免费文献传递   相关文献

Influence of three disinfectants on germination and seedling growth of Cichorium intybus

三种不同消毒剂对饲草菊苣种子萌发和生长的影响



全 文 :书三种不同消毒剂对饲草菊苣
种子萌发和生长的影响
张玉1,2,李聪3,白史且1,2,王涌鑫3,李达旭2
(1.四川农业大学草业科学系,四川 雅安625014;2.四川省草原科学研究院,四川
成都611731;3.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所,北京100094)
摘要:利用正交设计研究了1∶15084、0.1% HgCl2 和10% H2O23种消毒剂和3个不同消毒时间对不同菊苣种子
发芽率、污染率和发芽指数的影响,并对普那菊苣幼苗生长的影响进行了研究,结果表明,3个因素对发芽率影响差
异都极显著;消毒剂种类和消毒时间对污染率和发芽指数影响差异显著,品种对污染率和发芽指数影响差异不显
著;0.1% HgCl2 对普那菊苣生长抑制作用最明显。综合各因素确定,10% H2O2 消毒10min是菊苣最佳消毒
方式。
关键词:消毒剂;菊苣;萌发;生长
中图分类号:S351.2;Q945.34  文献标识码:A  文章编号:10045759(2010)01025305
  无菌种苗是理想的试验起始材料,在分子生物技术的研究中,经常需要培养无菌苗。在组培中,以无菌苗作
为外植体,可获得愈伤组织和再生植株,进一步进行转基因操作;在高质量的RNA提取中,也要用到无菌苗。
菊苣(犆犻犮犺狅狉犻狌犿犻狀狋狔犫狌狊)用途广泛,随着菊苣再生体系[1]及转基因研究[2]的增多,菊苣无菌苗的培养显得非
常重要。菊苣组织培养中灭菌常采用洗洁剂、酒精和0.1% HgCl2,灭菌时间从5~20min不等[13],HgCl2 对植
株生长抑制明显[4]。其他植物灭菌多用氯化汞、双氧水、次氯酸钠等消毒,对内生真菌还采用特殊处理[5]。不同
消毒剂灭菌效果不一样,残留物清除的难易程度也有差异,产生的生理影响也不同。因此,本研究采用正交设计,
研究不同消毒处理对菊苣种子消毒效果、种子萌发、幼苗生长等的影响,为菊苣无菌苗的培育、再生体系的建立和
遗传转化提供有益参考。
1 材料与方法
1.1 供试材料
供试的3个材料均为饲草菊苣,分别为普那(犆.犻狀狋狔犫狌狊cv.puna)、将军(犆.犻狀狋狔犫狌狊cv.jiangjun)、冠军(犆.
犻狀狋狔犫狌狊cv.guanjun),由四川省草原科学研究院提供。
1.2 种子消毒及培养
分别挑选上述菊苣的饱满种子,采用以下处理:先
经75%的乙醇表面浸泡30s,再用不同消毒剂浸泡处
理,按3因素3水平正交试验,正交表选用L9(34)[6]
(表1),然后用无菌水反复冲洗3~5次,最后浸泡种
子12h,用无菌滤纸吸干表面水分,接种于常规高压
灭菌的 Ms(MurashigeandSkoog,1962)培养基上,每
瓶接15粒,3次重复,(25±2)℃下萌发,光照14h/d
(光照度2000lx)。
表1 正交试验犔9(34)表头设计
犜犪犫犾犲1 犇犲狊犻犵狀犳狅狉犿狅犳狅狉狋犺狅犵狅狀犪犾狋犲狊狋犔9(34)
水平
Level
因素Factors
A品种
Variety
B消毒剂
Disinfector
C消毒时间
Sterilizingtime(min)
1 普那Puna 1∶15084 15
2 将军Jiangjun 0.1% HgCl2 10
3 冠军Guanjun 10% H2O2 5
第19卷 第1期
Vol.19,No.1
草 业 学 报
ACTAPRATACULTURAESINICA   
253-257
2010年2月
 收稿日期:20090525;改回日期:20090619
基金项目:四川省应用基础项目(2008JY0010),四川省科技厅“十一五”牧草育种攻关项目(06SG023001)和“十一五”国家科技支撑计划
(2006BAD01A19)资助。
作者简介:张玉(1975),女,四川仁寿人,在读博士。Email:zhyforage@126.com
通讯作者。Email:baiturf@yahoo.com.cn
  在培养期间,观察统计菊苣种子发芽和污染情况,种子发芽以刚形成胚芽为准,发芽数逐日统计,第7天后计
算发芽率(因此后萌发率已基本不变),并计算发芽指数[7],15d后测定幼苗高和主根长,同时观察叶片数和叶片
