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              2. 低溫及貯藏年份對芍藥種子生根 及其生理特性的影響

                分享到:
                點擊次數:1009 更新時間:2019年12月24日20:30:39 打印此頁 關閉

                低溫及貯藏年份對芍藥種子生根及其生理特性的影響摘要:以當年采收以及貯藏1年和2年的芍藥種子為試驗材料,對不同貯藏年份的芍藥種子進行低溫(一20°C、 -40°C)及沙藏處理,同時測定處于不同生根階段的芍藥種子的生理生化指標,以明確芍藥種子快速生根的途徑, 探討芍藥種子萌發生根的內在生理機制。

                結果表明:(1)單因素方差分析顯示,貯藏年份、處理溫度以及處理天數 均對芍藥首粒種子生根時間、生根指數、生根率有極顯著的主效應,三因素單獨對各生根指標都有極顯著的影響, 其中貯藏年份對種子生根的影響力最大。(2)在同一貯藏年份下,沙藏生根前進行一40C低溫處理30d對芍藥種子生根效果最好,生根率最高(88. 33%)不同貯藏年份的芍藥種子在沙藏生根前進行同_低溫處理后,貯藏1 的芍藥種子生根效果優于當年采收和貯藏2年的芍藥種子。(3)不同貯藏年份的芍藥種子在生根過程中生理生化 指標變化趨勢相似,表現為含水量持續升高,可溶性糖含量先增加后減少,淀粉含量持續減少,可溶性蛋白含量先減少后增加;過氧化物酶活性先升高后降低,過氧化氫酶活性先降低后持續升高。

                研究發現,一40C低溫處理30d 能夠有效打破芍藥種子下胚軸休眠,促進芍藥種子生根,且采收后貯藏1年的芍藥種子生根效果最好。

                芍藥(Paeowia Zacf/ora Pall.)屬于芍藥科 (Paeoniaceae)芍藥屬,是中國傳統名花,觀賞價值 極高且耐粗放管理,常被應用于園林、醫藥等方面。芍藥在園林應用中需求量大,但由于芍藥種子具有特殊的上、下胚軸雙重休眠特性,導致其萌發率低,嚴重影響芍藥的產量,也對芍藥的栽培育種等工作產生阻礙。雖然可采用其他方法對芍藥進行營養繁殖,但播種繁殖是獲得實生苗的唯一途徑, 且具有其他方法不可替代的重要地位,仍然是芍藥繁殖的主要方法。芍藥原產于俄羅斯的西伯利亞地區和中國北部,很多原產溫帶和寒帶的植物種子都具有休眠 特性,芍藥也不例外。種子休眠是個對植物有利的特性,受到內部和外部環境等因素的共同控制。國內外對芍藥種子休眠的原因與機理還沒 有形成統一的認識,但在前人的研究中發現,芍藥種子休眠的內部原因大體可以歸結為兩種,一是種子內萌發抑制物質的作用,二是種皮及其附屬物造成了萌發障礙。而芍藥種子萌發時,根系生長與幼 苗生長所需要的外界環境條件是不同的,這是因為芍藥種子具有上下胚軸雙重休眠的特性,打破上下胚軸休眠所需的外部環境條件不同,因此需要分別進行研究。芍藥種子休眠的解除是其播種繁殖的基礎,因此,打破芍藥種子的休眠使其盡快萌發,對提高芍藥播種繁殖效率的意義重大。在打破芍藥種子休眠的過程中,必須先打破下胚軸休眠再打破上胚軸休眠, 打破下胚軸休眠是解除芍藥休眠的第一步,是芍藥 播種繁殖工作的重中之重。在前人的研究中,打破芍藥種子下胚軸休眠的方法主要有:使用機械打 磨或化學試劑對種皮進行處理,降低種皮厚度;使用植物激素對芍藥種子進行萌發誘導;改變萌發介質 條件等,而關于不同溫度處理對芍藥種子下胚軸萌發影響的研究較少。曾采用先高溫再低溫的變溫處理方法,對沙藏生根過程中的芍藥種子進行了溫度處理,發現25 °C恒溫處理30 d后、 15 °C恒溫處理90 d的綜合變溫處理能夠顯著提高芍藥下胚軸破眠效果。然而,關于在沙藏前對芍藥種子進行低溫處理的研究較少,沙藏前低溫處理對芍藥種子萌發生根的影響尚不明確。種子在不同萌發階段的生理生化變化可以反映種子萌發過程中的內在機制,對萌發過程中生理生 化變化的研究有利于探索芍藥種子破眠的條件。以沙藏過程中新疆塊根芍藥(Paona awoTOa/a )種子為實驗材料,采用5種不同的沙藏和 赤霉素(gibberellic acid 3,GA3 )處理,發現在不同 處理中可溶性糖、可溶性蛋白含量均呈現先增加后 減少的趨勢,且GA3與沙藏相結合處理種子的可溶 性糖、可溶性蛋白增加量明顯高于單獨沙藏處理。著重分析了超氧化物歧化酶(superox- idedismutase,SOD)、過氧化物酶(peroxidase, POD)和過氧化氫酶(catalase,CAT)在芍藥種子吸 脹及沙藏過程中的動態變化,發現在吸脹12h時芍 藥種子開始萌發,SOD發揮作用時期較早,SOD POD的活性與種子萌發呈負相關,CAT活性與萌 發呈正相關。GA3處理芍藥種子生根 過程中SOD、POD、CAT的活性隨著芍藥種子沙藏 時間的延長而增強,而丙二醛(malondialdehyde, MDA)含量下降,苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonia lyase,PAL)和薦糖轉化酶活性先增強后 減弱。這些研究為不同條件下芍藥種子萌發過程中 的內在變化機制的解釋提供了支撐,但芍藥種子生 根不同階段中更詳細完備的生理生化信息還需要大量的工作來補充完善。

