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青叶胆不同交配方式种子的萌发研究



全 文 :药 物 研 究
The medicine study
基金项目:国家自然科学基金 (31260077);云南省教育厅重点项目 (2012Z005) ;湖南省高校创新平台开放项目 (11K053)。
作者简介:王美蓉,硕士研究生,主要从事药用植物分子生物学研究。
通信作者:黄衡宇,副教授,主要从事药用植物发育生物学教学和科研工作,E - mail:hhyhhy96@ 163. com
青叶胆不同交配方式种子的萌发研究
王美蓉 黄衡宇*
云南中医学院中药材优良种苗繁育工程研究中心,云南 昆明 650500
【摘 要】 青叶胆是我国特有的区域性药用植物,现已处于濒危状态。由于青叶胆分布区的片断化,各小居群存在一定的自交或近
交。为检测交配方式对青叶胆种子的适合度影响,笔者以自交、近交、远交和自然结实种子为材料,在获得自然结实种子最适萌发条件的
基础上,比较自交、近交、远交和自然结实种子的萌发率和萌发势。结果表明青叶胆种子萌发的最适条件为温度 25℃、100 mg /L GA3 浸泡
12h。在此条件下,其种子的发芽率和发芽势分别达 66. 25%和 52. 13%。青叶胆 4 种不同交配方式种子萌发率和萌发势差异不具有统计学
意义,推测青叶胆近交或自交的获益可以补偿与之相伴的座果率和结籽率折损。
【关键词】 青叶胆;GA3;发芽率;近交
【中图分类号】R282. 2 【文献标志码】A 【文章编号】1007 - 8517 (2015)02 - 0010 - 03
Study on germination from the different mating patterns in Swertia mileensis
WANG Mei - rong HUANG Heng - yu*
Engineering Research Center for Reproducing Fine Varieties of Chinese Medicinal Plants Yunnan University
of Chinese Traditional Medicine,Kunming 650500,China
Abstract:Swetia mileensis is an endemic and medical plant in China and has been endangered. There are self - breed and in-
breeding in small populations to some extent because of the fragment of habitat. The study using the seed for materials to explored the
germination rate and germination potential after optimized the germination conditions on nature pollinating seeds in order to detect the
fitness of seeds which includes self - breed,inbreeding,outbreeding and nature pollinating. Results indicated that the optimal condi-
tion for germination is cultured for 18h light kept at 25℃ after soaked for 12h with 100mg /L GA3 and the germination rate and germina-
tion potential is 66. 25% and 52. 13% . There was no significant difference between the germination rate and germination among differ-
ent mating patterns,it could be preliminary predict that the profits from the inbreeding or self - breed could make up for the cost of the
fruiting rate and seed setting rate.
Key words:Swertia mileensis;GA3;germination rate;inbreeding
青叶胆 (Swertia mileensis T. N. Ho et W. L. Shi)为龙
胆科 (Gentianaceae)獐牙菜属 (Swertia.)多枝组一年生
草本植物[1],又名肝炎草、金鱼胆和走胆草等,主要分布
于云南红河州的弥勒、开远等地,是我国特有的一种珍稀
药材。在云南红河哈尼族、彝族地区用于治疗肝炎等疾病
具有悠久的历史。自上世纪 70 年代于民间发掘出来后即作
为新的药物资源被 1974 年版的《云南省药品标准》以及
1977 ~ 2010 版的《中华人民共和国药典》所收载[2]。国内
学者对青叶胆的研究主要集中在其化学成分及药理活性方
面[3 - 6],表明青叶胆具有保肝、抗菌等多种药理活性。李
梅等[7]、刘建成等[8]分别对青叶胆种子发芽特性和萌发条
件进行了研究,表明青叶胆种子在野生条件下萌发率较低,
光照、温度和 GA3 处理能显著提高其萌发率。
随着青叶胆药用价值的发现,经过近 20 年的滥采滥
