低温层积处理对4种苔草种子休眠与萌发的影响_罗弦

低温层积处理对4种苔草种子

休眠与萌发的影响

罗弦1,2,潘远智1＊,杨学军2,武菊英2,滕文军2,范俊岗1,3

(1.四川农业大学林学院,四川雅安625014;2.北京草业与环境研究发展中心,北京100097;3.遂宁市安居区林业局,四川遂宁629000)

摘要:以北京地区4种苔草(矮苔草、披针苔草、青绿苔草和涝峪苔草)的种子为材料,通过低温层积处理,测定了层

积不同时间种子发芽率、发芽指数及内源激素含量、可溶性糖和淀粉含量等指标,对苔草种子休眠的原因进行了探

讨。结果表明,层积处理能够增加苔草的发芽率和发芽指数,使矮苔草和披针苔草种子的发芽率分别从34%和

40%提高到84%和81%,青绿苔草和涝峪苔草种子发芽指数分别从7.88和2.86提高到18.15和5.20;内源A BA

含量较高是导致苔草种子休眠的重要原因;可溶性糖含量与种子发芽指数存在正相关关系。

关键词:苔草种子;休眠;萌发;内源激素;可溶性糖

中图分类号:Q945.35 文献标识码:A 文章编号:1004-5759(2010)03-0117-07

＊　苔草属(Carex )为莎草科(Cy pe raceae )多年生草本植物,全球约2000种,我国苔草属植物约500种,北京有35种,2变种[1]。苔草属植物株型紧凑,形态优美,具有春季返青早、生长季长、耐干旱的特点,可作为草坪地被植物应用于城市园林绿化中,具有较高的开发利用价值[2-4]。但苔草属植物种子常常由于成熟度不一致、贮藏条件差异以及种群在漫长自然进化过程中形成的生态适应性等原因,造成种子具有一定程度的休眠,这对开发推广利用苔草资源、进一步实现苔草种子商业化生产造成严重制约。据报道,苔草属的某些种可以在土壤中休眠6年而保持种子活力[5]。

国内近年对苔草属的研究主要集中于两大方面,一是苔草属植物在生态系统中的地位、功能和养分转化及对水文情势的响应等方面,尤其是对东北三江平原湿地生态系统中毛苔草(C .lasiocarpa )和乌拉苔草(C .mey eri -ana )与环境的相互作用关系的研究很深入[6-9];二是对苔草属植物种质资源调查、引种驯化、打破种子休眠、栽培繁育等园林应用的研究[10-12],第二方面研究的数量和深度均不及前者。其中打破苔草种子休眠的研究内容包括用机械处理和不同化学药剂处理种子,以期提高发芽率和发芽势,结果表明,浓硫酸(H 2SO 4)处理、氢氧化钠(NaOH )处理、赤霉素(GA )与6-苄基腺嘌呤(6-BA )混合处理比较有效[13-15]。

国外对苔草属的研究涉及面很广,包括生理生态、遗传多样性、植株内有机物的提取及其分子式鉴定、种子休眠与萌发特性等。对苔草种子休眠的研究主要从生态适应性上入手,内容包括原生境的群落组成,周年温度、光照、水分变化动态,实验室内不同光周期、光质、温度梯度、变温与恒温、湿冷层积与干冷层积等变量对苔草属植物种子休眠及萌发的影响。结果表明,光暗交替、变温和冷湿层积等因素有利于苔草种子萌发[5,16-19]。

层积处理是一种古老而有效的打破种子休眠的方法。在层积处理期间种子中的抑制物质含量下降、种皮软化、提高透性、种胚发育后熟,为种子发芽提供了有利条件,已在打破多种植物种子休眠上取得较好效果[20-22]。但湿冷层积处理对苔草种子内源激素和可溶性糖等生理生化指标的影响鲜有报道,本研究以4种苔草种子为材料,探讨层积处理对苔草种子休眠及萌发的影响,并从种子生理的角度探讨休眠机理,为指导生产实践提供依据。1　材料与方法

1.1　材料

供试苔草种子(小坚果)于2008年5月2日-12日在北京草业与环境研究发展中心小汤山草圃基地采收,4第19卷　第3期

V ol .19,N o .3草　业　学　报ACT A P RA T A CU L T U RA E SI NICA 117-123

2010年6月

＊收稿日期:2009-08-07;改回日期:2009-09-23

基金项目:北京市农林科学院青年科研基金(200707),北京市科技新星计划(2008B32)和国家科技支撑计划(2007BAD88B09-04)资助。

作者简介:罗弦(1983),男,四川自贡人,在读硕士。＊通讯作者。E -mail :scpyz ls @

种苔草分别为矮苔草(C .humilis va r .nana )、披针苔草(C .lanceolata )、青绿苔草(C .brev iculmis )和涝峪苔草

