5種龍膽屬植物種子生物學(xué)特性比較

， ， ， (.六盤水師范學(xué)院生命科學(xué)系， 貴州 六盤水 553004； 2.六盤水市生物研究所， 貴州 六盤水553004)

5種龍膽屬植物種子生物學(xué)特性比較

孫愛群1,2，林長松1,2，楊友聯(lián)1,2，孫正秀1
(1.六盤水師范學(xué)院生命科學(xué)系， 貴州 六盤水 553004； 2.六盤水市生物研究所， 貴州 六盤水553004)

以六盤水采集的紅花龍膽(Gentianarhodantha)、云南龍膽(G.yunnanensis)、頭花龍膽(G.cephalantha)、滇龍膽(G.rigescens)、灰綠龍膽(G.yokusai)為試驗(yàn)材料，對其種子的形態(tài)特征、長短徑、千粒重及發(fā)芽率等進(jìn)行研究。結(jié)果表明，5種龍膽種子的形態(tài)特征、長短徑、千粒重、發(fā)芽率差異較大。紅花龍膽種子呈圓盤狀，灰綠龍膽種子呈梭形或卵圓形，其它3種龍膽種子呈圓球形、矩圓形或橢圓形。紅花龍膽種子千粒重[(0.126 6±0.001 8)g]及長短徑[長徑(1.849±0.187)mm，短徑(1.572±0.199)mm]最大，灰綠龍膽的千粒重[(0.016 3±0.000 5)g]、短徑[(0.29 8±0.022)mm]最小，云南龍膽的長徑[(0.513±0.067)mm]最小；萌發(fā)率最高的為灰綠龍膽[(87.33±5.03)%]，最低的為云南龍膽[(33.33±7.02)%]。5種龍膽可以根據(jù)種子的形狀、顏色、網(wǎng)紋等性狀進(jìn)行區(qū)分。

龍膽屬； 種子形態(tài)特征； 長短徑； 千粒重； 萌發(fā)率

龍膽屬(Gentiana)植物全世界約400余種，我國有247種[1]，貴州有29種1變種[2-6]。

大多數(shù)龍膽屬植物既可入藥，又具有較好的觀賞價值，其花有紅、藍(lán)、藍(lán)紫、藍(lán)白等多種顏色[2]，部分種類花冠大，達(dá)4 cm以上，大部分種類花冠為2～4 cm。孫愛群等通過調(diào)查貴州龍膽屬植物資源，認(rèn)為紅花龍膽(Gentianarhodantha)、滇龍膽(G.rigescens)、頭花龍膽(G.cephalantha)及云南龍膽(G.yunnanensis)等均有較高的觀賞價值[2]。有關(guān)龍膽屬種子生物學(xué)特性方面的研究，主要集中在滇龍膽草及龍膽(G.scabra)種子萌發(fā)特性方面。趙敏研究表明，龍膽種子中含有內(nèi)源抑制物質(zhì)，對種子萌發(fā)有明顯的抑制作用，赤霉素變溫浸種可提高種子發(fā)芽率[8]；程云清等認(rèn)為,影響龍膽草種子萌發(fā)的主導(dǎo)因子是溫度，適度的干旱處理有利于龍膽草種子的萌發(fā)[9]；唐榮平等認(rèn)為,不同播種深度及不同播種基質(zhì)對滇龍膽草種子萌發(fā)出苗有重要影響[10]；楊美權(quán)等研究表明，赤霉素既可縮短滇龍膽種子發(fā)芽時間又可提高發(fā)芽率[11]；申志英和方坤認(rèn)為,龍膽種子具有高溫、高濕和光萌發(fā)特性[12]；姜述君等認(rèn)為，三十烷醇能顯著促進(jìn)龍膽草種子的萌發(fā)[13]。尚未見紅花龍膽、云南龍膽、頭花龍膽、灰綠龍膽(G.yokusai)種子形態(tài)特征及萌發(fā)特性方面的報(bào)道。

注：1為紅花龍膽;2為云南龍膽;3為頭花龍膽;4為滇龍膽;5為灰綠龍膽。圖1 5種龍膽種子形態(tài)

