更高效的氟啶酮、赤霉素优化组合。
[参考文献]
[1]中国药典一部[S] 201.5: 1.66
[2]童红,江维克,周涛,等 贵州粗毛淫羊藿资源的利用状况及存在的问题[J] 贵州农业科学,201.3,4.1:2.3
[3]Ma H, He X, Yang Y, et al The genus Epimedium: an ethnopharmacological and phytochemical review[J]J Ethnopharmacol, 201.1, 1.3.4: 5.1.9 [4]Lubell J D, Brand M H Division size and timing influence propagation of four species of Epimedium L[J] Hort Sci, 2005, 40(5):1.4.44
[5]张著林,储蓉,孙超 粗毛淫羊藿种子繁殖试验初报[J] 种子,2007,2.6(3): 102
[6]樊家乙,郭巧生,刘作易,等 巫山淫羊藿种子休眠特性及破眠方法研究[J] 中国中药杂志,2010,3.5(2.4): 3.2.4.2
[7]付长珍,王新村,杨相波,等拟巫山淫羊藿种子休眠特性的初步研究[J] 中国农学通报,201.2(2.8): 76
[8]王晶,刘蓬蓬,何立华,等 朝鲜淫羊藿种子萌发的影响因子[J] 沈阳药科大学学报,201.3(30): 807
[9]田向荣,张明月,龙华,等 箭叶淫羊藿 (Epimedium sagittatum Maxim) 种子后熟作用的形态解剖研究[J] 种子,201.5(3.4): 3.6.
[10]Rajjou L, Duval M, Gallardo K, et al Seed germination and vigor[J] Ann Rev Plant Biol, 201.2, 63: 507
[11]Eiji N, Masanori O, Kiyoshi T, et al Abscisic acid and the control of seed dormancy and germination[J] Seed Sci Res, 2010, 20: 5.5
[12]KowalczykSchrder S, G Sandmann Interference of fluridone with the desaturation of phytoene by membranes of the cyanobacterium Aphanocapsa[J] Pestic Biochem Physiol, 1.992, 4.2(1): 7.
[13]王华磊, 郭玉海,翟志席,等氟啶酮对管花肉苁蓉种子萌发影响的研究[J] 中国中药杂志,2006,3.1(1.9): 1.63.8
[14]冯丹 氟啶酮、赤霉素及独脚金内酯对肉苁蓉种子萌发的调控[D] 呼和浩特:内蒙古大学,201.2
[15]Argyris J, Dahal P, Hayashi E, et al Genetic variation for lettuce seed thermoinhibition is associated with temperaturesensitive expression of abscisic acid, gibberellin, and ethylene biosynthesis, metabolism, and response genes[J]Plant Physiol, 2008, 1.4.8: 92.6
[16]Finkelstein R, Reeves W, Ariizumi T, et al Molecular aspects of seed dormancy[J] Plant Biol, 2008, 5.9(5.9): 3.87
[17]Armstrong G A, Hearst J E Carotenoids 2: genetics and molecular biology of carotenoid pigment biosynthesis[J] FASEB J, 1.996, 10(2): 2.2.8
