全 文 ：收稿日期:2012 － 01 － 08
基金项目:国家自然科学基金(编号:30460031) ;贵州省优秀科技教育人才省长专项资金(黔省专合字［2008］26 号) ;贵州省科学技术厅贵州师范大
学联合基金(黔科合 J字 LKS［2010］18 号)。
作者简介:江富成(1987 －) ，男，贵州师范大学 2009 级生物技术专业学生。
通讯作者:乙 引;E-mail:yiyin@ gznu． edu． cn。
外源 Ca2 + 对土人参(Talinum paniculatum)
种子萌发和幼苗生长的影响
江富成， 王 希， 杨 柳， 张习敏， 乙 引
(贵州师范大学 贵州省植物生理与发育重点实验室， 贵阳 550001)
摘要:将无菌土人参种子接种在含 0． 001、0． 01、0． 1、1． 0、10、30 mmol /L Ca2 +的 MS固体培养基中，光照恒温培养，测定种
子发芽率、发芽时间，以及幼苗形态、生理指标。结果表明，当培养基 Ca2 +浓度为 0． 1 mmol /L 时，种子萌发时间最短，平
均叶片数最多，平均株高最高，分别为 9 d、11． 82 片和 4． 28 cm;当培养基 Ca2 +浓度为 1． 0 mmol /L时，种子发芽率、Chl a
含量、Chl b含量最高，依次为 74%、1． 00 mg /g和 0． 14 mg /g;当培养基 Ca2 +浓度为 30 mmol /L时，水势急剧下降;随着培
养基中 Ca2 +浓度的增加，土人参根系活力呈曾加趋势，培养基中的 Ca2 +浓度为 1． 0 mmol /L 时，根系活力为 1． 67 mg /
(g·h)。土人参生长的最佳钙离子浓度范围为 0． 01 ～ 1． 0 mmol /L。
关键词: 外源 Ca2 +;土人参;种子萌发;幼苗生长
中图分类号: S 567． 5 文献标志码: A 文章编号: 1001 － 4705(2012)05-0019-04
Effect of Exogenous Ca2 + on Seeds Germination and
Seedling Growth of Talinum paniculatum
JIANG Fu-cheng，WANG Xi，YANG Liu，ZHANG Xi-min，YI Yin
(Key Laboratory of Plant Hysiology and Evelopment Egulation，Guizhou Province，
Guizhou Normal University，Guiyang 550001，P． R． China)
Abstract:Effect of exogenous Ca2 + on seed germination and seedling growth of Talinum paniculatum were
studied． The seeds of Talinum paniculatum were planted in the medium containing 0． 001 mmol /L，0． 01 mmol /
L，0． 1 mmol /L，1． 0 mmol /L，10 mmol /L，30 mmol /L Ca2 +，respectively． The germination rate，germination
time，physiological and morphological index were measured respectively． The results showed that the
germination rate，content of chlorophyll a，content of chlorophyll b were the highest at 9 th day，11． 82 piece of
leaves and 4． 28 cm height in the medium containing 1． 0 mmol /L Ca2 + ． The germination time was the shortest
and the numbers of leaves was the most when the medium contained 0． 1 mmol /L Ca2 + ． The water potential
decreased at 30 mmol /L Ca2 + in the medium． The roots activity increased with the increasing of Ca2 +
concentration． The roots activity was 1． 67 mg /(g·h)at 1． 0 mmol /L in the medium． The optimum Ca2 +
concentration was 0． 01 － 1． 0 mmol /L．
Key words: exogenous Ca2 +;Talinum paniculatum;seeds germination;seedlings growth
