1、收 稿 日 期 : 2009 - 06 - 22作 者 简 介 :马 玉 涛 ( 1981 - ) ,男 ,河 南 周 口 人 ;在 读 硕 士 研 究 生 ,主 要 从事 药 用 植 物 种 质 资 源 相 关 研 究 ; E2mail: lmn12369163. com。通 讯 作 者 :刘 焰 , E2mail: yanlmail. hzau. edu. cn。紫 苏 种 子 萌 发 特 性 的 研 究马 玉 涛 , 惠 荣 奎 , 刘 焰(华 中 农 业 大 学 植 物 科 学 技 术 学 院 , 湖 北 武 汉 430070)摘 要 :为 了 明 确 药 用 紫 苏 种 子 的 萌
2、发 特 性 ,研 究 了 基 质 、 光 照 、 pH值 、 水 势 和 盐 分 对 紫 苏 种 子 萌 发 的 影 响 。 结 果 表 明 :紫苏 种 子 具 有 广 泛 的 土 壤 适 应 性 ,以 农 田 土 最 为 适 宜 ;在 全 黑 暗 条 件 下 发 芽 率 最 高 ,为 85. 8% ;在 pH值 为 4. 0 6. 3之 间均 可 萌 发 ;萌 发 率 在 水 势 0 - 0. 6MPa范 围 内 从 78. 3%降 至 4. 2% ,即 紫 苏 种 子 在 干 旱 的 环 境 下 仍 可 萌 发 ;紫 苏 种 子 耐盐 性 较 强 ,当 NaCl浓 度 为 160 mmol
3、/L时 ,种 子 萌 发 率 仍 高 达 65. 8%. 紫 苏 具 有 一 定 的 抗 干 旱 和 抗 盐 胁 迫 特 性 ,可 作 为 育种 的 参 考 依 据 之 一 。关 键 词 : 紫 苏 ; 种 子 ; 萌 发 特 性中 图 分 类 号 : S 567. 2 文 献 标 志 码 : A 文 章 编 号 : 1001 - 4705 (2009) 11200049204Study on the Germ ination Characteristic of Perilla Frustescens. SeedsM A Y u2tao, HU I Rong2ku i, L I U Yan(C
4、ollege of Plant Science and Technolgy, Huazhong Agricultural University,W uhan 430070, China)Abstract: In order to identify the germ ination behavior of seeds of Perilla F rustescens. , a kind of medicinalp lants, ground substance、 light、 pH、 osmoticscens and salt stress, which have effect on the se
5、eds were studied.The results showed that the seeds had wide adap tability to soil, op timum of farm land. The highest germ inationrate of Perilla F rustescens. was 85. 8% under no lighting. The seeds of Perilla F rustescens. could germ inationat any time during the value of ph 4. 0 to 6. 3. germ ina
6、tion rate dropped from 78. 5% to 4. 2% under osmotics2cens between 0 and - 0. 6 MPa. indicated that seeds of Perilla F rustescens. could germ inate still at droughtstress. The seeds of Perilla F rustescens. have strong trait of salt stress, when the concentration of NaCl was 160mmol/L, the germ inat