[18]Li N, Yang Y, Ye J, et alEffects of sunlight on gene expression and chemical composition of lightsensitive albino tea plant[J] Plant Growth Regul, 201.5: 1
[摘要]以经变温层积90 d的巫山淫羊藿种子为材料,用不同配比的氟啶酮、赤霉素混合溶液浸种,并转入10/20 ℃变温和4 ℃低温中发芽,比较了各处理种子发芽势、发芽率及烂种率,旨在了解氟啶酮、赤霉素、发芽温度对巫山淫羊藿种子休眠解除的影响。结果表明:①赤霉素、氟啶酮、发芽温度可显著影响种子休眠解除效果,其中,氟啶酮效应最强,温度其次,赤霉素最弱。低温中,10 mg・L-1氟啶酮+300 mg・L-1赤霉素处理发芽率最高,为793%,20 mg・L-1氟啶酮+200 mg・L-1赤霉素处理发芽势最高,为5.2.7%;变温中,20 mg・L-1氟啶酮+200 mg・L-1赤霉素处理发芽率、发芽势最高,分别为720%,5.60%。②巫山淫羊藿种子只能在低温中萌发,不能在变温中萌发,但氟啶酮可使其于变温中萌发;③赤霉素、浸种具有增加烂种率的风险。研究表明,一定浓度配比的氟啶酮、赤霉素混合溶液,能显著提高种子休眠解除率,增加种子发芽速度和成苗率,但是赤霉素也有增加烂种率的风险,实际应用中应合理规避。
[关键词]氟啶酮; 赤霉素; 种子休眠; 巫山淫羊藿
巫山淫羊藿Epimedium wushanense为小檗科Berberidaceae淫羊藿属多年生宿根性草本药用植物,以干燥叶入药,具补肾阳,强筋骨,祛风湿的功效,是传统中医药中利用最为广泛的中药之一,也是我国指定药用淫羊藿品种之一[1]。淫羊藿属药材主要来源于野生资源,由于长期过度采挖及不合理利用,淫羊藿属野生资源已面临枯竭,资源保护工作迫在眉睫,与资源保护密切相关的种苗快速繁殖技术亟待建立[23]。
目前,生产上常通过淫羊藿地下根茎采用分株法进行无性繁殖,但该法周期长、效率低[4]。张著林等发现粗毛淫羊藿可通过种子进行种苗繁殖后,关于淫羊藿种子研究的报道逐渐增多[59],其中,樊家乙等[6]发现巫山淫羊藿种子具有胚形态休眠及内源萌发抑制物质,但所用材料是否为巫山淫羊藿有待商榷;付长珍等[7]发现拟巫山淫羊藿具有形态生理休眠,暖温可解除种子生理休眠,低温可解除种子形态休眠,形态休眠解除后种子需在低温中萌发。
脱落酸(ABA)和赤霉素(GA)为2种相互拮抗的植物激素,在种子休眠与萌发中起着重要的调控作用。其中,ABA为种子萌发抑制因子,GA为种子萌发促进因子,内源ABA/GA水平决定着种子对环境信号的响应特性,进而使种子表现出休眠或萌发的现象[101.1]。氟啶酮为ABA生物合成抑制剂,具有促进种子萌发的作用,也具有促进种子于不利的高温条件下萌发的作用[1.2.1.5]。本研究以巫山淫羊藿种子为实验材料,不仅研究了氟啶酮与赤霉素对巫山淫羊藿种子休眠的影响,还研究了发芽温度对处理后种子的萌发的影响。以期建立一套适于巫山淫羊藿种子休眠解除的方法,为巫山淫羊藿种苗快速繁殖提供理论依据。
1材料与方法
1.1样品201.3年5月于贵州省贵阳市黔南州龙里镇采集成熟度一致,形态饱满的巫山淫羊藿蒴果,用牛皮纸装好;回到实验室后,将种子从蒴果中分离出来,除去瘪粒及杂物,蒸馏水洗净种子,将种子贮藏于10 ℃无光培养箱中备用;75%乙醇浸种60 s进行表面消毒,蒸馏水洗净种子;1%次氯酸钠消毒1.5 min,蒸馏水洗净种子;先将洗净的无菌河沙与蒸馏水配制成含水量为20%的湿沙(100 g河沙,20 mL水),再将种子与湿沙以1∶7质量比拌种,转入10/20 ℃无光照条件进行变温层积。层积过程中,每隔1.5 d倒种1次,并适当补充水分。变温层积90 d后,将种子分离出来,消毒备用。
1.2种子处理本文采用2因素完全试验设计,以赤霉素(0,200,300,400 mg・L-1)、氟啶酮(0,5,10,20 mg・L-1)完全组合浸种巫山淫羊藿种子2.4 h,浸种结束后先用无菌蒸馏水洗净种子,再进行发芽实验,以未经浸种的种子作为CK。
