全 文 :北方园艺2015(07):57~60 植物·园林花卉·
第一作者简介:徐惠风(1965-),女,吉林人,博士后,副教授,现主
要从事植物生理生态与湿地生态环境和环境生物学等研究工作。
E-mail:xhfzj@163.com.
基金项目:吉林省科技厅基础应用资助项目(201105070);吉林省
科技厅重点科技攻关资助项目(20130206072NY);吉林省教育厅
重大资助项目(201240);长春市科技局推广示范资助项目(长科
技合(2014196)号)。
收稿日期:2014-11-10
DOI:10.11937/bfyy.201507019
秋水仙素对蓝蓟种子诱导变化的研究
徐 惠 风,冯 政 东,张 英 宝,陈 晶 晶,朱 冰 兵,吴 云 惠
(吉林农业大学 农学院,吉林 长春130118)
摘 要:以蓝蓟种子为试材,研究了秋水仙素不同浓度(CK、0.05%、0.10%、0.20%、0.30%、
0.40%)、不同处理时间(12、24、36、48h)对蓝蓟种子发芽及幼苗生长性状的影响。结果表明:时间
相同,浓度不同,浓度越高对蓝蓟种子发芽和生长的抑制作用越强,且有一定的畸变率;叶片表面
肥厚粗糙不平,呈暗绿色,浓度越大影响越明显。随浓度增大和处理时间的延长,蓝蓟种子的发
芽率、发芽势均呈现降低现象,当浓度为0.40%、时间在48h时发芽率为36%,发芽势为16%。
随着秋水仙素浓度增大,蓝蓟苗期的苗高、叶长逐渐减小,叶宽变大,生命力较短。
关键词:蓝蓟;秋水仙素;诱导;发芽率;发芽势
中图分类号:S 681.9 文献标识码:A 文章编号:1001-0009(2015)07-0057-04
蓝蓟(Echium vulgare)属紫草科(Boraginaceae)蓝蓟
属(Echium)草本灌木,引自欧洲。单叶互生,圆形至线
状披针形,长15cm,中脉明显,常全身披灰毛,镰状聚伞
花序生茎顶和枝端或多数集为圆锥状花序,具有钟形花
朵和剑形窄叶。花有白、蓝、紫粉色,4~6片开始开花,
花初为穗状花序后渐变为圆锥花序,至到秋天,花期达3
个月,其观赏性好,耐干旱、较耐寒,喜光,喜肥,适应性
强,抗性强,是优良的草本花卉,用于露地花坛、花境、花
带及大面积体量色彩使用,蓝蓟是近几年引进国内的植
物,有很高的观赏价值和经济价值。
秋水仙素[1]可使植物染色体数目加倍,在农业生产
上用于人工诱导多倍体,导致植物染色体数目加倍,与
正常植株相比表现出个体巨大性,花大、叶大、浓绿、茎
粗、细胞内含某些物质较高,并且可以对外界不利自然
条件有适应能力[2-6];Lionneton等[7]处理芸薹属植物小
孢子获得了可育的双单倍体,得到经济效益提高了植物
种子的产量。陈柏君等[8]对黄芩组织培养诱导产生同
源四倍体。早在1983年Novak[9]用3%秋水仙素以及
3%秋水仙素+4%DMSO培养基分别处理大蒜茎尖,诱
导率为6.25%、24.32%。现以蓝蓟种子为试材,采用不
同处理的秋水仙素对其一定时间的浸泡方法,研究了不
同浓度秋水仙素和浸泡时间对蓝蓟种子发芽和幼苗生
长的影响,以得到不同秋水仙素诱导蓝蓟的性状表现及
个体变化,应用秋水仙素培育新品种具有积极的意义,
并对今后蓝蓟的诱导选育提供理论依据和实践验证。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试材料为2012年收获的优良蓝蓟种子。秋水仙
素(南京生兴生物技术有限公司生产)为分析纯,用蒸馏
水配制成浓度分别为0.05%、0.10%、0.20%、0.30%、
0.40%的溶液置于4℃冰箱保存待用。
1.2 试验方法
试验于2013年11月14日在吉林农业大学农学院
栽培实验室进行。选取均匀一致、饱满的蓝蓟种子,先
用0.30%KMnO4溶液消毒15min,无菌水冲洗干净后
用温水浸泡种子12h左右至种子吸水膨胀。采用不同
浓度的秋水仙素水溶液(0.05%、0.10%、0.20%、0.30%、
0.40%)分别浸泡种子12、24、36、48h(处理方法见表1),
以清水处理为对照(CK)。每个处理50粒种子,3次重
复,用量以刚好浸过种子为度,在人工气候培养箱中进行
表1 蓝蓟种子的秋水仙素处理组合
Table 1 Combination treatment of Echium vulgare seed
秋水仙素浓度
Colchicine concentration/%
处理时间Processing time/h
12 24 36 48
0.00 1(CK)
0.05 2(0.05,12) 3(0.05,24) 4(0.05,36) 5(0.05,48)
0.10 6(0.10,12) 7(0.10,24) 8(0.10,36) 9(0.10,48)
0.20 10(0.20,12)11(0.20,24)12(0.20,36)13(0.20,48)
0.30 14(0.30,12)15(0.30,24)16(0.30,36)17(0.30,48)