7、ion rate was as higher as 65. 8%. Perilla Frustescens. could be regarded as a reference ofbreeding, owing to have a certain characteristic of drought and salt stress.Key words: Perilla Frustescens. ; seeds; germ inative features唇 形 科 植 物 紫 苏 Perilla fru tescens (L. ) B ritt为 传 统中 药 ,苏 叶 能 发 表 散 寒 ,形
8、 气 宽 中 ;苏 梗 能 利 气 宽 胸 ,解郁 安 胎 ;苏 子 能 降 气 定 喘 ,化 痰 止 咳 ,利 膈 宽 肠 1 ,是我 国 大 部 分 地 区 都 有 栽 培 的 一 年 生 草 本 植 物 。 目 前 对于 紫 苏 的 研 究 国 内 外 主 要 集 中 在 药 理 作 用 、 药 用 成 分提 取 及 人 工 栽 培 等 方 面 ,而 关 于 紫 苏 种 子 的 萌 发 特 性的 研 究 则 鲜 有 报 道 。 本 实 验 拟 从 生 物 学 的 角 度 ,对 紫苏 种 子 的 萌 发 特 性 进 行 研 究 ,测 定 不 同 基 质 、 光 照 、 pH值 和 水 分
9、、 盐 分 胁 迫 条 件 下 对 紫 苏 种 子 萌 发 的 影 响 ,研究 结 果 不 仅 可 以 丰 富 药 用 植 物 种 子 的 生 物 生 态 学 体系 ,而 且 为 紫 苏 的 引 种 栽 培 和 育 种 实 践 工 作 提 供 必 要的 科 学 理 论 依 据 。1 材 料 与 方 法1. 1 材 料紫 苏 材 料 采 自 云 南 省 楚 雄 市 ,经 华 中 农 业 大 学 药用 植 物 研 究 所 刘 焰 副 教 授 鉴 定 ,种 植 在 华 中 农 业 大 学药 用 植 物 标 本 园 。 种 子 于 2008年 10月 采 集 ,室 温 下通 风 干 燥 ,贮 藏 备
10、用 。1. 2 方 法1. 2. 1 不 同 基 质 条 件 下 紫 苏 种 子 的 萌 发基 质 处 理 为 烘 干 过 的 蛭 石 、 河 沙 和 农 田 土 。 播 前浇 足 底 水 ,播 种 后 覆 土 0. 5 cm。 每 天 统 计 出 苗 情 况 。出 苗 标 准 以 紫 苏 两 片 子 叶 完 全 展 开 为 记 。1. 2. 2 不 同 光 照 条 件 下 紫 苏 种 子 的 萌 发光 照 处 理 分 别 为 自 然 光 照 、 半 光 照 和 完 全 黑 暗 3个 处 理 。 半 光 照 处 理 以 透 光 率 为 50%的 黑 色 遮 阳 网覆 盖 ,完 全 黑 暗 处
11、理 则 是 将 培 养 皿 放 在 纸 箱 内 ,箱 外 蒙以 黑 布 以 使 箱 内 保 持 完 全 黑 暗 状 态 。 室 外 条 件 下 进 行94研 究 报 告 马 玉 涛 等 :紫 苏 种 子 萌 发 特 性 的 研 究种 子 萌 发 实 验 。1. 2. 3 不 同 pH值 条 件 下 紫 苏 种 子 的 萌 发实 验 所 用 pH值 分 别 为 4、 5、 6、 7、 8,以 蒸 馏 水 (pH= 6. 3)为 对 照 。 不 同 pH值 的 缓 冲 液 配 制 参 照 Gortner方 法 2 。1. 2. 4 盐 分 胁 迫 条 件 下 紫 苏 种 子 的 萌 发盐 分 胁
