外源激素及浸泡條件對青天葵球莖休眠破除率的影響

翟勇進(jìn)，白隆華，黃 浩，唐美瓊

(廣西壯族自治區(qū)藥用植物園，廣西 南寧 530023)

【研究意義】青天葵常用于治療支氣管炎、肺炎等[1]，曾是出口創(chuàng)匯主要中藥[2]，由于人類的過度開采以及自身萌發(fā)條件的苛刻[3]，野生資源已經(jīng)基本滅絕，被中國環(huán)境與發(fā)展國際合作委員會(huì)列入為瀕危品種[4]。青天葵主要依靠休眠期長達(dá)6個(gè)月球莖繁殖，嚴(yán)重影響青天葵的原材料供應(yīng)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[5]。因此，對青天葵球莖休眠的打破研究，滿足青天葵藥材的供應(yīng)，解決瀕危和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】球根植物常有芽休眠現(xiàn)象[6-7]，芽休眠(bud dormancy)是指植物生活史中芽生長暫時(shí)停頓的現(xiàn)象，一般球根植物的休眠和發(fā)芽受激素的控制[8]，球根在休眠情況下，受脫落酸ABA的控制，由于內(nèi)源細(xì)胞分泌CTK濃度微弱，球根對CTK不敏感，而CTK含量增加，球根的敏感性增強(qiáng)，球根萌芽，休眠解除[9]。GA具有打破種子休眠，促進(jìn)芽的生長是因?yàn)樗哂写龠M(jìn)生長素類物質(zhì)的合成，提升淀粉酶的活性和代謝活動(dòng)[10]。李如升等[11]使用GA可解除虎眼萬年青鱗莖的休眠；新疆野蘋果種子經(jīng)赤霉素處理可提早發(fā)芽30 d左右，且以500 mg/L 赤霉素效果最好[12]。雖然國內(nèi)外學(xué)者在種子、球根植物休眠和打破上研究較多，但打破青天葵球莖休眠未見相關(guān)報(bào)道?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】應(yīng)用外源激素對青天葵休眠球莖進(jìn)行破眠研究?！緮M解決的關(guān)鍵問題】尋找一種打破青天葵球莖休眠速度快、出芽率高和芽生長好的方法，以期在保護(hù)野生資源、促進(jìn)青天葵產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和為球莖類藥材打破休眠提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料、儀器和試劑

1.1.1 材料 青天葵休眠球莖由廣西藥用植物園青天葵種質(zhì)資源圃提供，球莖質(zhì)量要求為休眠、飽滿、無霉點(diǎn)，經(jīng)廣西藥用植物園白隆華研究員鑒定為青天葵球莖[Nerviliafordii(Hance) Schltr.]。

1.1.2 儀器和試劑 珠江牌培養(yǎng)箱(韶光市泰宏醫(yī)療機(jī)械有限公司生產(chǎn))，赤霉素(GA)、玉米素(ZT)、激動(dòng)素(KT)(均由北京索萊寶科技有限公司提供)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 選擇休眠球莖 從廣西壯族自治區(qū)藥用植物園青天葵種質(zhì)資源圃中挖出處于深休眠飽滿無霉點(diǎn)的青天葵球莖，用自來水洗去球莖上面的泥沙，放房間臺(tái)面上晾干，球莖表皮略干無水即可。

1.2.2 激素溶液的配置 首先從-20 ℃的冰箱取出激動(dòng)素(KT)粉末，精確稱取0.01 g倒入10 mL試管中，然后加入體積濃度為95 %的乙醇3 mL溶解，待激動(dòng)素完全溶解后，再緩慢倒入盛有蒸餾水或純凈水的量筒中，一邊倒一邊攪拌，避免激素產(chǎn)生重結(jié)晶，最后用蒸餾水定容到1000 mL，搖勻，即配得濃度為10 mg/L的激動(dòng)素溶液；用同樣的方法分別配制濃度為10 mg/L赤霉素(GA)和玉米素(ZT)的激素溶液或其它濃度激素溶液。

1.2.3 不同激素對破除青天葵休眠球莖的處理 取準(zhǔn)備好的球莖表皮略干無水60粒隨機(jī)分成3等份，分別放入濃度為10 mg/L的KT、GA和ZT 3種激素溶液中，完全浸泡所有的球莖30 min。然后將浸泡好不同激素溶液的青天葵球莖放入透明玻璃培養(yǎng)皿中，玻璃皿內(nèi)放有3層浸過純凈水或蒸餾水濕透的濾紙，青天葵球莖放濾紙上，球莖相互間不能堆積疊層，器皿蓋上蓋，保濕。然后放培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，時(shí)間為20 d，培養(yǎng)箱溫度設(shè)定為28 ℃，在培養(yǎng)的過程中，濾紙保持濕潤，器皿內(nèi)濕度維持在80 %～100 %。

