濒危植物抱茎和改良行菜种子萌发的研究

濒危植物抱茎和改良行菜种子萌发的研究

cueleminiatamilis，又名斗叶科目，主要分布在辽宁省、甘肃、新疆等地。独行菜(LepidiumapetalumWilld)属十字花科独行菜属越年生或一年生草本植物,别名辣辣根等,主要分布在东北、华北、西北、西南各省。两种独行菜都属于早春短命植物。目前,对抱茎独行菜和独行菜的研究主要集中在生物生态学特性、生殖学、解剖学、生药学、栽培学、分类学等方面。作者以抱茎独行菜(LepidiumperfoliatumLinnaeus)和独行菜(LepidiumapetalumWilld)为材料,研究在不同的光照、温度和外源ABA影响下两种独行菜种子萌发的适应能力,探索它们种子萌发的特性,为今后深入研究适应逆境的生理和分子机制提供前提依据。1材料和方法1.1aeus和创新种子抱茎独行菜(LepidiumperfoliatumLinnaeus)种子采于新疆莫索湾地区,独行菜(LepidiumapetalumWilld)种子采于新疆大学。供试种子经浓度为0.5%的NaClO溶液消毒20min,70%的酒精消毒30s。1.1.1光照强度及湿度控制种子的萌发培养基为1/2MS培养基,置于25℃的温室中培养。一组24h持续光照处理(光照强度为1600lx,相对湿度控制在60%～70%),另一组24h持续黑暗处理(相对湿度控制在60%～70%)。每处理3个培养皿,每皿布种50粒。萌发过程中每隔24h统计一次发芽种子粒数。实验重复3次。1.1.2暗管温度对发芽种子粒数的影响种子萌发培养基为1/2MS培养基,分别在0℃、4℃、10℃、20℃、25℃恒温下持续黑暗培养。每处理3个培养皿,每皿布种50粒。萌发过程中每隔24h统计一次发芽种子粒数。实验重复3次。1.1.3不同温度对发芽种子粒数的影响在1/2MS培养基中加入ABA溶液,使ABA的终浓度分别为0、1、5、10mg/l,将种子均匀地布于培养基上。分别在0℃、4℃恒温下黑暗培养。每处理3个培养皿,每皿布种50粒。萌发过程中每隔24h统计一次发芽种子粒数。实验重复3次。1.2发芽指标和计算方法1.2.1出生率实验统计种子萌发以胚根的出现为标志,萌发过程中每隔24h统计一次发芽种子粒数。萌发率=发芽种子数/供试种子数×100%1.2.2种子萌发期dtGI=∑Gt/Dt(Gt是第t日的日萌发种子数,Dt为相应的发芽天数),它可以用来检测种子萌发的适宜条件范围。萌发指数越高,表明种子的日萌发率越高种子萌发越快。1.2.3数据分析的方法数据采用Excel软件进行统计分析、单因素方差分析。结果以百分率±标准误差表示。2结果与分析2.1抱茎由不同光照和持续暗培养的种子萌发率由图1可以看出,25℃条件下抱茎独行菜种子在持续光照和持续黑暗下萌发9d,最终萌发率分别达到88.67%和92%。对萌发率方差分析,持续光照和持续黑暗培养对抱茎独行菜种子萌发的影响差异不显著(F=4.58801<F0.05=5.31765)。说明抱茎独行菜种子不需光照。2.2最终萌发率由图2可以看出,25℃条件下,独行菜种子在持续光照和持续黑暗下萌发9d,最终萌发率分别达到71.6%和75.33%。方差分析结果,持续光照和持续黑暗培养对抱茎独行菜种子萌发差异不显著(F=2.365715<F0.05=5.31765)。说明独行菜种子不需光照。2.3抱茎制种子萌发率由图3可见,在0℃下抱茎独行菜种子9d开始萌发,萌发率1%左右,2w后最终萌发率40%左右。在4℃下7d开始萌发,萌发率2%左右,9d就达到日萌发高峰10%左右,2w后最终萌发率达58%。在10℃下3d就开始萌发,日萌发率达到30%左右,次日萌发率稍低,8d停止萌发,最终萌发率达67%。20℃下1d开始萌发,但萌发率只有2.67%,3d萌发率达到高峰,日萌发率高达40%以上,7d停止萌发,最终萌发率达到90%。25℃下1d开始萌发,萌发率5%左右,3d萌发率达到高峰,日萌发率高达30%以上,7d停止萌发,最终萌发率达到92%。可见,低温推迟了种子萌发的进程,延长了种子的休眠。由表3可以看出,在0℃、4℃的低温下,抱茎独行菜种子的萌发率仍达到40%～50%,说明抱茎独行菜种子萌发较耐低温,这与其在早春低温下仍能萌发是一致的。在10、20、25下,抱茎独行菜种子的萌发率明显上升,在20℃、25℃下,最终萌发率均达到90%以上。