颜色。
1.3 统计分析
种子发芽率=第7天发芽的种子粒数/供试种子总粒数×100%
污染率=染菌株数/总株数×100%
发芽指数(犌犻)=∑犌狋/犇狋
式中,犌狋为在时间狋日的发芽数,犇狋为萌芽日数。以SPSS11.5统计学软件对数据进行分析,Excel作图。
2 结果与分析
消毒剂种类、消毒时间对不同菊苣种子发芽率、污染率和发芽指数影响的试验结果见表2。直观分析和多重
比较分析见表3,方差分析见表4。
2.1 各因素对菊苣种子发芽率影响分析
因素内水平极差(犚)的大小,说明该因素对试验结果的影响程度。各因素对菊苣发芽率影响的直观分析结
果(表3)表明,发芽率极差大小为:犚B>犚C>犚A,参试3因素对菊苣发芽率影响的主次关系是B>C>A,即消毒
剂种类>消毒时间>品种。结合方差分析(表4),3个因素对菊苣发芽率均有极显著意义(犘<0.01),影响大小
为B>C>A,与直观分析结果一致。对3个因素采用LSD多重比较(表3),不同品种对发芽率影响差异显著,并
且冠军与另2个品种差异极显著(犘<0.01),发芽率高低为:冠军、普那、将军。消毒剂种类对发芽率影响差异极
显著,发芽率高低为:10% H2O2、0.1% HgCl2、1∶150的84;浸泡时间对发芽率影响差异显著,浸泡5、10和15
min差异极显著(犘<0.01)。综上分析可得,获得最高发芽率的最优消毒方案为B3C3A3,即冠军菊苣采用10%
H2O2 消毒5min发芽率最高。
2.2 各因素对菊苣种子污染率影响分析
污染是无菌苗培育和组织培养的大敌。不同因素对污染率直观分析可得(表3),对污染率影响的极差大小
为犚B>犚C>犚A,影响污染率的因素主次顺序为B>C>A,根据各因素水平均值(犓)的大小,可得污染率最低的
消毒方案为B2C1A1,即普那菊苣采用0.1% HgCl2 消毒15min污染率最低。方差分析表明,消毒剂和消毒时间
之间对污染率的差异具有显著影响(犘<0.05),而品种对污染率影响差异不显著(犘>0.05),由显著值大小可得
影响污染率的主要因素为B>C>A,这也与直观分析结果一致。对三因素多重比较表明,消毒剂1∶15084与
0.1% HgCl2 和10% H2O2 对污染率影响显著;消毒10和15min与消毒5min之间差异显著,消毒15和10min
差异不显著。因此要获得菊苣较低的污染率最好的消毒组合为0.1% HgCl2 消毒10或15min,而消毒15min
发芽率会降低,因此常用0.1% HgCl2 消毒10min。
表2 正交设计犔9(34)试验结果
犜犪犫犾犲2 犚犲狊狌犾狋狊狅犳狅狉狋犺狅犵狅狀犪犾犱犲狊犻犵狀犔9(34)
处理
Treat
A品种
Variety
B消毒剂
Disinfector
C消毒时间
Sterilizingtime
发芽率
Germinationrate(%)
污染率
Contaminationrate(%)
发芽指数
Germinationindex
1 1(普那Puna) 1(1∶15084) 1(15) 48.43 20.31 38.76
2 1(普那Puna) 2(HgCl2) 2(10) 65.26 14.20 39.96
3 1(普那Puna) 3(H2O2) 3(5) 88.94 19.12 68.45
4 2(将军Jiangjun) 1(1∶15084) 3(5) 58.54 32.45 52.47
5 2(将军Jiangjun) 2(HgCl2) 1(15) 58.76 9.54 30.58
6 2(将军Jiangjun) 3(H2O2) 2(10) 76.64 12.42 57.40
7 3(冠军 Guanjun) 1(1∶15084) 2(10) 60.24 28.87 43.42
8 3(冠军 Guanjun) 2(HgCl2) 3(5) 80.75 19.34 40.03
9 3(冠军 Guanjun) 3(H2O2) 1(15) 84.07 9.78 50.21
452 ACTAPRATACULTURAESINICA(2010) Vol.19,No.1
2.3 各因素对菊苣种子发芽指数影响分析
发芽指数体现了种子发芽的速度和整齐程度。由
发芽指数直观分析可得(表3),影响因素大小为:B>
C>A,消毒剂种类对发芽指数影响最大,其次为浸泡
时间,最后是品种因素。根据各因素水平均值(犓),可
得各因素影响下发芽指数的大小依次为:消毒剂种类
(B)(10% H2O2,1∶15084,0.1% HgCl2),消毒时
