Preliminary Report on the Experiment of 6-BA Enhanced Germination of Multi-flowered Solomon’s Seal Primary Rhizomes
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摘要:目的
旨在探究200 mg·L−1浓度6-苄氨基嘌呤(6-BA)在不同浸泡时间处理下对多花黄精Polygonatum cyrtonema‘丽精1号’、庆元种源多花黄精种子初生根茎出苗的影响。
方法以多花黄精‘丽精1号’、庆元种源多花黄精种子作为试验材料,用200 mg·L−16-BA分别进行1 h、2 h、4 h、6 h浸泡处理,以清水浸泡作为对照,重复3次,对各处理下多花黄精种子初生根茎的平均出苗率,出苗势,幼苗保存率进行统计分析。
结果(1)200 mg·L−1浓度下不同浸泡时间对两种多花黄精种子初生根茎出苗率存在显著影响:浸泡2 h多花黄精‘丽精1号’和庆元种源多花黄精种子初生根茎出苗效果好,观测期间平均出苗率达到57.33%;(2)2 h浸泡处理对种子初生根茎出苗势有显著影响:‘丽精1号’、庆元种源多花黄精种子初生根茎在2 h浸泡处理下种子平均出苗势最高,分别达到48.67%、50.67%;(3)不同时间浸泡处理对种子幼苗保存率影响:‘丽精1号’、庆元种源多花黄精种子初生根茎在200 mg·L−16-BA浸泡2 h处理下平均幼苗保存率均超过90%,幼苗长势最好。
结论200 mg·L−16-BA浸泡2 h对‘丽精1号’、庆元种源多花黄精种子初生根茎出苗有显著作用,较传统出苗极大缩短了出苗时间,有效提高了出苗率及出苗保存率;该方法操作简单,经济成本低,可用于种苗培育过程中。
Abstract:ObjectiveThis study investigates the effects of treating seeds of Polygonatum cyrtonema cultivars ‘Li Jing No.1’ and Qingyuan source with 200 mg·L−1 6-Benzylaminopurine (6-BA) for varying soaking durations on the germination of their primary rhizomes.
MethodSeeds of Polygonatum cyrtonema ‘Li Jing No.1’ and Qingyuan source were used as experimental subjects. A 200 mg·L−1 6-BA solution was prepared for soaking treatments of 1, 2, 4, and 6 hours, with distilled water as the control. Each treatment was repeated three times to assess and compare the germination rate, seedling vigor, and survival rate of the seedlings under different conditions.
Result1. Soaking duration at 200 mg·L−1 significantly influenced the germination rate of primary rhizomes in both cultivars. A 2-hour soaking period yielded the best germination results, achieving an average germination rate of 57.33% for both ‘Li Jing No.1’ and Qingyuan source seeds. 2. Seedling vigor was significantly improved with a 2-hour treatment, with ‘Li Jing No.1’ and Qingyuan source seeds reaching vigor levels of 48.67% and 50.67%, respectively. 3. Soaking duration also affected the survival rate of seedlings. Both ‘Li Jing No.1’ and Qingyuan source seedlings treated with 200 mg·L−1 6-BA for 2 hours had survival rates exceeding 90%, exhibiting optimal growth.
ConclusionA 2-hour soak of Polygonatum cyrtonema seeds (‘Li Jing No.1’ and Qingyuan source) in 200 mg·L−1 6-BA significantly enhances germination rates, shortens germination time compared to conventional methods, and improves both seedling vigor and survival rates. This method is simple, cost-effective, and practical for seedling cultivation processes.
