赤霉素對珠芽魔芋種子萌發(fā)的影響

陸紅葉，王迪，潘嘉琦，吳學尉，葉輝，劉丹丹

（云南大學，昆明650500）

赤霉素對珠芽魔芋種子萌發(fā)的影響

陸紅葉，王迪，潘嘉琦，吳學尉，葉輝，劉丹丹

（云南大學，昆明650500）

為探究赤霉素對珠芽魔芋種子萌發(fā)的影響，以珠芽魔芋種子為材料，將種子用不同濃度梯度的赤霉素溶液進行處理，以便分析赤霉素對珠芽魔芋種子萌發(fā)的影響以及萌發(fā)期間種子內(nèi)含物的變化。結果表明：種子經(jīng)50 mg/L赤霉素處理后，萌發(fā)率達到最大，由72%提高到98%；在種子萌發(fā)過程中，對照組魔芋種子芽長從0.4 cm生長到1.6 cm時，可溶性糖含量從7.633 mg/g增加到9.551 mg/g；可溶性蛋白從9.668 mg/g增加到10.408 mg/g；經(jīng)50 mg/L赤霉素處理的試驗組種子芽長從0.4 cm生長到1.6 cm時，可溶性糖含量從7.798 mg/g增加到10.153 mg/g；可溶性蛋白從9.611 mg/g增加到10.441 mg/g，試驗組的增幅較大，表明赤霉素能促進種子內(nèi)有機物質(zhì)的分解，從而促進種子萌發(fā)。

珠芽魔芋；種子；赤霉素；可溶性糖；可溶性蛋白

0 引言

魔芋為多年生草本植物，屬天南星科魔芋屬，記載已有170多種，中國特有21種[1]。葡甘聚糖是魔芋特有的天然高分子物質(zhì)，為優(yōu)良的膳食纖維，可預防和治療高血壓、高血脂、心血管等病癥，是重要的食品添加劑和保健食品原料；同時，葡甘聚糖具有生物降解性，其水溶膠具有很高的粘度和多種特性，如增稠、凝膠和成膜等，在醫(yī)藥、化工、造紙、紡織、石油等行業(yè)中有著廣泛的應用[2-4]。

魔芋是中國南方尤其是長江中上游地區(qū)的重要經(jīng)濟作物之一，近年來深加工產(chǎn)品出口量不斷增大，市場價格走俏，大力發(fā)展魔芋生產(chǎn)已成為不少地區(qū)出口創(chuàng)匯的支柱產(chǎn)業(yè)，成為貧困山區(qū)農(nóng)民脫貧致富的又一有效途徑[5-6]。目前，白魔芋和花魔芋是國內(nèi)廣泛種植的魔芋種類，但在南方6—8月高溫高濕的氣候條件下，極易感染軟腐病和白絹病，這2種病害危害嚴重。病菌在田間主要隨土壤流水及病殘體傳播蔓延，輕者可導致其顯著減產(chǎn)，重者會造成毀滅性絕收[7-8]。在生產(chǎn)中，珠芽魔芋對軟腐病和白絹病具有較強抗性，因其葉面莖稈上生長氣生珠芽球莖而得名，適應高溫高濕環(huán)境，是近年來云南南部地區(qū)興起種植的魔芋種類[9]。

珠芽是著生在葉片上的小球莖，可作為珠芽魔芋的無性繁殖器官[10]。由于珠芽魔芋長期經(jīng)地下球莖或葉面珠芽進行無性繁殖，其后代退化嚴重，且繁殖倍數(shù)低，勢必影響珠芽魔芋的產(chǎn)量和品質(zhì)。而珠芽魔芋大部分可以進行無融合生殖，用珠芽魔芋種子進行繁殖，可以降低生產(chǎn)成本，提高繁殖倍數(shù)高，同時也可降低種芋帶病風險，提高球莖膨大倍率[11-12]。因此，采用種子繁殖是目前珠芽魔芋規(guī)?；a(chǎn)的重要環(huán)節(jié)。與花魔芋、白魔芋相比，珠芽魔芋種子成熟期較遲，且其種子由干燥的橙色果皮包裹，果皮內(nèi)還有一層防水性良好的透明薄膜，自然條件下種子休眠相對較長，從而影響到種子繁殖在生產(chǎn)上的應用。赤霉素廣泛應用于作物種子的催芽，在對白魔芋種子處理后，可顯著提高種子發(fā)芽率[13]。基于這一點，筆者針對珠芽魔芋萌芽率低的問題，利用不同濃度赤霉素處理珠芽魔芋種子以便摸索促進種子萌發(fā)的最佳濃度，并揭示經(jīng)赤霉素處理后種子可溶性糖及可溶性蛋白的變化關聯(lián)，以期為珠芽魔芋種子規(guī)?；妊可a(chǎn)提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 儀器與試驗材料

