呼鳳蘭， 周淑萍

(呂梁學(xué)院， 山西 離石 033000)

冰菜是番杏科植物，又名冰葉日中花、冰花、冰草、水晶冰菜。冰菜的葉表面和莖的表面覆蓋著大量的水泡狀的細(xì)胞，且細(xì)胞中含有大量水分，在陽(yáng)光下如冰晶一般，所以又稱(chēng)為水晶冰菜。冰菜細(xì)胞中的液體含有鹽分，是一種比較耐干旱，而且對(duì)土壤質(zhì)量要求不高的植物，在缺乏水資源和貧瘠的地區(qū)具有很高的推廣價(jià)值。冰菜的原產(chǎn)地在南非納米比沙漠等干旱地域，在亞洲西部和歐洲也均有冰菜的分布，我國(guó)已引進(jìn)種植。植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑是一類(lèi)具備植物生物活性且由人工合成的、可以調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)和發(fā)育的有機(jī)物質(zhì)，又被稱(chēng)為植物外源激素。研究表明，使用植物激素處理植物可以影響植物生長(zhǎng)。有些植物激素對(duì)植物的生長(zhǎng)發(fā)育起到了促進(jìn)作用，而有些植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)植物會(huì)起到抑制作用。生長(zhǎng)素、赤霉素(GA3)、細(xì)胞分裂素、乙烯利(ETH)、脫落酸(ABA)、6-芐氨基嘌呤(6-BA)和水楊酸等都是植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑。針對(duì)冰菜產(chǎn)量低、種植范圍小的問(wèn)題，可利用植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑來(lái)促進(jìn)種子萌發(fā)，進(jìn)而提高冰菜產(chǎn)量。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)材料：冰菜種子，濾紙。

1.2 儀器與試劑

GA3，IAA，6-BA，ABA，ETH，電子天平，燒杯，培養(yǎng)皿。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1冰菜種子的處理

挑選籽粒豐滿(mǎn)、大小均一的冰菜種子[2]，先用少量95%的乙醇溶液消毒2～3 min，然后用蒸餾水沖洗3～5次，最后用濾紙將水分吸干備用。

1.3.2不同濃度植物激素對(duì)冰菜種子的處理

將冰菜種子分為7組，每組20粒，分別放入消過(guò)毒的培養(yǎng)皿中。將稱(chēng)量好的粉末狀的植物激素放入燒杯中，然后加入少量95%的乙醇溶液對(duì)植物激素進(jìn)行溶解，再加入適量蒸餾水。將配置好的植物激素溶液倒入培養(yǎng)皿中，蓋上培養(yǎng)皿蓋，24 h后，進(jìn)行發(fā)芽處理。各植物激素濃度詳見(jiàn)表1。

表1 不同濃度激素處理組合Table 1 Combination of hormone treatment with different concentrations

1.3.3發(fā)芽處理

將處理后的冰菜種子沖洗3～5次，去除表面的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑。在培養(yǎng)皿底部放2～3層濾紙[7]，將冰菜種子均勻地鋪在培養(yǎng)皿中，噴灑適量的蒸餾水，隔日開(kāi)始觀察，每天觀察后都在培養(yǎng)皿中噴灑適量蒸餾水。連續(xù)觀察7 d并記錄每日發(fā)芽數(shù)，冰菜種子連續(xù)3 d不發(fā)芽視為不發(fā)芽。發(fā)芽以冰菜種子吐白1 mm為標(biāo)準(zhǔn)[8]，7 d后統(tǒng)計(jì)冰菜的發(fā)芽率(GR)、發(fā)芽勢(shì)(GE)、發(fā)芽指數(shù)(GI)[10]。

