全 文 ：非选择性除草剂
Basta对荞麦和莜麦种子萌发的影响
郝建平1 , 陈占宽2 , 裴雁曦1 , 张吉萍1
(1山西大学生命科学系 , 山西 太原　030006;2河南省农业科学院实验中心 , 河南郑州　450002)
摘要:应用植物组织培养技术 , 研究了不同浓度的除草剂 Basta 对单子叶植物莜麦和双子叶植物
荞麦种子萌发和生长的作用;应用高温高压灭菌法和过滤灭菌法对 Basta进行了处理 , 比较了二
者之间的灭菌效果。结果表明 , 当培养基中 Basta的浓度超过 4 mg·L -1时 , 可有效杀灭荞麦的
种苗 , 而对莜麦种苗的有效作用浓度为 6 mg·L-1以上。 高温高压灭菌不会造成 Basta 的分解和
杀灭效果的减弱。
关键词:除草剂;荞麦;莜麦;种胚;组织培养
中图分类号:S517.053　　文献标识码:A　　文章编号:1000-7091(2001)02-0136-05
荞麦和莜麦都是具有很高营养价值 、药用价值和独特食用风味的粮食作物 , 且种植地主
要分布于高寒山区 , 因而其研究和开发具有特殊的意义和价值 。植物基因工程技术是获得高
产 、优质和抗逆性强的作物品种的一条十分有效的途径〔1〕 。在转基因植物研究中 , 由 Bar基
因提供的除草剂抗性是常用的选择标记之一 , 合子胚是转化常用的外植体材料 , 对于一些难
以分化或植株再生频率不高的植物种类尤为重要〔2〕 。在前期工作中 , 我们已进行了荞麦和
莜麦的组织培养并获得了再生植株〔3 ,4〕 。在本试验中 , 我们应用组织培养方法 , 对除草剂
Basta在抑制荞麦和莜麦种胚萌发过程中的作用浓度进行了筛选 , 以期为基因工程技术在两
种作物中的实际应用提供依据 。
1　材料和方法
供试荞麦(Fagopyrum esculentum)品种为牡丹甜荞;供试莜麦(Avena nuda)品种为
8343-7-1 。试验用除草剂 Basta 为德国 Hoech 公司专利 、 日产化学工业株式会社生产的
phosphinothricin 。Basta 经过滤法或高温高压法灭菌(下文中分别以 f和 t表示)。基本培养基
为MS , 添加其中的 Basta浓度分别为 0(对照),2 , 4 , 6 , 8 , 10(单位为 mg·L-1 ,下同),对
应的培养基以 M0 、 M2 、 M 4 、 M 6 、 M8 和 M10表示 , 莜麦种子用 10%H2O2 水溶液进行表面
消毒 , 无菌水冲洗后播于培养基中 。荞麦种子经 10%H 2O2水溶液处理后 , 再用无菌水冲洗
并浸泡其中 12 h , 然后移入培养基中。接种 15 d和 30 d时统计 、拍照。
收稿日期:1999-09-15
基金项目:山西省自然科学基金资助项目(961020)
作者简介:郝建平(1959-),男 , 副教授 , 理学硕士 , 主要从事植物细胞工程方面的研究。
华北农学报 2001 , 16(2):136～ 140
Acta Agriculturae Boreali-Sinica 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
2　结果与分析
2.1　Basta对莜麦种子萌发和生长的影响
如表 1所示 , 在 11种处理中 , 莜麦种子的萌发率为 69%～ 89%, 各处理间没有明显差
表 1　莜麦种子的萌发及生长状况
培养基 接种数 萌发数 萌发率(%) 生长状况(接种 30 d)
M 0 18 16 88.9 种子正常萌发形成小植株
M 2f　 24　 20　 83.3　 其中 11 粒长成小植株 , 但株高较 M 0 短 , 且叶片开始自上而下枯死
M 2t 24 19 79.2 其中 16 粒长成小植株 , 状况同 M 2f
M 4f 24 20 83.3 其中 12 粒长成小植株 , 株高不及 M 2 ,叶片枯死程度也较 M 2 重
M 4t　 18　 15　 83.3　
萌发种子中 12 粒第 1 片真叶刚出胚芽鞘 , 即停止生长而枯死;其余 3 粒长成小植株 ,株高不及 M 2 , 且开始枯死
M 6f 36 30 83.3 只有 4 粒刚刚露出真叶 , 5 粒长出根系 , 真叶自上而下枯死
