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Dormancy and germination characteristics of Fritillaria cirrhosa seed

川贝母种子休眠及萌发特性的研究



全 文 :中草蔼 ChineseTraditionalandHerbalDrugs第39卷第7期2008年7月·1081·
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川贝母种子休眠及萌发特性的研究
于婧1,魏建和1-,陈士林1,代勇2,杨成民1
(1.中国医学科学院北京协和医学院药用植物研究所,北京100193;2.成都恩威集团有限公司,四川成都610041)
摘要:目的 了解川贝母种子休眠原因及层积处理打破种子休眠的作用。方法浸种称重法测定种皮透水性;生
物鉴定法检测发芽抑制物;解剖种子观察层积种子种胚发育;光照培养箱发芽检测层积种子萌发温度。结果 浸种
8h后川贝母种子吸水率达80%以上;种子浸提液显著抑制白菜种子的萌发和生长;层积处理促进种胚后熟,60d后
胚率由处理前12%增至43%;层积种子25℃发芽率显著高于其他发芽温度。结论JII贝母种皮无吸水障碍;种子休
眠的主要原因是胚形态后熟及存在发芽抑制物,属于混合休眠类型;层积处理可有效打破休眠,25℃发芽适温。
关键词:川I贝母;种子休眠;胚后熟;发芽抑制物
中图分类号:R282.2 文献标识码:A 文章编号:0253—2670(2008)07—1081一04
DormancydgerminationcharacteristicsofFritillariaci rhosaseed
YUJin91,WEIJian—hel,CHENShi—linl,DAIYon92,YANGCheng—minl
(1.InstituteofMedicinalPl ntDevelopment,ChineseAcademyofMedicalSciencesandPekingUnionMedicalCo lege,
Beijing100094,China;2.ChengduEnweiGroupLimitedCompany,Chengdu610041,China)
Abstract:ObjectiveToinvestigatethemechanismoftheseeddormancyofFritillariaci rhosaand
thestratificationeffectonseeddormancy.MethodsThesoakedseedswereusedtotestwaterpermeabili—
tybyweighting.Thebiologicaltestwasappliedfor etectinghegerminationinhibitor.Seeddiss ction
wasusedtoinvestigatethembryodevelopmentafterstratification.Theemperaturesofseedsgermination
afterstratificationweredeterminedbyartificiallimatechamberatdifferentt mperatures.ResultsTh
waterabsorptionratefF.cirrhosaseedswasmorethan80%aftersoakingfor8h.Theextractssignifi—
cantlyinhibitedboththegerminationofseedandtherootgrowthofChinesecabbage.Thestratificaton
couldeffectivelyacceleratethe mbryoafterripeningandincreasethembryoratefrom12%to43%after
60d.Germinationra eoftheseedafterstratificatonn25℃wassignificantlyhigherthanthatinother
temperatures.ConclusionThereiSnoobstacleofwaterpermeabilityontestaofF.cirrhosa.Theseed
embryoafterripeningandthegerminationinhibitorarethemainmechanismofseedormancyofF·cir—
rhosa,whereasitisatypeofmix-dormancy.Thestratificationiseffectivefors eddormancyreliefandthe
optimumgerminationtemperatureis25℃.