贵州是我国裸露型喀斯特集中连片分布最广的地
区，全省喀斯特面积占国土总面积的 73%［1］。由于乱
砍滥伐、滥垦滥耕等掠夺式土地经营，导致水土流失和
石漠化面积不断扩大，石漠化等级不断加剧，严重制约
了贵州经济和社会的发展。目前，种植抗逆性强的经
济植物是解决石漠化问题的有效途径之一［2］。但是，
长期以来对本土植物生理特征的研究有限，难以筛选
到有效的喀斯特适生经济植物，严重影响到石漠化治
理进程。
土人参(Talinum paniculatum)为一年或多年生马
齿苋科肉质草本植物［3］，原产于热带美洲，适应性强，
耐寒、耐旱、耐热，基本无病虫害发生。其根可入药，滋
补强壮［4］，嫩茎、叶可作蔬菜食用，味道鲜嫩，口感清
脆［5］，是理想的药食两用植物，其潜在的商业价值越
来越受到重视。有关土人参的研究已有一些报道，主
要涉及生药性状［6］、化学成分［7］、多糖含量、微量元素
·91·
研究报告 江富成 等:外源 Ca2 +对土人参(Talinum paniculatum)种子萌发和幼苗生长的影响
DOI:10.16590/j.cnki.1001-4705.2012.05.045
分析［8］。但是，迄今尚未见有关土人参生长与喀斯特
Ca2 +环境关系的研究报道。鉴于此，本试实验拟开展
外源 Ca2 +对土人参种子萌发和幼苗生长影响的研究，
旨在为土人参在喀斯特地区的种植和推广提供基础理
论依据。
1 材料与方法
1． 1 材 料
土人参种子收集于贵州毕节。
1． 2 方 法
挑选籽粒饱满、大小一致的土人参种子，用 0． 5%
KMnO4 溶液消毒 30 min，双蒸水漂洗 3 次，密封放入
4 ℃冰箱春化处理 4 d。接种前，种子先用土温和双蒸
水按 1∶ 10 的比例清洗 10 min，再用双蒸水洗涤 2 ～ 3
次，分别接种到含 0． 001、0． 01、0． 1、1． 0、10、30 mmol /L
CaCl2 的 MS 固体培养基中。每个浓度接种 50 瓶，每
瓶 2 粒种子。置于温室内培养，温度(25 ± 1)℃，光照
强度 1 000 lx，光照时间 16 h /d。每 2 d观察 1 次，并记
录种子发芽情况。
种子萌发测定:发芽速率系数(CRG) (%)=
［∑(nxt)/∑n］× 100%;式中:t 为自接种开始时的
天数，n 为在 t 天内萌芽的种子数［9］。发芽率(G)
(%)=(发芽种子数 /供试种子数)× 100% ［10］。发芽
时间 =发芽数达到 5 株时的时间。
幼苗生长测定:株高 =茎基部至幼苗叶片顶端的
高度;叶片数 =每株植株的叶片总数。
幼苗生理特征测定:相对含水量(%)=(鲜重 －
干重)/鲜重 × 100%;生物量测定、叶绿素含量测定、
根系活力的测定参考李合生等［11］方法。水势用水势
仪测定(WP 4-T，北京力高泰科技有限公司)。
2 结果与分析
2． 1 土人参种子萌发对外源 Ca2 +的依赖
图 1 不同 Ca2 +浓度培养下土人参种子
萌发时间和萌发率
外源 Ca2 +浓度影响土人参种子萌发进程。在 0． 1
mmol /L Ca2 + 培养下，萌芽所需时间最短，为 10 d，
30 mmol /L Ca2 +培养下，其萌发天数最长，为 48 d，2 种
外源 Ca2 +浓度条件下培养的土人参后者比前者萌芽
所需时间多 38 d。发芽率随着 Ca2 +浓度的递增呈先
增后减的趋势，在 1 mmol /L Ca2 +培养基中，发芽率最
高，为 74%;在 30 mmol /L Ca2 + 培养基中，发芽率最
低，为 11%(图 1)。
2． 2 外源 Ca2 +对土人参幼苗形态的影响
当培养基中 Ca2 +浓度为 0． 1 mmol /L 时，平均株
高达到最大值，为 4． 28 cm;在 30 mmol /L时，平均株高
最低，为 1． 79 cm。当培养基中的 Ca2 +为 0． 01 mmol /L
时，幼苗的平均叶片数最多，为 12． 09 片;在 10
mmol /L时，平均叶片数却只有 2 片。不同外源 Ca2 +浓
度培养条件下的土人参平均株高和叶片数的最大差值
分别为 2． 49 cm和 10． 09 片(图 2、图 3)。
图 2 不同 Ca2 +浓度培养下土人参株高和叶片数
图 3 不同外源 Ca2 +浓度下土人参的长势，白线 = 1． 5 cm
2． 3 外源 Ca2 +对土人参生理代谢的影响
图 4 不同 Ca2 +浓度培养下土人参种子叶片叶绿素 a
和叶绿素 b含量
·02·
第 31 卷 第 5 期 2012 年 5 月 种 子 (Seed) Vol． 31 No． 5 May． 2012
(A:鲜重;B:干重)
图 5 不同 Ca2 +浓度培养下土人参生物量
(A:水势;B:含水量)
图 6 不同 Ca2 +培养下土人参水势和含水量
叶绿素是光合作用的主要色
素，其含量的高低可能影响叶绿体
的光能利用率。不同 Ca2 + 浓度培
养下，叶绿素 a 和叶绿素 b 的含量
在 1 mmol /L时均最高，分别为 1． 00