12、迫 通 过 浓 度 分 别 为 0、 10、 20、 40、 80、 160、320 mmol/ L的 NaCl溶 液 进 行 测 定 。1. 2. 5 水 分 胁 迫 条 件 下 紫 苏 种 子 的 萌 发用 分 子 量 为 6 000的 聚 乙 二 醇 ( PEG)配 制 成 量 浓度 分 别 为 0、 82. 6、 123. 4、 155. 0、 182. 0、 205. 3、 225. 6、246. 5、 260. 9 g/L的 溶 液 ,与 之 相 对 应 的 溶 液 水 势 为0、 - 0. 1、 - 0. 2、 - 0. 3、 - 0. 4、 - 0. 5、 - 0. 6、 -
13、0. 7、- 0. 8 MPa 3 。以 上 试 验 每 个 处 理 均 重 复 3次 ,分 别 将 40粒 大 小一 致 、 成 熟 良 好 并 消 毒 过 的 紫 苏 种 子 播 在 铺 有 3层 滤纸 的 培 养 皿 内 ,除 1. 2. 2外 均 置 于 室 温 下 发 芽 。 试 验期 间 滴 加 水 或 相 应 溶 液 ,保 持 滤 纸 湿 润 。 每 天 相 同 时间 统 计 发 芽 数 ,发 芽 标 准 以 胚 根 露 出 种 皮 1 mm为 记 。1. 3 数 据 处 理 及 统 计 分 析萌 发 率 = (发 芽 种 子 总 数 /供 试 种 子 总 数 ) 100% ;用
14、 Excel 2000对 数 据 进 行 处 理 、 作 图 ,采 用 SPSS16. 0软 件 的 LSD法 进 行 数 据 分 析 和 多 重 比 较 。2 结 果 与 分 析2. 1 不 同 基 质 条 件 下 紫 苏 种 子 的 萌 发 特 性表 1 不 同 基 质 条 件 下 紫 苏 种 子 的 萌 发 率时 间 ( d) 萌 发 率 ( % ) 农 田 土 河 沙 土 蛭 石7 16. 7 a 2. 5 b 6. 7 a9 45. 8 a 17. 5 b 16. 7 c11 58. 3 a 34. 26 b 25. 8 c13 67. 5 a 57. 5 a 35. 8 b15 7
15、6. 7 a 74. 2 a 52. 5 a注 :表 中 同 一 行 数 据 后 相 同 字 母 表 示 差 异 不 显 著 (p 0. 05)。 下 同 。试 验 期 间 实 验 室 平 均 温 度 为 22 ,适 宜 紫 苏 种 子的 萌 发 4 。 从 表 1可 以 看 出 ,紫 苏 种 子 在 农 田 土 、 河 沙土 和 蛭 石 条 件 下 萌 发 速 度 较 慢 ,直 到 第 7天 才 分 别 有16. 7%、 2. 5%和 6. 7%的 种 子 萌 发 ,整 体 发 芽 率 低 ,重复 性 不 好 。 但 从 第 8天 开 始 ,整 体 的 萌 发 率 开 始 提 高 ,萌 发
16、速 度 加 快 ,到 第 9天 分 别 达 到 45. 8%、 17. 5%和16. 7%。 这 可 能 是 由 于 种 子 完 成 发 芽 前 的 生 理 生 化 的准 备 及 修 复 其 在 贮 藏 过 程 中 所 发 生 的 损 伤 需 要 一 定 的时 间 。 紫 苏 在 农 田 土 中 出 土 最 快 、 萌 发 率 最 高 ,这 可 能是 由 于 农 田 土 含 丰 富 的 营 养 物 质 ,有 良 好 的 保 水 性 ,而且 南 方 土 壤 多 呈 偏 酸 性 ,而 土 壤 中 的 酸 又 有 利 于 紫 苏种 子 的 萌 发 。2. 2 不 同 光 照 条 件 下 紫 苏 种
17、子 的 萌 发 特 性试 验 期 间 的 平 均 气 温 为 16 19 ,试 验 结 果 (表2)表 明 紫 苏 种 子 在 15 以 上 即 可 萌 发 ,这 与 马 作 东 4 等 的 研 究 结 果 一 致 。 紫 苏 种 子 在 全 黑 暗 条 件 下 发 芽 率最 高 ,播 种 第 4天 就 达 到 75. 0% ,半 黑 暗 条 件 下 发 芽率 为 64. 2% ,在 自 然 光 条 件 下 其 发 芽 率 仅 为 6. 7%。虽 然 在 第 8天 自 然 光 条 件 下 发 芽 率 为 76. 7% ,超 过 了半 黑 暗 条 件 下 75. 0%的 发 芽 率 ,但 很 显