                因此,本研究對芍藥種子先后進行了低溫和沙藏處理,在低溫處理中設置了 20 C和一40 C2 溫度梯度,以及15、30、45、60 d的處理時間梯度,以 更加細致地探討低溫對解除芍藥種子下胚軸休眠的 作用;同時,本研究還采用3個不同貯藏年份的芍藥 種子作為實驗材料,考察了芍藥種子在存放不同年 份時低溫處理對其生根的影響,并對不同貯藏年份 芍藥種子生根不同階段的生理生化變化進行了測 定,以期更好地解釋貯藏年份對芍藥種子下胚軸休 眠解除的影響機制。本研究結果將為芍藥種子的采 收、栽培、育種奠定理論基礎和方法學指導,以加速芍藥種子萌發,增加芍藥的產量,促進芍藥更好地在園林觀賞中應用。

                1材料和方法1.1實驗材料選取當年采收和采后存放1年、2年的芍藥種 子為實驗材料。當年采收的芍藥種子采收時間為 20168月;貯藏1年和2年的芍藥種子采收時間 分別為20158月和20148月,采集地點均為齊齊哈爾醫學院芍藥圃。芍藥種子采收后放入密封 容器置于4°C冰箱中,低溫密閉貯存,從貯存之日起 1年或2年后取出用于試驗分析。種子用清水沖洗 后,取大小均勻,下沉的飽滿種子用于生根實驗。1.2種子萌發過程觀察選取整齊度一致的新鮮芍藥種子,在室溫條件 下同時對不同貯藏年份的芍藥種子先分別于清水中 浸泡30min,選取下沉的種子20粒,用0. 5%高錳 酸鉀溶液浸泡20 min消毒后沖洗凈,然后進行室溫 沙藏。沙藏時將高溫滅菌20 min的河沙與種子按 3 : 1的體積比混勻,沙子濕度為沙子最大持水量的 50%。在芍藥種子室溫沙藏過程中,對萌發不同天 數的芍藥種子進行形態觀察,觀察時將種子從沙中 取出洗凈后進行圖像采集,設置3次生物學重復。 1.3持續低溫處理下種子生根指標測定為研究不同貯藏年份芍藥種子在不同程度和時 長低溫處理下的生根情況,將不同貯藏年份的芍藥 種子于清水中浸泡30 min,分別取下沉的種子各20 粒,使用0. 5%高錳酸鉀溶液浸泡20 min消毒后沖 洗凈,于一20 C或一40 C冰箱中分別處理15、30、 4560 d,以室溫(20?25 °C)條件下生長的芍藥 種子作為對照,每種處理分別進行3次獨立的重復 試驗。所有處理后的種子同時在室溫條件下進行沙 藏。在芍藥種子低溫處理后室溫沙藏期間,每7d 觀察并記錄一次種子的生根情況,實驗總天數為8 4 d。生根實驗結束后比較生根結果,計算不同處理 下芍藥種子的首粒生根時間、生根指數、生根率。生 根率和生根指數的計算方法分別為:生根率=(正常生根種子數/供試種子數)X100%生根指數(GJ) = S(Gi/IX),式中Gf為第z天生根種子數,Df為相應的種 子生根天數。1.4不同貯藏年份種子生理指標測定根據芍藥種子生根過程中的形態變化,將芍藥 種子的生根過程劃分為3個階段,分別為萌前階段、 露白至生根階段和生根3?5 cm階段,各貯藏年份 的種子分別在此3個階段取樣進行生理指標測定。 1.4.1種子含水量采用低恒溫烘干法進行含水 量測定,含水量(%) = (M2 —M3 )/(M2 — Mi)。 M1為培養皿重量(g),M2為培養皿和樣品的烘前 重量(g),M3為培養皿和樣品的烘后重量(g)。將 不同貯藏年份種子橫切后放入培養皿中,放入(103 ±2)C的烘箱內18h,冷卻30 min后進行測定,每 組樣品進行獨立的3次生物學重復。1.4.2可溶性糖含量采用改良的蒽酮比色法進行種子可溶性糖含量測定。