Keywords:FritillariacirrhosD.Don;seeddormancy;embryoafte ripening;germinationi hibitor
川贝母Fritillariaci rhosaD.Don属百合科多
年生草本植物,分布于云南、四川、甘肃和西藏等海
拔3500m以上的高原地区。鳞茎药用,有清热润
肺、止咳化痰的功效,是一味常用大宗名贵药材。野
生资源已趋于濒危,目前正在开展大规模野生抚育
工作‘¨。生产上曾采用鳞茎繁殖,但繁殖系数太低;
用种子繁殖,繁殖系数高,但种子地处高原,不易采
集,休眠期长,出苗率低,整齐度不理想。已有研究指
收稿日期:2007—11—07
基金项目:国家高技术产业化专项(2005一I);北京市科技新星计划项目(2004A60);国家中医药管理局科技专项(2004ZX06—2);国家中
药材生产扶持资金项日(2005—1)
作者简介:于婧(1981一),女,农学学士,2005年毕业于北京农学院,主要从事药用植物繁殖生物学、细胞生物学及育种研究。
Tel:(010)62895272E—mail:yujing@impladac.cn
*通讯作者魏建和Tel:(010)6281884iE—mail:wjianh@263.net
万方数据
·1082· 中草菊 ChineseTraditionalandHerbalDrugs第39卷第7期2008年7月
出川贝母种子存在形态后熟,赤霉素对川贝母种子
有促进种子萌发、有效地提高出苗率和整齐度的作
用‘2~引,但未在生产上广泛使用。终其原因,在于川
贝母种子休眠机制尚未得到系统揭示,而层积作用
的效果未见报道。为此笔者开展了JII贝母种子休眠
机制及解除的系统研究,现将种皮透性、发芽抑制物
及层积作用对胚后熟的影响等结果报告如下。
1材料
种子采自四川I甘孜州康定县折多山中国医学科
学院药用植物研究所与成都恩威集团有限公司共同
建设的川贝母野生抚育试验基地,经陈士林研究员
鉴定为川贝母种子。每年8月中旬至下旬采集川贝
果实,干燥保存。种子保存处理方法见表1。
表1 用于实验的种子保存及处理方法
TableI Storagendtreatmentthod
ofseedsu edinexperiment
种子收获时间保存地点 保存方法 处理方法 实验时胚
开始本
⋯、
发育阶段
2 方法
2.1种皮透水性检测方法:将干燥种子(A批次)分
为3组(重复),每组100粒,称取干质量后,装入纱
布中,室温浸种,30rain后每隔1h取出,用滤纸吸
干,称质量。计算种子吸水率[吸水率=(w,一W)/
W×100%,W。为种子吸水后质量,W为种子干质
量],绘制吸水曲线。
2.2发芽抑制物检测:生物鉴定法检测。设5个处
理(表2),前4个处理质量浓度口1均为1.0g/20
mL,处理5浓缩4倍,所有浸提方法均是将川I贝母
种子(A批次)置60℃水浴浸提24h。观察浸提液
对白菜种子发芽的抑制作用,以蒸馏水为对照。每个
发芽盒中加5mL浸提液,播白菜种子50粒,置于
25℃恒温培养箱内培养,24h后观察白菜种子发芽
的情况,48h后测量胚根长度,计算简化活力指数
[简化活力指数=发芽终期胚芽长度(cm)×发芽率
(%)],每浸提物发芽试验3次重复。
2.3层积作用观察方法
2.3.1层积处理对胚形态后熟作用观察方法:测定
表2川贝母种子中发芽抑制物的浸提方法(A批次种子)
Table2 Extractingmethodsfgerminationinhibitor
inF.cirrhosaseeds(hatchA)
处理 种子形态 浸提液 浸提方法
浸提法1完整种子 蒸馏水1·0g种子蒸馏水20mL浸种
浸提法2粉碎种子蒸馏水1.0g种子粉碎至可全部通过0.9
mill筛孔,蒸馏水20mI.浸种
浸提法3粉碎种子80%甲醇1.0g种子粉碎至可全部通过0.9
mill筛孔,80%甲醇共浸提2
次,合并浸提液,减压蒸干二,蒸
馏水20ml。溶解提取物
浸提法4完整种子 蒸馏水10.0g种子蒸馏水200mL浸种
浸提法5完整种子蒸馏水5.0g种子蒸馏水100m1.浸种,
浸提液减压浓缩至25mL
湿沙层积种子(B批次)0、30、60d及四JII牛粪层积
(C批次)180d的胚率。测定时,采用分离胚的方法
对不同层积阶段的种子进行胚形态观察。每阶段选
取10粒种子,用解剖刀划开种胚腔,将胚轻轻挑出,
在OLYMPUS—SZX9显微镜下观察,测定胚长、胚
乳长,并计算胚率(胚率一胚长/胚乳长)。
2.3.2 层积后种子活力测定方法:采用四唑
(TTC)法染色测定饱满种子胚的活力。
2.3.3发芽温度对层积后种子萌发的影响:种子(C
批次)进行常规发芽实验,在15、20、25、20~25℃
4个温度处理的光照培养箱中发芽,确定最适发芽温
度。每个处理3次重复,每重复50粒种子。测定参照
《国际种子检验规程》(1996)[63中的有关规定。每日记
录发芽的粒数、霉烂粒数,发芽结束后计算发芽起始
时间、发芽持续时间、最终发芽率和霉烂率。
3结果与分析
3.1休眠种子吸水率变化:由图l可知,川贝母种子
吸水可分为3个阶段。3组种子在种子吸胀阶段(O~