各指標(biāo)的公式參照文獻(xiàn)[11]：

GR(%)=(發(fā)芽種子數(shù)/20)×100%；

GE(%)=(發(fā)芽高峰期種子數(shù)/20)×100%；

GI=∑(Gt/Dt)，式中：Gt為第t天種子發(fā)芽數(shù)；Dt為對(duì)應(yīng)的種子發(fā)芽的天數(shù)。

2 結(jié)果分析

2.1 不同濃度GA3對(duì)冰菜種子萌發(fā)的影響

由圖1所示，當(dāng)GA3濃度在0～120 mg·L-1之間時(shí)，冰菜種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)呈上升趨勢(shì)；當(dāng)GA3濃度達(dá)到120 mg·L-1時(shí)，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)最高，分別為80%、65%、12。說(shuō)明0～120 mg·L-1GA3處理對(duì)冰菜種子的萌發(fā)起促進(jìn)作用，120 mg·L-1的GA3最有利于冰菜種子萌發(fā)。這是因?yàn)檫m量濃度的GA3能夠誘導(dǎo)α-淀粉酶的產(chǎn)生，打破種子休眠的狀態(tài)，細(xì)胞新陳代謝提高，冰菜種子容易發(fā)芽。當(dāng)GA3濃度在120～360 mg·L-1之間時(shí)，冰菜種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)呈下降趨勢(shì)。說(shuō)明120～360 mg·L-1GA3處理對(duì)冰菜種子萌發(fā)的促進(jìn)作用減小，甚至抑制冰菜種子的萌發(fā)。這是因?yàn)檫^(guò)量GA3破壞了冰菜種子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致細(xì)胞死亡，無(wú)法發(fā)芽。

圖1 不同濃度GA3對(duì)冰菜種子萌發(fā)的影響Fig.1 Effects of different concentrations of GA3 on seed germination of M. crystallinum seeds

2.2 不同濃度IAA對(duì)冰菜種子萌發(fā)的影響

由圖2所示，當(dāng)IAA濃度在0～150 mg·L-1之間時(shí)，冰菜種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)呈上升趨勢(shì)；當(dāng)IAA濃度達(dá)150 mg·L-1時(shí)，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)最高，分別為70%、70%、11。說(shuō)明0～150 mg·L-1IAA處理對(duì)冰菜種子萌發(fā)起促進(jìn)作用，150 mg·L-1的IAA最有利于冰菜種子萌發(fā)。這是因?yàn)檫m量濃度的IAA會(huì)使細(xì)胞壁變得松散，促進(jìn)細(xì)胞的滲透性吸水，細(xì)胞開(kāi)始伸長(zhǎng)并進(jìn)一步合成其他物質(zhì)。當(dāng)IAA濃度在150～ mg·L-1之間時(shí)，冰菜種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)呈下降趨勢(shì)。150～300 mg·L-1IAA處理對(duì)冰菜種子萌發(fā)的促進(jìn)作用減少，甚至抑制冰菜種子萌發(fā)。這是因?yàn)檫^(guò)量IAA會(huì)使細(xì)胞合成乙烯，抵消了IAA的作用。

圖2 不同濃度IAA對(duì)冰菜種子萌發(fā)的影響Fig.2 Effects of different concentrations of IAA on seed germination of M. crystallinum seeds

2.3 不同濃度6-BA對(duì)冰菜種子萌發(fā)的影響

由圖3所示，當(dāng)6-BA濃度在0～2 mg·L-1之間時(shí)，冰菜種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)呈上升趨勢(shì)；當(dāng)6-BA濃度為2 mg·L-1時(shí)，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)最高，分別為65%、55%、16。說(shuō)明0～2 mg·L-16-BA處理對(duì)冰菜種子的萌發(fā)起促進(jìn)作用，2 mg·L-1的6-BA最有利于冰菜種子萌發(fā)。這是因?yàn)檫m量濃度的6-BA會(huì)促進(jìn)某些酶的合成，進(jìn)而打破種子休眠，促使細(xì)胞分裂。當(dāng)6-BA濃度在2～100 mg·L-1時(shí)，冰菜種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)呈下降趨勢(shì)。2～100 mg·L-16-BA處理對(duì)冰菜種子萌發(fā)的促進(jìn)作用減小，甚至抑制冰菜種子的萌發(fā)。這是因?yàn)檫^(guò)量6-BA破壞了細(xì)胞的某些酶，從而使細(xì)胞新陳代謝速率降低。

圖3 不同濃度6-BA濃度對(duì)冰菜種子萌發(fā)的影響Fig.3 Effects of different concentrations of 6-BA on seed germination of M. crystallinum seeds

2.4 不同濃度ABA對(duì)冰菜種子萌發(fā)的影響

由圖4所示，當(dāng)ABA濃度為0 mg·L-1時(shí)，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)最高，分別為55%、35%、13。當(dāng)ABA濃度在0～80 mg·L-1之間時(shí)，冰菜種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)呈下降趨勢(shì)；當(dāng)ABA濃度在80～200 mg·L-1之間時(shí)，冰菜種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)均為0。說(shuō)明0～80 mg·L-1ABA處理對(duì)冰菜種子萌發(fā)的抑制作用逐漸增強(qiáng)，當(dāng)ABA濃度在80～200 mg·L-1時(shí)，完全抑制了冰菜種子的萌發(fā)。這是因?yàn)锳BA會(huì)抑制細(xì)胞合成α-淀粉酶，從而抑制細(xì)胞合成蛋白質(zhì)等物質(zhì)，抑制細(xì)胞分裂，最后引起種子休眠。