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Keywords:
- Multi-flowered Solomon’s seal /
- Seeds /
- Primary rhizomes /
- 6-BA /
- Germination
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多花黄精palygunaum cyrtonema系百合科Liliaceae黄精属Polygonatum多年生药食两用植物,药用历史有两千多年[1];主要以根茎入药,具有健脾润肺、补气养阴、益肾、降血压、降血糖、抗肿瘤等功效,可用于治疗阴虚劳渴、肺燥咳嗽、脾虚乏力、食少口干、消渴、肾亏、腰膝酸软、阳痿遗精、须发早白等病症[2];因此多花黄精在新药的研制和养生保健品的开发方面具有广阔前景[3]。近年来,多花黄精产业发展势头迅猛,市场对原料需求也越来越大,开展人工栽培已成为解决多花黄精原料紧缺的主要途径之一[4]。目前,全国已有多种黄精食药品投入市场,种植面积和种苗用量也在不断扩大。多花黄精的无性繁殖主要以根茎繁殖为主,有性繁殖主要以种子繁殖为主。根茎繁殖的产量高,一年即可出苗,但其繁殖系数低,损耗大量根茎,长期使用根茎繁殖方式还会造成种质退化。种子繁殖可节约根茎资源,繁殖系数高[5-6],但种子繁殖也同样面临诸多问题,如休眠周期长、自然萌发率低等问题制约了黄精产业的发展[7],故多花黄精种子发芽率低、出苗率不高已成为种苗规模化生产的一个主要问题。目前,国内学者主要围绕如何打破多花黄精种子及初生根茎休眠开展研究,采用机械处理、激素处理、化学试剂处理、层积处理等方法来处理种子,打破种子及初生根茎休眠[8-12]。对此,本文在借鉴已有研究基础上,选用多花黄精‘丽精1号’种子和庆元种源多花黄精种子的初生根茎,开展了双因素随机区组试验,初步探究了200 mg·L−16-BA不同浸泡时间对两种多花黄精种子初生根茎出苗的影响。
1. 材料与方法
1.1 试验材料
多花黄精‘丽精1号’种子、庆元种源黄精种子,于2022年10月下旬采自浙江省丽水市庆元县岭头乡岗后洋村珍稀中药材种质资源基地。将采集到的果实用清水浸泡,至果皮开始发软腐烂,搓去果皮,直至种子表面呈乳白色,晾干,再用500倍多菌灵液浸泡1 h,取出,湿沙藏。2023年3月17日,将沙藏种子取出,清洗干净,筛选已发芽、大小相近并具初生根茎的种子(种子初生根茎见图1)共
1500 粒,并按50粒·袋−1进行装袋,备用。6-BA(纯度99%,杭州木木生物技术有限公司生产);无水乙醇(安徽安特食品股份有限公司生产);多菌灵(江阴福达农化股份有限公司生产);泥炭土(加拿大发发得阳光集团公司生产)。
1.2 试验设计
采取双因素随机区组试验设计。试验因素A1为多花黄精‘丽精1号’种子初生根茎,试验因素A2为庆元种源多花黄精种子初生根茎。每个试验因素设计5个试验处理(B),借鉴张旺凡[13],徐晓强等[14]的研究结果,分别用200 mg·L−16-BA 浸泡1 h、2 h、4 h、6 h和用清水浸泡1 h,依次记为B1、B2、B3、B4、B5。每个处理(A1 B1~A1 B5,A2 B1~A2 B5)各重复3次,每个重复50粒种子,共750粒。每个处理用200 mg·L−16-BA 液浸泡后,再用1∶500多菌灵液体浸泡1 h,取出晾干,于2023年3月17日进行穴盘播种,穴盘基质为泥炭土。穴盘安置在试验大棚内。棚内温度为20~25 ℃,日照为8~12 h。定期浇水。
1.3 调查方法
2023年4月17日—6月12日,每间隔一周,观察种子初生根茎的出苗状况,当芽头变绿并长出子叶时视为出苗,记录出苗数,共观测9次。当试两种多花黄精种子出苗数达到最高后开始观测种子出苗后保存数,当幼苗连续两周未倒苗时结束观测,记为T10。根据观测结果,分别计算出苗率、出苗势、保存率,公式如下:
出苗势(%)=T3/T×100。其中,T3为1/3观测时长的出苗株数;T为试验种子数(下同)。
出苗率(%)=TM/T×100。其中,TM为最高出苗株数。
出苗保存率(%)=T10/TM×100。
1.4 数据处理
使用 Excel 软件对试验原始数据进行图表制作,利用SPSS 26.0 统计软件对试验原始数据进行差异显著性分析。
2. 结果与分析
2.1 不同处理下初生根茎出苗率比较