為了開發(fā)利用貴州龍膽屬野生資源，對紅花龍膽、云南龍膽、頭花龍膽、滇龍膽、灰綠龍膽5種龍膽種子的生物學(xué)特性進(jìn)行了比較，旨在為龍膽屬植物鑒別、萌發(fā)特性及馴化栽培等方面研究提供基礎(chǔ)資料。

1 材料與方法

1.1 材 料

表1 試驗(yàn)材料來源

種 名 采集地采集時間(年/月)海拔(m)生境紅花龍膽(GentianaRhodantha)水城雙水2014/011800山坡草地云南龍膽(G．yunnanensis)水城雙嘎2013/102400山坡草地頭花龍膽(G．cephalantha)水城玉舍2013/112300山坡灌木叢滇龍膽(G．rigescens)水城玉舍2013/111800灌木叢灰綠龍膽(G．yokusai)水城玉舍2014/042340山坡草地

試驗(yàn)材料為紅花龍膽、云南龍膽、頭花龍膽、滇龍膽、灰綠龍膽的種子，采自貴州水城，具體來源見表1。野外采收5種龍膽的蒴果，剝出其中的種子，晾干后除去空癟粒，將其裝入干燥塑料瓶內(nèi)備用。

1.2 方 法

1.2.1 種子形態(tài)特征

用體視及光學(xué)顯微鏡觀察種子的外部形態(tài)，如形狀、顏色、種皮網(wǎng)紋等，并對種子進(jìn)行拍照。

種子長徑與短徑的測量用光學(xué)顯微鏡(精度為0.01 mm)，每品種隨機(jī)數(shù)取60粒種子測量，取平均值。

種子千粒重的測量用電子天平(精度為0.000 1 g)，每品種隨機(jī)數(shù)取10份500粒種子稱重，再換算成千粒重，取平均值。

1.2.2 發(fā)芽試驗(yàn)

隨機(jī)選取紅花龍膽、云南龍膽、頭花龍膽、滇龍膽、灰綠龍膽5種種子，進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)。每個發(fā)芽試驗(yàn)供試種子50粒/皿，3次重復(fù)。種子置蒸餾水中浸泡36 h，轉(zhuǎn)至已滅菌的培養(yǎng)皿內(nèi)(墊有2層濾紙)，加無菌水(2.5 mL)至濾紙濕潤，置室溫發(fā)芽，自然光照。每天觀察記錄1次，及時補(bǔ)充水分。如果發(fā)現(xiàn)濾紙上有霉菌，及時更換新的無菌濾紙。種子萌發(fā)以胚根突破種皮為萌發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，每日定時記錄發(fā)芽數(shù)，計(jì)算發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和發(fā)芽勢。如果連續(xù)5 d的發(fā)芽數(shù)保持不變，視為發(fā)芽結(jié)束。

發(fā)芽率(%)=發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%；

發(fā)芽指數(shù)(GI)=∑(Gt/Dt)，式中，Gt為t天的發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)；

發(fā)芽勢(%)=Gb/Gn×l00%，式中，Gb為12 d內(nèi)發(fā)芽種子數(shù)；Gn為供試種子數(shù)；

發(fā)芽時滯(d)：第1粒種子發(fā)芽需要的天數(shù)(從種子浸泡之日開始算)；

發(fā)芽歷時(d)：最后1粒種子發(fā)芽與第1粒種子發(fā)芽的時間差。

2 結(jié)果與分析

2.1 龍膽種子形態(tài)特征

5種龍膽屬植物種子基本特征見表2。由表 2可知，5種龍膽種子千粒重有較大差異，千粒重按大小順序排列為紅花龍膽、云南龍膽、滇龍膽、頭花龍膽、灰綠龍膽，其中紅花龍膽種子的千粒重最重，為(0.126 6±0.001 8)g；灰綠龍膽種子的千粒重最輕，為(0.016 3±0.000 5)g。5種龍膽種子大小存在差異，長徑從大到小排列為紅花龍膽、滇龍膽、頭花龍膽、灰綠龍膽、云南龍膽，其中紅花龍膽的長徑最長，為(1.849±0.187)mm，云南龍膽的長徑最短，為(0.513±0.067)mm；短徑長度從大到小排列為紅花龍膽、滇龍膽、頭花龍膽、云南龍膽、灰綠龍膽，其中紅花龍膽短徑最大，為(1.572±0.199)mm，灰綠龍膽短徑最小，為(0.298±0.022)mm。長徑與短徑之比值最大的是灰綠龍膽，為1.953，最小的是紅花龍膽，為1.176。5種龍膽種子顏色、形狀也有差異(圖1、表2)。

