瀕危植物抱莖和改良行菜種子萌發(fā)的研究

瀕危植物抱莖和改良行菜種子萌發(fā)的研究

cueleminiatamilis，又名斗葉科目，主要分布在遼寧省、甘肅、新疆等地。獨(dú)行菜(LepidiumapetalumWilld)屬十字花科獨(dú)行菜屬越年生或一年生草本植物,別名辣辣根等,主要分布在東北、華北、西北、西南各省。兩種獨(dú)行菜都屬于早春短命植物。目前,對(duì)抱莖獨(dú)行菜和獨(dú)行菜的研究主要集中在生物生態(tài)學(xué)特性、生殖學(xué)、解剖學(xué)、生藥學(xué)、栽培學(xué)、分類學(xué)等方面。作者以抱莖獨(dú)行菜(LepidiumperfoliatumLinnaeus)和獨(dú)行菜(LepidiumapetalumWilld)為材料,研究在不同的光照、溫度和外源ABA影響下兩種獨(dú)行菜種子萌發(fā)的適應(yīng)能力,探索它們種子萌發(fā)的特性,為今后深入研究適應(yīng)逆境的生理和分子機(jī)制提供前提依據(jù)。1材料和方法1.1aeus和創(chuàng)新種子抱莖獨(dú)行菜(LepidiumperfoliatumLinnaeus)種子采于新疆莫索灣地區(qū),獨(dú)行菜(LepidiumapetalumWilld)種子采于新疆大學(xué)。供試種子經(jīng)濃度為0.5%的NaClO溶液消毒20min,70%的酒精消毒30s。1.1.1光照強(qiáng)度及濕度控制種子的萌發(fā)培養(yǎng)基為1/2MS培養(yǎng)基,置于25℃的溫室中培養(yǎng)。一組24h持續(xù)光照處理(光照強(qiáng)度為1600lx,相對(duì)濕度控制在60%～70%),另一組24h持續(xù)黑暗處理(相對(duì)濕度控制在60%～70%)。每處理3個(gè)培養(yǎng)皿,每皿布種50粒。萌發(fā)過程中每隔24h統(tǒng)計(jì)一次發(fā)芽種子粒數(shù)。實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。1.1.2暗管溫度對(duì)發(fā)芽種子粒數(shù)的影響種子萌發(fā)培養(yǎng)基為1/2MS培養(yǎng)基,分別在0℃、4℃、10℃、20℃、25℃恒溫下持續(xù)黑暗培養(yǎng)。每處理3個(gè)培養(yǎng)皿,每皿布種50粒。萌發(fā)過程中每隔24h統(tǒng)計(jì)一次發(fā)芽種子粒數(shù)。實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。1.1.3不同溫度對(duì)發(fā)芽種子粒數(shù)的影響在1/2MS培養(yǎng)基中加入ABA溶液,使ABA的終濃度分別為0、1、5、10mg/l,將種子均勻地布于培養(yǎng)基上。分別在0℃、4℃恒溫下黑暗培養(yǎng)。每處理3個(gè)培養(yǎng)皿,每皿布種50粒。萌發(fā)過程中每隔24h統(tǒng)計(jì)一次發(fā)芽種子粒數(shù)。實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。1.2發(fā)芽指標(biāo)和計(jì)算方法1.2.1出生率實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)種子萌發(fā)以胚根的出現(xiàn)為標(biāo)志,萌發(fā)過程中每隔24h統(tǒng)計(jì)一次發(fā)芽種子粒數(shù)。萌發(fā)率=發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%1.2.2種子萌發(fā)期dtGI=∑Gt/Dt(Gt是第t日的日萌發(fā)種子數(shù),Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)),它可以用來檢測(cè)種子萌發(fā)的適宜條件范圍。萌發(fā)指數(shù)越高,表明種子的日萌發(fā)率越高種子萌發(fā)越快。1.2.3數(shù)據(jù)分析的方法數(shù)據(jù)采用Excel軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析、單因素方差分析。