间(C)(5,10,15min),菊苣品种(A)(普那,将军,冠
军),由此发芽指数最优水平组合为:B3C3A1。经方差
分析(表4),消毒剂种类和消毒时间对发芽指数影响
差异显著(犘<0.05),而品种对发芽指数影响不显著
(犘>0.05)。由分析结果可得各因素对发芽指数影响
为消毒剂种类>消毒时间>品种。对各因素多重比较
可得(表3),消毒剂种类对发芽指数影响差异显著(犘
<0.05),10% H2O2 与0.1% HgCl2 和1∶15084对
发芽指数影响差异极显著(犘<0.01);消毒15与5
min之间差异极显著(犘<0.01),与10min之间差异
显著(犘<0.05),而消毒5与10min之间差异不显著
(犘>0.05),但从降低污染率考虑,消毒10min效果
较好。因此3种菊苣要获得较高的发芽指数的最佳消
毒组合为:10% H2O2 消毒10min,污染率低,发芽快
而整齐。
表3 正交设计直观分析和多重比较
犜犪犫犾犲3 犚犲狊狌犾狋狅犳犱犻狉犲犮狋犪狀犪犾狔狊犻狊犪狀犱犿狌犾狋犻狆犾犲
犮狅犿狆犪狉犻狊狅狀狅犳狅狉狋犺狅犵狅狀犪犾犱犲狊犻犵狀犔9(34)
指标
Index
水平
Level
因素Factors
A品种
Variety
B消毒剂
Disinfector
C浸泡时间
Time
发芽率
Germination
frequency
(%)
犓1 67.54bB 55.74cC 63.75cB
犓2 64.65cB 68.26bB 67.38bB
犓3 75.02aA 83.22aA 76.08aA
犚 10.37 27.48 12.33
污染率
Contamination
frequency
(%)
犓1 14.60aA 25.54aA 12.93bA
犓2 16.73aA 10.88bA 13.98bA
犓3 17.35aA 12.25bA 21.77aA
犚 2.75 14.46 8.84
发芽指数
Germination
index
犓1 49.06aA 44.88bB 39.85bB
犓2 46.82aA 36.86cB 46.93aAB
犓3 44.55aA 58.69aA 53.65aA
犚 4.54 21.83 13.80
 注:犓表示每个水平相同因子的平均值,犚表示每个因子平均值的极
差;不同大写和小写字母分别表示0.01水平和0.05水平显著。
 Note:犓and犚representmeanvalueofeachlevelidenticalfactorand
differenceofmaximumandminimum,respectively;Differentcapital
andlowercasemeansignificantdifferencesat0.01and0.05levels,re
spectively.
表4 正交试验方差分析
犜犪犫犾犲4 犚犲狊狌犾狋狅犳狋犺犲犪狀犪犾狔狊犻狊狅犳犔9(34)狏犪狉犻犪狀犮犲
指标Index 变异来源Source 平方和犛犛 自由度犇犳 均方犕犛 犉值犉 显著值Sig.
发芽率
Germinationfrequency
A 171.897 2 85.949 177.788 0.006
B 1135.702 2 567.851 1174.622 0.001
C 240.649 2 120.325 248.896 0.004
误差Error 0.967 2 0.483
总变异 Total 44485.200 9
污染率
Contaminationfrequency
A 12.539 2 6.269 1.201 0.454
B 393.417 2 196.708 37.673 0.026
C 139.755 2 69.878 13.383 0.046
误差Error 10.443 2 5.221
总变异 Total 2925.896 9
发芽指数
Germinationindex
A 30.420 2 15.210 3.387 0.228
B 731.508 2 365.754 81.453 0.012
C 285.722 2 142.861 31.815 0.030
误差Error 8.981 2 4.490
总变异 Total 20776.280 9
 注:表示0.01水平显著,表示0.05水平显著。
 Note:and meansignificantdifferencesat0.01and0.05levels,respectively.