表2 5種龍膽種子的基本特征

種 名 形 狀 顏 色 種皮表面千粒重(g)長徑(mm)短徑(mm)長短徑比紅花龍膽Gentianarhodantha圓盤狀黃褐色細(xì)網(wǎng)紋0．1266±0．00181．849±0．1871．572±0．1991．176云南龍膽G．yunnanensis近圓球形或橢圓形，邊緣具短裙邊黃褐色至黑褐色蜂窩狀網(wǎng)隙淺，多，大小較均勻0．0255±0．00040．513±0．0670．369±0．0481．382頭花龍膽G．cephalantha矩圓形或近橢圓形，邊緣具長裙邊黃褐色至黑褐色蜂窩狀網(wǎng)隙，較少，大小不一0．0226±0．00050．638±0．0980．376±0．0621．697滇龍膽G．rigescens卵圓形或近橢圓形，邊緣具長裙邊黑褐色蜂窩狀網(wǎng)隙，較多，大小不一0．0247±0．00250．740±0．0770．463±0．0771．609灰綠龍膽G．yokusai梭形或卵圓形黑褐色條形網(wǎng)隙，大小較均勻0．0163±0．00050．582±0．0410．298±0．0221．953

表3 5種龍膽種子發(fā)芽特性比較

種 名發(fā)芽率(%)發(fā)芽指數(shù)發(fā)芽勢(%)發(fā)芽時滯(d)發(fā)芽歷時(d)紅花龍膽(Gentianarhodantha)52．00±10．392．30±0．5038．67±7．57109云南龍膽(G．yunnanensis)33．33±7．021．02±0．267．33±4．161211頭花龍膽(G．cephalantha)54．67±8．331．59±0．229．33±1．151112滇龍膽(G．rigescens)62．67±9．022．20±0．2513．33±1．151111灰綠龍膽(G．yokusai)87．33±5．036．06±0．3185．33±5．7767

由圖1可知，紅花龍膽種子與其它4種龍膽明顯不同，肉眼可以區(qū)分。其余4種龍膽種子需借助顯微鏡才能區(qū)別?；揖G龍膽在顯微鏡下根據(jù)網(wǎng)隙可與云南龍膽、頭花龍膽、滇龍膽區(qū)分，條形網(wǎng)隙者為灰綠龍膽；蜂窩狀網(wǎng)隙者為云南龍膽、頭花龍膽及滇龍膽。后3種龍膽種子又可以根據(jù)種子形狀及網(wǎng)隙均勻度等區(qū)分。種子近圓球狀，網(wǎng)隙大小較均勻者為云南龍膽；種子矩圓形或橢圓形，網(wǎng)隙大小不一者為滇龍膽與頭花龍膽。頭花龍膽與滇龍膽種子難以區(qū)分，但可從網(wǎng)隙數(shù)量上加以辨別，滇龍膽網(wǎng)隙數(shù)量多于頭花龍膽。