不同浸泡时间处理下两种多花黄精种子初生根茎出苗率见表1。由表1可知,初生根茎A1、初生根茎A2在不同时间浸泡处理下对种子初生根茎出苗率均有极显著影响(P<0.01)。在初生根茎A1的各个实验处理中,B2的水平最高,B1次之,分别达到57.33%、54.00%,极显著高于其他处理(P<0.01)。五个处理排序B2>B1>B3>B4>B5,说明‘丽精1号’种子初生根茎在200 mg·L−16-BA浸泡2 h处理下出苗率最高。通过观察初生根茎A2的各个试验处理,发现B2根茎出苗率最高,达到57.33%,极显著高于B4处理的46%(P<0.01)。初生根茎A2的五个处理排序B2>B4>B3>B1>B5,与A1有所差异,但两个试验因素的B2处理平均出苗率相同,说明两种多花黄精种子初生根茎在200 mg·L−16-BA浸泡2 h处理下出苗率最高,较B5处理有显著提高。
表 1 不同浸泡时间处理下两种多花黄精初生根茎出苗率比较Table 1. Comparison of Germination Rates for Primary Rhizomes of Two Types of Multi-flowered Solomon’s Seal Under Different Soaking Times根茎名称 处理 重复I/% 重复II/% 重复III/% 平均值/% A1 B1 54 62 46 54.00aA B2 56 56 60 57.33aA B3 46 26 34 35.33bB B4 28 26 28 27.33bcB B5 8 6 6 6.67cC A2 B1 38 18 24 26.67bcB B2 58 62 52 57.33aA B3 36 50 38 40.00bB B4 52 34 52 46.00bB B5 2 0 0 0.67cC 注:同列不同小写字母代表数据间差异显著(P<0.05),大写字母代表数据间差异极显著(P<0.01)。下同。 2.2 试验初生根茎平均出苗势比较
不同浸泡时间处理下两种多花黄精种子初生根茎出苗势比较见表2,幼苗长势见图2。由表2可知,初生根茎A1、初生根茎A2在不同时间浸泡处理下对种子初生根茎出苗势均有极显著影响(P<0.01)。在初生根茎A1的各个处理中,B2处理的水平最高,B1次之,分别达到48.67%、46.00%,极显著高于其他处理(P<0.01),B2与B1无显著性差别,五个处理排序B2>B1>B3>B4>B5,说明‘丽精1号’种子初生根茎在200 mg·L−16-BA浸泡2 h处理下出苗势最高,出苗速度最快。通过观察初生根茎A2的各个实验处理,发现B2处理的水平最高,达到50.67%,极显著高于其他处理(P<0.01)。初生根茎A2的五个处理排序B2>B3>B4>B1>B5。初生根茎A1与A2在B2处理下出苗势最高,较B5处理分别提升43.34%、50.00%,说明两种多花黄精种子初生根茎在200 mg·L−16-BA浸泡2 h处理下对种子初生根茎出苗势影响最显著,能有效提高种子初生根茎成苗速度。
表 2 不同浸泡时间处理下两种多花黄精初生根茎出苗势比较Table 2. Comparison of Germination Vigor for Primary Rhizomes of Two Types of Multi-flowered Solomon’s Seal Under Different Soaking Times根茎名称 处理 重复I/% 重复II/% 重复III/% 平均值/% A1 B2 54 44 48 48.67aA B1 44 56 38 46.00aA B3 34 20 26 26.67bB B4 18 14 20 17.33bB B5 6 4 6 5.33cC A2 B2 52 54 46 50.67aA B3 24 38 26 29.33bB B4 32 16 24 24.00bB B1 30 12 22 21.33bB B5 2 0 0 0.67cC 2.3 两种多花黄精幼苗保存率比较
幼苗保存率是反映种苗生态适应性的关键指标,不同浸泡时间处理下两种多花黄精幼苗保存率见表3。从表3可以看出,初生根茎A1、初生根茎A2在不同时间浸泡处理下,两种多花黄精幼苗保存率无显著影响。初生根茎A1的5个处理的平均幼苗保存率均超过90%,幼苗保存率较高;初生根茎A2的5个处理中,B4、B2处理平均幼苗保存率达90%以上,分别为93.59%、90.70%,B3、B1处理平均幼苗保存率达85%以上分别为89.73%、87.14%,B1 ~ B4处理平均幼苗保存率均高于B5(0.67%)。两种多花黄精幼苗未存在异常倒苗现象,幼苗保存率间无显著性差异(P<0.05)。通过观察两种多花黄精幼苗叶片和地下部分发现两种幼苗长势间存在一定差异:在试验因素A1和A2的各个处理中,B2处理幼苗长势最好,幼苗整齐,长势健壮,叶大且色绿,根 4~10条,根茎基部膨出0.5~1 cm圆球状。综上可知,两种多花黄精种子初生根茎在200 mg·L−16-BA浸泡2 h处理下对幼苗保存率影响最显著,幼苗保存率高,幼苗长势最好。