0.40 18(0.40,12)19(0.40,24)20(0.40,36)21(0.40,48)
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·园林花卉·植物 北方园艺2015(07):57~60
砂培试验(砂子在175℃电热鼓风烘干箱中烘干2h)[10],
种子播种至铁盘中,光照时间10h/d,光照强度2 000lx,
白天温度25℃、夜间20℃,湿度20%。每天浇水并观察
长势,待长出2~3片叶后,移栽到土里以保证供应充足
的营养。
1.3 项目测定
每天适量浇水并记录每处理蓝蓟种子的发芽情况,
苗高,叶片大小,叶长、叶宽等。发芽势(%)=4d内发
芽种子粒数/供试种子粒数×100%;发芽率(%)=正常
发芽种子总数/供试种子粒数×100%。
1.4 数据分析
试验数据采用Excel 2003和DPS软件进行统计分析。
2 结果与分析
2.1 不同处理对蓝蓟种子发芽率、发芽势的影响
从表2可以看出,与对照相比,用0.05%、0.10%、
0.20%、0.30%、0.40%浓度的秋水仙素溶液处理蓝蓟种
子12、24、36、48h,均有一定的差异,空白处理的发芽率
为98%,发芽势为90%,随浓度增加发芽势逐渐降低,说
明秋水仙素浓度越高对种子发芽的抑制作用越强;浓度
为0.10%、0.20%、0.30%、0.40%药剂处理,蓝蓟种子的
发芽率和发芽势均随着处理时间的增加而降低,秋水仙
素浓度0.05%处理12h发芽势为80%,而处理24h的
发芽势为72%。处理时间一定时,发芽率、发芽势随着
秋水仙素浓度的增加而逐渐降低,当秋水仙素浓度为
0.10%、处理时间为12h时,蓝蓟种子的发芽势为78%,
而此时秋水仙素浓度为0.20%的蓝蓟种子的发芽势为
72%。其中浓度为0.05%、0.10%在处理时间为12、24h
时发芽率、发芽势较相近。浓度为0.20%、0.30%、
0.40%时对种子的抑制作用较强,特别在浓度为0.40%
处理时间为48h时,发芽情况较差,蓝蓟种子的发芽势
低为36%,发芽率为16%。由此可知,高浓度长时间对
种子发芽生长势有抑制作用,最适合的浓度是0.05%,
浓度为0.10%、0.20%在12h内变化不大。
图1 不同秋水仙素处理蓝蓟种子的发芽势和发芽率
Fig.1 Germination potential and germination rate of diference
colchicines treatments of Echium vulgare seeds
表2 不同秋水仙素处理对蓝蓟种子发芽率和发芽势的影响
Table 2 Efect of diferent colchicine treatments on germination rate and germination potential of Echium vulgare seeds
秋水仙素浓度
Colchicine concentration
/%
处理时间
Processing time
/h
发芽势
Germination
potential/%
5%显著水平
5%level of
significance
1%极显著水平
1%level of
very significance
发芽率
Germination
rate/%
5%显著水平
5%level of
significance
1%极显著水平
1%level of
very significance
0 CK 90 a A 98 a A
0.05
12 80 b B 84 b B
24 72 b BC 80 bc BC
36 70 c CD 78 cd BC
48 60 c CD 75 cd BC
0.10
12 78 c CD 80 d CD
24 70 cd DE 70 e DE
36 66 de DEF 58 e E
48 60 ef EFG 46 f F
0.20
12 72 ef EFG 72 f FG
24 54 ef EFG 60 g G
36 50 fg FGH 50 g G
48 44 gh GHI 44 h H
0.30
12 64 hi HIJ 64 hi HI
24 60 hij IJ 48 i HI
36 50 ij IJ 38 i I
48 46 ij IJ 20 j J
0.40
12 58 j JK 56 k K
24 54 j JK 30 l K
36 40 k KL 26 m L
48 36 k L 16 m L
2.2 不同处理对蓝蓟幼苗生长的影响
用0.05%、0.10%、0.20%、0.30%、0.40%浓度的秋
水仙素溶液处理蓝蓟种子,部分0.30%、0.40%的发芽
种子根部出现明显的膨大及褐化现象,部分0.30%、
0.40%幼苗叶片出现2片叶片长在一起的畸变现象。用
0.05%~0.30%浓度药剂处理的蓝蓟种子24、32h,后期
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北方园艺2015(07):57~60 植物·园林花卉·
