筇竹種子發(fā)芽條件及筇竹筍礦質(zhì)元素分析

賈維嘉，王 澍

(西南林業(yè)大學(xué)，園林園藝學(xué)院，國家林業(yè)和草原局風(fēng)景園林工程技術(shù)研究中心，昆明 650224)

筇竹(Chimonobambusatumidissinoda)為禾本科竹亞科，筇竹屬，是西南地區(qū)特有的竹種，主要分布于云南省昭通市的11個縣(海拔2 000～2 600 m)和以四川省雷波縣、筠連縣等(海拔1 500～2 600 m)為代表的氣候濕潤、溫度低的高海拔中山濕性常綠闊葉林中，具有極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值、觀賞價(jià)值和生態(tài)價(jià)值[1-2]。筇竹是著名的觀賞竹種和筍用竹種，國家三級重點(diǎn)保護(hù)植物[3]，近年因?yàn)槁訆Z式采挖，導(dǎo)致筇竹林面積的縮小，無性系種群的嚴(yán)重退化。為了合理開發(fā)利用及保護(hù)筇竹種質(zhì)資源，研究筇竹種子的發(fā)芽條件、實(shí)生苗培育以及實(shí)生苗筍的營養(yǎng)特性具有重要意義。

竹子作為重要的林木資源，自然條件下具有結(jié)實(shí)率低的特點(diǎn)[4-5]。筇竹種子屬漿果狀穎果[6]，楊漢奇等[6]研究發(fā)現(xiàn)，云南省6種竹子種子在自然萌發(fā)和培養(yǎng)基培養(yǎng)條件下，不同竹子種子發(fā)芽率存在顯著差異，以筇竹發(fā)芽率最低。在一定條件下(PEG 模擬干旱脅迫)，筇竹種子萌發(fā)在低濃度水分脅迫有利于筇竹胚根的生長，高濃度則產(chǎn)生抑制[7]。目前，國內(nèi)對筇竹種子發(fā)芽條件相關(guān)研究較少，特別是不同溫度和光照條件對筇竹種子萌發(fā)的影響尚未報(bào)道。

礦質(zhì)元素的含量是衡量竹筍營養(yǎng)成分高低的重要指標(biāo)之一。竹筍中礦質(zhì)元素的含量主要受竹種[8]、地理種源[9]和竹筍生長時期[10]的影響。研究表明，不同竹類植物的竹筍中鉀含量豐富，是其他元素(Zn,Mn,Fe,Mg,Ca,Cu,Na等)含量的100～1 000倍以上，如光籜篌竹(Phyllostachysnidularia)(K+含量達(dá)5 304.5 mg·kg-1)和斑苦竹(Pleioblastusmaculatus)(K+含量達(dá)4 573 mg·kg-1)[11-12]。竹筍中含量僅次于鉀的是鈣和鎂，如光籜篌竹、壽竹(Phyllostachysbambusoides)和云南方竹(Chimonobambusayunnanensis)[8,11,13]，沙羅竹(Schizostachyumfunghomii)[14]。

不同地理種源與竹筍中礦質(zhì)元素的含量密切相關(guān)。有研究顯示，不同產(chǎn)地厚竹(Phyllostachysedulis‘Pachyloen’)竹筍礦質(zhì)營養(yǎng)中鋅和錳的含量差異均較大，而鐵、鈣、鎂、鉻、鎳的含量差異均相對較小[15]；而不同地區(qū)(思茅、隴川、滄源與石屏)的勃氏甜龍竹(Dendrocalamusbrandisii)竹筍鉀、銅、鋅和鎂的含量差異不大，但鈣、鐵和錳的含量差異顯著[16]。另外，不同時期竹筍礦質(zhì)元素也存在差異。毛竹冬筍不同時期鉀元素先減小再增加[17]，而不同時期斑苦竹筍研究分析中，K、Ca、Mg、Mn、Zn的含量隨著筍齡的增長先略有上升然后下降。此外，也有研究顯示礦質(zhì)元素的含量隨著筍齡的增長呈下降趨勢，而且下降幅度都很大[18]。