表 3 不同浸泡时间处理下两种多花黄精幼苗保存率比较Table 3. Comparison of Seedling Survival Rates for Multi-flowered Solomon’s Seal Under Different Soaking Times根茎名称 处理 重复I/% 重复II/% 重复III/% 平均值/% 幼苗长势 A1 B1 100.00 87.10 91.30 92.8a 整齐,长势健壮,叶大且色绿,根4~8条,根茎基部膨5~8 mm圆球状 B2 100.00 92.86 90.00 94.29a 整齐,长势健壮,叶大且色绿,根 4~10条,根茎基部膨5~1 cm圆球状 B3 100.00 100.00 94.12 98.04a 较整齐,长势良好,叶较大且色绿,根 3~ 6条,根茎基部膨4~8 mm圆球状 B4 100.00 100.00 100.00 100.00a 较整齐,长势良好,叶较大且色绿,根3~6条,根茎基部膨4~8 mm圆球状 B5 100.00 100.00 100.00 100.00a 不整齐,叶片长势一般,叶较小且色浅,根少许,根茎基部膨约3 mm圆球状 A2 B1 94.74 66.67 100.00 87.14a 较整齐,长势一般,叶较大且色绿,根 3~6条,根茎基部膨4~8 mm圆球状 B2 96.55 87.10 88.46 90.70a 整齐,长势健壮,叶大且色绿,根 4~10条,根茎基部膨5~1 cm圆球状 B3 94.44 80.00 94.74 89.73a 较整齐,长势良好,叶较大且色绿,根 3~6条,根茎基部膨4~8 mm圆球状 B4 92.31 100.00 88.46 93.59a 较整齐,长势健壮,叶大且色绿,根 4~7条,根茎基部膨5~8 mm圆球状 B5 2.00 0 0 0.67b 不整齐,叶片长势一般,叶较小且色浅,根少许,根茎基部膨约2 mm圆球状 3. 结论与讨论
出苗是植物生长发育过程中必经过程,种子出苗率直接影响到农作物的产量和质量,因此提高种子出苗率,加快种子出苗对于种苗生产具有非常重要的意义。本试验结果表明,200 mg·L−16-BA浸泡2 h对多花黄精种子‘丽精1号’、庆元种源多花黄精种子初生根茎出苗具有促进作用,与传统催苗方式相比,两种多花黄精种子催苗效果有显著提升。在经过200 mg·L−16-BA浸泡处理后,两种黄精种子初生根茎的出苗势、出苗率、幼苗保存率都有了较为显著的提升。原因可能有以下几点:刚具有初生根茎的黄精种子种皮已有破口,6-BA作为细胞分裂素具有促进细胞分裂、非分化组织分化、促进细胞增大增肥的作用,有利于加速发芽种子出苗;6-BA可抑制植物叶内叶绿素、核酸、蛋白质的分解,保绿防老,将氨基酸、生长素、无机盐等向处理部位调运,黄精种子出苗后已具有根茎叶等营养器官,6-BA对此起到了相应作用,使得出苗后种子不易倒苗,保存率高;6-BA在植物体内的移动性差,其生理作用局限于处理部位及其附近[15,16],本试验是在种子刚具有初生根茎时进行6-BA浸泡处理,能最大化发挥其生理作用,促进种子出苗。
本试验采用的6-BA浓度与张旺凡[13],徐晓强等[14]相同,在6-BA使用时间顺序、使用次数、种子前期贮藏方式、试验浸泡时间水平、种子具有出生根茎后生长环境上有所不同;因此以上不同处理方式使本试验结果与上述研究存在一定差异。张旺凡的试验在放入恒温箱培养前进行50 mg·L−1、100 mg·L−1、200 mg·L−1、300 mg·L−16-BA 浸泡12 h、24 h,其中200 mg·L−1浓度浸泡处理下种子发芽率均为60%,在种子产生初生根茎后再次进行相同处理,放在人工气候培养箱培养,200 mg·L−1浓度浸泡下种子初生根茎出苗率均为90%,其他处理分别为0%,0%,80%;徐晓强等的试验是先采用0.2%高锰酸钾溶液浸泡30 min,取出稍晾,待表面干燥后转入200 mg·L−1浓度6-BA溶液中浸种处理,随后进行低温沉积处理,沉积结束经室外自然变温沉积处理后成苗率达到85.7%;而本试验在种子洗净后采用细沙土进行地下低温沙藏5个月,在种子具有初生根茎后取出,使用200 mg·L−1浓度6-BA浸泡处理一次,播种在泥炭土中,自然生长,两种种子初生根茎浸泡2 h出苗率均达到57.33%。本试验操作方法较张旺凡[13],徐晓强等[14]试验方法简便,与传统播种育苗流程一致,仅需在种子具有初生根茎时进行200 mg·L−16-BA浸泡处理2 h便能有效提高种子首年成苗率,加快种苗繁育速度;且本试验中两种多花黄精种子根茎生长期为4~6月,基本与开花时间同步[17],未存在异常生长状况,符合植物生长规律。