1.1.1 儀器與試劑人工氣候箱（上海，RQH-250），分光光度計（英國，Libra S22），赤霉素GA3（阿拉丁，G105691），濃硫酸（國藥，10021618），蒽酮（阿拉丁，A108571），葡萄糖（阿拉丁，G116305），牛血清蛋白（阿拉丁，A116563），考馬斯亮藍G250（阿拉丁，B104241）。

1.1.2 試驗材料珠芽魔芋種子‘泰國一號’由云南滇晟科技發(fā)展有限公司提供。

1.2 試驗方法

1.2.1 赤霉素對珠芽魔芋種子萌發(fā)的影響

（1）配置GA3溶液，濃度分別為50、100 mg/L，以清水作為對照組。

（2）選用籽粒成熟飽滿一致的珠芽魔芋種子，用清水浸泡12 h后脫去果皮。

（3）隨機挑選經(jīng)上述處理的珠芽魔芋種子分別放入100 mL不同濃度的赤霉素溶液中，將其置于28℃恒溫培養(yǎng)箱中暗培養(yǎng)12 h。每個處理放置100粒種子，每個處理重復3次。

（4）將浸泡后的珠芽魔芋種子用2層濕潤的紗布包裹放入培養(yǎng)盒內(nèi)，每天觀察，補充水分使紗布保持濕潤。

（5）分別記錄處理5、10、15天后的種子發(fā)芽個數(shù)，以胚根突破種皮為標準計算發(fā)芽率，如式(1)。

1.2.2 萌發(fā)種子生理生化測定

（1）蒽酮比色法測定可溶性糖。取芽長0.4、0.8、1.2、1.6 mm的萌發(fā)種子，采用蒽酮比色法[11]測定可溶性糖，每組試驗均重復3次。

（2）考馬斯亮藍G-250染色法測可溶性蛋白。取芽長0.4、1.8、1.2、1.6 mm的萌發(fā)種子，采用考馬斯亮藍G-250染色法[11]測定可溶性蛋白，每組試驗均重復3次。

2 結果與分析

2.1 不同濃度赤霉素溶液對珠芽魔芋種子萌發(fā)率的影響

由表1所示，經(jīng)赤霉素處理后的珠芽魔芋種子萌發(fā)率顯著高于對照組，說明赤霉素對種子萌發(fā)具有明顯的促進作用。用50 mg/L和100 mg/L赤霉素處理種子后，經(jīng)前者處理后種子的萌發(fā)率明顯高于后者，表明50 mg/L赤霉素濃度對珠芽魔芋種子的萌發(fā)較為適宜。

表1 赤霉素處理后珠芽魔芋種子萌發(fā)率的統(tǒng)計

隨著處理時間的延長，各處理組中珠芽魔芋種子萌發(fā)率的差異明顯縮小，如在處理后第5天，對照組種子萌發(fā)率為1.2%、100 mg/L GA3處理后種子的萌發(fā)率為2.0%，50 mg/L GA3處理后種子的萌發(fā)率為16.5%；而在處理后第15天，對照組、100 mg/L GA3和50 mg/L GA3處理后種子的萌發(fā)率分別為72.0%、88.2%和98.0%，以上結果進一步表明赤霉素可以明顯縮短種子萌發(fā)的時間。

2.2 萌發(fā)種子內(nèi)含物的測定

如圖1所示，珠芽魔芋種子內(nèi)的可溶性糖和可溶性蛋白隨珠芽魔芋種子的萌發(fā)而逐步增加。在種子萌發(fā)芽長為0.4 cm時，可溶性糖含量為7.632 mg/g；種子芽長為1.6 cm時，可溶性糖含量增加到9.551 mg/g，種子芽長從0.8 cm長至1.2 cm時，可溶性糖增加顯著（圖1）。