將不同貯藏年份芍藥 種子研磨成粉,取50?100 mg種子粉末,加入4mL 80 %乙醇溶液后,80 C水浴加熱40 min,3 500 r/min離心10 min后收集上清液,將對沉淀進行第 2次提取,合并上清液,定容至25 mL,即得樣品提 取液。取1 mL樣品提取液,加入0. 5 mL2%蒽酮 試劑,緩慢加入5 mL濃硫酸,充分搖勾,沸水浴10 min。加熱后投入清水中冷卻,20 min后使用分光 光度計測定620 nm處吸光度(OD)值,使用事先繪制的標準曲線進行可溶性糖含量的計算。每組 樣品進行獨立的3次生物學重復。1.4.3淀粉含量采用高氯酸蒽酮比色法進行種 子淀粉含量測定。標準曲線繪制后,進行提取液 制備:向提取過可溶性糖的材料沉淀中加入5 mL 9.2 mol/L高氯酸,快速振蕩搖勻后靜置反應5 min, 10 000 r/min離心3 min,將上清移液入100 mL容量瓶,重復3次,用5 mL蒸餾水洗滌沉淀2 次,離心3 min,將上清液移入容量瓶定容,搖勻后得到供試液。使用紫外分光光度計測定淀粉含量, 測定方法同1. 4. 2。1.4.4可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍法[21] 行測定。稱取0. 3g種子粉末,加入5mL蒸餾水研 磨均勻后并轉移至離心管中,6 000 r/min離心20 min,所得上清液置于50mL容量瓶中。向離心管 中沉淀加入5mL蒸餾水,進行二次提取,離心后合 并上清液,使用蒸餾水定容至50mL,得到待測液。 吸取1mL待測液于試管中,加入5mL考馬斯亮藍 染液,充分混合后靜置3min,使用分光光度計測定 595 nm0D值,使用事先繪制的標準曲線[21]進行 可溶性蛋白質含量的計算。每組樣品進行獨立的3 次生物學重復。1.4.5過氧化物酶和過氧化氫酶活性不同貯藏 年份種子切碎后加入適量的磷酸緩沖液[22]冰浴下 研磨成勻漿,3000 r/min離心10min后將上清液轉 25mL容量瓶中。使用5mL磷酸緩沖液對沉淀 再次提取兩次,將上清液并入容量瓶中,定容至刻度后獲得待測酶液,4°C低溫下保存備用,進行過氧化物酶(P0D)和過氧化氫酶(CAT)活性測定。(1) P0D活性。采用愈創木酚法測定。將 2.9 mL 0. 05 mol/L 磷酸緩沖液、1. 0 mL 2% H202、1. 0 mL 0. 05 mol/L 愈創木酚和 0. 1 mL 測酶液作為實驗組,用加熱煮沸5min的待測酶液 為對照,立即對實驗組和對照組樣品進行15min37 C水浴,然后迅速轉入冰浴,并加入2.0mL20%三氯乙酸終止反應,離心10min后適當稀釋,使用分光光度計測定4n mOD值,使用事先繪制的標準曲線計算P0D活性。每組樣品進行獨立的3次生物學重復實驗。(2) CA了活性。取210mL試管,其中一支 為對照組,另一支為待測組。分別向待測組試管內 先后加入0. 2 mL待測酶液、1. 5 mL 0. 2 mol/L (pH 7. 8)的磷酸緩沖液和1mL的蒸餾水;同時在 對照組試管中加入煮沸的待測酶液。25C預熱后, 向每個試管中加入0. 3mL0. 1mol/L的氏02,每次加入后立即計時,并迅速倒入石英比色杯中,測定 240 nm波長下的OD值,每隔1min讀數1次,共 4min。每組樣品進行獨立的3次生物學重復,使用事先繪制的標準曲線計算CAT活性。1.5數據分析數據分析方法采用SPSS17. 0進行差異性分析 和標準誤差分析,采用L SD方法進行多重比較(a = 0.05)使用Excel 2007進行數據統計和圖表制作。