M 6t 24 18 75.0 4 粒刚刚露出真叶 , 4 粒长出根系 ,真叶自上而下枯死
M 8f 35 29 82.9 5 粒刚刚露出真叶 , 8 粒长出根系 ,全部枯死
M 8t 18 13 72.2 无真叶 、无根系长出 , 全部枯死
M 10 f　 36　 25　 69.4　 7 粒长成具 1 片真叶的苗 , 但均不正常 ,由叶尖或胚芽鞘处开始枯死
M 10 t 25 18 72.0 3 粒刚刚露出真叶 , 2 粒长出根系 ,均由叶尖或胚芽鞘端开始枯死
表 2　荞麦种子的萌发及生长状况
培养基 接种数 萌发数 萌发率(%) 生长状况 (接种 30 d)
M 0 18 5 27.8 种子正常萌发形成小植株 , 下胚轴细长 , 有真叶长出
M 2f 28 6 21.4 种子发育形成小植株 , 上 、 下胚轴均较 M 0 短粗
M 2t 24 7 29.2 同 M 2f
M 4f 16 3 18.8 下胚轴短粗 , 根系少而短;2 株已枯死 , 无真叶
M 4t　 24　 4　 16.7　 其中 3 株状况同 M 4f , 1 株下胚轴细长且枯死;4 株子叶均未与果皮脱离
M 6f　 24　 3　 12.5　 2 株状况同 M 4f , 但根极短而少;1 株下胚轴稍长;3株子叶均未脱离果皮且枯死
M 6t　 24　 4　 16.7　 3 株状况同 M 4f , 1 株下胚轴和根系稍长;果皮均未脱离 , 2 株已枯死
M 8f　 24　 6　 25.0　 其中 3 粒种子刚萌发即死亡;其余 3 株均枯死 , 其中 2 株状况同M 4f , 1 株根系和下胚轴较长 , 果皮未脱离
M 8t　 18　 5　 27.8　 2 粒种子刚萌发即死亡;其余 3 株状况同 M4 f , 根极少 , 果皮未脱离 , 均枯死
M 10 f 16 3 18.8 状况同 M 4f , 根极少而短 , 果皮未脱离 , 均枯死。
M 10 t 24 4 16.7 同 M 10f
1372期　　　　　　　　　　　郝建平等:非选择性除草剂 Basta对荞麦和莜麦种子萌发的影响
异。播种 15 d时观察 , 种子萌发 、生长的程度差异较大 , 但无论是真叶还是胚芽鞘和根系 ,
均未发生枯斑和死亡(图 1-A ,B)。播种 30 d时观察 , 在添加 Basta 的培养基中 , 均不同程
度地发生了叶片失绿 、胚芽鞘变枯而导致死亡 , 其中在 M6 , M8 , M10中表现的杀死性和对
种子萌发生长的抑制性明显优于 M2 和 M4 。试验结果也表明 Basta无论是经过滤灭菌还是经
高温 、高压灭菌 , 对除草剂的作用没有明显影响(图 1-C ,D)。
　
A , B , C , D为莜麦种子;E , F , G , H 为荞麦种子
A , E.培养 15 d , Basta 经过滤灭菌 ,添加量由左向右依次为 2 , 4 , 6 , 8 , 10(单位 mg·L-1 , 下同);B , F.培养 15 d , Basta经高温
高压灭菌 ,添加量依次为 0 , 2 , 4 , 6 , 8 , 10;C ,G.培养 30 d , Basta经过滤灭菌 ,添加量依次为 2 , 4 , 6 , 8 , 10;D , H.培养 30 d , Bas-
t a经高温高压灭菌 ,添加量依次为 0, 2 , 4 , 6 , 8 , 10。
图 1　莜麦和荞麦种子在附加 Basta的培养基中的萌发和生长状况
138 华　北　农　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　　　　16卷
2.2　Basta对荞麦种子萌发和生长的影响
　　播种 15 d时观察 , 对照生长正常 , 下胚轴伸的很长 。对照与处理之间 、 处理与处理之
间种子的萌发率无明显差别。胚轴和子叶生长发育的程度与培养基中 Basta的浓度有关 。在
M 2 中 , 由于 Basta的量相对较少 , 种子仍能萌发成苗 , 但幼苗的上 、 下胚轴均比对照短 ,
子叶与果皮脱离的时间也比对照晚 。M 4 中的下胚轴又较 M 2 中短 , 大部分子叶未与果皮脱
离。在 M6 , M 8 , M 10中 , 除下胚轴更加粗短(M6 中 1株例外)外 , 所有萌发种子的子叶均未
