全 文 ：种子 s e e d 1 9 91 年 第 4 期 ( 总第 5 4 期 )
芸苔属种子生活力监测方法的研究 `
吕忠进 傅寿仲 陈玉卿 威存扣 张洁夫
( 江苏省农科院经作所 , 南京 2 10 0 1 4 )
、
摘 ` 要
本丈研究 了芸苔属 (肠 a~
L
,
) 种子的休眠特性 。 破眠技术及其生 活力监浏方法 . 结果衣明 : (1 ) 荟苔属 6 个
物种都存在有一定 程度的休眠现象 。 其中以 B . in 即 a 程度 最深 ; B . 脚 , 、 B . , `加如 次之 , .B o` 甲 a , 、 B . 二脚 、 .B
c
, 那价 is 较浅 . (2 ) 气干 、 ZOOP m G A: 、 变温 (4 一 31 ℃ 、 12 小时交替 ) 相结合的破眠技术能够有效地解除休眠 。
对中深休眠的物种可 以全部促进其发 芽 ; 而对浅休眠 的物种 , 发芽率德定在 97 . 20 % 以上 。 (3 ) 破眠四哇法与常规
发芽法和四吐染色法相比 , 可 以 准确 、 快速 、 简便地提供种子生活力 的无偏估计 , 里信水平达 9 % 。
关饭词 : 芸苔属 、 休眠 、 破眠 、 生活力监测
众所周知 , 作为种质资源保存的种子不可避免地存在着老化间题 , 并导致生活力的丧失 ( E l is , R . H . 1 9 86) sj[ 。
前人研究基因库中种子是否生存多是使用发芽试验法 , 该法不但检测时间很长 , 而且测定结果的可靠度往往易受
种子休眠程度的影响 (郑光华 , 1 990 )l[ 〕。 因此弄清种子的休眠特性 , 有效地监别出死亡种子与休眠种子 , 对于准
确地监测贮藏中的实际生活力具有十分重要的作用 。 这是因为在种质资源保存过程中 , 当基因库内种质生活力低
于 85 % 的标准时 , 就需进行更新繁殖 (陶嘉龄 , 19 8 6 )s[ 〕 . 而不必要的田间增殖 , 不但易造成不同品种之间的生物
` 学与机械混杂 , 导致遗传基础的迅速漂变 , 而且造成人力 、 物力的大量浪费 。 本研究试图在弄清芸苔属植物的休
眠特性及其相应的破眠技术的前提下 , 建立一套快速 、 简便 、 有效的种质生活力监测方法 , 旨为更好地开展芸苔
属种质资源工作提供依据 。
1
。
1
材料与方法
供试材料
试验选用 1 9 9。年度本院油菜品种资源圃中 , 芸苔属 6个种的 263 份种质材料 (表 l ) , 室内气干两个多月后进
行发芽试验 , 并从中继续筛选出休眠率 (DP ) 在 10 %以上的中深休眠种质 25 份 , 以供研究相应的破眠方法 .
农 1 芸苔 . 植物供试种类 农 2 不同种子在休眠程度上的位异
aT bl
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.
M a t e r词 s u 滋刁 in th的 e x qe r如 e nt aT ble Z· 。廿空吧加 n 。 , ot het d o n团目 n yC d例犷 . am毗 丫肚月幽印倪盛.