                2結果與分析2.1低溫和貯藏年份對芍藥種子生根的影響單因素方差分析結果(表1)顯示

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                貯藏年份、處 理溫度和處理天數3個因素對芍藥首粒種子生根時間、生根指數、生根率均有極顯著的主效應,說明3 因素單獨對各生根指標都有極顯著的影響,其中貯 藏年份F值最大,對種子生根的影響力最大;主體 間效應的多因素方差分析結果表明,3個因素的交 互作用對芍藥首粒種子生根時間有顯著影響,但對 其他指標的影響均不顯著;同時任意2個因素的交 互作用對芍藥種子生根的3個參數均無明顯影響 (1)。因此,以后著重分析貯藏年份對芍藥種子 生根及生理指標的影響。2種低溫(一20 C和一40 °C)對芍藥種子進行不同天數處理后,不同貯藏年份芍藥種子的生根情 況如表2所顯示。首先,各個貯藏年份芍藥種子在 2種低溫處理15?60d后,其首粒種子生根時間比 室溫對照組明顯縮短,生根指數和生根率均比室溫 對照組明顯提高,說明各貯藏年份芍藥種子在沙藏 前進行一20C和一40C低溫處理均有助于打破下胚軸休眠,促進種子萌發。但不同的低溫處理溫度、 低溫處理時間和貯藏年份對打破下胚軸休眠的效果不同,其中貯藏一年種子在沙藏前進行一40 °C、30 d的處理效果最佳,首粒種子生根時間最短,只需21天。1不同低溫處理下芍藥種子生根影響因素的主體間效應檢驗       22.png

                2 不同低溫和處理時間下各貯藏年份芍藥種子生根情況image.png                  

                生根指數最高(1. 482),生根率最高(88. 33%), 而對照組的生根率僅45. 00%,最佳處理組生根率 比對照組高43. 33%(2)。其次,在相同低溫溫度和處理時間條件下,貯藏1年的芍藥種子首粒種子 生根時間、生根指數和生根率等指標均優于當年采收的芍藥種子,當年采收種子又優于貯藏2年的芍藥種子,說明采收后存放1年的芍藥種子最容易萌發生根。同時,相同低溫處理溫度和種子貯藏年份條件下,隨著低溫處理時間的延長,首粒種子生根時間呈現先減小后增加的趨勢,最小值出現在低溫處理30 d;其生根指數和生根率呈現先增加后減小的趨勢,最大值都出現在低溫處理30 d,說明低溫處理的最佳時間是30d。此外,在控制低溫處理時間和 種子貯藏年份不變時,芍藥種子生根數據指標在 40 °C低溫環境下均優于一20 °C低溫環境。

                 2.2芍藥種子生根過程為確定生理實驗測定的具體取材時間,我們對芍藥種子生根過程中的形態變化進行了觀察分析, 將芍藥種子的生根過程劃分為3個階段,分別為萌前階段、露白至生根階段和生根3?5 cm階段。當胚根伸長到種子長度的1/2以后,可以確定種子已萌發生根,在時長為84d的生根實驗中,我們觀察到沙藏處理后的芍藥種子在_段時間后,下胚軸休眠可以被打破,種皮在種臍處開裂,之后胚根不斷生長伸長,此時芍藥種子進入露白至生根階段,在此 之前為萌前階段。隨后胚根繼續不斷伸長,達到平均根長為 3?5 cm, 此時為芍藥種子生根3?5 cm階段(圖1)

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                此時我們認為芍藥種子下胚軸的休眠被完全打破,根進入正常生長階段。