8h)吸水率逐渐上升,在吸水停滞期(8~12h)种子
吸水率波动较小,种子在恢复吸水期(12h以后)吸
水率又明显上升。川贝母种子吸水率在8h后均达到
80%以上,说明川贝母种子不存在透水性障碍[7~10‘。
吸水时间/h
图1不同浸泡时间川贝母种子吸水率(A批次种子)
Fig·lWaterabsorptionrateofF·cirrhosaseeds
afterdifferentsoakingtimes(batchA)
3.2发芽抑制物的生物鉴定:表3结果表明,与蒸
馏水对照相比,川贝母种子的水浸提液和醇浸提液
对白菜种子发芽均有抑制作用,对种子胚根的生长
万方数据
中草菊 ChineseTraditionalandHerbalDrugs第39卷第7期2008年7月·1083·
(简化活力指数)有极显著抑制作用,因此川贝母种
子存在发芽抑制物。粉碎川贝母种子水浸提液对白
菜种子发芽的抑制作用(浸提法2)显著强于完整川
贝母种子浸提液(浸提法1、4),表明川贝母种子发
芽抑制物不仅存在于种子表皮,更多存在于种子内
部n]。80%甲醇的粉碎川贝母种子浸提液下白菜种
子发芽率只低于蒸馏水对照5.7%,未达到显著水
平,因此川贝母种子发芽抑制物主要是水溶性化合
物而非醇溶性化合物。
3.3层积作用
3.3.1层积处理对胚形态后熟作用:从图2及表4
可以看出层积对种子胚生长的影响。层积处理前,胚
尚未完全发育成熟,处于刚分化的心形胚时期,胚位
于种子一角隅(珠孑L端),体积很小,胚率仅为12%;
湿沙层积处理30d后胚明显长大,胚形变为鱼雷形
胚,胚率增长至26%;层积60d后胚率增长至43%。
这说明川贝母种子一方面存在胚形态休眠,另一方
面,层积作用可以有效促进川贝母种子胚完成形态后
表3不同川贝母种子浸提液对白菜种子萌发的影响
Table3 EffectofdifferentaqueousextractsofF.cirrhosa
seedsoncabbageseedgermination
*采用修正最小显著差异法(LSD)进行显著性测验,同列不同
小写字母表示差异显著性,P≥5%,同列不同大写字母表示差异显
著性,P≥1%,表5同
。LSDwasusedforleastignificantdifferencetest,different
smallettersinsamecolumnrepresentignificanee,P≥5%,differ—
entcapitallettersin amecolumnrepresentignificance,P≥1%,
Table5 issame
熟。在实际生产中,一般每年8月中旬至下旬采集川
贝果实,种子自然干燥贮藏,9月下旬在四川折多山
室外层积处理,至第2年春天种子即可播种发芽。
图2层积对川贝母种子胚发育的影响(B、C批次种子)
Fig.2EffectofstratificationonembryodevelopmentofF.cirrhosaseeds(batchesBandC)
表4层积处理对胚形态后熟作用
Table4 Effectofstratificationonembryo
afterripeninginmorphology
3.3.2层积后的种子萌发特性:为了考察四川折多
山层积处理180d饱满种子的发芽能力,以及川贝
母种子发芽对温度的需求,笔者进行相关试验。首先
测定了种子的生活力。胚呈红色的种子皆具生活力,
并具萌发潜力;胚呈粉红色的种子,其生命力较弱,
无色胚为丧失生命力的种子。共测定396粒胚,其中
呈红色的有283粒,占71.5%,呈粉色的有92粒,
占23.2%,无色胚有21粒,占5.3%。即层积后川贝
母饱满种子中有71.5%具有活力。
从表5结果可知,对已破除休眠的种子,在15、
20、25℃恒温及20~25℃变温中均能萌发。但25
℃发芽率显著高于其他3种温度,开始萌发日期也
比其他3种温度提前1~3d,因此25℃为川贝母种
子最适发芽温度。
表5不同温度对川贝母种子萌发的影响(C批次种子)
Table5 Effectofdifferentt mperaturesonse d
germinationofF.cirrhosa(batchC)
4讨论
川贝母药材主要来源于百合科植物川贝母F.
cirrhosaD.Don、暗紫贝母F.unibracteataHsiaoet
K.C.Hsia、甘肃贝母F.przewalskiiMaxim.或
梭砂贝母F.delavayiFranch.,其中川贝母F.fi卜
rhosaD。Don是最主要的来源之一。野生抚育已成
万方数据
·1084· 中草菊 ChineseTraditionalandHerbalDrugs第39卷第7期2008年7月
为解决川贝母药材严重匮乏的主要方式,其主要做
法就是在海拔3000ITI以上地区集中繁育种子,然
后在海拔3500m的川I贝母适生群落中补播种子,
增加川I贝母种群密度,经过3~5年抚育生长收获药
材。由于川贝母种子存在深度休眠,补播种子休眠的
解除成为野生抚育成功须解决的关键技术环节之
一。伊贝母F.pallidift0112Schrenk、浙贝母F.