1.2.4 不同KT濃度對破除青天葵休眠球莖的處理 取球莖表皮略干無水160粒隨機(jī)分成8等份，分別浸泡在KT激素濃度為1、2、5、10、20、40、80和250 mg/L的溶液中30 min。然后將浸泡好不同激素濃度的青天葵球莖分別放入透明玻璃培養(yǎng)皿中，其它操作步驟按1.2.3項(xiàng)相關(guān)部分進(jìn)行。

1.2.5 不同浸泡時(shí)間對破除球莖休眠的處理 取球莖表皮略干無水120粒隨機(jī)分成6等份，在10 mg/LKT激素溶液中分別浸泡5 min、10 min、30 min、1 h、6 h和10 h。然后將浸泡不同時(shí)間的青天葵球莖分別放入透明玻璃培養(yǎng)皿中，其它操作步驟按1.2.3項(xiàng)相關(guān)部分進(jìn)行。

1.2.6 不同培養(yǎng)溫度對破除球莖休眠的處理 取球莖表皮略干無水240粒隨機(jī)分成2大組，一組120粒分6小組浸泡在蒸餾水中30 min，作為對照組；另一組120粒分6小組浸泡在10 mg/LKT激素溶液中30 min。然后將浸泡好蒸餾水和KT激素青天葵球莖分別放入透明玻璃培養(yǎng)皿中，玻璃皿內(nèi)放有2～3層浸過純凈水或蒸餾水濕透的濾紙，青天葵球莖放濾紙上，球莖相互間不能堆積疊層，器皿蓋上蓋。每大組隨機(jī)將6小組分別放入溫度為18、22、25、28、31和35 ℃的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，在培養(yǎng)的過程中，濾紙保持濕潤，器皿內(nèi)濕度維持在80 %～100 %。觀察不同培養(yǎng)溫度對破除青天葵球莖休眠的影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同激素對打破青天葵球莖休眠的影響

從3種外源激素對青天葵球莖休眠的影響可見(表1)，3種外源激素均可打破球莖的休眠，其中，前4 d內(nèi)，各處理下青天葵球莖發(fā)芽率均為0，各處理休眠球莖第6天開始發(fā)芽，第8天，各處理球莖破除率差異顯著，其中KT處理最高，為90.0 %，顯著高于其他處理；第10天時(shí)，KT處理球莖破除率達(dá)100 %，同期ZT和GA處理破除率分別為70.1 %和50.0 %，均顯著低于KT處理；第16天，ZT處理球莖破除率達(dá)100 %，而GA處理在第18天球莖破除率為90.0 %。因此，3種激素破除青天葵球莖休眠打破的優(yōu)先順序?yàn)镵T>ZT>GA。

2.2 不同KT濃度對破除青天葵球莖休眠的影響

從不同KT濃度對破除青天葵球莖休眠可以看出(表2)，第4天時(shí)，只有5和10 mg/L濃度處理打破球莖休眠；第6天時(shí)，所有濃度處理均打破了青天葵球莖休眠，其中10 mg/L濃度處理破除率最高，為94.0 %，5 mg/L濃度處理其次，為88.7 %，兩者均顯著高于其他濃度處理；第8天時(shí)，1 mg/L濃度處理的破除率為67.3 %，其它濃度處理均達(dá)到100 %；第10天后，各濃度處理均達(dá)100 %。另外，從球莖發(fā)芽的整齊度和健壯程度上看，以10 mg/L濃度處理最佳，因此，從激素用量、發(fā)芽整齊和健壯綜合考慮，KT處理濃度為10 mg/L時(shí)，對破除青天葵球莖休眠效果最好。

表1 不同激素處理對青天葵球莖休眠破除率(%)影響

注：同列不同字母表示處理間差異顯著(P<0.05),下同。

Note:Different lowercase letters indicated significant difference among treatments(P<0.05)，the same as below.

表2 不同KT濃度對青天葵球莖休眠破除率(%)的影響

2.3 不同浸泡時(shí)間對打破青天葵球莖休眠的影響

從不同浸泡時(shí)間對打破青天葵球莖休眠的影響可以看出(表3)，第4天，10 min和1 h的浸泡時(shí)間處理青天葵球莖休眠破除率均為20 %，其他處理均為0；第6天，10 min浸泡時(shí)間處理青天葵球莖休眠破除率為50 %，顯著高于其他處理；第12天，10 min和1 h的浸泡時(shí)間處理青天葵球莖休眠破除率均為100 %，考慮試驗(yàn)耗時(shí)，以及綜合球莖發(fā)芽整齊度和芽的健壯程度上看，以浸泡10 min為宜。