                2.3各貯藏年份芍藥種子在不同生根階段生理生化指標分析本試驗發現,盡管不同的低溫處理可以促進芍藥種子的生根效率,但最顯著的影響因素卻是芍藥種子貯藏年份,即種子采收后的存放時長。為能初步解釋不通貯藏年份對芍藥種子生根的機制,我們對不同貯藏年份芍藥種子在生根不同階段的生理生化指標進行了檢測分析。2.3.1含水量在種子生根過程中,各貯藏年份的 芍藥種子含水量均呈現出相同的逐漸上升趨勢,且始終表現為當年采收種子>貯藏1年的種子>貯藏 2年種子(圖2)。

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                其中,當年采收、貯藏1年和貯藏 2年芍藥種子含水量在萌前階段至露白生根階段均 上升幅度較大,增幅分別為28. 74%、36. 06% 38. 14%;在隨后生根過程中種子含水量緩慢上升, 變化幅度較小,三者分別上升了 2. 29%、2. 40% 7. 70%??梢?,采收后貯藏時間越長的芍藥種子在 生根時含水量越低,但上升幅度越大。2.3.2可溶性糖和可溶性蛋白含量不同貯藏年 份芍藥種子可溶性糖含量在其生根過程中都呈現先上升再下降的變化趨勢,并均在露白生根階段達到峰值,而當根系不斷伸長時可溶性糖含量又逐漸減 少(圖3)。其中,在種子生根過程中,當年采收、貯藏1年和貯藏2年的芍藥種子可溶性糖含量先從萌 前階段的10. 35%、16. 91%9. 29%分別上升至露image.png白生根階段的12.30%、19.17%16.40%,然后它們又分別下降至生根3?5 cm階段的7. 91%、 14. 59%10. 69%;芍藥種子可溶性糖含量基本表 現為貯藏1年最高,貯藏2年居中,當年采收最低。 可見,芍藥種子可溶性糖含量在貯藏1年時最高,且其在生根過程中的變化幅度隨貯藏年份延長而增加。另外,不同貯藏年份的芍藥種子可溶性蛋白含量在生根過程中均呈現先下降之后上升的趨勢,并均在露白生根階段可溶性蛋白含量達到最低點(圖 3)。

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                其中,在種子生根過程中,當年采收、貯藏1 和貯藏2年的芍藥種子可溶性蛋白含量從萌前到露白生根階段分別下降了 23. 57%、30. 06% 16. 18%,之后到生根3?5 cm階段它們又分別上升了 16.49%、14.04% 17. 93%。貯藏 2 年的芍藥種子可溶性蛋白含量降幅最小,而增幅最大,始終高于其余貯藏年份種子;而貯藏1年種子降幅最大,升萌前露白至生根生根3?5 cm生根階段誤差線表示標準差;小寫字母表示差異顯著水平(P<0. 05);下同圖2不同貯藏年份芍藥種子不同生根階段中的含水量變化幅最小,變化較大,生根后處于較低水平。2.3.3淀粉含量當年采收、貯藏1年、貯藏2 的芍藥種子在生根階段的淀粉含量和變化趨勢相似,均呈現逐漸迅速下降的趨勢(圖4)。

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                其中,它們先從萌前階段的12. 97%、13. 00%13. 73%分別 下降到露白生根階段的9. 75%、10. 64% 10. 12%,然后繼續下降至生根3?5 cm階段的 6. 78%、. 98%5. 59%,最終比萌前階段分別下降了47. 73%、6. 31 %59. 29%,即貯藏2年的芍藥種子降幅最大。2.3.4過氧化物酶和過氧化氫酶活性如圖5所示,各貯藏年份芍藥種子POD在生根過程中均先升后降,而其CAT活性均先降后升,并分別在露白生根階段達到最大值和最低值。其中,當年采收、貯藏 1年、貯藏2年的芍藥種子POD活性從萌前到露白生根階段分別大幅上升了 85. 89%、76. 19% 112. 24%,后從露白生根到生根3?5 cm階段又分 別大幅下降了 52. 85 %、92. 57%85. 10%,且最終均低于萌前水平期間種子POD活性始終表現為貯藏2年萌前露白至生根 生根3?5 cm生根階段。

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                同時,當年采收、貯 1年、貯藏2年的芍藥種子CAT活性從萌前到露白生根過程中分別下降了 51. 35%、24. 24% 31. 25%,從露白生根到生根3?5 cm過程中又分別 上升了 72. 22%、27. 27%18. 18%,期間種子 CAT活性始終表現為貯藏1>當年采收>貯藏 2年??梢?,在芍藥種子生根過程中,各貯藏年份種 子中POD活性變化趨勢與其CAT活性在某種程度上正好相反,可能在發揮共同的生理作用時表現出互補的功能。