发芽实验:将50粒种子播种于直径90 mm含20 mL 05%琼脂培养基的一次性培养皿中,并用parafilm 封口膜封口,每处理3个重复,整个过程在超净工作台中进行。播种结束后,分别将种子置于4 ℃,10/20 ℃条件进行发芽。2周后开始调查发芽率,此后每隔1周调查1次,调查至第5.6天。调查过程中胚根突破种皮视为萌发,每次调查结束时挑出已发芽种及烂种。
GR=Gf×100% (1)
GE=Gm×100% (2)
Rot=R/N×100% (3)
其中,GR为发芽率(germination rate),GE为发芽势(germination energy),Rot为烂种率(Rotten rate),Gf为发芽结束时种子萌发总数,Gm为发芽至2.8 d时种子萌发总数,N为发芽用种子总数,R为发芽结束时烂种总数。
1.3数据处理用R 3.2.2进行数据处理、分析并作图,采用AOV模型对种子在不同发芽温度中发芽率、发芽势及烂种率进行3因素方差分析;采用Duncan多重比较法对种子发芽率、发芽势及烂种率进行多重比较。
2结果与分析
2.1发芽温度、赤霉素、氟啶酮对巫山淫羊藿种子发芽率、发芽势及烂种率影响方差分析发芽温度,氟啶酮和赤霉素对巫山淫羊藿种子发芽率影响均极显著(P 发芽温度对巫山淫羊藿种子发芽势影响极显著(P=0003),氟啶酮和赤霉素对发芽势影响也均极显著(P 酮赤霉素交互作用也均极显著(P 发芽温度,氟啶酮对种子烂种影响均不显著(P分别为01.97,02.63),赤霉素对烂种影响极显著(P 2.2不同赤霉素、氟啶酮浓度组合对低温发芽条件下种子发芽率的影响低温条件下,10 mg・L-1氟啶酮+300 mg・L-1赤霉素处理(记为F10GA300),发芽率最高,其次为F20GA200,分别为793%,720%,F0GA0最低,为07%。未施用氟啶酮的各处理,发芽率均小于60%,见图1。
施用氟啶酮可显著增加种子发芽率,但增幅因赤霉素浓度不同而不同:赤霉素质量浓度为0 mg・L-1时,种子发芽率增幅表现为F10>F5>F20;赤霉素质量浓度为200 mg・L-1时,表现为F20>F10>F5,F20显著高于F5;赤霉素质量浓度为300 mg・L-1时,表现为F10>F20=F5,F10显著高于其他处理;赤霉素质量浓度为400 mg・L-1时,表现为F10>F20>F5,F10显著高于F5,见图1。
只施用赤霉素对种子萌发影响不显著,但同时施用氟啶酮与赤霉素可显著提高种子发芽率,增幅因赤霉素浓度不同而不同:氟啶酮为0 mg・L-1时,不同浓度赤霉素处理种子发芽率均低于60%,处理间差异不显著;氟啶酮为5,10 mg・L-1时,GA300发芽率最高,处理间差异显著;氟啶酮为20 mg・L-1时,GA200发芽率最高,见图1。
由经各处理种子于低温中发芽曲线可以看出,氟啶酮处理后,巫山淫羊藿种子萌发速度显著提高,赤霉素与氟啶酮存在交互作用,GA为0 mg・L-1时,种子萌发速度表现为F10>F5>F20>F0;GA为200 mg・L-1时,种子萌发速度表现为F20>F10>F5>F0;GA为300 mg・L-1时,种子萌发速度
数据表示为±s,不同字母表示数值间差异显著(P F10>F20>F0,F20与F5萌发速度相当;GA为400 mg・L-1时,种子萌发速度F10>F20>F5>F0,见图2。
2.3不同赤霉素、氟啶酮浓度组合对变温发芽种子发芽率的影响变温条件下,F20GA200处理发芽率最高,其次为F5GA0和F20GA400,氟啶酮为0 mg・L-1时,各处理发芽率均为0,见图3。
施用氟啶酮可显著增加种子发芽率,但增幅因赤霉素浓度不同而不同,赤霉素质量浓度为0 mg・L-1时,发芽率增幅表现为F5>F10>F20,F5显著高于F10,F20;赤霉素质量浓度为200 mg・L-1时,表现为F20>F10>F5,F20显著于F10,F5;赤霉素质量浓度为300 mg・L-1时,表现为F10>F5>F20,处理间差异不显著;赤霉素质量浓度为400 mg・L-1时,表现为F20>F5>F10,处理间差异不显著,见图3。