挖,野生居群已极为少见,加上生境不断丧失和遭到破坏
(如道路建设、开荒、开发沙场等),青叶胆已呈零散形分
布,片断化明显。由于大居群割裂为若干小居群后,随之
产生的遗传漂变增大了个体之间近交和自交的概率,可能
产生近交或自交衰退[9 - 10]。尽管青叶胆具鲜艳的花和显著
的腺体,并有一系列机制来保证其异花受粉,但在割裂的
小生境中,其近交的概率不可避免加大,那么如果产生近
交衰退,如何表现在后代种子的各项生活力指标或这样的
衰退效应是否表现在后代种子萌发率和萌发势方面。笔者
首先以自然结实种子为实验材料,结合前人[7,8]的研究结
果,优化青叶胆种子萌发条件;在此基础上,考察自交、
近交和远交种子在萌发率和萌发势方面的表现,以期为青
叶胆繁殖生物学提供有关种子适合度方面的资料。
1 材料与方法
1. 1 材料 材料来自云南省弥勒县小苍窝 (24°1532″N,
103°2960″E及附近,Alt:1620m),标本经云南中医学院钱
子刚教授鉴定为 Swertia mileensis.,按表 1,获得自交、近
交、远交及自然结实四种不同交配方式种子,常温干燥后
于 4℃冰箱保存备用。
表 1 青叶胆不同交配方式实验处理表
实验编号 重复数 处理内容 检测目的 实验结果
① 20 (株) 不套袋,不去雄 自然结实 收集种子
② 10 (株)
同株异花
受粉,套袋
自交结实 收集种子
③ 10 (株)
2m2 内植株相
互异株受粉,
去雄套袋
近交结实 收集种子
④ 10 (株)
另一居群花
粉受粉,
去雄套袋
远交结实 收集种子
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中国民族民间医药
Chinese journal of ethnomedicine and ethnopharmacy
药 物 研 究
The medicine study
1. 2 方法 所用种子均置于 4℃冰箱低温后熟 4 个月。
1. 2. 1 温度对种子萌发的影响 取自然结实种子,用
0. 1% KMnO4 溶液浸泡消毒 20min,蒸馏水冲洗 10 min 洗
净,采用培养皿滤纸法培养。一定的光照条件下 (光强
1800lx,光周期 18h)[6],温度处理设置 10℃、15℃、20℃、
25℃、30℃5 个温度梯度,每组 50 粒种子,重复 3 次。每
天观察记录种子萌发情况,适时适量添加蒸馏水,保持滤
纸湿度。
1. 2. 2 GA3 对种子萌发的影响 取自然结实种子,分别用
赤霉素 GA3 (50 ~ 200mg /L)及对照液 (蒸馏水)浸种 3h、
6h、12h和 24h,种子用蒸馏水洗净,采用培养皿滤纸法进
行种子萌发,每组 50 粒种子,重复 3 次。培养温度 25℃,
光照 1800lx18h,每天观察记录种子萌发情况,适时添加蒸
馏水,保持滤纸湿度。
1. 2. 3 不同交配方式种子的萌发情况 在前面实验的基础
上,确定青叶胆种子萌发最适条件,取自交、近交、远交
及自然结实 4 种交配方式种子用 100 mg /L GA3 浸泡 12h,
将种子用蒸馏水洗净,采用培养皿滤纸法进行种子萌发,
每组 50 粒种子,重 复 3 次。培 养 温 度 25℃,光 照
1800lx18h,每天观察记录种子萌发情况,适时添加蒸馏水,
保持滤纸湿度。
1. 2. 4 数据处理与统计分析 所得数据采用 SPSS12. 0 软
件处理分析。萌发率 = 萌发种子数量 /供试种子数量 ×
100%;发芽势 =种子发芽高峰期 (10d)萌发种子数量 /供
试种子数量 × 100%。
2 结果与分析
2. 1 温度对种子萌发的影响 由表 2 可见,青叶胆种子的
萌发明显受到温度的影响。随着温度从 10℃升高到 25℃,
发芽率和发芽势呈上升趋势,当温度高达 30℃,发芽势和
发芽率则明显下降。5 组种子的始萌天数分别为 20d,16d,
11d,12d和 15d。综上,青叶胆在 25℃时,发芽率高、萌
发速度相对较快且发芽较一致。
2. 2 GA3 对种子萌发的影响 GA3 对青叶胆种子萌发的影
响见表 3,经不同质量浓度的 GA3 浸泡不同时间后,其发
芽率与发芽势有明显改变。浸泡时间从 3h 增加到 12h,发
芽势与发芽率随着质量浓度的增加而增加,当浸泡时间增
至 24h时,发芽势与发芽率随着质量浓度的增加而下降。
GA3 浓度为 100mg /L 时,发芽率与发芽势出现最大均值,
即浸泡 12h 时的 66. 25%和 52. 13%,第 9d 开始萌芽到第
19d发芽完毕,其发芽进程最快,并且此条件下的发芽率与
发芽势与其他处理存在显著差异 (P < 0. 05)。因此用 GA3
处理青叶胆种子的最适条件为 100mg /L浸泡 12h。
2. 3 不同交配方式种子的萌发情况 青叶胆不同交配方式
种子萌发情况见表 4,在用 100mg /L GA3 浸泡 12h后,经过
25℃光照 18 h的恒温保湿培养,青叶胆自交、近交、远交
及自然结实 (对照组)种子各自的发芽势与发芽率普遍维
持在 64%和 50%左右,4 种交配方式种子间不存在显著性
差异 (P > 0. 05)。
表 2 不同温度对青叶胆种子萌发的影响
温度
/℃
发芽开始
时间 /d
发芽完毕
时间 /d
发芽率
/%
发芽势
/%
10 - - 0 b 0 b
15 16 28 8. 33 a 450 a
20 11 25 9. 21 a 5. 62 a
25 12 22 9. 89 a 6. 13 a
30 15 29 9. 14 a 5. 30 a
注:同列不同小写字母表示在 5%水平上差异显著,下同。
表 3 GA3 对青叶胆种子萌发的影响
处理
浸泡时间
/h
质量浓度
/ (mg·L -1)
发芽开始时间
/d
发芽完毕时间
