桔梗种子休眠解除方法研究

休眠是植物在长期的进化历程中，对较稳定的季节变化所形成的主动适应。种子休眠是指具有生活力种子处于适宜的萌发条件下而不发芽的现象。种子休眠在植物中十分普遍，是植物适应逆境和保护物种延续的一种策略。为了加快育种进程或其他目的，常需要在桔梗种子成熟后立即进行播种育苗，但由于桔梗种子含有活性较高的内源萌发抑制物质，表现浅度休眠现象而严重影响桔梗种子的发芽和出苗。本研究对桔梗种子休眠解除方法进行了探讨，以期为桔梗生产和育种工作提供参考。

1　材料与方法

1.1　材料

供试材料桔梗种子为2007年9月20日采自陕西商洛二年生栽培群体，采收后带回实验室进行解除休眠处理。处理所用试剂KMnO4、KNO3、H2O2为北京益利精细化学品有限公司生产;GA3、NAA、6-BA为国药集团化学试剂有限公司生产。

1.2　方法

1.2.1　休眠解除处理

①KMnO4处理:设5种不同浓度的KMnO4处理，浓度分别为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的KMnO4处理和蒸馏水处理，浸泡24 h后，测发芽率、发芽势和发芽指数，以不做任何预处理的种子作为对照;②HNO3处理:设0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%共5种处理浓度，其他同①;③H2 O2处理:设1%、2%、3%、4%和5%的H2 O2共5种处理，其他同①;④GA3处理:设50mg/L、100mg/L、150mg/L、200mg/L、250mg/L的GA3溶液处理，其他同①;⑤NAA处理:设1mg/L、10mg/L、20mg/L、50mg/L、100mg/L的NAA处理，其他同①;⑥6-BA处理:设1mg/L、10mg/L、20mg/L、50mg/L、100mg/L的6-BA处理，其他同①。

1.2.2　发芽测定

各处理桔梗种子分别取100粒，培养皿垫双层滤纸作为发芽床，25℃光培养，8d计发芽势，11d计发芽率，胚根与种子等长为种子发芽标准。重复3次。结果计算:发芽率%=8天发芽种子数÷种子总数×100%;发芽势%=11天发芽种子数÷种子总数×100%;发芽指数=∑Gt/Dt(Gt为在t天的种子发芽数，Dt为对应的种子发芽天数)。

2　结果与分析

2.1　 KMnO4处理对种子萌发的影响

KMnO4处理对桔梗种子萌发的影响见表4-1-1，与对照相比，KMnO4溶液处理后桔梗种子发芽率和发芽指数有所升高，但发芽势明显下降。与蒸馏水处理相比，0.4%KMnO4溶液处理后种子发芽率略有升高，其他各浓度KMnO4溶液处理的发芽率均有所降低;发芽率和发芽指数明显低于蒸馏水处理。表明KMnO4溶液处理对桔梗种子萌发没有明显促进作用，反而延缓种子萌动时间，KMnO4处理不能有效解除种子休眠。

表4-1-1　KMnO4处理对发芽的影响

2.2　 H2 O2处理对种子萌发的影响

H2O2处理后种子萌发情况见表4-1-2，与对照相比，H2 O2处理可以促进种子提早发芽和缩短发芽所需时间，发芽率略有升高但幅度不大;H2 O2处理后种子发芽势明显提高，其中4%H2 O2处理提高幅度最大为14.0%，与对照相比差异达显著水平;H2 O2处理可显著提高种子发芽指数。表明H2 O2处理可有效促进种子萌发速度，但不能提高种子发芽率，与蒸馏水处理相比发芽率还有降低趋势。

表4-1-2　H2 O2处理对种子发芽的影响

2.3　 KNO3处理对种子萌发的影响

由表4-1-3可以看出，与对照相比不同浓度的KNO3处理对种子发芽率、发芽势和发芽指数均显著提高，并可提前发芽和缩短发芽所需时间，其中0.3%～0.5%KNO3处理效果较佳。与蒸馏水处理相比，KNO3处理种子发芽率、发芽势和发芽指数明显提高，表明0.1%～0.5%的KNO3溶液可有效解除桔梗种子的休眠，促进萌发，其中以0.5%KNO3处理溶液处理24 h的效果最为明显，发芽率、发芽势和发芽指数分别比对照增加11.4%、20.7%和4.75，种子萌发速度和整齐度也明显提高。

表4-1-3　KNO3处理对种子发芽的影响

2.4　gA3处理对种子萌发的影响

50～250mg/LGA3溶液浸泡种子24 h，可以使种子萌发时间提前，发芽持续时间明显缩短，与对照相比，GA3浸种后种子发芽率、发芽势和发芽指数均显著提高。不同浓度的GA3浸种均可显著促进种子萌发，以250mg/LgA3浸种24 h处理效果最佳，处理后发芽率、发芽势和发芽指数均明显高于其他各处理。表明GA3浸种可有效解除桔梗种子的休眠，这主要是由于赤霉素的加入改变了种子内的激素比例，使处于休眠状态的种胚恢复伸长生长，当种胚长度达到一定程度时，种皮破裂种子萌发。未经GA3处理的种子不仅发芽时间较晚，而且发芽率较低(表4-1-4)。

表4-1-4　GA3处理对种子发芽的影响

2.5　 NAA对种子萌发的影响

由表4-1-5可以看出，与对照相比，1mg/L、20mg/L、50mg/L NAA溶液浸泡后种子发芽率有所升高，10mg/L、100mg/L NAA浸种发芽率反而降低;NAA不同浓度处理间相比发芽率变化不显著(P≤5%)。1mg/L NAA浸种发芽势比对照明显提高，10～100mg/L NAA发芽势降低。1～50mg/L NAA浸种发芽指数比对照明显上升，100mg/L NAA浸种发芽指数略微下降。与蒸馏水处理相比，NAA浸种处理后种子发芽率、发芽势和发芽指数均有所降低，表明不同浓度的NAA处理对促进种子萌发没有显著作用，1～100mg/L NAA浸种24 h不能有效解除桔梗种子休眠。