物种 学名
白菜型油菜 B . ca 。那 st , 。
黑 芥 B . ,甲 a甘 飞 B . 口* 。 cea
芥菜型油菜 B弓姗 。。
甘蓝型油菜 B . 二尸 ,
埃塞俄比亚芥 刀 . 附 加` “
染色体组 2n 种质份数 DP > 10 % 的种质
9 0 1 1
种子生活力 相对发芽率 休践平 ( 肠 )物 种 一 二 - - 一 _ - - 一二二二, - -代二一气二`” ’ % % 平均 变 福
B
. 0 . . l p ” t r i s g召 . 9 3 9 8 . 7 0 1 3 0 0 . 00一 1日. 5 9
B
. 址肛 . 9 7 . 6 4 4 8 . 0 2 5 1. 98 9 . 92一 9 8 . 7 8
B
. o l e r a侧” 96 . 3 3 96 . 2 9 3 . 7 9 2 . 1 1一 5 , 0 0
B 扣 n c e a 9 8 . 54 6 4 . 6 2 3 5 . 3 8 0 . 0 0 一 r l . 92
B
. 皿四 5 9 8 . 60 9 7 . 4 2 2 . 58 0 . 00 一 4 2 . 8 6
B
. 叨 r lan 仿 9 8 . 9 2 7 0 . 6 ] 2 9 . 3 1 1 . 1 1 一 98 . 0 0
,自八肠甘了门/Rù33”1413
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L Z 破眠技术
根据我们前几年在油菜上的研究结果 lj[ 、 z[] , 采用气干 , 2 o 0P m G A 3 及变温相结合的破眠技术 , 将上述筛选出
的中深休眠种子 , 各设置 3次重复 , 先以 8而2 0 p p m G A : 溶液 (上海生化厂生产 ) 置于培养皿湿润试纸后 , 继之变
温条件下发芽 (变温范围 4~ 31 ℃ , 每隔 12 小时在冰箱与恒温箱内交替 ) , 并逐 日观察发芽情况 。
. 本研究系联合国粮农组织 (F A O ) 国际植物遗传资像委员会 (扭 P G R ) 资助项 目 , 并蒙 Dr . aK r 一 L七唱 , aT 。 的指导 . 缪桂
红 、 高延平两位同志参加部分工作 , 仅此一并致谢 。
DOI : 10. 16590 /j . cnki . 1001 -4705. 1991. 04. 049
种子 s e e dl , 9 1 年 第 4 期 (总第 5 4 期 )
1
.
3 T T c 染色
将破眠发芽试验中逾期未发芽种子 , 挑破种皮后 , 以 0 . 1%四哇溶液 ( 2 , 3 , 5一抓化三苯基四哇 , itr heP ny l et tr ,
oz ilu m ihc
o ir 川。 或 T T c ) 在 30 ℃的恒温箱内预浸 4小时 , 倒去染液清水冲洗后逐粒测定种子的生活力 。
1
.
4 统计分析
依傅寿仲 a[] 、 郑光华 4[] 等方法 , 以 5 种数值统计种子休眠 , 破眠程度及萌发速度 :
1
.
4
.
1 相对发芽率 ( G P , 写 ) ~ 实际发芽数 /种子生活力 x 10 0%
1
.
4
.
2 休眠率 (。 P , % ) ~ l[ 一相对发芽率」 x 10 0%
1
.
4
.
3 破眠率 ( D B p , % ) ~ 破眠后 G P 一破眠前 G p
1
.
4
.
4 破眠程度 ( D B E ) = D B p / D P , 取值区间为 0[ , 1〕.
5
. 发芽指数 ( GI ) = 万 Gt /艺Dt , 其中 。 t 指在不同时间 T 时的发芽量 . tD 指发芽试验 日数 。
2 结果 与讨论
2
.
1 不同物种种子在休眠特性上差异
将采收后室内气干两个多月的 263 份种质材料在室温条
件 ( 30 士 5℃ ) 下发芽 , 结果表明 (表 幻 不同物种在休眠程
度上存在有非常明显差异 。 就平均休眠率而言 , 其中以 .B
: .尹。 的休眠程度最深 , 该值高达 51 . 98 % . 休眠程度次之的为
B
. 如: cea 与 B . ca’ 细川知 两物 种 , 休眠率 分 别为 35 . 38 坏与
29
.