552第19卷第1期 草业学报2010年
2.4 消毒剂对普那菊苣幼苗生长的影响
图1 不同消毒剂对普那菊苣幼苗生长的影响
犉犻犵.1 犐狀犳犾狌犲狀犮犲狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犽犻狀犱狊狅犳犱犻狊犻狀犳犲犮狋犪狀狋狊
狅狀狊犲犲犱犾犻狀犵犵狉狅狑狋犺狅犳犆.犻狀狋狔犫狌狊
对发芽率较高的普那菊苣种子分别采用3种消毒
剂消毒10min,冲洗后接种到 MS培养基上观察灭菌
对其生长的影响,以无菌水做对照。结果表明(图1),
消毒对普那菊苣幼苗高、主根长和叶片数目都有抑制
作用,其中对苗高影响最严重,其次是主根长,对叶片
数目影响不显著。影响作用大小分别为 0.1%
HgCl2、10% H2O2 和1∶15084。0.1% HgCl2、10%
H2O2和1∶15084消毒10min后,苗高分别比对照矮
119.87%,64.36% 和9.21%;主根分别比对照短
25.23%,7.48%和3.41%。3种消毒剂作用后,叶片
颜色也有差异,0.1% HgCl2 作用后叶片颜色为深绿
色,叶片有皱褶,叶肉厚,有畸形,而另2个品种消毒后
叶片为浅绿色,叶片平展,叶肉薄,无畸形。由此可见
0.1% HgCl2 对菊苣生长有明显抑制作用。
3 讨论和结论
在种子消毒试验中,要确保种子的发芽,又不能使其污染,还要让消毒剂的残留最少,对植物后期生理影响较
小。本试验研究得出菊苣表面灭菌的关键是选择合适的消毒剂,在确定了适宜消毒剂的情况下,掌握适宜的消毒
时间对获得无菌苗快繁有重要的作用。3个指标最优方案分别为:冠军菊苣采用10% H2O2 消毒5min发芽率
最高;0.1% HgCl2 消毒10min,污染率低;10% H2O2 消毒10min,发芽快而整齐。但是10% H2O2 消毒5min
污染率高达20%;0.1% HgCl2 灭菌10min,发芽率中等65.26%,发芽指数低,发芽慢,发芽整齐度差,对普那菊
苣苗高和主根生长的抑制作用较明显;10% H2O2 灭菌10min,能得到较高的发芽率,又能降低污染率,发芽指数
也处于较高数值,对菊苣生长影响也不明显。综合各个因素,10% H2O2 浸泡消毒10min是菊苣灭菌获得理想
无菌苗的首选。
不同消毒剂对植物产生的生理影响也不同。本试验中0.1% HgCl2 严重抑制普那菊苣生长,其原因可能是
HgCl2 清除难,在种子内残留较多。研究表明,汞等重金属的积累能够抑制光合作用、干扰水分和矿质代谢、抑制
酶活性,从而使植物出现生长迟缓、产量下降等症状,严重时导致植物死亡[810]。汞对小麦(犜狉犻狋犻犮狌犿犪犲狊狋犻
狏狌犿)[11]、水稻(犗狉狔狕犪狊犪狋犻狏犪)[12]和苜蓿(犕犲犱犻犮犪犵狅狊犪狋犻狏犪)[4]等作物的影响已有报道。因此选择消毒剂时,除了
考虑灭菌效果和清除残留物的难易程度外,还应适当注意消毒剂的生理影响。
据报道,对油菜(犅狉犪狊狊犻犮犪狀犪狆狌狊)、月季(犚狅狊犪犺狏犫狉犻犱犪)、生姜(犣犻狀犵犻犫犲狉狅犳犳犻犮犻狀犪犾犲)等植物的外植体除了采
用常规的消毒方法外,还使用抗生素、抗菌素等杀菌药剂处理外植体,具有一定的效果[1315]。至于抗生素、抗菌素
等对菊苣种子的消毒效果和影响如何,有待于进一步研究。
参考文献:
[1] 程林梅,高洪文,赵茂林.菊苣组织培养与植株再生的研究[J].草业学报,2002,11(4):105107.