(C .giraldiana ),所有供试种子经清选,去除杂质和空瘪粒后装入牛皮纸袋放于室内风干备用。层积处理、发芽试验、可溶性糖和淀粉测定于2008年7-11月在北京草业与环境研究发展中心实验室进行,内源激素含量测定试验于2008年12月在中国农业大学农学与生物技术学院植物生理与生化实验室测定。

1.2　方法

1.2.1　低温层积处理　将种子与湿润细沙按体积比1∶3混匀,装入塑料袋内,在4～5℃冰箱中放置60,90,120和150d ,定期搅拌翻动种子以保持良好的通气。待层积时间到后取样,用蒸馏水冲洗干净,用于发芽试验和生理指标测定。

1.2.2　发芽试验　参考王彦荣[23]的方法进行发芽试验。采用培养皿纸上发芽法,光照培养箱设置为15/25℃变温(夜温15℃,16h ;昼温25℃,8h ),光照度为5000lx ,相对湿度RH =75%,在直径为9cm 培养皿内铺单层滤纸,用蒸馏水浸润滤纸,将苔草种子均匀放置于滤纸上;3次重复,每重复100粒种子,以未经层积处理的种子为对照,逐日统计发芽数,计算发芽率和发芽指数,计算公式为:

发芽率=总发芽数总种子数

×100%发芽指数=∑n t =1G t D t

式中,G t 是第t 天的发芽数,D t 相应于G t 的发芽天数。

1.2.3　内源激素含量测定　用酶联免疫法测定[24]。将层积处理后取样的种子用液氮冷冻15min ,然后放入-20℃冰箱保存,待所有样品收集齐后,统一测定内源激素含量[包括脱落酸(ABA ),赤霉素(GA ),生长素(IAA ),玉米素核苷(zeatin riboside ,ZR )]。在测定时将样品表面干燥,准确称取干样500mg ,3次重复,按中国农业大学植物生理与生化实验室提供的酶联免疫试剂盒测试程序测定。

1.2.4　可溶性糖及淀粉含量测定　采用蒽酮比色法[24]:将取样的种子放入培养皿中萌发3d 后,称取0.5g ,放入50m L 的三角瓶中,加沸水25m L ,在水浴锅中加盖煮沸10min ,冷却后过滤,滤液收集在50m L 的容量瓶中,水洗后定容至刻度,作为可溶性糖提取液。吸取0.5m L 提取液于大试管中,加入1.5m L 蒸馏水,加入0.5mL 2%蒽酮试剂,再加入5m L 浓硫酸,摇匀,10min 后用UV -1800紫外光光度计在620nm 波长下比色,记录消光值,在标准曲线上查出对应的葡萄糖含量。再按下列公式进行计算,得出样品中可溶性糖的含量。

样品可溶性糖含量(mg /g 鲜重)=查表所得的可溶性糖含量(μg )×样品稀释倍数×10-3

样品重(g )

将提取可溶性糖以后剩余的干燥残渣,移入50m L 容量瓶,加20mL 蒸馏水,放入沸水浴中煮沸15min ,再加入9.2m ol /L 高氯酸溶液2mL ,提取15min ,冷却后用蒸馏水稀释定容摇匀,用滤纸过滤,吸取滤液0.5mL 于小试管中,加1.5mL 蒸馏水,再加入0.5m L 2%蒽酮试剂,再沿管壁缓慢加入5mL 浓硫酸,微微摇动,促使乙酸乙酯分解,当管内出现蒽酮絮状物时,再剧烈摇动促进蒽酮溶解,然后立即放入沸水浴中加热10min ,冷却后在620nm 波长下比色,测定消光度。在标准曲线上查出对应的淀粉含量,再按下列公式计算样品淀粉含量。

样品淀粉含量(mg /g 鲜重)=查表所得的淀粉含量(μg )×样品稀释倍数×10-3

样品重(g )

1.3　数据统计与处理

原始数据用Excel 软件录入,并按公式进行计算,制作图表,发芽率数据经过平方根反正弦转换(arcsin p ),用SPSS 软件进行单因素方差分析和Duncan 法多重比较。

2　结果与分析

2.1　不同层积时间对发芽率和发芽指数的影响

低温层积处理能提高种子发芽率和发芽指数(表1,图1),首粒萌发的时间提前,发芽的持续时间缩短。矮苔草层积60d 时,发芽率为56%,比对照提高22%,发芽指数比对照提高1.98;层积150d 时,发芽率为84%,比对照提高50%,发芽指数为12.60,比对照提高9.99,差异极显著。披针苔草层积处理的结果与矮苔草相似,层积118ACT A P RA T A CU L T U RA E SI NICA (2010)V ol .19,No .3