表4-1-5　NAA对种子发芽的影响

2.6　 6-BA对种子萌发的影响

与对照相比，低浓度的6-BA处理可以明显促进种子发芽，而高浓度6-BA不仅不能促进萌发，反而抑制桔梗种子萌发。从表4-1-6可以看出，随着处理浓度逐渐升高，种子发芽率、发芽势和发芽指数均迅速下降;11mg/L 6-BA浸种能明显促进种子萌发，10mg/L 6-BA处理与对照相比萌发性能没有明显改善，而处理浓度大于20mg/L时对种子萌发具有抑制作用。与蒸馏水相比，不同浓度6-BA浸种后种子发芽率、发芽势和发芽指数均有所下降。

表4-1-6　6-BA处理对种子发芽的影响

3　讨论

休眠是植物对较稳定的季节变化所形成的主动适应，是植物适应逆境和保护物种延续的一种策略。桔梗种子成熟后具有一定程度的休眠现象，新鲜种子常常发芽率低，发芽缓慢而使出苗率很低，然而在生产和科研工作中常常需要促进种子萌发，解除休眠，以达到提高田间出苗率或加速科研进程的目的。为此本试验探讨了不同外源物质对桔梗种子萌发的影响，结果表明不同浓度KMnO4溶液浸种对桔梗种子萌发没有明显促进作用，反而延缓种子萌动时间;H2O2处理可以促进种子提早发芽和缩短发芽所需时间，但不能显著提高种子发芽率，与蒸馏水处理相比发芽率还有所降低。H2 O2和KMnO4是氧化性较强的氧化剂，用不同浓度的经H2 O2和KMnO4浸种可消除种子表面携带的病源微生物及其他有害物质，也可与种子内膜脂、糖类等一些还原性物质起反应使其氧化变性，使种皮透性或种子内物质组成发生变化，从而改变种子的物质代谢状态，种子便从休眠状态转向萌发状态。本试验中经H2 O2和KMnO4浸种未能显著促进桔梗种子萌发，与蒸馏水处理相比，还表现一定抑制作用，其原因可能是桔梗种皮对水分的透性较好，种子休眠特性不是由于种皮障碍造成的，因此使用H2 O2和KMnO4浸种不能通过改善种子吸水而解除种子休眠，反而由于H2 O2和KMnO4较强的氧化性可能破坏种子内部所含的部分酶及某些与发芽有关的化学物质，最终导致对种子萌发的抑制效应。

KNO3浸种对有些植物种子萌发具有促进作用，有些则产生抑制作用，其作用机理较为复杂。钾是植物体内各种重要酶的活化剂，它促进糖分转化和运输，促进氮的代谢，激活种子脱氢酶活性和增加呼吸强度，调节溶液水势延缓种子吸水过程，使种子在萌发前有足够的时间进行膜系统修复和重要酶系的活化，改善细胞内环境和代谢状态，从而促进种子萌发;KNO3还可作为营养元素被种子吸收，改善种子营养状况促进萌发。本试验用KNO3浸种显著促进桔梗新鲜种子的萌发，其中0.5%KNO3处理效果最佳，浸种后使种子发芽提早、发芽速度加快，发芽率、发芽势和发芽指数比对照和蒸馏水处理均显著提高，0.5%KNO3浸种是解除桔梗种子休眠的有效措施。

桔梗种子含有活性较高的内源抑制物质，这些抑制物中既有易溶于水的成分，还有一些易溶于非极性有机溶剂，内源抑制物质的存在在一定程度上影响种子萌发而使其处于休眠状态。种子从休眠状态转向代谢活跃的萌发状态是一个复杂的生理变化过程，在这个过程中存在各种植物激素参与其中并起到调节作用，激素种类组成及其含量的消长变化都会影响种子内部物质代谢的途径和强度，从而调控种子从休眠状态向萌发活跃状态的转变。不同浓度的GA3、NAA、6-BA处理对桔梗种子萌发的影响效果不同，其中NAA浸种24 h不能显著促进种子萌发;不同浓度的6-BA处理效果不同，低浓度的6-BA可促进萌发，但效果不明显，高浓度的6-BA明显抑制种子萌发，并且随着处理浓度的增加抑制作用逐渐加强;不同浓度的GA3浸种均可显著促进种子萌发，有效解除种子休眠，其中以250mg/LgA3浸种24 h效果最佳。许多研究表明激素ABA/GA3含量是影响种子休眠的主要因素，GA3是一种主要的种子萌发促进剂，能促进由多种原因引起的休眠和静止种子的萌发，其中包括胚发育不全，种皮机械阻力，萌发抑制剂等因素引起的种子休眠的解除。本试验中用一定浓度的GA3浸种改变了休眠种子内激素平衡，使种子内物质代谢强度增加，从而促进了种子萌发。

4　结论

由于桔梗种子内含有活性较高的萌发抑制物质，使种子处于休眠状态，新鲜种子在适宜条件也不易萌发，常给生产和科研工作带来不便。本试验通过研究外源物质对桔梗种子休眠的影响，以探讨种子休眠解除方法，结果表明:20～100mg/L 6-BA浸种明显抑制种子萌发;KMnO4、H2O2和NAA浸种对种子萌发和解除休眠无显著作用;KNO3和GA3浸种显著促进种子萌发，可有效解除种子休眠，其中以0.5%KNO3和250mg/LgA3浸种12 h效果最佳，是解除桔梗种子休眠的两种有效措施。