[2] 程林梅,曹秋芬,黄静等.菊苣高效遗传转化体系的建立[J].草业学报,2004,13(6):112116.
[3] 程林梅,孙毅,王亦学,等.菊苣农杆菌介导转化受体系统的研究[J].草业学报,2008,17(1):130134.
[4] 姜义宝,黄宏波.汞胁迫对苜蓿生理生化特性的影响[J].黑龙江八一农垦大学学报,2008,20(5):2931.
[5] 张志飞,饶力群.高羊茅种子内生真菌的消毒方法[J].草业科学,2008,25(6):9397.
[6] 盖钧镒.试验统计方法[M].北京:中国农业出版社,2000:382.
[7] 颜启传.种子检验的原理和技术[M].北京:农业出版社,1992:333.
[8] 母波,韩善华,张英慧,等.汞胁迫对植物细胞结构与功能的影响[J].中国微生态学杂志,2007,19(1):112113.
652 ACTAPRATACULTURAESINICA(2010) Vol.19,No.1
[9] 曾斌,赵鹂,朱诚,等.水稻突变体对土壤汞胁迫耐性机理的初步研究[J].浙江大学学报(农业与生命科学版),2008,1:
5764.
[10] 曾祥玲,曹成有,高菲菲,等.镉、铅对沙打旺种子萌发及早期生长发育的毒性效应[J].草业学报,2008,17(4):7177.
[11] 庞欣,王东红,彭安,等.汞胁迫对小麦幼苗抗氧化酶活性的影响[J].环境化学,2007,20(1):351355.
[12] 余有见,胡海涛,施瑶佳,等.不同基因型水稻耐汞性及汞积累差异比较[J].安徽农业科学,2009,37(2):492503.
[13] 王志成,刘明稀,易自力.杀菌剂防治植物组织培养污染的初步研究[J].长沙电力学院学报,2004,19(1):82.
[14] 林森.植物组织培养污染问题的研究及控制措施[J].江苏农业科技,2005,32(1):28.
[15] 张志元,官春云.油菜无菌苗培养前的种子消毒技术[J].中国油料作物学报,2005,27(3):88.
犐狀犳犾狌犲狀犮犲狅犳狋犺狉犲犲犱犻狊犻狀犳犲犮狋犪狀狋狊狅狀犵犲狉犿犻狀犪狋犻狅狀犪狀犱狊犲犲犱犾犻狀犵犵狉狅狑狋犺狅犳犆犻犮犺狅狉犻狌犿犻狀狋狔犫狌狊
ZHANGYu1,2,LICong3,BAIShiqie1,2,WANGYongxin3,LIDaxu2
(1.DepartmentofGrassland,SichuanAgriculturalUniversity,Ya’an625014,China;2.Sichuan
GrasslandScienceAcademy,Chengdu611731,China;3.InstituteofAnimalScience,
ChineseAcademyofAgriculturalScience,Beijing100094,China)
犃犫狊狋狉犪犮狋:Effectsof3disinfectants(1∶15084,0.1% HgCl2and10% H2O2)and3timesonrateofgermina
tion,contaminationandgrowthindex(GI)of犆犻犮犺狅狉犻狌犿犻狀狋狔犫狌狊wereresearchedwithorthogonaldesignandin
fluenceonseedlingof犆.犻狀狋狔犫狌狊cv.puna.Alfactorshadthemostsignificanteffectsongermination;disin
fectantsandsterilizingtimehadmoresignificanteffectsoncontaminationfrequencyandgerminationindexof犆.
犻狀狋狔犫狌狊,butvarietiesof犆.犻狀狋狔犫狌狊isnotsignificantfrequency.0.1% HgCl2hadthemostsignificantdisincen
tiveeffectto犆.犻狀狋狔犫狌狊cv.puna.Abovealthebestmethodofbuildingasepticplantof犆.犻狀狋狔犫狌狊is10%
H2O2immersing10min.
犓犲狔狑狅狉犱狊:disinfectants;犆犻犮犺狅狉犻狌犿犻狀狋狔犫狌狊;germination;growth
752第19卷第1期 草业学报2010年