thunbergiiMiq.[1矗“¨种子休眠研究表明其为胚形
态后熟与发芽抑制物存在的混合休眠类型。
川贝母4种药材的基源植物中,只有川贝母F.
cirrhosaD.Don有少量研究,陈士林[1]、陈瑛[2]等研
究了卷叶贝母种子胚后熟的层积温度条件。笔者研
究揭示出川贝母种皮无吸水障碍;通过对不同层积
阶段种子胚的形态观察,揭示了川贝母种子从层积
前的心形胚发育至层积后期鱼雷形胚的动态过程,
这也表明川贝母存在胚形态后熟,且可以通过层积
方法促进胚完成形态后熟。采用白菜种子发芽法进
行生物鉴定,首次报道了川贝母种子存在发芽抑制
物,且为存在于种子表皮及种子内部的水溶性抑制
物质;另外还揭示了经过层积处理的JJI贝母种子发
芽适温。本实验首次揭示出了川贝母种子为混合休
眠类型,研究结果为深入了解川贝母种子休眠机制、
采用合适方法解除休眠奠定了基础。一
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人参体细胞胚胎发生过程中内源激素变化和基因表达研究
王 义1,赵文君2,孙春玉1,杨晶1,张美萍p
(1.吉林农业大学生命科学学院,吉林长春130118;2.白山经济开发区管理委员会,吉林白山134300)
摘要:目的探讨外源激素一内源激素一特异基因之间的关系,为阐明人参体细胞胚胎发生的分子机制奠定基础。
方法 对人参不同发生途径,不同时期的培养物进行AFLP分析,对体细胞胚胎发生不同时期培养物的内源IAA
和ABA以及皂苷的量进行了测定。结果在早期胚时期IAA的量最高,在成熟胚时期ABA的量最高,而ABA/
IAA的值在成熟胚时较高;不同发生途径,不同时期的培养物基因表达不同;体胚发生试管苗总皂苷的量比子叶胚
时期高出4倍多。结论IAA的存在是维持人参体胚正常发育到早期胚的条件,ABA与胚性启动,体胚发生、发育
相关,尤其对胚胎发育后期有较大的影响;在不同生理状态或不同的培养条件下产生了不同的基因调控类型,不同
的发育过程会有特异基因表达,导致了人参分化情况的不同;随着形态建成的逐步完成,也是次生代谢产物逐渐积
累的过程。
关键词:人参;内源激素;cDNA—AFLP
中图分类号:R282.1 文献标识码:A 文章编号:0253—2670(2008)07—1084—06
Changesof ndogenoush rmonea dgeneexpressionduringprocess
ofsomaticembryogenesisinPanaxginseng
WANGYil,ZHAOWen—iun2,SUNChun—yul,YANG—Jin91,ZHANGMei—pin91
(1.CollegeofLifeScience,JilinAgr culturalUniversity·Changchun130118,China;2.ManagementCommitt e
收稿日期:2007—10—15
基金项目:吉林省科技厅基金资助项目(250113)
作者简介:王 义(1964一).男.占林省德惠县人,博上,副教授,硕上生导师。吉林农业大学生命科学院副院长,主要从事药用植物细胞
工程、药用植物种质资源创新和开发领域的研究,主持和参加国家中医药管理局、省科技厅和省教育厅等课题12项,核心期
刊I:发表论文30余篇,出版著作1部。Tel:(0431)84533182 13504 5977E—mail;wanglaoshi2007@tom.corn
*通讯作者张美萍Tel:(0431)8453163013394489398E—mail:wzhaoyun@tom.con
万方数据
川贝母种子休眠及萌发特性的研究
作者: 于婧, 魏建和, 陈士林, 代勇, 杨成民, YU Jing, WEI Jian-he, CHEN Shi-lin,
DAI Yong, YANG Cheng-min
作者单位: 于婧,魏建和,陈士林,杨成民,YU Jing,WEI Jian-he,CHEN Shi-lin,YANG Cheng-min(中国医
学科学院北京协和医学院药用植物研究所,北京,100193), 代勇,DAI Yong(成都恩威集团有
限公司,四川,成都,610041)
刊名: 中草药
英文刊名: CHINESE TRADITIONAL AND HERBAL DRUGS
年,卷(期): 2008,39(7)
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