18、 然 光 照 推 迟 了紫 苏 种 子 的 萌 发 ,由 此 可 以 推 断 紫 苏 种 子 为 需 暗 性 种子 5 。表 2 不 同 光 照 条 件 下 紫 苏 种 子 的 萌 发 率时 间 ( d) 萌 发 率 ( % ) 全 黑 暗 半 黑 暗 自 然 光2 31. 7 a 7. 5 b 0 c4 75. 0 a 64. 2 b 6. 7 c6 81. 7 a 72. 5 a 40. 0 b8 85. 8 a 75. 0 b 76. 7 c2. 3 不 同 pH值 条 件 下 紫 苏 种 子 的 萌 发 特 性播 种 10 d后 的 试 验 结 果 (表 3)表 明 ,紫 苏 种 子
19、在pH = 7以 上 条 件 下 完 全 不 萌 发 ,对 pH的 适 应 范 围 较窄 , pH = 5 6. 3是 紫 苏 种 子 萌 发 的 适 宜 范 围 。 通 过 研究 还 发 现 ,在 紫 苏 种 子 萌 发 的 前 5天 ,对 照 组 较 其 他 各组 的 萌 发 速 度 都 慢 ,而 在 第 7天 才 超 过 其 他 各 组 ,这 表明 弱 酸 性 溶 液 ( pH = 4 )处 理 提 高 了 种 子 的 萌 发 速度 6 ,可 以 推 断 在 紫 苏 种 子 的 萌 发 初 期 ,偏 酸 缓 冲 液在 种 子 的 活 化 阶 段 促 进 了 种 子 酶 的 活 力 ,特
20、别 是 氧 化酶 类 ,致 使 紫 苏 种 子 萌 动 和 吸 水 阶 段 提 前 ,使 萌 发 速 率快 于 对 照 。 这 同 时 也 说 明 酸 在 促 进 需 暗 性 种 子 贮 藏 物质 的 转 化 上 起 着 一 定 的 作 用 。表 3 不 同 pH值 条 件 下 紫 苏 种 子 的 萌 发 情 况时 间 ( d) 萌 发 率 ( % ) ck pH = 4. 0 pH = 5. 0 pH = 6. 03 21. 7 a 34. 1 a 43. 3 a 40. 0 a5 53. 3 a 58. 3 a 63. 3 a 67. 5 a7 70. 0 a 60. 0 a 66. 7
21、a 74. 2 a9 88. 3 a 64. 2 b 68. 3 a 78. 3 a10 92. 5 a 68. 3 b 69. 1 b 80. 0 a2. 4 NaCl胁 迫 条 件 下 紫 苏 种 子 的 萌 发 特 性在 室 温 条 件 下 研 究 了 不 同 NaCl浓 度 胁 迫 条 件 下紫 苏 种 子 的 萌 发 情 况 。 从 表 4可 以 看 出 ,紫 苏 在 浓 度20 mmol/L是 萌 发 率 最 高 。 高 浓 度 NaCl对 紫 苏 种 子的 萌 发 有 一 定 的 抑 制 作 用 ,在 320 mmol/L条 件 下 不 萌发 ,即 使 在 浓 度 80、 160
22、 mmol/L条 件 下 前 期 萌 发 率 也05第 28卷 第 11期 2009年 11月 种 子 ( Seed) Vol. 28 No. 11 Nov. 2009低 于 对 照 。 同 时 ,低 浓 度 NaCl在 一 定 程 度 上 促 进 了 紫苏 种 子 的 萌 发 ,这 在 火 龙 果 7 、 鹅 观 草 8 和 黑 麦 草 9 等 其 他 植 物 NaCl胁 迫 研 究 中 都 有 报 道 。表 4 不 同 NaCl浓 度 条 件 下 紫 苏 种 子 的 萌 发 情 况时 间( d)萌 发 率 ( % ) ck 10 20 40 80 1603 55. 8 a 55. 8 a
23、64. 2 b 42. 5 c 0 04 71. 7 ad 73. 3 ad 79. 2 a 67. 5 d 57. 5 b 31. 7 c5 72. 5 adf 75. 8 ad 80. 8 a 70. 8 de 63. 3 cef 45. 8 b7 74. 2 ab 77. 5 ab 82. 5 ae 74. 2 be 69. 2 bc 61. 7 d10 74. 2 acd 77. 5 bc 82. 5 c 75. 0 acd 69. 2 bd 65. 8 d2. 5 水 分 胁 迫 条 件 下 紫 苏 种 子 的 萌 发 特 性紫 苏 种 子 在 - 0. 1、 - 0. 2、 - 0