/d
发芽率
/%
发芽势
/%
CK 0 0 12 22 9. 89 f 6. 13 f
1 3 50 12 21 16. 95 ef 10. 42 ef
2 3 100 11 20 35. 74 d 22. 67 de
3 3 150 10 22 43. 79 cd 37. 06 b
4 3 200 13 25 30. 46 de 19. 93 e
5 6 50 11 24 34. 75 d 26. 54 cde
6 6 100 10 20 49. 53 c 30. 80 c
7 6 150 12 26 47. 96 c 29. 75 cd
8 6 200 14 26 44. 65 c 35. 88 b
9 12 50 10 21 52. 69 b 40. 87 b
10 12 100 9 19 66. 25 a 52. 13 a
11 12 150 11 23 56. 23 b 35. 00 bc
12 12 200 12 26 40. 77 cd 29. 81 cd
13 24 50 14 27 33. 69 d 20. 50 ce
14 24 100 16 29 23. 41 e 18. 56 e
15 24 150 20 31 7. 89 f 4. 31 f
16 24 200 20 33 6. 51 f 2. 42 f
(下转第 14 页)
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中国民族民间医药
Chinese journal of ethnomedicine and ethnopharmacy
药 物 研 究
The medicine study
2. 4 供试品的测定 取三批上市包装条件的中试样品 (批
号:20100805、20100806、20100807),按 “2. 2. 2 供试品
溶液的制备”项下的方法制备溶液,进样 10μl,按“2. 1
色谱条件”条件测定,计算含量。结果见表 6
表 6 三批供试品含量测定结果
批号
含量
(mg /g)
平均含量
(mg /g)
平均含量
(mg /粒)
20100805 11. 01
20100805 11. 02
11. 02 4. 188
20100806 10. 77
20100806 10. 86
10. 82 4. 112
20100807 10. 95
20100807 11. 21
11. 08 4. 210
以上实验结果显示,三批样品的含量没有明显差异。
2. 5 含量限度制定 经测定丹参药材中丹酚酸 B (C36 H30
O16)含量为 68. 8mg /g,三批供试品的均含量平均为
10. 97mg /g ,按丹参药材含量 68. 8mg /g 计算转移率为
59. 63%。《中国药典》2010 年版一部“丹参”[1]药材含量
测定项下规定含丹酚酸 B 不得少于 3. 0%,考虑到药材的
来源、贮藏以及在生产中损耗等因素,暂定为本品每粒含
丹参以丹酚酸 B (C36H30O16)计,不得少于 1. 7mg。
3 讨论
3. 1 检测波长的选择 药典及有关文献采用 HPLC 法测定
单药材及成方制剂中丹酚酸 B 的含量,检测波长为 286nm。
本实验在 200 ~ 800nm波长范围内对丹酚酸 B对照品溶液进
行光谱扫描,光谱图中 287nm处有最大吸收。
3. 2 提取方法的选择[1 - 5] 比较了超声提取、加热回流提
取、索氏提取、冷浸提取四种方法,及 75%甲醇、75%乙
醇为提取溶液,实验结果显示,超声提取效率高,且方法
简便,故选择用超声提取方法。通过考察超声时间,超声
30min即可提取完全。
参考文献
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(收稿日期:2014. 10. 13
檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾
)
(上接第 11 页)
表 4 青叶胆不同交配方式种子萌发情况
种子
发芽开始
时间 /d
发芽完毕
时间 /d
发芽率
/%
发芽势
/%
自然结实 9 19 66. 25 a 52. 13 a
自交 12 23 63. 67 a 50. 89 a
近交 10 21 65. 14 a 52. 20 a
远交 9 20 66. 09 a 51. 99 a
3 讨论
青叶胆原产地为云南东南部,此地属典型的亚热带季
风气候,干湿季明显。根据本课题组的调查,青叶胆生活
史始于云南降水量集中的 7、8 月份,12 月份蒴果成熟,以
后面临长达半年的旱季直至下一季的雨季来临,因而青叶
胆种子存在休眠期,这与胚胎学组织切片证明其种子成熟
时胚仅发育至球形胚阶段相吻合。本文研究结果表明,GA3
处理对青叶胆种子萌发具显著效应,其萌发的适宜温度为
25℃,经质量浓度 100mg /L GA3 处理 12h 后,发芽率和发
芽势明显提高。
通过对青叶胆自交、近交、远交和自然结实种子萌发
实验表明,在相同条件下,4 种不同来源种子在萌发率和
萌发势方面无显著性差异,结合无菌条件下 4 种交配方式
后代植株在脱分化与再分化能力上亦无显著性差异 (另文
发表)的结果,笔者初步推测自交和近交为片断化的青叶
胆居群提供了繁殖保障,即在缺乏长距离传粉昆虫的环境
中,自交和近交保证了青叶胆种子的产生,其折损可能仅
发生在座果率和结籽率上,这种现象是否暗示青叶胆弥勒
居群可能由于割裂的片段化而缺乏有效的、长距离的传粉
昆虫而导致其繁育系统进化为自花受粉,还有待于来自传
粉生物学、分子生物学等学科的研究来证实。
参考文献
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