31 纬 , 该值都显著高于除 B . 瓜砂 a 外的其他 3 个物种 。 .B
o娇 a , 。 、 B .二那。 与 B .~ 娜 8加 is 休眠程度较浅
, 休眠率值均小
于 4 % , 3个物种之间休眠差异不大 . 可见在芸苔属种质资源
中 , 其休眠深浅以 B . 而盯。 > .B 扣。 , 。 、 .B ca , “ 如 > .B 。阮 a cae ·
B
.
an娜 、 B . ~ 那拚幼 。 这一结果与前人 (傅寿仲等 , 1 9 8 8) l1[的观点基本一致 。 继续分析种间亲缘关系与休眠特性之间有
无联系时发现 , 芸苔属植物的休眠特性明显服从于种间禹氏
三角 ( U ’ st r 场n gl e ) 关系 。 从图 1可以看出 , 深休眠的蓦本种
B
. 二明 a (B ) 分别与浅休眠的基本种 B . ~ 押脚 is ( A A )
、
.B
。娇 a二 c( c) 之间 ,双二倍体化形成了具有 中度休眠特性的复
合种 B . 扣 : ce 。 ( A A B B ) 和 B . , . 她 ( B B c c ) , 而两个浅休眠的
墓本种 及 ~ 洲别护幼 与 .B 0 2欲口 c朋 之间双二倍体化
, 仅能形成
必一L一娜
甘蓝 甘立型油菜 白莱型油莱
图 1 . 芸苔月植物的休眠特性与种间亲缘关系
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u r e 1
.
R e l a t如〕 n 日址P 比亡w ` 。 n d o r m a n cy e h a r a e 切 d .日“
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, 5 tr i a n 目 e i n 石 r o s 。如 a L ·
具有浅休眠特性的复合种 B . 二卿 ( A A c c) , 表明控制深休眠特性的基因可能存在于 B 染色体组中 。
此外从表 1中还可以看出 , 同一物种内不同种类之间 , 休眠程度差异较大 。 在浅休眠的 B . 二洲 : 中 , 虽然绝大
多数种子不存在休眠现象 ( G P 二 1 0 % , ) 但也有少数种子 DP > 10 % (7 份 , 占该物种供试种质的 4 . 96 % ) , 其中
休眠最深的 “ 四川 89 甲 2, 种质 , D p 高达 42 . 86 % 。 即使在平均休眠率仅为 1 . 30 纬的 B . ca 二拌 8州。 中 , 也发现有
1 份种质 ( “ 平武山油菜 ,’) 达到中等休眠程度 ( D p ~ 19 . 5 9% ) 。 同样在 B刁朋 cae 与 B . , `加如 中 , 不同材料之间休
眠程度差异更大 。 来自国内外不同地区的 .B j
~
13 份种质中 , 休眠率变幅从 O%到 91 . 92 % , 其中 DP > 10 %的有 7 份 , 占 53 . 85 % 。 而先后引自埃塞俄比亚的 B . caf 二她 13 份种质中 , 休眠率变幅为 1 . n ~ 93 . 0 % , 其中 D P>
10 % 的种质有 8 份 , 占 61 . 54 纬 。 造成这些现象可能与长期自然选择产生休眠机制与栽培驯化丧失休眠机制两个方
面的原因有关 (陶嘉龄 , 19 86) 田 。
2
.
2 综合破眠技术对中深休眠种质的破眠效果
由于芸苔属植物存在有或深或浅的休眠现象 , 因此要监测基因库中的种子生活力 , 就必须首先设法打破种子
的休眠 。 表 3表明 , 综合破眠方法对于解除芸苔属植物的种子休眠 , 具有十分显著的效果 。 累计从六个物种中筛
选出约 25 份中深休眠种质 , 其发芽率平均仅为 56 . 19 % , 而多达 43 . 81 % 的种子仍然处于休眠状态 , 给种质生活
力的准确监测带来了诸多困难 。 但是 , 这些种子经过破眠处理后 , 发穿率立即上升到 9 . 67 % , 休眠现象几乎全部
.