生长良好,与CK相比,浓度0.40%和0.05%~0.30%处
理48h的蓝蓟种子表现出根部生长膨大,而后幼苗出现
萌发渐慢,长势渐弱的现象。从表3可以看出,当秋水
仙素浓度一定时,随着处理时间的增长,蓝蓟苗高逐渐
变小,说明浓度一定随处理时间增加会抑制幼苗生长;
当处理时间一定,随着秋水仙素浓度的变大,苗高逐渐
变矮;空白处理苗高为2.72cm,均大于各个处理,说明
高浓度抑制生长。浓度为0.05%处理12h的苗高变异
率最大,为90.8%;叶长最大变异率在0.05%处理36h;
叶宽最大变异率在0.40%处理12h。说明幼苗在
0.50%的不同时间影响最大,导致叶片宽度变化最大的
与浓度有直接关系,从表3变异率中不同浓度处理都有
超过100%的变异率,但与处理时间没有相关性。
从表3还可以看出,各处理对叶宽无明显规律,在
同一浓度处理下,随处理时间增加,叶宽逐渐变小,其中
12h浓度为0.40%时叶宽最大为1.51cm。且其叶片宽
度均大于秋水仙素浓度为0.05%、0.10%、0.20%的幼
苗,当秋水仙素浓度0.05%、处理时间12h时,叶宽为
1.00cm,而浓度为0.10%时其叶宽为1.20cm,叶宽明
显变大。改变叶片宽度与浓度和时间没有关系,是随机
性畸变。随浓度增加,叶长逐渐变小,其中CK叶长最大
为2.50cm。高浓度可以缩小叶片长度。但对于同一秋
水仙素浓度处理时间长短对其苗高、叶长、叶宽变化不
明显。
表3 不同秋水仙素处理对蓝蓟幼苗苗高、叶长、叶宽的影响
Table 3 Efect of diferent colchicines concentrations on the hight,blade length and blade width of Echium vulgare seedlings
秋水仙素浓度
Colchicine concentration/%
处理时间
Processing time/h
苗高
Seedling height/cm
变异率
Variability rate/%
叶长
Blade length/cm
变异率
Variability rate/%
叶宽
Blade width/cm
变异率
Mutation rate/%
0 CK 2.72 0 2.50 0 1.10 0
0.05
12 2.47 90.8 2.43 97.2 1.00 90.9
24 2.13 78.3 2.34 92.9 1.30 118.2
36 2.10 77.2 2.45 98.0 0.70 63.6
48 1.76 64.7 2.19 87.6 0.80 72.7
0.10
12 2.12 77.9 2.00 80.0 1.20 109.1
24 1.74 63.9 2.15 86.0 0.90 81.8
36 1.43 52.6 2.23 89.2 1.05 95.5
48 1.22 44.9 2.21 88.4 0.80 72.7
0.20
12 1.33 48.9 2.01 80.4 1.31 119.1
24 1.21 44.5 1.94 77.6 1.23 111.8
36 1.31 48.2 1.89 75.6 1.06 96.3
48 1.15 42.7 2.01 80.4 0.90 81.8
0.30
12 1.21 44.5 2.09 83.6 1.43 130.0
24 1.31 48.3 1.94 77.6 1.23 118.1
36 1.09 40.1 2.05 82.0 1.41 128.2
48 0.96 35.3 1.87 74.8 1.14 103.6
0.40
12 1.52 55.9 1.89 75.6 1.51 137.3
24 1.32 48.5 1.67 66.8 1.00 90.9
36 0.99 36.4 1.94 77.6 1.24 112.3
48 0.71 26.1 1.99 79.6 1.32 120.0
2.3 不同浓度秋水仙素处理蓝蓟植株形态变化的比较
不同浓度秋水仙素处理蓝蓟种子后在形态上与CK
有很大差异。与对照相比,处理植株表现为叶小茎尖粗
大,叶片比较肥厚并有皱缩发生,枝长变小,叶色逐渐转
为浓绿,并在叶柄、叶托处出现褐色,生长开始很迟缓,
后加速生长。处理后蓝蓟植株的形态特征表现为叶表
多不平,粗糙,有些外形畸形,分化能力弱且生长迟缓。
3 讨论与结论
秋水仙素是一种诱变作用性强且经济方便的诱导
剂,应用秋水仙素诱导种子的方法已经成功的应用于石
斛[11]、大蒜[12]等植物。鄢郁霖等[13]研究表明,秋水仙素
溶液浓度为0.8%时,黄瓜的诱变效果最好;张志胜等[14]
发现,秋水仙素处理的浓度为0.10%、处理48h时,兰花
变异率最高。该试验表明,秋水仙素浓度为0.50%处理
时间12h时,蓝蓟幼苗的诱导变异率最高,表现出蓝蓟
种子基因对诱导变异的特性。与多数研究结果类似,秋
水仙素浓度高、处理时间长,植物长势弱;浓度低、时间
短,与对照相似表现不明显。随着浓度的增高,抑制作