24、. 3、 - 0. 4MPa水 势下 萌 发 率 分 别 为 75. 8%、 78. 3%、 66. 7%、 62. 5% ,和对 照 (75% )没 有 显 著 差 异 (图 1) ,之 后 随 着 水 势 的 降低 紫 苏 种 子 萌 发 率 不 断 降 低 ,直 至 - 0. 7 MPa无 萌 发 。萌 发 初 期 紫 苏 种 子 在 低 水 势 下 降 低 和 推 迟 了 萌 发 ,这与 国 外 蓖 麻 的 研 究 报 道 相 一 致 10 。图 1 渗 透 胁 迫 对 紫 苏 萌 发 特 性 的 影 响3 结 论 与 讨 论3. 1 通 过 实 验 可 以 看 出 ,紫 苏 在 农
25、田 土 中 萌 发 速 度 和萌 发 率 最 高 。 这 是 由 于 土 壤 质 地 不 同 而 具 有 不 同 的 生物 效 应 ,这 主 要 与 土 壤 的 含 水 量 、 营 养 成 分 、 通 透 性 和酸 碱 度 等 有 关 11 。 紫 苏 种 子 对 pH值 的 适 应 范 围 较窄 ,在 pH = 7时 就 不 萌 发 ,是 弱 酸 性 种 子 。 在 生 产 栽培 实 践 中 用 弱 酸 性 溶 液 预 先 浸 种 ,可 以 提 高 种 子 的 萌发 速 率 和 整 齐 度 。3. 2 光 照 是 影 响 种 子 萌 发 的 重 要 因 素 ,它 可 以 刺 激 一些 种 子
26、 萌 发 ,也 可 以 抑 制 某 些 种 子 的 萌 发 。 光 照 对 种子 萌 发 的 影 响 因 植 物 种 类 而 异 ,有 些 植 物 的 种 子 如 莴苣 、 芹 菜 萌 发 需 要 光 照 ,也 有 另 一 类 植 物 种 子 的 萌 发 会被 光 抑 制 ,如 水 芹 、 飞 燕 草 、 苋 等 。 大 部 分 的 种 子 萌 发对 光 并 不 存 在 严 格 的 要 求 ,无 论 在 光 或 暗 处 都 能 萌 发 。种 子 萌 发 对 光 照 条 件 的 不 同 反 应 是 植 物 在 长 期 进 化 过程 中 对 生 存 环 境 条 件 所 产 生 的 生 态 适 应
27、性 12 。 通 过试 验 可 以 看 出 ,紫 苏 种 子 为 需 暗 性 种 子 ,在 光 下 助 长 或延 长 了 其 休 眠 期 。 依 据 这 一 特 点 ,在 栽 培 实 践 中 可 尝试 利 用 黑 色 地 膜 覆 盖 以 促 进 紫 苏 种 子 的 萌 发 。 一 方面 ,黑 色 地 膜 ,可 以 减 少 透 光 率 92% ;另 一 方 面 ,黑 色地 膜 覆 盖 可 以 提 高 地 表 温 度 9 左 右 13 、 提 高 夜 间 土壤 温 度 而 且 更 能 保 存 土 壤 热 量 ,保 水 性 也 较 好 14 。 黑色 地 膜 还 可 以 有 效 地 抑 制 杂 草
28、的 生 长 14 16 ,节 约 生 产成 本 。3. 3 干 旱 和 高 盐 引 起 的 渗 透 胁 迫 对 植 物 的 生 长 发 育有 很 大 的 影 响 17 , PEG模 拟 干 旱 胁 迫 ,是 通 过 调 节 溶液 的 渗 透 压 来 达 到 限 制 水 分 进 入 种 子 内 的 目 的 。 在 某种 意 义 上 , PEG处 理 对 种 子 萌 发 起 到 了 水 分 胁 迫 的 作用 。 通 过 实 验 可 以 看 出 ,当 水 势 降 低 至 - 0. 5 MPa时仍 有 34. 2%的 萌 发 率 ,这 表 明 紫 苏 种 子 适 宜 在 土 壤 湿度 大 的 条 件
29、下 萌 发 ,其 抗 旱 能 力 也 较 强 ,可 作 为 紫 苏 抗旱 育 种 的 参 考 依 据 之 一 。盐 胁 迫 对 某 些 植 物 种 子 萌 发 的 抑 制 作 用 主 要 是 渗透 胁 迫 和 离 子 毒 害 作 用 ,使 其 萌 发 率 降 低 18 。 本 实 验中 低 浓 度 NaCl ( 10、 20 mmol/L )溶 液 促 进 紫 苏 种 子 的萌 发 ,这 是 由 于 低 浓 度 盐 溶 液 刺 激 种 子 打 破 休 眠 ,导 致种 子 萌 发 高 峰 提 前 ,最 终 萌 发 率 轻 微 增 加 19 。 利 用 这点 ,可 在 生 产 栽 培 实 践 中