只施用赤霉素对种子萌发影响不显著,但同时施用氟啶酮与赤霉素可显著提高种子发芽率:氟啶酮为10 mg・L-1时,发芽率表现为GA300>G200>GA400>GA0,其中GA200,GA300显著高于GA0,GA400与GA0差异不显著;氟啶酮为20 mg・L-1
时,发芽率表现为GA200>G400>GA300>GA0,其中GA200最大,显著高于其他处理,GA400显著高于GA0;氟啶酮为5 mg・L-1时,发芽率表现为GA0>GA300>GA400>GA200,其中,GA200显著低于GA0,见图3。
由各处理种子在变温中的发芽曲线可知,氟啶酮处理后,巫山淫羊藿种子萌发速度显著提高,赤霉素与氟啶酮存在交互作用:GA为0 mg・L-1时,种子萌发速度表现为F5>F10=F20>F0;GA为200 mg・L-1时,种子萌发速度表现为F20>F10>F0,F10与F5萌发速度相当;GA为300 mg・L-1时,F5,F10,F20萌发速度相当,但均显著大于F0;GA为400 mg・L-1时,种子萌发速率表现为F20>F10>F0,F10与F5萌发速度相当,见图4。
2.4不同赤霉素、氟啶酮浓度组合对低温发芽种子发芽势的影响低温条件下,F20GA200发芽势最高,其次为F10GA300,氟啶酮为0 mg・L-1时,各处理发芽势均低于10%,见图5。
氟啶酮可显著增加种子发芽势,增幅因赤霉素浓度不同而不同:GA质量浓度为0 mg・L-1时,种子发芽表现为F5=F20>F5,处理间差异不显著;GA质量浓度为200 mg・L-1时,表现为F20>F10>F5,其中F20显著高于F10,F5;GA质量浓度为300 mg・L-1时,表现为F10>F20>F5,F10显著高于
F5;GA质量浓度为400 mg・L-1时,表现为F20>F10>F5,处理间差异不显著,见图5。
只施用赤霉素对种子萌发影响不显著,但同时施用氟啶酮与赤霉素可显著提高种子发芽率:氟啶酮质量浓度为5 mg・L-1时,种子发芽势表现为GA200>GA400>GA300>GA0,F5GA200显著高于F5GA0;氟啶酮质量浓度为10 mg・L-1时,发芽势表现为GA300>G400>GA200>GA0,其中,GA200显著高于GA0;氟啶酮质量浓度为20 mg・L-1时,发芽势表现为GA200>GA400>GA300>GA0,其中F20GA200显著高于其余各处理,GA300显著高于GA0,见图5。 2.5不同赤霉素、氟啶酮浓度组合对变温发芽种子发芽势的影响变温条件下,F20GA200发芽势最高,显著高于其余处理,其次为F20GA400,氟啶酮为0 mg・L-1时,各处理发芽势均为0,见图6。
氟啶酮具显著增加种子发芽势作用,增幅因赤霉素浓度不同而不同。GA为0 mg・L-1时,种子发芽势表现为F5>F10>F20,F5显著高于F20;GA为200 mg・L-1时,表现为F20>F10>F5,且F20显著高于F10,F5;GA为300 mg・L-1时,表现为F5>F10>F20,处理间差异不显著;GA为400 mg・L-1时,表现为F20>F10>F5,其中F20,F10显著高于F5。
单独施用赤霉素不能增加种子发芽势,但与氟啶酮共同使用可显著增加种子发芽势,氟啶酮质量浓度为5 mg・L-1时,发芽势表现为GA300>GA200>GA400>GA0,其中,GA300显著高于GA400和GA0;氟啶酮质量浓度为10 mg・L-1时,发芽势表现为GA400>G300>GA200>GA0,GA0显著低于其他余各处理;氟啶酮质量浓度为20 mg・L-1时,发芽势表现为GA200>GA400>GA300>GA0,其中GA200最大,显著高于其余各处理。