筇竹種子在不同環(huán)境條件下(室內(nèi)帶菌萌發(fā)、室內(nèi)無菌萌發(fā)、場圃帶菌萌發(fā))萌發(fā)效果不同[19]。目前，竹筍營養(yǎng)成分和礦質(zhì)元素的分析多采用野外取筍取樣進(jìn)行研究，但對筇竹實(shí)生苗不同生長時期竹筍的礦質(zhì)元素變化的研究未見報(bào)道。因此，本研究對筇竹實(shí)生苗竹筍礦質(zhì)元素進(jìn)行研究，以期對實(shí)生苗筇竹筍的規(guī)?；嘤⑸a(chǎn)利用提供科學(xué)理論與實(shí)踐的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

種子于2018年3月采于云南省昭通市大關(guān)縣，拌土低溫(4 ℃)保存。測定收集的筇竹種子的凈度為99.2%、帶稃千粒重為295.37～297.28 g、去稃千粒重為284.25～286.17 g、含水量為62.5%～65.1%。

1.2 種子發(fā)芽實(shí)驗(yàn)

2018年 3月 25日開始進(jìn)行種子發(fā)芽實(shí)驗(yàn)，挑選大小相似、成熟飽滿的筇竹種子，浸入 0.1%H2O2中進(jìn)行滅菌處理30 min，然后用蒸餾水沖洗3～4次，置于高溫滅菌冷卻后的培養(yǎng)皿(直徑10 cm)中。培養(yǎng)皿提前鋪好2層無菌濾紙，并滴入等量蒸餾水潤濕，然后將種子置于濾紙上，間隔相同，每個培養(yǎng)皿25粒。

設(shè)置不同溫度處理分別為15 ℃(T 1)、20 ℃(T 2)、25 ℃(T 3)，每個處理 3 次重復(fù)。放置于光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)(光照強(qiáng)度為2 000 lx，濕度為50%，時間為12 h·d-1)，每天觀察萌發(fā)數(shù)量，統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率。

選取對筇竹種子萌發(fā)影響實(shí)驗(yàn)中的最適溫度，將放入筇竹種子的培養(yǎng)基進(jìn)行光照-黑暗處理，處理時間分別為24 h黑暗(S 1)，12 h光照/12 h黑暗(S 2)，24 h光照(S 3)，光照強(qiáng)度為2 000 lx，濕度為50%，每個處理3次重復(fù)。每天觀察萌發(fā)數(shù)量，統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率。

1.3 筇竹實(shí)生苗的培育及取樣

育苗地選在西南林業(yè)大學(xué)竹園，山地紅壤混合沙土，比例為2∶1，土壤呈弱酸性。5月作床播種，床寬1 m，長5 m，作床后于播種前1周用0.1%的滅菌靈為土壤消毒，筇竹喜濕潤環(huán)境，播種后覆膜保濕，苗期適當(dāng)遮陰，筇竹種子發(fā)芽后，移至竹園，第1年長至11～14 cm，節(jié)上可見膨大現(xiàn)象，呈現(xiàn)筇竹生長特征。

取長勢一致的一年生筇竹種子實(shí)生苗9株(株高18～20 cm，徑粗0.5～0.7 cm)，每次3株，3次重復(fù)。待發(fā)筍后，取每個生長期的樣品5 g左右。筍出土高度2 cm、5 cm、8 cm分別命名為筍1期、筍2期和筍3期。取其食用部位，切成小塊，105 ℃殺青28 min，65 ℃恒溫烘干至恒重，經(jīng)過粉碎，貯存在干燥環(huán)境中。

1.4 指標(biāo)測定

每天17：00時觀察記錄筇竹種子萌發(fā)情況(以胚軸長度為種子長度的1/2時視為萌發(fā)[10])，計(jì)算下列指標(biāo)：

發(fā)芽率(%)=(n/m)×100%；

發(fā)芽勢(%)=(n4/m)×100%；

發(fā)芽指數(shù)=∑(nt/dt)；

活力指數(shù)=S×∑(nt/dt)

式中，n為萌發(fā)種子數(shù)，n4為第4天萌發(fā)種子數(shù)，m為供試種子數(shù)(25粒),nt為第t天內(nèi)萌發(fā)種子數(shù)，dt為對應(yīng)nt的天數(shù)，S為根長。

10 d后測得每個處理下所有筇竹幼苗的根長和鮮重，80 ℃烘箱烘至恒重，測得干重。竹筍含水量：直接干燥法測定；竹筍礦質(zhì)元素：空氣-乙炔火焰原子吸收光譜法在不同波長內(nèi)測定了8種礦質(zhì)元素的含量，具體為K(766.5 nm)、Ca(422.8 nm)、Na(410.4 nm)、Mg(285.2 nm)、Fe(248.3 nm)、Mn(279.5 nm)、Zn(213.9 nm)、Cu(324.8 nm)。