圖1 珠芽魔芋種子萌發(fā)過程內(nèi)含物含量變化

在珠芽魔芋種子萌發(fā)過程中，種子所含可溶性蛋白含量總體增加平緩（圖1）。當種子芽長為0.4 cm時，可溶性蛋白含量為9.663 mg/g；而在種子芽長為1.6 cm時，可溶性蛋白含量為10.409 mg/g（圖1）。

2.3 經(jīng)赤霉素處理后的種子在萌發(fā)過程中內(nèi)含物的變化

經(jīng)赤霉素處理后，芽長為0.4 cm種子中含有7.798 mg/g可溶性糖；種子芽長為1.6 cm時，可溶性糖含量增加到10.153 mg/g，種子芽長從0.8 cm長至1.2 cm時，可溶性糖顯著增加（圖2）。與未經(jīng)處理的種子相比，赤霉素處理后的種子中可溶性糖含量有所提高，由此可見，赤霉素促進了種子的萌發(fā)及生長。

珠芽魔芋種子萌發(fā)過程中可溶性蛋白含量增加平緩（圖2）。種子芽長為0.4 cm時，可溶性蛋白含量為9.611 mg/g，而在種子芽長為1.6 cm時；可溶性蛋白含量為10.441 mg/g（圖2）。與對照組相比（圖1），可溶性蛋白含量變化不大。

圖2 赤霉素處理后珠芽魔芋種子萌發(fā)過程內(nèi)含物含量變化

3 結論

（1）赤霉素具有促進珠芽魔芋種子萌發(fā)、縮短種子萌發(fā)時間的作用；濃度為50 mg/L的赤霉素可明顯促進珠芽魔芋種子的萌發(fā)及生長。

（2）在珠芽魔芋種子萌發(fā)過程中，經(jīng)赤霉素處理后，種子的可溶性糖有所提高，可溶性蛋白含量變化不大。通過圖1、2可溶性糖和可溶性蛋白的趨勢線方程斜率對比，經(jīng)赤霉素處理后有機物分解加快，可溶性糖和可溶性蛋白含量增加速度變快。

4 討論

4.1 珠芽魔芋種子繁殖優(yōu)勢

珠芽魔芋類群中有部分種類可進行無融合性生殖進行繁殖后代，如A.bulbifer、A.muelleri等可無需授粉形成種子[15]。由這些種子發(fā)育而來的植株與母本基因型完全相同，較好保留母本的遺傳特征[16]。這種繁殖方式更有利于珠芽魔芋將原生態(tài)的優(yōu)勢特征及種性在人工引種規(guī)?；N植后很好地遺傳下來，不僅可以固定雜種優(yōu)勢、增強抗病能力，還可以防止種芋長期進行營養(yǎng)生殖造成的親本退化[17]。此外，魔芋種子育苗與塊莖、切塊的育苗方法相比有以下3個好處：（1）繁殖系數(shù)大；（2）種子育苗所得的小塊莖越冬再次成苗后，新苗的發(fā)芽勢、萌發(fā)力、生活力、生長勢和塊莖的膨大速度都比老塊莖、切塊強得多；（3）種子采集、貯藏、保管、播種處理等農(nóng)事操作比其他材料更為方便、省事、省力[18]。