对20℃、25℃下种子最终萌发率进行单因素方差分析,差异不显著(F=0.75<F0.05=7.70864)。由表3可看出,25℃种子萌发指数最高,最终萌发率也最高。经方差分析,温度(0℃～25℃)对抱茎独行菜种子萌发的影响是极显著的(F=55.30899>F0.01=5.99433)。从整体来看,低温(0℃、4℃)会延缓抱茎独行菜种子萌发的进程,常温有利于其种子的萌发。这种萌发机制确保了大部分种子在合适的季节萌发,增大了幼苗存活的机会。2.4d萌发率由图4可以看出,在0℃、4℃下,独行菜种子不能萌发。10℃下3d开始萌动,达到日萌发率的最高峰30%左右,7d停止萌发,最终萌发率达72%。在20℃下,种子置床1d开始萌动,2d达到日萌发率的最高峰40%左右,5d停止萌发,最终萌发率达80%。25℃下,种子置床1d开始萌动,2d达到日萌发率的最高峰30%以上,5d停止萌发,最终萌发率达75%。整体上看,独行菜种子萌发所需的温度在10℃以上,其种子萌发与抱茎独行菜相比较不耐低温,在0℃、4℃下不能萌发。由表4看出,在10、20、25℃独行菜种子的最终萌发率都达到了70%以上,单因素方差分析表明10、20、25℃下独行菜种子最终萌发率差异不显著(F=0.8<F0.05=5.14325)。2.5种子萌发时间由图5可见,独行菜种子的最终萌发率(79.33%)低于抱茎独行菜种子的最终萌发率(92.00%)。但是独行菜种子的最终萌发指数(52.72)高于抱茎独行菜种子的最终萌发指数(35.01),说明独行菜种子的萌发时间相对集中,有较高的发芽势。独行菜与抱茎独行菜相比种子萌发较不耐低温,在0℃、4℃下不能萌发。2.5aba对抱茎由一个前茎和抱茎制由表5、表6看出,培养基中含1、5、10mg/lBA时对0℃、4℃下抱茎独行菜种子萌发表现出明显的抑制作用。随着ABA浓度升高,抱茎独行菜种子的萌发指数和最终萌发率逐渐下降。ABA浓度越高,对抱茎独行菜种子萌发的抑制作用就越明显。方差分析结果表明,不同浓度的ABA对抱茎独行菜种子萌发的影响差异极显著(F=50.32976>F0.01=16.69437)。说明ABA对抱茎独行菜种子萌发的影响与ABA的浓度有很大的关系。1、5、10mg/lABA均明显降低抱茎独行菜种子萌发指数和最终萌发率。由图6看出,培养基中含1、5、10mg/lABA时会延缓抱茎独行菜种子萌发的进程,ABA浓度越高,延缓作用越明显。由表5可以看出,随着ABA浓度的升高,抱茎独行菜种子的萌发指数和最终萌发率逐渐下降。ABA浓度越高,对抱茎独行菜种子萌发的抑制作用就越明显。不同浓度ABA对抱茎独行菜种子萌发影响差异显著(F=16.12819>F0.05=6.59138)。3不同温度对种子萌发的影响黑暗条件下抱茎独行菜种子萌发率与光照条件下并没有显著差异。因此可以初步判断,两种独行菜种子萌发对光不敏感,两种独行菜种子为光中性种子。种子萌发需要适宜的水、温度、氧气或光照等条件。不同的环境因子有各自的作用,且彼此联系,综合影响种子的生命活动。因生境和种类的不同,影响种子萌发的主要因子也有差异。早春短命植物常在3月底至4月初即萌发出土,此时气温常在0℃以下,未发现低温对短命植物带来明显伤害。在新疆早春时节,融化的雪水为短命植物种子萌发提供了水分条件,日照时间也越来越长,温度是影响种子萌发的关键环境因子,而且对早春短命植物的影响尤为重要。本实验结果表明:抱茎独行菜和独行菜种子萌发对温度的响应存在较大的差异性。抱茎独行菜种子萌发温度幅宽而较耐低温,而独行菜种子萌发温幅较窄而较喜高温。抱茎独行菜种子在20℃、25℃温度条件下,最终萌发率达到了90%以上,即使在0℃,抱茎独行菜种子的最终萌发率也达到了40%以上,说明抱茎独行菜种子对低温有耐受性。低温胁迫对短命植物种子的萌发具有明显的抑制作用。表现在种子萌发率降低、初始萌发时间延迟、种子萌发时间延长等,这与已报道实验结果一致。独行菜种子的萌发率低于抱茎独行菜种子,最终萌发率在80%以上,在0℃、4℃几乎不萌发,说明独行菜种子对高温有较强的依赖性。雍太文等的研究表明,低浓度(10mg/l)ABA能提高杂交水稻种子发芽势而促进发芽,高浓度(70mg/l)ABA能降低杂交水稻种子发芽势而抑制发芽。尹燕枰等也得到类似的结果:在ABA处理试验中,低浓度ABA(10～50μ