結(jié)果以百分率±標(biāo)準(zhǔn)誤差表示。2結(jié)果與分析2.1抱莖由不同光照和持續(xù)暗培養(yǎng)的種子萌發(fā)率由圖1可以看出,25℃條件下抱莖獨(dú)行菜種子在持續(xù)光照和持續(xù)黑暗下萌發(fā)9d,最終萌發(fā)率分別達(dá)到88.67%和92%。對(duì)萌發(fā)率方差分析,持續(xù)光照和持續(xù)黑暗培養(yǎng)對(duì)抱莖獨(dú)行菜種子萌發(fā)的影響差異不顯著(F=4.58801<F0.05=5.31765)。說明抱莖獨(dú)行菜種子不需光照。2.2最終萌發(fā)率由圖2可以看出,25℃條件下,獨(dú)行菜種子在持續(xù)光照和持續(xù)黑暗下萌發(fā)9d,最終萌發(fā)率分別達(dá)到71.6%和75.33%。方差分析結(jié)果,持續(xù)光照和持續(xù)黑暗培養(yǎng)對(duì)抱莖獨(dú)行菜種子萌發(fā)差異不顯著(F=2.365715<F0.05=5.31765)。說明獨(dú)行菜種子不需光照。2.3抱莖制種子萌發(fā)率由圖3可見,在0℃下抱莖獨(dú)行菜種子9d開始萌發(fā),萌發(fā)率1%左右,2w后最終萌發(fā)率40%左右。在4℃下7d開始萌發(fā),萌發(fā)率2%左右,9d就達(dá)到日萌發(fā)高峰10%左右,2w后最終萌發(fā)率達(dá)58%。在10℃下3d就開始萌發(fā),日萌發(fā)率達(dá)到30%左右,次日萌發(fā)率稍低,8d停止萌發(fā),最終萌發(fā)率達(dá)67%。20℃下1d開始萌發(fā),但萌發(fā)率只有2.67%,3d萌發(fā)率達(dá)到高峰,日萌發(fā)率高達(dá)40%以上,7d停止萌發(fā),最終萌發(fā)率達(dá)到90%。25℃下1d開始萌發(fā),萌發(fā)率5%左右,3d萌發(fā)率達(dá)到高峰,日萌發(fā)率高達(dá)30%以上,7d停止萌發(fā),最終萌發(fā)率達(dá)到92%?？梢?低溫推遲了種子萌發(fā)的進(jìn)程,延長(zhǎng)了種子的休眠。由表3可以看出,在0℃、4℃的低溫下,抱莖獨(dú)行菜種子的萌發(fā)率仍達(dá)到40%～50%,說明抱莖獨(dú)行菜種子萌發(fā)較耐低溫,這與其在早春低溫下仍能萌發(fā)是一致的。在10、20、25下,抱莖獨(dú)行菜種子的萌發(fā)率明顯上升,在20℃、25℃下,最終萌發(fā)率均達(dá)到90%以上。對(duì)20℃、25℃下種子最終萌發(fā)率進(jìn)行單因素方差分析,差異不顯著(F=0.75<F0.05=7.70864)。由表3可看出,25℃種子萌發(fā)指數(shù)最高,最終萌發(fā)率也最高。經(jīng)方差分析,溫度(0℃～25℃)對(duì)抱莖獨(dú)行菜種子萌發(fā)的影響是極顯著的(F=55.30899>F0.01=5.99433)。從整體來看,低溫(0℃、4℃)會(huì)延緩抱莖獨(dú)行菜種子萌發(fā)的進(jìn)程,常溫有利于其種子的萌發(fā)。這種萌發(fā)機(jī)制確保了大部分種子在合適的季節(jié)萌發(fā),增大了幼苗存活的機(jī)會(huì)。2.4d萌發(fā)率由圖4可以看出,在0℃、4℃下,獨(dú)行菜種子不能萌發(fā)。10℃下3d開始萌動(dòng),達(dá)到日萌發(fā)率的最高峰30%左右,7d停止萌發(fā),最終萌發(fā)率達(dá)72%。在20℃下,種子置床1d開始萌動(dòng),2d達(dá)到日萌發(fā)率的最高峰40%左右,5d停止萌發(fā),最終萌發(fā)率達(dá)80%。25℃下,種子置床1d開始萌動(dòng),2d達(dá)到日萌發(fā)率的最高峰30%以上,5d停止萌發(fā),最終萌發(fā)率達(dá)75%。整體上看,獨(dú)行菜種子萌發(fā)所需的溫度在10℃以上,其種子萌發(fā)與抱莖獨(dú)行菜相比較不耐低溫,在0℃、4℃下不能萌發(fā)。由表4看出,在10、20、25℃獨(dú)行菜種子的最終萌發(fā)率都達(dá)到了70%以上,單因素方差分析表明10、20、25℃下獨(dú)行菜種子最終萌發(fā)率差異不顯著(F=0.8<F0.05=5.14325)。2.5種子萌發(fā)時(shí)間由圖5可見,獨(dú)行菜種子的最終萌發(fā)率(79.33%)低于抱莖獨(dú)行菜種子的最終萌發(fā)率(92.00%)。