2
.
种子 so ed 19 9 1年 第 4 期 (总第 5 4 期 )
消失 , 仍有休眠的种子只剩下 0 . 3 % 。 具体地说 , 休眠程度深的 .B n ig r a 、 R ca r 盛an at 以及 B . 扣 n二 等物种计 17份种子经破眠之后 ,发芽率近 10 % , 破眠效果最为显著 , D B E 值为 1 . 0饥 而休眠程度较浅的 B . 二稗 ; 和 B . ca 。 那价话
的发芽率也有很大幅度提高 , 分别由未破眠前的 79 . 43 % 、 80 . 41 % , 增加到 9 . 31 % 、 97 . 20 % , 破眠效果 BD E 值
分别为 0 . 9 7 与 0 . 5 6 。
表 3 综合破眠技术对芸苔属植物中深休眠种子的破眠效果
T a b l e 3
.
E f加e st o f the in t e gr a ted et hc in q u e o n br 舰出 In g d o r m a n cy o f m曰 lu m a旧 d e e P d o r m a n t ac O既召 lo sn
物 种 种质份数 相对发芽率 (% ) 休眠率 ( % )破眠前 破眠后 · 破 眠前 破眠后
破眠率
( % )
破眠效果
一匕nù叮`óUgOLJùUē90…ùU,l心.二nU.16917口ù一ó六吕月了nù7六吕通孟J峥…ùh九口通O廿ù.主nj,且一了一b卫`ù通.J任OU,i一btl勺百三一匕八U己úb乙Rù…9月Oj怪八U,工n舀,工t犷月O,曰J叹j2003167.9710
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e a r ln a 认
.…BB
加权平均
(纬 )生活力
90576QS4302102
.
3 不同方法检测生活力结果的差异
通过常规发芽法与破眠发芽法测得的发芽率与种子实
际生活力相比较 (图 2) 可以看也 , (后者在很大程度上能够
提供种质生活力的真实估计 。 ) 由于芸苔属种子本身存在
着一定的休眠现象 , 比常规发芽法直接监测生活力 ,往往会
应 出 现与实际生活力值的偏低估计 ,而且这种误差随着物种
休眠程度的加深而增大 。 如深休眠 B . n l g r a 的两份种质 , 用
常规发芽法估算的平均生活力仅为 26 9 % , 与实际值
10 0%之间相差达 73 . 01 % , 只占实际生活力值的 1月 。 中
休眠 B . jun c ea 的 7 份种质与 B . car in a at 的 8份种质中 , 用
该法测得的值分别为 34 . 朽 %与 58 . 26 % , 而实际生活力为
9 8
.
0 0环和 9 9 . 5 0% , 仅占 1/ 3与 l 2/ 。 即使在浅休眠 B . an -
p us 中 , 此法测得的 7 . 27 %与实际值 97 . 29 %之间 ,也低估
达 20 . 02 %之多 。 分析用常规法估算的种子生活力值 ( x) 与
实际生活力 ( y )两者之关系时 ,发现 g ~ 9 . 3 4 5 2 一 0 . 0 1 7 2 x
(r - 一 0 . 2 19 7 , v = 2 3 ) 。 该方程中 r 值取负 , 表明该法估测
值与实际生活力值间呈负相关关系 ,前者越高则后者越低 ,
这与实际情况不符 , 可见常规法测出的生活力不足以提供
种质生活力的真实估计 。但是在发芽试验中引入破眠技术 ,
解除休眠因素及萌发力阻抑因素的影响 , 所测生活力与实
际生活力之间差异甚小 , 平均仅为 。~ 2 . 3 % , 两者之 间呈
现出极显著的 线性关 系 , 夕~ 13 . 2 7 81 十 0 . 8 6 7 5x ( : 二
0
.