4.2 赤霉素處理對萌發(fā)種子內(nèi)含物的影響

種子的活力可通過適當?shù)奈锢?、化學、生物、農(nóng)藥、種子包衣以及滲透調(diào)節(jié)等方法處理而獲得恢復和提高[19]。通過赤霉素浸種打破種子休眠，提高萌發(fā)率在許多作物中得到較多研究和廣泛采用，具有很好的催芽效果[20-22]。植物種子經(jīng)過外源赤霉素處理后內(nèi)含物也有明顯的變化。胥學峰[23]發(fā)現(xiàn)赤霉素處理能提高黃芩種子的發(fā)芽率和出苗率，種子可溶性糖含量顯著提高。肖云龍等[24]用赤霉素處理老化的桑種子，GA3對老化桑種子發(fā)芽有一定促進作用，發(fā)芽率比對照組提高了14.72%，可溶性蛋白和可溶性糖也分別比對照組提高了12.45%和12.98%。周述波等[25]用赤霉素處理雜交水稻種子，發(fā)現(xiàn)外源GA3能明顯促進種子萌發(fā)，提高種子可溶性糖的含量，可溶性蛋白的含量則是先上升后下降。李建海等[26]發(fā)現(xiàn)赤霉素能快速打破種子休眠，促進種子萌發(fā)和幼苗生長，可溶性糖和可溶性蛋白含量升高。筆者發(fā)現(xiàn)，適當濃度的赤霉素處理珠芽魔芋種子能打破種子的休眠、提高發(fā)芽率，與謝春梅等[27]、李川[13]等的研究結論一致。同時，用50、100 mg/L的赤霉素溶液處理正在休眠的珠芽魔芋種子，結果表明50 mg/L的赤霉素有效提高了珠芽魔芋種子的發(fā)芽率。對珠芽魔芋不同芽長測量可溶性糖和可溶性蛋白的結果與李川[13]對白魔芋的測量結果一致。

本研究發(fā)現(xiàn)，珠芽魔芋種子萌發(fā)過程中，種子生長與其可溶性糖含量增加具有一致性，即隨著種子芽長的生長，可溶性糖和可溶性蛋白含量增大，反映了種子在萌發(fā)過程中所含有機物質(zhì)分解速度的變化特征。研究還發(fā)現(xiàn)，珠芽魔芋種子經(jīng)赤霉素處理后，其可溶性糖和可溶性蛋白質(zhì)的含量高于對照組，說明赤霉素能促進珠芽魔芋種子萌發(fā)時有機物質(zhì)的分解。本研究結果為利用赤霉素促進珠芽魔芋種子萌發(fā)提供了科學數(shù)據(jù)，也為基于赤霉素開展作物催芽機制研究提供了新鮮實例。但是，影響種子萌發(fā)的因素復雜而多樣，下一步將在此基礎上，檢測種子萌發(fā)過程中其他生化參數(shù)，以尋求影響珠芽魔芋休眠的關鍵因子，探索決定珠芽魔芋種子休眠過程的生理學機制。

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Effects of GA3Treatment on Germination of Amorphophallus bulbifer Seed

Lu Hongye,Wang Di,Pan Jiaqi,Wu Xuewei,Ye Hui,Liu Dandan
(Yunnan University,Kunming 650500,Yunnan,China)

To explore the effect of gibberellin on seeds germination in A.Bulbifer,the seeds were treated by using different concentration gradients of gibberellin.Additionally,seed germination percentage and biochemical change were analyzed during the germination.The results showed that the percentage of seed germination was increased from 72%to 98%under the treatment of 50 mg/L gibberellin.During seed germination,in the control group,the length of hypocotyl increased from 0.4 cm to 1.6 cm,the soluble sugar content increased from 7.633 mg/g to 9.551 mg/g and soluble proteins increased from 9.668 mg/g to 10.408 mg/ g;in the test group,the length of hypocotyl increased from 0.4 cm to 1.6 cm,soluble sugar content increased from 7.798 mg/g to 10.153 mg/g and soluble proteins increased from 9.611 mg/g to 10.441 mg/g.The results suggested that gibberellin could increase the decomposition of organic material in the seed,which could promote seed germination.

Amorphophallus bulbifer;Seed Germination;Gibberellin；Soluble Sugar;Soluble Protein

S566.9

A論文編號：cjas16070019

云南省臨滄市耿馬傣族佤族自治縣人民政府與云南大學農(nóng)學院合作項目。

陸紅葉，女，1990年出生，廣西隆安人，碩士研究生，研究方向為植物生理與分子生物學。E-mail：rleaves@126.com。

葉輝，男，1956年出生，教授，博士，研究方向：保護生物學。通信地址：650500云南省昆明市呈貢新區(qū)大學城東外環(huán)南路云南大學呈貢校區(qū)農(nóng)學院。E-mail：yehui@ynu.edu.cn。劉丹丹，女，1985年出生，山東兗州人，博士，研究方向為園藝學。E-mail：liudandan@ynu.edu.cn。

2016-07-22，

2016-09-25。