用增强,不同的处理抑制作用不同,这是由于不同处理
的秋水仙素作用种子对其发芽及幼苗的生长分化起到
了不同的抑制作用。所以,秋水仙素浓度和处理时间的
选择是成功诱导植物的关键所在[15-18],不同植物种子大
小各异,不同种子处理的浓度和时间也各不同,与试验
所处温度及环境也有关,因此不同材料的种子对秋水仙
素的敏感性存在差异。其它植物如野生百合[19]、益母
草[20]、黑麦[21]、甘草[22]、一串红[23]、迎阳报春[24]等,在形
态上都表现为茎短粗,叶片肥厚皱缩等相似性状。在诱
变过程中,由于秋水仙素诱导作用其农艺性状如苗高、
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·园林花卉·植物 北方园艺2015(07):57~60
叶长、叶宽等都表现出与正常生长植物的不同。应用秋
水仙素育种、培育作物新品种具有积极的意义[25],蓝蓟
种子诱导选育还需进一步在大田实践验证。
该试验结果表明,随秋水仙素浓度的增加和处理时
间的延长,蓝蓟幼苗生长表现出矮化根部膨大变短变
粗,叶片变厚的趋势。随处理时间的增加蓝蓟种子其发
芽率和发芽势均有递减的趋势。当处理时间一定,随着
秋水仙素药剂浓度的增加,发芽率、发芽势逐渐降低。
随着秋水仙素药剂浓度的不断增大,蓝蓟苗期的苗高、
叶长逐渐减小,叶宽增大。同一浓度处理下,随时间叶
宽长度逐渐减小;随浓度增加,叶长逐渐变小。秋水仙
素对蓝蓟种子有毒害作用,会抑制种子的萌芽和根部的
生长。甚至处理浓度过大可致使蓝蓟根部在苗期褐化
死亡。通过该研究分析,秋水仙素浓度在0.50%,处理
时间是12h对蓝蓟幼苗的诱导变异最佳。
(该文作者还有郑炎诚,单位同第一作者。)
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Research on the Colchicines Induced of Echium vulgare L.Seeds
XU Hui-feng,FENG Zheng-dong,ZHANG Ying-bao,CHEN Jing-jing,ZHU Bing-bing,WU Yun-hui,ZHENG Yan-cheng
(Colege of Agriculture,Jilin Agricultural University,Changchun,Jilin 130118)
Abstract:Taking Echium vulgare L.seeds as materials,efect of diferent colchicines concentrations(CK,0.05%,0.10%,
0.20%,0.30%,0.40%)and soaking times(12hours,24hours,36hours,48hours)on germination and seedling growth of
Echium vulgare L.seed were studied.The results showed that,with the increase of colchicines concentration,the growth
of germination and seedling had a highly depressed promotion and a certain distortion rate;obviously,with the increase of
concentration,the surface of the blade became hypertrophy with dark green.Between the germination rate and
germination potential of Echium vulgare L.seeds showed a lower phenomenon with the increase of concentration and
soaking time.When the concentration was 0.40%and the soaking time was 48hours,the germination rate was 36%,the
germination potential was 16%.As the increase of concentration,the height and length of leaves at seedling stage was
gradualy reduced and the leaf width became larger,with a short vitality.
Keywords:Echium vulgare L.;colchicine;induce;germination rate;germination potential
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