2.2 龍膽種子發(fā)芽特性

由表3可知，5種龍膽屬植物種子發(fā)芽特性存在差異。發(fā)芽率由高到低依次為灰綠龍膽、滇龍膽、頭花龍膽、紅花龍膽、云南龍膽，其中灰綠龍膽的發(fā)芽率最高，為(87.33±5.03)%，云南龍膽的發(fā)芽率最低，為(33.33±7.02)%。發(fā)芽指數(shù)由高到低依次為灰綠龍膽、紅花龍膽、滇龍膽、頭花龍膽、云南龍膽，其中發(fā)芽指數(shù)最高的為灰綠龍膽(6.06±0.31)，發(fā)芽指數(shù)最低的為云南龍膽(1.02±0.26)。發(fā)芽勢由高到低依次為灰綠龍膽、紅花龍膽、滇龍膽、頭花龍膽、云南龍膽，發(fā)芽勢最高的為灰綠龍膽[(85.33±5.77)%]，最低的為云南龍膽[(7.33±4.16)%]。發(fā)芽時滯最長的為云南龍膽(12 d)，最短的為灰綠龍膽(6 d)；發(fā)芽歷時最長的為頭花龍膽(12 d)，最短的為灰綠龍膽(7 d)。發(fā)芽指數(shù)可衡量種子發(fā)芽所用時間的長短，發(fā)芽勢可以衡量種子出芽的整齊度?；揖G龍膽的發(fā)芽率、發(fā)芽勢及發(fā)芽指數(shù)均最高，其發(fā)芽時滯、發(fā)芽歷時最短，云南龍膽的發(fā)芽率、發(fā)芽勢及發(fā)芽指數(shù)均最低，發(fā)芽時滯最長，說明灰綠龍膽種子發(fā)芽速度最快，出芽最整齊，萌發(fā)所用的時間較短；云南龍膽種子發(fā)芽速度較慢，且出芽不整齊，萌發(fā)所用的時間較長。

3 討論與結(jié)論

龍膽屬植物種類較多，組內(nèi)不同種類外部形態(tài)差異不太明顯，如狹蕊組紅花龍膽和翼萼龍膽，未開花前兩者形態(tài)非常相似，很難區(qū)分，多枝組滇龍膽和頭花龍膽外部形態(tài)也很相似[14]。因此，若能從種子形態(tài)特征方面加以區(qū)別，對龍膽屬植物的鑒別具有重要意義。本研究的5種龍膽種子的形態(tài)差異較大，種皮的顏色、形狀各異，種子千粒重的大小與種子的長短徑長度不成正比。千粒重最重為紅花龍膽，最輕為灰綠龍膽，長徑最大為紅花龍膽，最小為云南龍膽，短徑最大也為紅花龍膽，最小為灰綠龍膽。云南龍膽長、短徑均小于滇龍膽與頭花龍膽，但其千粒重大于滇龍膽與頭花龍膽，說明云南龍膽種子密度大于滇龍膽與頭花龍膽。

龍膽屬種子表面具有的紋飾多種多樣，有致密細(xì)網(wǎng)紋、增粗網(wǎng)紋及蜂窩狀網(wǎng)隙等。本研究的5種龍膽種子，肉眼可以鑒別的是紅花龍膽種子，它顯著大于其余4種龍膽種子。另4種龍膽種子在體視及光學(xué)顯微鏡下可根據(jù)種子形態(tài)及網(wǎng)隙加以區(qū)分。云南龍膽種子近圓球形，蜂窩狀網(wǎng)隙數(shù)量多，且大小較均勻；灰綠龍膽種子呈梭形或卵圓形，網(wǎng)隙呈條形；滇龍膽與頭花龍膽種子很相似，呈矩圓形或近橢圓形，只是滇龍膽網(wǎng)隙數(shù)量多于頭花龍膽。因而5種龍膽種子可以根據(jù)外部形態(tài)特性加以區(qū)分，說明龍膽屬種子的外部形態(tài)特征可以作為鑒別該屬植物種類的一個重要特征。孫愛群等通過同工酶分析認(rèn)為，滇龍膽與頭花龍膽的親緣關(guān)系較近，與這2種種子外形相似具一致性[14]。

種子萌發(fā)是種子繁殖中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，種子繁殖受到一系列因素的影響。龍膽屬植物最主要的傳粉方式是蟲媒傳粉和風(fēng)媒傳粉。生長在高山草甸及冬季開花的龍膽，蟲媒傳粉受到限制，如紅花龍膽，開花季節(jié)為10月至翌年1月，主要依靠風(fēng)媒傳粉，使授粉率降低，導(dǎo)致蒴果空癟率較高，還有些蒴果雖然結(jié)了種子，但種子萌發(fā)率低，因而紅花龍膽的種子繁殖受到很大影響，自然界紅花龍膽主要依靠基生葉進(jìn)行營養(yǎng)繁殖。如果能提高紅花龍膽種子萌發(fā)率，對紅花龍膽的馴化栽培有著重要意義。