圖4 不同濃度ABA對(duì)冰菜種子萌發(fā)的影響Fig.4 Effects of different concentrations of ABA on seed germination of M. crystallinum seeds

2.5 不同濃度ETH對(duì)冰菜種子萌發(fā)的影響

由圖5所示，當(dāng)ETH濃度在0～80 mg·L-1之間時(shí)，冰菜種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)呈上升趨勢(shì)；當(dāng)ETH濃度為80 mg·L-1時(shí)，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)最高，分別為65%、60%、13。說(shuō)明0～80 mg·L-1ETH處理對(duì)冰菜種子的萌發(fā)起促進(jìn)作用，80 mg·L-1的ETH最有利于冰菜種子萌發(fā)。這是因?yàn)檫m量濃度的ETH活化了某種酶，進(jìn)而打破種子休眠，加速細(xì)胞的新陳代謝，促使細(xì)胞分裂。當(dāng)ETH濃度在80～120 mg·L-1之間時(shí)，冰菜種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)呈下降趨勢(shì)。說(shuō)明80～120 mg·L-1ETH處理對(duì)冰菜種子萌發(fā)的促進(jìn)作用下降，甚至抑制冰菜種子的萌發(fā)。這可能是因?yàn)檫^(guò)量ETH破壞了細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，促使細(xì)胞死亡。

圖5 不同濃度ETH對(duì)冰菜種子萌發(fā)的影響Fig.5 Effects of different concentrations of ETH on seed germination of M. crystallinum seeds

3 結(jié)論與討論

冰菜營(yíng)養(yǎng)價(jià)值極高，但種子極小，在萌發(fā)時(shí)需要一定的條件。使用植物外源激素能夠改善冰菜種子萌發(fā)率低的問(wèn)題。本試驗(yàn)通過(guò)使用不同濃度梯度的5種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)冰菜種子進(jìn)行處理，探究植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)冰菜種子萌發(fā)的影響。結(jié)果表明，120 mg·L-1的GA3為冰菜種子萌發(fā)的最適濃度；150 mg·L-1的IAA為冰菜種子萌發(fā)的最適濃度；80 mg·L-1的ETH為冰菜種子萌發(fā)的最適濃度；ABA可以抑制冰菜種子萌發(fā)，當(dāng)ABA濃度大于80 mg·L-1時(shí)，冰菜種子完全不萌發(fā)；2 mg·L-1的6-BA為冰菜種子萌發(fā)的最適濃度。這5種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)冰菜種子萌發(fā)的促進(jìn)作用從大到小的列順序?yàn)椋篏A3>IAA>ETH>6-BA>ABA。

GA3對(duì)冰菜種子萌發(fā)的效果最好，主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，第一，使用適當(dāng)GA3的冰菜種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)都較好，而且使用GA3以后的冰菜種子的根莖葉也發(fā)展的較好。這是因?yàn)槭褂眠m量素以后會(huì)誘導(dǎo)α-淀粉酶的產(chǎn)生，促使細(xì)胞分裂，新陳代謝加速，進(jìn)而使冰菜萌發(fā)；GA3過(guò)量則會(huì)抑制冰菜種子萌發(fā)，這是因?yàn)檫^(guò)量的GA3可能破壞了細(xì)胞結(jié)構(gòu)。使用適量的IAA會(huì)使細(xì)胞壁變得松散，促進(jìn)細(xì)胞的滲透性吸水，細(xì)胞開(kāi)始伸長(zhǎng)并進(jìn)一步合成其他物質(zhì)。而過(guò)量的IAA會(huì)使細(xì)胞產(chǎn)生乙烯，抵消IAA的作用。使用適量的ETH會(huì)活化細(xì)胞的某種酶，促使細(xì)胞分裂，使冰菜種子萌發(fā)，過(guò)量的ETH則會(huì)破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)。使用適量的6-BA會(huì)促進(jìn)某些酶的合成，打破種子的休眠狀態(tài)，過(guò)量的6-BA又會(huì)抑制某些酶的合成。ABA會(huì)抑制冰菜種子萌發(fā)主要是因?yàn)锳BA會(huì)抑制細(xì)胞合成α-淀粉酶，抑制細(xì)胞分裂。

由于GA3對(duì)冰菜種子萌發(fā)的效果最好，在今后培養(yǎng)冰菜時(shí)，可以添加適量GA3來(lái)促進(jìn)冰菜種子萌發(fā)。