30、用 低 浓 度 盐 溶 液 浸 种 ,完 全 有可 能 提 高 种 子 的 萌 发 率 和 成 活 率 。 值 得 注 意 的 是 ,在80、 160 mmol/L条 件 下 萌 发 率 也 分 别 达 到 了 69. 2%、65. 8% ,和 对 照 无 显 著 差 异 ,说 明 紫 苏 较 耐 盐 ,适 应 性强 。 这 与 刘 月 秀 ,张 卫 明 20 的 报 道 相 一 致 。参 考 文 献 : 1 郑 汉 臣 . 药 用 植 物 学 M . 北 京 :人 民 卫 生 出 版 社 , 1999:248. 2 Gortner R A J r. Outline of B iochem i
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33、 物 种 子 萌 发 期耐 盐 性 研 究 J . 种 子 , 2009, 28 (1) : 64 - 66.(下 转 第 55页 )15研 究 报 告 马 玉 涛 等 :紫 苏 种 子 萌 发 特 性 的 研 究3 讨 论本 研 究 用 145对 SSR引 物 筛 选 到 13对 多 态 性 引物 ,共 检 测 出 57个 等 位 基 因 ,平 均 每 个 位 点 为 4. 384 6个 等 位 基 因 。 检 测 到 等 位 基 因 最 多 的 位 点 是 RM 5414(10个 等 位 变 异 ) ,而 其 有 效 等 位 变 异 数 为 4;其 次 是RM 224检 测 到 6个 变
34、异 类 型 ,其 有 效 等 位 基 因 数 为1. 732 3;等 位 变 异 最 少 的 是 RM 225,仅 检 测 到 2个 ,其有 效 等 位 变 异 数 为 1. 830 4。 聚 类 分 析 可 将 24份 材 料分 为 2大 类 ,籼 稻 和 粳 稻 。利 用 NTSYS软 件 对 供 试 材 料 分 别 进 行 了 聚 类 分析 和 主 坐 标 分 析 ,前 者 是 在 综 合 信 息 的 基 础 上 将 材 料进 行 分 类 ,后 者 是 在 影 响 变 量 的 主 要 信 息 基 础 上 对 材料 进 行 分 类 。 两 者 反 映 的 信 息 有 所 不 同 ,聚 类
35、分 析 在揭 示 密 切 相 关 的 个 体 间 的 关 系 时 能 提 供 丰 富 的 信 息 ,而 主 坐 标 分 析 可 以 在 不 同 的 方 向 和 层 面 上 提 供 材 料 间详 细 的 遗 传 关 系 信 息 。 而 且 主 坐 标 分 析 能 在 较 小 的 空间 上 展 示 较 多 的 材 料 ,聚 类 分 析 则 无 法 达 到 相 同 的 效果 11 。 本 研 究 将 两 者 结 合 应 用 ,可 以 起 到 相 互 补 充 相互 印 证 的 效 果 。 结 果 显 示 , PCO 主 坐 标 分 析 与 UPG2MA法 树 状 聚 类 图 分 析 的 结 果 相 互
36、 间 完 全 吻 合 。本 研 究 对 高 坡 红 米 这 一 当 地 特 色 农 产 品 进 行 遗 传多 样 性 研 究 ,不 仅 对 贵 州 省 地 方 水 稻 种 质 资 源 的 搜 集 、分 析 、 评 价 、 利 用 具 有 重 要 的 理 论 和 实 际 意 义 ,也 对 高坡 红 米 选 育 复 壮 与 产 业 化 建 设 提 供 了 一 定 的 参 考价 值 。参 考 文 献 : 1 王 子 平 . 中 国 红 米 资 源 的 研 究 与 利 用 进 展 J . 湖 南 农 业 科学 , 2008 (4) : 32 - 34. 2 游 俊 梅 ,陈 惠 查 ,金 桃 叶 ,等
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