本研究仅初次探究单种植物生长调节剂6-BA在200 mg·L−1浓度下,采用不同浸泡时间对两种多花黄精种子初生根茎出苗的作用,下一步的研究将重点分析评价其他不同生长调节剂对两种多花黄精种子出苗的影响,分析种子发芽期,出苗期内潜在影响因素以及防护措施,以找到有利于多花黄精‘丽精1号’种子和庆元种源多花黄精种子出苗的生长调节剂和更理想的种苗培育技术。
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表 1 不同浸泡时间处理下两种多花黄精初生根茎出苗率比较
Table 1 Comparison of Germination Rates for Primary Rhizomes of Two Types of Multi-flowered Solomon’s Seal Under Different Soaking Times
根茎名称 处理 重复I/% 重复II/% 重复III/% 平均值/% A1 B1 54 62 46 54.00aA B2 56 56 60 57.33aA B3 46 26 34 35.33bB B4 28 26 28 27.33bcB B5 8 6 6 6.67cC A2 B1 38 18 24 26.67bcB B2 58 62 52 57.33aA B3 36 50 38 40.00bB B4 52 34 52 46.00bB B5 2 0 0 0.67cC 注:同列不同小写字母代表数据间差异显著(P<0.05),大写字母代表数据间差异极显著(P<0.01)。下同。 表 2 不同浸泡时间处理下两种多花黄精初生根茎出苗势比较
Table 2 Comparison of Germination Vigor for Primary Rhizomes of Two Types of Multi-flowered Solomon’s Seal Under Different Soaking Times
根茎名称 处理 重复I/% 重复II/% 重复III/% 平均值/% A1 B2 54 44 48 48.67aA B1 44 56 38 46.00aA B3 34 20 26 26.67bB B4 18 14 20 17.33bB B5 6 4 6 5.33cC A2 B2 52 54 46 50.67aA B3 24 38 26 29.33bB B4 32 16 24 24.00bB B1 30 12 22 21.33bB B5 2 0 0 0.67cC 表 3 不同浸泡时间处理下两种多花黄精幼苗保存率比较
Table 3 Comparison of Seedling Survival Rates for Multi-flowered Solomon’s Seal Under Different Soaking Times
根茎名称 处理 重复I/% 重复II/% 重复III/% 平均值/% 幼苗长势 A1 B1 100.00 87.10 91.30 92.8a 整齐,长势健壮,叶大且色绿,根4~8条,根茎基部膨5~8 mm圆球状 B2 100.00 92.86 90.00 94.29a 整齐,长势健壮,叶大且色绿,根 4~10条,根茎基部膨5~1 cm圆球状 B3 100.00 100.00 94.12 98.04a 较整齐,长势良好,叶较大且色绿,根 3~ 6条,根茎基部膨4~8 mm圆球状 B4 100.00 100.00 100.00 100.00a 较整齐,长势良好,叶较大且色绿,根3~6条,根茎基部膨4~8 mm圆球状 B5 100.00 100.00 100.00 100.00a 不整齐,叶片长势一般,叶较小且色浅,根少许,根茎基部膨约3 mm圆球状 A2 B1 94.74 66.67 100.00 87.14a 较整齐,长势一般,叶较大且色绿,根 3~6条,根茎基部膨4~8 mm圆球状 B2 96.55 87.10 88.46 90.70a 整齐,长势健壮,叶大且色绿,根 4~10条,根茎基部膨5~1 cm圆球状 B3 94.44 80.00 94.74 89.73a 较整齐,长势良好,叶较大且色绿,根 3~6条,根茎基部膨4~8 mm圆球状 B4 92.31 100.00 88.46 93.59a 较整齐,长势健壮,叶大且色绿,根 4~7条,根茎基部膨5~8 mm圆球状 B5 2.00 0 0 0.67b 不整齐,叶片长势一般,叶较小且色浅,根少许,根茎基部膨约2 mm圆球状 -
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