脱离果皮(图 1-E ,F)。播种 30 d 时观察 ,生长发育的程度无大的变化 ,但在 M4 , M6 , M8 和
M 10中的幼苗均已枯死或接近枯死 。Basta高温高压灭菌和抽滤灭菌对荞麦种子萌发率和生长
状况的影响也无显著差异(图 1-G ,H)。
3　讨论
Basta是一种高效 、广谱的非选择性除草剂 ,所以它对单子叶植物莜麦和双子叶植物荞麦
均具杀生作用 。Basta 对两种作物种苗的最适作用浓度是不同的 ,对荞麦的有效作用浓度在 4
mg·L-1以上 ,对莜麦的有效作用浓度在6 mg·L-1以上 。荞麦和莜麦之间这种对 Basta的耐受
性的差异可能与其种子结构有关。Basta的作用机理是破坏叶绿体和抑制谷氨酰胺合成酶的
活性 ,从而抑制光合作用和导致氨的积累而使植株死亡 。荞麦种子中有 2片宽大而折叠的片
状子叶 ,而莜麦种子中的幼叶极小且又受到胚芽鞘的保护 。种子结构上的差异致使莜麦种子
对 Basta的耐受性高于荞麦种子 。
Basta应用于植物组织培养 ,其灭菌是必需的一个环节 。经灭菌后的 Basta ,既不能因化合
物的分解而影响其效能 ,又要求彻底除菌。高温高压灭菌和过滤灭菌都能满足这 2个条件 ,但
前者更简便 ,且易操作。因此 ,组织培养中若采用 Basta 作添加剂 ,采用高温高压法直接灭菌
即可 。
参考文献:
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[ 4] 　周小梅 , 郝建平 ,李绍清.莜麦组织培养及再生植株[ J] .山西大学学报 , 1994 , 17(4):419-423.
1392期　　　　　　　　　　　郝建平等:非选择性除草剂 Basta对荞麦和莜麦种子萌发的影响
Effect of Herbicide Basta on Mature Embryo
of Buckwheat and Naked Oats
HAO Jian-ping1 ,CHEN Zhan-kuan2 , PEI Yan-xi1 , ZHANG Ji-ping1
(1 Department of Life Science , Shanxi University , Taiyuan　030006 , China;
2 Henan Academy of Ag ricultural Sciences , Zhengzhou　450002 , China)
Abstract:Seeds of buckwheat and naked oats were sterilized and implanted on MS media in w hich
concentration of herbicide Basta w as 0 ,2 , 4 ,6 , 8 and 10 mg·L-1 respectively.After seeds of buck-
wheat germinated into seedling s , cotyledon g radually lost g reen and died on media supplemented
w ith Basta 4 mg·L-1 or more.Germination and grow th of naked oats seeds were inhibited when
concentration of Basta w as over 6 mg·L-1 in medium.High temperature and pressure method and
filter method w ere ef fective to sterilization of Basta and there were no obvious dif ferences between
them in inhibition effect.
Key words:Herbicide;Buckwheat;Naked oats;Mature embryo;Tissue culture
140 华　北　农　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　　　　16卷