2.6不同处理组合对种子烂种率的影响低温条件下,烂种率较高的处理为F0GA300,F5GA200,F5GA400,F10GA400,F20GA300,F20GA400,均大于20%,其中F0GA300,F5GA200最高,分别为3.1.3%,3.3.3%,各处理差异不显著。尽管CK与F0GA0差异不显著,但F0GA0烂种率约为CK的3倍。变温条件下,烂种率较高的处理为F0GA200,F0GA300,F5GA200,F5GA400,F10GA300,F10GA400,F20GA300和F20GA400,均大于20%,其中F0GA300与F5GA200分别为3.73%,307%。CK与F0GA0烂种率差异显著,见图7。
3讨论
发芽温度、氟啶酮与赤霉素可显著影响巫山淫羊藿种子休眠解除,赤霉素还可显著影响烂种。3个影响因子中,对于发芽率,氟啶酮影响最显著,其次为发芽温度和赤霉素;对于发芽势,氟啶酮影响最强,赤霉素次之,温度最弱。赤霉素对烂种率的影响与赤霉素:氟啶酮交互作用对烂种率的影响相当;此外,浸种也可显著影响巫山淫羊藿烂种,这可能是由于浸种过程中种子自身含有的如酚类、黄酮类等化合物被淋洗出,而使得对微生物的抵抗能力减弱,进而表现出较高烂种率,这些化合物可能也是种子的内源萌发抑制物[16]。此外,低温条件下,氟啶酮质量浓度为0 mg・L-1时,各处理种子均可少量
A低温发芽烂种率;B变温发芽烂种率;Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ分别表示质量浓度为0,5,10,20 mg・L-1氟啶酮溶液。
萌发(图1),但是变温条件下发芽率全为0(图3),表明自然条件下,巫山淫羊藿种子需在低温条件下才能解除休眠和萌发,这与前人研究结果一致[67]。Argyris等在高温抑制莴苣种子萌发的研究中表明,氟啶酮可抑制高温条件下莴苣种子ABA的合成,并使其萌发,这也可能是变温条件下巫山淫羊藿种子可萌发的原因[15]。
变温条件下,施用氟啶酮可显著提高种子发芽势与发芽率,对于发芽势,F20GA200最高,可达5.60%,F5GA300,F10GA400,F20GA400次之,分别为401%,4.20%,4.3.3%;对于发芽率,F20GA200最高,为720%,其次为F5GA0,F20GA400,发芽率分别为61.3%,600%。低温条件下,施用氟啶酮可显著提高种子发芽势与发芽率,对于发芽势,F20GA200最高,可达5.2.7%,F10GA300次之,为400%;对于发芽率,F10GA300最高,为793%,其次为F20GA200,F10GA400,F10GA0,F10GA200,F5GA300,F20GA300,发芽率分别为720%,65.3%,640%,62.7%,63.3%,63.3%。
综上,氟啶酮与赤霉素结合使用可有效促进巫山淫羊藿种子萌发,其中,氟啶酮与赤霉素对变温条件种子发芽势的促进效应强于对低温条件种子发芽势促进效应,但对于发芽率,低温条件下的促进效应强于变温条件下的促进效应。由于氟啶酮是通过抑制类胡萝卜素合成而减少内源ABA生物合成的[17],类胡萝卜素除具有吸收光能参与光合作用外,还具有保护叶绿素不被光氧化而避免产生白化幼苗的作用[1.2,1.8]。因此,本研究以可促进巫山淫羊藿种子萌发、氟啶酮浓度较低、可充分利用氟啶酮与赤霉素交互作用为标准,选择氟啶酮、赤霉素最佳配比。最终,认为对于变温发芽条件,F5GA300,F10GA300为最佳处理组合;对于低温发芽条件,F10GA300,F10GA400,F10GA200,F5GA300可作为最佳处理组合。由于赤霉素、氟啶酮赤霉素、浸种均可显著影响巫山淫羊藿烂种,因此在实际应用中,还应加强种子消毒工作,避免由于过多烂种引起的种子浪费。由于工作量较大,本研究涉及的氟啶酮、赤霉素配比数目仍然较少,有必要进一步对氟啶酮、赤霉素最佳浓度配比进行筛选,以得到更高效的氟啶酮、赤霉素优化组合。
[参考文献]
[1]中国药典一部[S] 201.5: 1.66
[2]童红,江维克,周涛,等 贵州粗毛淫羊藿资源的利用状况及存在的问题[J] 贵州农业科学,201.3,4.1:2.3