本研究未做任何處理的5種成熟龍膽種子發(fā)芽特性存在差異，灰綠龍膽始發(fā)芽時間(發(fā)芽時滯)最早(6 d)，其持續(xù)發(fā)芽時間最短(7 d)，發(fā)芽指數(shù)(6.06±0.31)、發(fā)芽率[(87.33±5.03)%]、發(fā)芽勢[(85.33±5.77)%]均最高；云南龍膽始發(fā)芽時間最晚(12 d)，發(fā)芽指數(shù)(1.02±0.26)、發(fā)芽率[(33.33±7.02)%]、發(fā)芽勢[(7.33±4.16)%]均最低。說明灰綠龍膽種子發(fā)芽速度最快，出芽最整齊；云南龍膽種子發(fā)芽速度較慢，且出芽不整齊，這是云南龍膽分布范圍窄、儲量低的原因。紅花龍膽、頭花龍膽、滇龍膽3種種子也存在始發(fā)芽時間晚、發(fā)芽歷時長及發(fā)芽率不高等問題，表現(xiàn)為發(fā)芽速度慢，發(fā)芽不整齊等現(xiàn)象，說明龍膽種子在自然界的競爭力較弱。

本試驗(yàn)所用龍膽種子，貯藏時間最短的為灰綠龍膽(2個月)，發(fā)芽率最高；貯藏時間最長的為云南龍膽(8個月)，發(fā)芽率最低。說明發(fā)芽率隨著貯藏時間的增加而降低，即龍膽種子發(fā)芽率高低與其貯藏時間有關(guān)?；揖G龍膽為當(dāng)年采種子，當(dāng)年的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)均最高，說明灰綠龍膽種子不存在休眠期。本研究的5種龍膽種子，可以根據(jù)種子的形狀、顏色、網(wǎng)紋等性狀進(jìn)行區(qū)分，說明龍膽屬種子的外部形態(tài)特征可以作為鑒別該屬植物種類的一個重要特征。

5種龍膽種子用試劑處理能否提高萌發(fā)率，有待進(jìn)一步研究。

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Study on the Biological Characteristics of Seeds from 5GentianaSpecies

SUNAiqun1,2，LINChangsong1,2，YANGYoulian1,2，SUNZhengxiu1
(1.Department of Biology Science，Liupanshui Normal University，Liupanshui Guizhou 553004，China；2.Liupanshui Insititute of Biology,Liupanshui Guizhou 553004，China)

We studied the morphological characteristics,1 000-seed weight,major axis and minor axis and germination rate of the seeds from 5 Gentiana species,G.rhodantha,G.yunnanensis,G.cephalantha,G.rigescensandG.yokusai.The results showed that,these characteristics varied in different species.Seeds of Gentiana rhodantha were disciform，and seeds ofG.yokusai,G.yunnanensis,G.cephalanthaandG.rigescenswere fusiform,spherical,quadrature circle and oval respectively.Among the 5 species,Gentiana rhodantha has the largest 1 000-seed weight (0.126 6±0.001 8)g,length of major axis (1.849±0.187)mm and minor axis (1.572±0.199)mm.G.yokusaihas the smallest 1 000-seed weight (0.0163±0.000 5)g and minor axis (0.298±0.022)mm and the highest germination rate (87.33±5.03)%.G.yunnanensishas shortest major axis (0.513±0.067)mm and the lowest germination rate (33.33±7.02)%.The fiveGentianaplants can be distinguished by morphological traits including shape,color and reticulate pattern.

Gentiana； seed morphology； major axis and minor axis； 1000-seed weight；germination rate

2016-03-30

貴州省科學(xué)技術(shù)基金(編號：黔科合LH字[2014]7461號)；貴州省教育廳自然科學(xué)基金(編號：黔教合 KY 字[2014]326)號；六盤水師范學(xué)院產(chǎn)學(xué)研計(jì)劃項(xiàng)目(編號：lpssycxy 201504)。

孫愛群(1961—)，女，教授，主要從事遺傳學(xué)教學(xué)與研究工作；E-mail：sunaiqun2280@126.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2016.09.037

Q 949

A

1001-4705(2016)09-0037-04