mg /g 和 0． 15 mg /g。而 Ca2 + 浓度
高于或低于 1 mmol /L 时，叶绿素 b
含量逐渐降低。Ca2 +浓度在 0． 001
～0． 01 mmol /L 和 1． 0 ～ 30 mmol /L
时，叶绿素 a含量依次递减，在0． 01
～ 1． 0 mmol /L 时有微小的增加。
当培养基中的 Ca2 + 浓度为 30
mmol /L时，叶绿素 a和叶绿素 b 含
量均最低，分别为 0． 43 mg /g 和
0． 07 mg /g(图 4)。
2． 4 外源 Ca2 +对土人参生物量的
影响
随着培养基中 Ca2 + 浓度的增
加，土人参根、叶鲜重总体呈下降趋
势，但 Ca2 +浓度为 1． 0 ～ 10 mmol /L
时，叶的鲜重在 10 mmol /L 出现了
一个小波峰，而茎的变化不明显。
当 Ca2 +浓度为 10 ～ 30 mmol /L 时，根、茎和叶干、鲜重
的变化趋势相同，干鲜重均达到最低值，分别为
0． 000 6、0． 000 7、0． 001 9 g 和 0． 007 3、0． 000 7、
0． 001 9 g(图 5)。
2． 5 外源 Ca2 +对土人参水势和含水量的影响
当 Ca2 +浓度在 0． 001 ～ 10 mmol /L之间时，土人参
根、茎、叶的水势变化不显著。当 Ca2 + 浓度从 10
mmol /L增加到 30 mmol /L 时，根水势由 － 2 MPa 变为
－ 19． 23 MPa，茎由 － 2． 7 MPa 变为 － 12． 42 MPa，叶由
－1． 1 MPa变为 － 4． 83 MPa(图 6)。随着 Ca2 +浓度增
加含水量变化有增加的趋势，Ca2 + 浓度由 0． 001
mmol /L 增加到 30 mmol /L 过程中，叶片含水量由
93． 58%变到最大 95． 50%，增加 1． 92 个百分点。根
的含水量由 91． 63%变到 97． 74%，增加 4． 11 个百分
点。茎的含水量由 89． 73%变到 95． 44%，增加 5． 71
个百分点(图 6)。
2． 6 外源 Ca2 +对土人参根系活力的影响
随着培养基中 Ca2 +浓度的增加，土人参根系活力
呈增加趋势，培养基中的 Ca2 +浓度为 0． 001 mmol /L
时，根系活力为 0． 42 mg /(g·h) ，当培养基中 Ca2 +浓度
为 30 mmol /L时，根系活力为 2． 31 mg /(g·h) (图 7)。
差值为 1． 89 mg /(g·h)。
图 7 不同 Ca2 +浓度培养下土人参根系活力
3 讨 论
土人参(Talinum paniculatum)是理想的药食两用
植物，也是喀斯特石漠化治理的备选植物。研究土人
参生理过程与外源 Ca2 +的相关性，对该植物在喀斯特
地区的种植和推广具有重要意义。
本研究结果表明，土人参的生长发育过程强烈依
赖外源 Ca2 + 的参与，但是，不同的生理过程对外源
Ca2 +的需求存在显著差异。种子萌发、株高和叶片数
所需的最适 Ca2 +浓度为 0． 00 1 ～ 10 mmol /L。与 10
mmol /L Ca2 +浓度时相比，种子萌发时间提早了38 d，
·12·
研究报告 江富成 等:外源 Ca2 +对土人参(Talinum paniculatum)种子萌发和幼苗生长的影响
叶片数增加了 10 片;与 30 mmol /L Ca2 +浓度时相比，
种子发芽率提高了 63%，平均株高增加了 2． 49 cm。
植物体内叶绿素含量的多少，在很大程度上决定
着光合作用的强弱，并与植物生长和生理状况紧密相
关［12］。有研究表明，高浓度 Ca2 +降低叶绿素含量和
光合强度，对水稻幼苗生长产生抑制作用，推测高浓度
Ca2 +可能抑制了叶绿素合成相关基因的表达，从而导
致叶绿素含量明显减少［13］。本实验结果表明，在低浓
度(≤1 mmol /L)条件下，土人参叶绿素含量与外源
Ca2 +浓度呈正相关;当 Ca2 +浓度继续增加，叶绿素含
量明显减少(图 4) ，与前述结果一致。
在 0． 001 ～ 10 mmol /L Ca2 +浓度范围内，土人参的
水势保持相对稳定。但当 Ca2 +浓度继续升高后，水势
急剧下降，表明高浓度 CaCl2 导致培养基渗透势下降，
对土人参产生了渗透胁迫，造成植物体失水。
根系活力泛指根系整个代谢的强弱。是一种客观
反映根系生命活动的生理指标［14，15］。植物根系是活
跃的吸收器官和合成器官，根系活力的大小直接影响
整个植株生命活动及产量。本实验结果表明，外源
Ca2 +的加入可有效提高土人参根系活力(图 7)。
综上所述，外源 Ca2 +对土人参种子的萌发、光合
生理、幼苗生长及形态建成均具有很大影响。由于
Ca2 +在细胞中的作用较为复杂，它既是一种重要的营
养元素，也可作为钙信使参与植物的代谢调节，因此，
不可能以现有研究结果阐明外源 Ca2 +的作用机制。
大量的问题有待于进一步深入研究。
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