[3]Ma H, He X, Yang Y, et al The genus Epimedium: an ethnopharmacological and phytochemical review[J]J Ethnopharmacol, 201.1, 1.3.4: 5.1.9 [4]Lubell J D, Brand M H Division size and timing influence propagation of four species of Epimedium L[J] Hort Sci, 2005, 40(5):1.4.44
[5]张著林,储蓉,孙超 粗毛淫羊藿种子繁殖试验初报[J] 种子,2007,2.6(3): 102
[6]樊家乙,郭巧生,刘作易,等 巫山淫羊藿种子休眠特性及破眠方法研究[J] 中国中药杂志,2010,3.5(2.4): 3.2.4.2
[7]付长珍,王新村,杨相波,等拟巫山淫羊藿种子休眠特性的初步研究[J] 中国农学通报,201.2(2.8): 76
[8]王晶,刘蓬蓬,何立华,等 朝鲜淫羊藿种子萌发的影响因子[J] 沈阳药科大学学报,201.3(30): 807
[9]田向荣,张明月,龙华,等 箭叶淫羊藿 (Epimedium sagittatum Maxim) 种子后熟作用的形态解剖研究[J] 种子,201.5(3.4): 3.6.
[10]Rajjou L, Duval M, Gallardo K, et al Seed germination and vigor[J] Ann Rev Plant Biol, 201.2, 63: 507
[11]Eiji N, Masanori O, Kiyoshi T, et al Abscisic acid and the control of seed dormancy and germination[J] Seed Sci Res, 2010, 20: 5.5
[12]KowalczykSchrder S, G Sandmann Interference of fluridone with the desaturation of phytoene by membranes of the cyanobacterium Aphanocapsa[J] Pestic Biochem Physiol, 1.992, 4.2(1): 7.
[13]王华磊, 郭玉海,翟志席,等氟啶酮对管花肉苁蓉种子萌发影响的研究[J] 中国中药杂志,2006,3.1(1.9): 1.63.8
[14]冯丹 氟啶酮、赤霉素及独脚金内酯对肉苁蓉种子萌发的调控[D] 呼和浩特:内蒙古大学,201.2
[15]Argyris J, Dahal P, Hayashi E, et al Genetic variation for lettuce seed thermoinhibition is associated with temperaturesensitive expression of abscisic acid, gibberellin, and ethylene biosynthesis, metabolism, and response genes[J]Plant Physiol, 2008, 1.4.8: 92.6
[16]Finkelstein R, Reeves W, Ariizumi T, et al Molecular aspects of seed dormancy[J] Plant Biol, 2008, 5.9(5.9): 3.87
[17]Armstrong G A, Hearst J E Carotenoids 2: genetics and molecular biology of carotenoid pigment biosynthesis[J] FASEB J, 1.996, 10(2): 2.2.8
[18]Li N, Yang Y, Ye J, et alEffects of sunlight on gene expression and chemical composition of lightsensitive albino tea plant[J] Plant Growth Regul, 201.5: 1