1.5 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)初步整理和統(tǒng)計(jì)，應(yīng)用SPSS 20.0軟件對所得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，再利用Sigmaplot 13.0軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同溫度下筇竹種子的萌發(fā)

如圖1所示，10 d內(nèi)3個溫度下筇竹種子發(fā)芽率呈現(xiàn)先快后慢的增長趨勢,以T 2處理的發(fā)芽率最高，為84%，其次是T 1，T 3處理的發(fā)芽率最低，為32%，僅為T 1處理的38%左右。10 d后各發(fā)芽指標(biāo)和幼苗生長指標(biāo)的變化情況如表1所示，T 2處理的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)以及植株的干鮮重均顯著高于其他處理，胚根長度比較：T 3>T 2>T 1。

表1 不同溫度對筇竹種子發(fā)芽及幼苗生長的影響Table 1 Effects of different temperatures on seed germination and seedling growth of Q.tumidinoda

2.2 不同光照條件下筇竹種子的萌發(fā)

如圖2所示，10 d內(nèi)不同光照處理筇竹種子的發(fā)芽率呈現(xiàn)S 2>S 1>S 3，10 d內(nèi)發(fā)芽率呈現(xiàn)先快后慢的增長趨勢，分界點(diǎn)位于4 d處。如表2所示，S 2處理的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)以及植株的干鮮重均顯著高于其他處理，胚根長度比較：S 1>S 2>S 3。

表2 不同光照對筇竹種子發(fā)芽及幼苗生長的影響Table 2 Effects of Different Light on Seed Germination and Seedling Growth of Q.tumidinoda

2.3 不同時期筇竹竹筍含水量

如表3所示，筇竹筍生長過程中筍1期、筍2期、筍3期含水量分別為79.4%、76.5%、78.4%。平均含水量為78.1%，筍1期的竹筍樣品含水量最為豐富。方差分析表明，筍1期到筍2期含水量變化不顯著，筍2期到筍3期含水量變化顯著。

表3 不同生長時期筇竹筍干鮮重含水量變化Table 3 Water content changes in dry and fresh weight in Q.tumidinoda shoots at different growth stages

2.4 不同時期筇竹礦質(zhì)元素含量

2.4.1常量元素含量比較

所測的常量元素包括K、Ca、Na、Mg。如表4所示，在筇竹筍生長的3個時期，常量元素的含量大小順序?yàn)椋篕>Na>Ca>Mg。K的含量范圍為6 706.90～7 405.24 mg·kg-1，Na含量范圍為625.56～814.83 mg·kg-1，Ca含量范圍為176.45～416.54 mg·kg-1，Mg含量范圍為141.06～156.77 mg·kg-1。不同生長時期的筇竹筍，K和Na的含量均呈降低的趨勢，區(qū)別是后期K含量降低不顯著而Na含量降低顯著，Ca含量則隨著筇竹的生長顯著升高，Mg含量前期不變后期略有上升，總體含量穩(wěn)定。

2.4.2微量元素含量比較

如表4所示，筍1期和筍3期微量元素含量順序?yàn)镕e>Zn>Mn>Cu。而在筍2期情況不同，微量元素含量的大小順序?yàn)閆n>Fe>Mn>Cu。Fe、Zn、Mn和Cu的含量范圍分別為212.23～349.96 mg·kg-1，132.15～356.78 mg·kg-1，22.53～27.72 mg·kg-1，6.86～9.62 mg·kg-1。筇竹筍不同生長時期，F(xiàn)e和Cu的含量均顯著上升，Mn元素的含量也隨筇竹筍生長逐漸上升，前期顯著，后期不顯著，而Zn元素的含量則呈明顯的中峰優(yōu)勢，前期顯著上升后期顯著下降。

表4 不同生長時期筇竹筍礦質(zhì)元素含量Table 4 Mineral element content of Q.tumidinoda shoots in different growth stages

3 結(jié)論與討論

3.1 筇竹種子萌發(fā)