2.4 不同培養(yǎng)溫度對打破青天葵球莖休眠的影響

從不同培養(yǎng)溫度對青天葵球莖休眠破除率的影響可以看出(表4)，球莖浸泡清水處理后，第8天培養(yǎng)溫度為18、22 ℃的發(fā)芽率仍為0，而25、28和31 ℃的發(fā)芽率分別為34.3 %、39.7 %和40.0 %，說明≤22 ℃的培養(yǎng)溫度不宜進(jìn)行破除青天葵球莖休眠；當(dāng)溫度超過或等于35 ℃培養(yǎng)時(shí)，培養(yǎng)到第6天時(shí)，休眠球莖出現(xiàn)變軟發(fā)腐、發(fā)霉，故培養(yǎng)溫度不宜在35 ℃及以上溫度進(jìn)行打破青天葵球莖休眠培養(yǎng)。浸泡10 mg/L KT激素處理的球莖，在培養(yǎng)溫度為18和22 ℃第8天破除率分別為0和10.3 %，但在25、28和31 ℃均達(dá)到100 %，說明浸泡一定濃度的KT溶液后，只要培養(yǎng)溫度適宜，球莖休眠被打破率均達(dá)95 %以上。從本研究結(jié)果上看，以25或28 ℃為打破青天葵球莖休眠的適宜培養(yǎng)溫度。

3 討 論

青天葵球莖的休眠是對不良環(huán)境條件的一種適應(yīng)性，是進(jìn)化過程中植物長期自然選擇的結(jié)果，這利于物種的保存和繁衍等。利用外源激素，綜合應(yīng)用，可以打破青天葵球莖的休眠，促進(jìn)休眠芽的生長。不同激素對青天葵休眠球莖打破的效果不一樣。本研究結(jié)果表明，雖然赤霉素(GA)、玉米素(ZT)和激動(dòng)素(KT)3種激素對打破青天葵球莖休眠均有作用，但效果不同。新疆野蘋果種子經(jīng)赤霉素處理可提早發(fā)芽30 d左右[12]，而KT處理青天葵休眠球莖10 d的效果要好于GA和ZT，說明KT更適合打破青天葵休眠球莖。KT能打破球莖休眠一方面是克服球莖內(nèi)部的發(fā)芽抑制物ABA作用，另一方面誘導(dǎo)組織的細(xì)胞分裂和調(diào)節(jié)分化，利于植物細(xì)胞的生長[13-14]。

表3 浸泡時(shí)間對青天葵球莖休眠破除率(%)的影響

表4 培養(yǎng)箱不同溫度對青天葵球莖休眠破除率(%)的影響

一定濃度的KT激素可提高打破青天葵休眠球莖概率和發(fā)芽質(zhì)量。1～250 mg/L均可打破球莖休眠，但從KT用量、發(fā)芽整齊和健壯上看，5～80 mg/L為宜，以10 mg/L最好。郭曄紅等[15]研究表明KT對白刺種子發(fā)芽有明顯調(diào)控作用，6 mg/L為其最佳打破休眠促進(jìn)發(fā)芽的激素濃度，與本試驗(yàn)的結(jié)果基本一致。說明KT對種子和球根植物休眠的打破具有比較好效果。

休眠球莖浸泡KT的時(shí)間要合適。青天葵休眠球莖打破浸泡KT時(shí)間相對比較短，在10 min到1 h，浸泡時(shí)間長反而下降，球莖浸泡10 min發(fā)芽整齊度、芽的健壯和用時(shí)少。這可能是球莖的種皮比較薄，激素很容易穿過到達(dá)休眠芽的細(xì)胞分裂中心，促進(jìn)細(xì)胞分裂和分化。當(dāng)浸泡時(shí)間過長，打破概率下降，原因是由于芽中心生長點(diǎn)細(xì)胞因氧氣供給不足，呼吸作用受到抑制，細(xì)胞分裂不能進(jìn)行。

適宜的溫度促進(jìn)休眠球莖的打破。當(dāng)溫度低于18 ℃，打破休眠球莖時(shí)間相對較長，而溫度高于35 ℃則休眠球莖腐爛。原因在于溫度過低，球莖內(nèi)的酶活性低，休眠芽的細(xì)胞分裂和分化的速度較慢，芽萌發(fā)不快。相反，但溫度超過35 ℃，休眠球莖內(nèi)酶失活，細(xì)胞器被破壞，球莖含量高的淀粉發(fā)生腐爛。培養(yǎng)溫度以25和28 ℃為打破青天葵球莖休眠的適宜溫度。

4 結(jié) 論

從本研究結(jié)果上看，破除青天葵球莖休眠的最佳方案為選擇10 mg/L的KT激素，浸泡時(shí)間10 min，在28 ℃的培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，青天葵球莖休眠破除率最高，出芽效果最好。