                3討論3.1芍藥種子的生根過程在前人的研究中發現,芍藥種子的萌發與牡丹 相似,可分為萌前期、生根期和發芽期3個階段,其中芍藥種子的生根期又能分為露白和根長 2個階段。芍藥種子的生根過程是連續的,當下胚軸的休眠被打破,胚開始萌動,白色胚根從種臍處 伸出,并不斷伸長。在本研究中,為便于生理生化指標分析取材時間掌控及種子萌發過程中不同階段的詳細描述,將芍藥種子的生根過程分為萌前階段、露白至生根階段和生根3?5 cm階段,以避免芍藥種子生根過程中具有爭議的過渡階段。

                3.2低溫處理下不同貯藏年份芍藥種子生根狀況在本研究的8組低溫處理和1組對照的芍藥種子生根實驗中,低溫處理組芍藥種子的生根指數和 生根率均高于對照組,同時低溫組的首粒種子生根 時間均低于對照組,各種低溫處理下芍藥種子的生 根效果均優于對照,這說明在種子沙藏前進行低溫 處理有助于解除芍藥種子的下胚軸休眠,促進生根。 其中,在同一低溫處理下,采收后貯藏1年的芍藥種 子的首粒種子生根時間最短、生根指數及生根率最高,生根結果優于當年采收和貯藏2年的芍藥種子。 這可能是由于隨著貯藏時間的延長,種子完成了生理后熟,使得生根率大幅度提高,故貯藏1年種子的生根效果優于當年采收的種子。但是如果貯藏時間繼續延長,種子中的水分和營養物質逐漸流失,種子的生活力漸漸下降,失活種子增多,導致生根率下降迅速,因此貯藏2年的芍藥種子生根結果低于當年采收的芍藥種子且遠低于貯藏1年的芍藥種子。同 時,在各種低溫處理中,同一貯藏年份下一40 °C 理后的種子生根效果優于一 20 °C處理,其中又以 40 C處理30d的生根結果最好,其首粒種子生 根時間短,生根指數高,生根率高??梢?,低溫可以加速打破芍藥種子下胚軸休眠,促進種子萌發生根, 同時更低的溫度更有助于打破休眠,在本研究中以 40 C低溫、處理天數30d時效果最好。另外,本試驗中多因素方差分析發現,盡管不同低溫處理可以促進芍藥種子的生根效率,但影響種子生根最顯著的因素卻是芍藥種子貯藏年份,即種子采收后的存放時長。