溫度、光照是種子萌發(fā)重要因素[25-26]。溫度對于種子萌發(fā)的作用主要通過影響酶活性來實(shí)現(xiàn)，而光照則通過信號刺激來影響種子的休眠，并不直接參與萌發(fā)[26]。本實(shí)驗(yàn)表明，溫度和光照處理對筇竹種子萌發(fā)影響顯著，20 ℃下筇竹的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)最高，種子活力指數(shù)最高，幼苗的干鮮重顯著高于其他溫度處理(p<0.05)，但25 ℃胚根的長度最大，其次是20 ℃和15 ℃，可能是較高溫度更能促進(jìn)胚根的伸長。但綜合各指標(biāo)分析，筇竹種子萌發(fā)最適溫度為20 ℃，與金佛山方竹(與筇竹果實(shí)類型相同，均為漿果狀穎果)萌發(fā)的最適溫度24 ℃或26 ℃不同[22]，說明同果實(shí)類型的不同竹種之間，種子萌發(fā)的最適條件也存在差異。

光照處理筇竹種子的萌發(fā)實(shí)驗(yàn)表明，12 h光照/12 h黑暗處理下筇竹種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)最高，幼苗干鮮重也顯著高于其他光照處理(p<0.05)，是筇竹種子萌發(fā)的最適光照條件。

全黑暗處理下各發(fā)芽參數(shù)和幼苗生長指標(biāo)均顯著高于全光照處理，且以全黑暗處理下萌發(fā)幼苗的胚根長度最長，研究表明，種子的萌發(fā)或休眠均取決于萌發(fā)時種子內(nèi)所建立起來的遠(yuǎn)紅光吸收型光敏素含量(Prf)和遠(yuǎn)紅光吸收型光敏素占總光敏素比值，而忌光種子所需要的Prf較低[23]，可能說明筇竹種子的發(fā)芽需要Prf相對較低的環(huán)境，更依賴于暗處理打破種子的休眠[24]，因此暗處理對筇竹種子發(fā)芽和胚根的生長至關(guān)重要，且黑暗條件更有利于筇竹幼苗胚根的生長。

3.2 筇竹實(shí)生苗發(fā)筍的礦質(zhì)元素研究

竹筍的含水量是衡量竹筍品質(zhì)的重要指標(biāo)，影響竹筍的口感和風(fēng)味。筇竹的含水量低于云南12種食用竹筍營養(yǎng)成分研究中的含水量均值(92.71%)[8]，可能由于前人研究多在竹筍的發(fā)筍期去野外直接取20～50 cm的大筍，而本研究采用筇竹實(shí)生苗發(fā)筍，因此差異較大。筇竹筍在不同生長時期，礦質(zhì)元素含量也呈現(xiàn)規(guī)律性變化。在筇竹竹筍不同生長期，常量元素含量最豐富的始終是鉀，這與陳云飛等[11]、王國玉等[12]的研究結(jié)果一致，但含量其次的元素是鈉，而且含量的變化趨勢與鉀相近，但有研究表明含量其次的是鈣和鎂[8,11,13-14]，這可能是竹種間差異性的體現(xiàn)，也推測可能在筇竹筍幼筍生長過程中，Na+和K+存在一些相互作用，來輸送營養(yǎng)物質(zhì)。常量元素中變化最小的是鎂，這與Nirmala C等[10]在對印度簕竹(Bambusabambos)、馬甲竹(Bambusatulda)、馬來甜龍竹(Dendrocalamusasper)、龍竹(Dendrocalamusgiganteus)、版納甜龍竹(Dendrocalamushamiltonii)不同生長時期礦質(zhì)元素的變化的研究中得出的結(jié)論一致，鎂元素含量在竹筍的不同生長期具有一定的穩(wěn)定性。筇竹筍富含微量元素鐵和鋅，顯著高于云南12種竹筍鐵(8.9 mg·kg-1)、鋅(7.1 mg·kg-1)含量的平均水平[11]是營養(yǎng)豐富的優(yōu)良食材。

筇竹不同生長時期，無論是常量元素還是微量元素的含量都有顯著的波動。這與甘小洪等[13]在研究壽竹(Phyllostachysbambusoidesf.shouzhu)不同筍齡營養(yǎng)成分的變化時得出的除錳元素以外其余礦質(zhì)元素均未隨筍齡的增加呈現(xiàn)明顯的規(guī)律性變化的結(jié)論差異很大，可能與礦質(zhì)元素在竹筍生長期所呈現(xiàn)的變化及竹子種類的不同直接有關(guān)。