但是獨(dú)行菜種子的最終萌發(fā)指數(shù)(52.72)高于抱莖獨(dú)行菜種子的最終萌發(fā)指數(shù)(35.01),說明獨(dú)行菜種子的萌發(fā)時(shí)間相對(duì)集中,有較高的發(fā)芽勢(shì)。獨(dú)行菜與抱莖獨(dú)行菜相比種子萌發(fā)較不耐低溫,在0℃、4℃下不能萌發(fā)。2.5aba對(duì)抱莖由一個(gè)前莖和抱莖制由表5、表6看出,培養(yǎng)基中含1、5、10mg/lBA時(shí)對(duì)0℃、4℃下抱莖獨(dú)行菜種子萌發(fā)表現(xiàn)出明顯的抑制作用。隨著ABA濃度升高,抱莖獨(dú)行菜種子的萌發(fā)指數(shù)和最終萌發(fā)率逐漸下降。ABA濃度越高,對(duì)抱莖獨(dú)行菜種子萌發(fā)的抑制作用就越明顯。方差分析結(jié)果表明,不同濃度的ABA對(duì)抱莖獨(dú)行菜種子萌發(fā)的影響差異極顯著(F=50.32976>F0.01=16.69437)。說明ABA對(duì)抱莖獨(dú)行菜種子萌發(fā)的影響與ABA的濃度有很大的關(guān)系。1、5、10mg/lABA均明顯降低抱莖獨(dú)行菜種子萌發(fā)指數(shù)和最終萌發(fā)率。由圖6看出,培養(yǎng)基中含1、5、10mg/lABA時(shí)會(huì)延緩抱莖獨(dú)行菜種子萌發(fā)的進(jìn)程,ABA濃度越高,延緩作用越明顯。由表5可以看出,隨著ABA濃度的升高,抱莖獨(dú)行菜種子的萌發(fā)指數(shù)和最終萌發(fā)率逐漸下降。ABA濃度越高,對(duì)抱莖獨(dú)行菜種子萌發(fā)的抑制作用就越明顯。不同濃度ABA對(duì)抱莖獨(dú)行菜種子萌發(fā)影響差異顯著(F=16.12819>F0.05=6.59138)。3不同溫度對(duì)種子萌發(fā)的影響黑暗條件下抱莖獨(dú)行菜種子萌發(fā)率與光照條件下并沒有顯著差異。因此可以初步判斷,兩種獨(dú)行菜種子萌發(fā)對(duì)光不敏感,兩種獨(dú)行菜種子為光中性種子。種子萌發(fā)需要適宜的水、溫度、氧氣或光照等條件。不同的環(huán)境因子有各自的作用,且彼此聯(lián)系,綜合影響種子的生命活動(dòng)。因生境和種類的不同,影響種子萌發(fā)的主要因子也有差異。早春短命植物常在3月底至4月初即萌發(fā)出土,此時(shí)氣溫常在0℃以下,未發(fā)現(xiàn)低溫對(duì)短命植物帶來明顯傷害。在新疆早春時(shí)節(jié),融化的雪水為短命植物種子萌發(fā)提供了水分條件,日照時(shí)間也越來越長(zhǎng),溫度是影響種子萌發(fā)的關(guān)鍵環(huán)境因子,而且對(duì)早春短命植物的影響尤為重要。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:抱莖獨(dú)行菜和獨(dú)行菜種子萌發(fā)對(duì)溫度的響應(yīng)存在較大的差異性。抱莖獨(dú)行菜種子萌發(fā)溫度幅寬而較耐低溫,而獨(dú)行菜種子萌發(fā)溫幅較窄而較喜高溫。抱莖獨(dú)行菜種子在20℃、25℃溫度條件下,最終萌發(fā)率達(dá)到了90%以上,即使在0℃,抱莖獨(dú)行菜種子的最終萌發(fā)率也達(dá)到了40%以上,說明抱莖獨(dú)行菜種子對(duì)低溫有耐受性。低溫脅迫對(duì)短命植物種子的萌發(fā)具有明顯的抑制作用。表現(xiàn)在種子萌發(fā)率降低、初始萌發(fā)時(shí)間延遲、種子萌發(fā)時(shí)間延長(zhǎng)等,這與已報(bào)道實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。獨(dú)行菜種子的萌發(fā)率低于抱莖獨(dú)行菜種子,最終萌發(fā)率在80%以上,在0℃、4℃幾乎不萌發(fā),說明獨(dú)行菜種子對(duì)高溫有較強(qiáng)的依賴性。雍太文等的研究表明,低濃度(10mg/l)ABA能提高雜交水稻種子發(fā)芽勢(shì)而促進(jìn)發(fā)芽,高濃度(70mg/l)ABA能降低雜交水稻種子發(fā)芽勢(shì)而抑制發(fā)芽。尹燕枰等也得到類似的結(jié)果:在ABA處理試驗(yàn)中,低濃度ABA(10～50μ