                3.3不同貯藏年份的芍藥種子生根過程中的生理生化變化特征3.3.1芍藥種子中相關物質含量的變化首先,在芍藥種子貯藏過程中,種子中的水分會不斷減少,因此,貯藏時間越長的芍藥種子萌前階段含水量越少; 與當年采收的芍藥種子萌前含水量(27. 81%)相比, 貯藏1年(17. 20%)和貯藏2年(7. 69%)的芍藥種子萌前含水量分別減少了 10. 61%9. 51%。我們發現種子含水量的這種變化趨勢與室溫條件下不同貯藏年份芍藥種子的首粒種子生根時間成正相關, 由此我們推測正常條件下種子的含水量一定程度上可能決定芍藥種子開始生根的最短時間。其次,從萌前階段到露白生根階段,在適宜的外界條件下,芍藥種子的休眠逐漸解除,胚開始萌動, 此時可能由于種子中蛋白質、淀粉等不溶的大分子逐漸分解成小分子的可溶性糖,種子可溶性糖含量會逐漸上升;而在露白生根到生根3?5 cm階段,我們推測因為根系逐漸伸展延長,生理活動消耗了大 量可溶性糖,因此種子可溶性糖含量逐漸減少。同樣是從萌前到露白生根階段,芍藥種子分解了大量的淀粉用于產生可溶性糖,為種子的萌發生根提供最初的動力和能量,因此該階段種子淀粉含量應逐漸減少;在露白生根到生根3?5 cm階段,可能由于根系逐漸伸長,植物體需要繼續消耗能量,而此時還沒有葉片能進行光合作用形成淀粉等物質,因此該階段種子淀粉含量會減少。我們推測芍藥種子 中可溶性糖含量在一定程度上決定其生根率,種子的成功生根需要消耗能量,而作為直接能源物質的可溶性糖的含量總體上可能影響芍藥種子的生根率。在萌前階段,貯藏1年的芍藥種子中可溶性糖含量遠高于當年采收和貯藏2年的芍藥種子,這種趨勢與各種處理下不同貯藏年份種子的生根率和生根指數的變化趨勢基本_致,同時不同貯藏年份種子的可溶性糖含量比例與生根率之間的比例也較為 相似。因此,我們猜測萌前階段芍藥種子的可溶性糖含量與其萌發能力可能有密切的關系。再次,不同貯藏年份芍藥種子的可溶性蛋白質含量均在生根階段都是先下降再上升。從萌前到露白生根階段,種子可溶性蛋白質含量不斷減少,說明在生根階段可能有大量的蛋白質被分解成營養物質,為生根提供營養和最初的動力。之后,種子可溶性蛋白質含量又不斷增加,這可能是由于在這個階段根系不斷伸長且植物體開始形成新的組織,細胞開始不斷合成新的蛋白質而導致。萌前階段各儲藏年份間芍藥種子的可溶性蛋白質含量的比例與含水量和首粒種子萌發時間相似,推測芍藥種子萌前階段可溶性蛋白質含量與其萌發的速度可能也存 在正相關的聯系。3.3.2芍藥種子中抗氧化酶活性的變化各貯藏 年份芍藥種子POD活性在生根階段均先增加再降 低。從萌前到露白生根是種子生根啟動階段,種子 POD活性在這一階段升高,可能影響到了磷酸戊糖途徑,促進種子解除休眠,加速萌發生根。而種子萌發后,根系不斷伸長,種子POD活性開始逐漸降低。同時,CAT可以清除過氧化氫及其他自由基,是細胞新陳代謝的標志。一般CAT活性越高,細胞中過氧化氫含量越少,生活力越高。各貯藏年份芍藥種子CAT活性從萌前到露白生根的 過程中逐漸降低,說明細胞新陳代謝逐漸減弱,而 CAT活性從露白生根至生根3?5 cm階段又逐漸升高,說明此階段細胞新陳代謝逐漸增強,細胞代謝產生的大量過氧化氫被CAT清除,此時細胞的生活力較高。有趣的是,在我們的結果中發現PODCAT 在芍藥種子不同萌發階段酶活性的變化趨勢正好相 反,這可能是因為在清除超活性氧自由基的酶系統中存在著生理生化功能的重疊和互補,POD CAT在同一萌發時期酶活性變化相反的現象可能 也是由此引起,而超活性氧自由基還存在其它很多清除劑,在芍藥種子萌發過程中超活性氧自由基相關的生理生化變化還需要后期更完整的分析。此外,貯藏1年的芍藥種子在整個萌發過程中,POD 酶活性均低于另外兩個貯藏時間,CAT酶活性均高于另兩個貯藏時間,總是處于最大值或最小值的情 況,這個特點與其生根率情況相同,推測這個特點可能在某方面決定芍藥種子的總體生根情況。

                綜上所述,芍藥種子沙藏前進行低溫處理有助于解除種子下胚軸休眠,促進生根。同時,芍藥種子在沙藏前進行低溫處理可以有效減少首粒種子生根時間,使首粒種子生根時間提前,生根率提高,有助于加快芍藥的育種、栽培;其中,-40°C低溫處理的效果優于-20°C處理,并以-40 °C下冷藏30d 再沙藏芍藥種子的生根結果最好,首粒種子生根時間最短、生根指數和生根率最高。采收后芍藥種子的存放時間對生根影響較大,這種影響的效果甚至大于試驗中采用的處理溫度、處理時間等因素,且采收后存放1年的芍藥種子生根效果優于當年采收和貯藏2年的芍藥種子。在不同儲藏年份芍藥種子的生根過程中,種子含水量、萌前階段可溶性蛋白質含量與首粒種子生根時間變化趨勢正相關;可溶性糖含量、CAT酶活性與生根率變化趨勢正相關,POD 酶活性與生根率變化趨勢負相關,推測這些生理生化變化可能分別決定著芍藥種子生根的速度和生根率。

                在生產實踐中,可以將采收后的芍藥種子貯藏 1年,在沙藏前進行-40 C處理30d后進行播種, 以獲得最佳的生根結果,得到最短的首粒種子生根時間和最高的生根率。

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