9 9 4 8
“ ’ , v ~ 23)
, 该方程式揭示了破眠发芽法不但能准
确地提供实际生活力的无偏估计 , 而且提供这种无偏估计
的置信度可达 9 % 。
此外从图 a3 一 d 中远可以看出 , 无论是中深休眠种子 ,
还是无休眠种质在破眠条件下发芽 , 均比在常规条件具有
显著高的萌发速率 。 以无休眠种质 J : , ( B , 。 八二 at ) 为例
(图 3d) 、 在室温条件下需要 7 天时间才能全部发芽 , 而在
破眠条件下仅需 2天 , 其他中深休眠种子更是如此 。 从平
n琳名t r is B . n ig r a B . J u n eea B 、 n a P u s B . e a r又n a t a
不同监测方法在种子生活力测定结果上的比较
国常规发芽法 . 破眠发芽法 口破 眠四哇法
( a )
, ~ ~ 、 ~ 一~ 一 ~ ~ 一 户 .
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7 0 1 2 3 减 5 6 7
时间一 1 天 — 破 眠条件 一 ` 常规条件图 3 . B . , .、 自 不同休 眠类型种子在常规条件与
破 眠条件下发芽速率的 比较
a .深休眠种子 ( D p = 6 2 . 6 7呢 )
` .中休眠种子 (。 p = 3 6 . 0 0呱 )
。 .浅休眠种子 ( Dp 一 1 . 0 % )
己 . 无休眠种子 (D p 一 。· 0 呱 ) 。 3 。
种子 s eo d19 9 1年 第 4期 ( 总第 5 4期 )
均值看 , 在破眠条件下各类种子第 n 夭的发芽率为 96 . 37 纬 , 第 2天为 9 . 牡%近乎 10 % ; 而在常规条件下第 1
天仅为 1 9 . 7 6% , 第 2夭为 63 . 84 % , 前者的发芽指数 98 . 07 达到后者 村 . 19 的两倍以上 。
综合比较芸苔属植物种子生活力的监测方法 , 生化测定法— 四哇染色法 ( T T c ) 虽然具有快速的优点 , 不过油菜籽细小 , 挑破种皮工作不但繁杂费时 , 易于胶解种胚的四个部分 , 影响测定结果 , 更为重要的是在染色图形
的经验判断上 , 每个观察者所掌握的标准不尽相同 , 因此在鉴别休眠种子与死亡种子时存在有较大的试验误差与
系统误差丫常规发芽法虽然具有简便的优点 , 但种子的休眠 、 空粒 、 种子硬化 、 吸胀损伤以及不适当的萌发条件
等因素很易造成萌发力的降低 (ilsE
,
R
.
H
.
1 9 8 6) 川 , 同样该法影响了生活力的真实估计 。 另外常规发芽法用于
生活力测定还相当费时 , 远远不能满足实际工作的需要 (郑光华等 , 1 9 9 0 ) [’j 。 但是将破眠发芽技术与四哇法有机
地结合起来的新方法— 破眠四哇法 (Br eak in g一 d o r m即cy an d T e t r iheP n yl et tr az iol u m c h lo r ial e T es t , B T T ) , 可以快速 、简便 、 准确地监测芸苔属种子生活力 。 这是因为先将具有休眠或无休眠种子在破眠条件下发芽 , 不但可以解除影
响生活力监测的休眠因素 , 而且可以创造最适的萌发条件 , 使种子在发芽试验后两天发芽率累计达 9 %以上 , 有
效地缩短了检测时间 。 经破眠后仍未发芽种子只有 o ~ 2 . 3% , 此时再用 T T C 染色 , 不但预处理简单 , 而且误判机
率最大仅为 2 . 3% (只用 T T C 法误判机率可达 50 % 以上 ) , 大大地提高了种子生活力监测的精确度 。
参考文献
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1 9 8 8 ( 4 )
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仁4〕 郑光华等 实用种子生理学 农业出版社 1 9 9。
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〕哪少。 n g Ch e n y u q in g 切 C un K o u Z ha 此 J l e f u
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