沈起棟， 李欣音， 龐 程， 于偉碩， 熊輝巖

(1.青海大學(xué)農(nóng)牧學(xué)院， 西寧 810600； 2.青海省瑪可河林業(yè)局， 青海 班瑪 814300)

糖芥(Erysimumbungei(Kitag.) Kitag.)為十字花科(Brassicaceae)糖芥屬(Erysimum)一年或二年生草本植物，多年生類型的基部木質(zhì)化，呈灌木狀。該屬植物大約100種，多分布在歐洲和亞洲，我國有17種[1]，主要分布于東北、華北及陜西、江蘇、四川等地。青海省囊謙、治多、玉樹等地亦有分布，主要生境位于河邊、山麓等海拔3 600 m以上地區(qū)。糖芥的花序?qū)儆诳偁罨ㄐ?，花梗較短，萼片長圓形，邊緣白色膜質(zhì)，花瓣大多為黃色或橘黃色，少數(shù)呈白色或紫色，類圓形，具有較好的觀賞價值。全草和種子可入藥，具有健脾胃、利尿強心等藥用價值[1-2]。

國內(nèi)糖芥屬植物的研究主要集中在兩方面，一方面是植物的區(qū)系分布，另一方面是藥用價值的研究。普珍等[3]、張曉丹等[4]、荊知敏等[5]報道了桂竹糖芥、山柳葉糖芥等藥用成分、藥理及開發(fā)研究。孫海群等[6]、馬世鵬等[7]、海鷹等[8]在青藏高原植物分布區(qū)系研究中也有報道。種子萌發(fā)是植物生活史的開端，并影響其后續(xù)的生活史。種子的萌發(fā)行為作為植物生活對策研究的重要內(nèi)容[9-10]，植被分布的研究、植物種群動態(tài)、植物資源利用與繁育等都離不開植物種子萌發(fā)能力和萌發(fā)過程等種子生理的研究。

目前關(guān)于糖芥種子生理研究還未見系統(tǒng)的報道，本試驗以青海三江源腹地采集的野生糖芥種子為供試材料，對種子的形態(tài)、萌發(fā)特性及干旱對種子萌發(fā)的影響進(jìn)行了研究，為糖芥的植物區(qū)系分布、保護(hù)和繁育等研究提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試的糖芥果實于2019年9月采自青海省果洛州班瑪縣燈塔鄉(xiāng)，角果成熟后采集晾干，種子脫粒、凈種、干燥，裝入牛皮紙袋內(nèi)常溫保存。

1.2 試驗方法

1.2.1種子形態(tài)指標(biāo)測定

種子形態(tài)觀察：隨機(jī)選擇種子100粒，在體視顯微鏡(SMZ-B 4)和掃描電鏡(JSM-6610 LV)下觀測種子的形態(tài)、顏色等。種子長度用數(shù)顯游標(biāo)卡尺(精度0.01 mm)測定，重復(fù)3次，取平均值。

種子千粒重：采用四分法隨機(jī)取干凈種子1 000粒，電子天平(精度0.000 1 g)稱量，重復(fù)5次，取平均值，計算千粒重。

1.2.2種子吸水率測定

飽滿種子100粒置于裝有蒸餾水的燒杯中，25 ℃恒溫培養(yǎng)箱中吸脹，24 h后取出，濾紙吸水后稱重，設(shè)3次重復(fù)，取平均值。

1.2.3萌發(fā)率測定

設(shè)置不同的萌發(fā)條件，探究光照對種子萌發(fā)的影響。種子萌發(fā)試驗在光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行，材料選用健康飽滿的糖芥種子。溫度均為25 ℃恒溫，光照處理：12 h光照/12 h黑暗、24 h全黑暗2種。設(shè)3個重復(fù)，每組處理30粒種子。

將經(jīng)過84消毒液消毒10 min的種子，反復(fù)沖洗干凈后放入鋪有濕潤濾紙的培養(yǎng)皿中，每皿30粒。將其放置于光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)，每天噴水1次，保持皿內(nèi)沒有流動水且濕潤的狀態(tài)。以胚根突破種皮作為種子萌發(fā)的標(biāo)志，連續(xù)5 d無萌發(fā)視為萌發(fā)結(jié)束，統(tǒng)計發(fā)芽率、發(fā)芽勢等指標(biāo)。

發(fā)芽率(%)=(種子發(fā)芽總數(shù)/供試種子總數(shù))×100%；

發(fā)芽勢(%)=(日發(fā)芽種子數(shù)達(dá)峰值時的發(fā)芽種子總數(shù)/供試種子總數(shù))×100%；

發(fā)芽指數(shù)=∑(在不同時間的發(fā)芽數(shù)/相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù))。

1.2.4干旱對種子萌發(fā)的影響

以PEG-6000建立干旱脅迫，隨機(jī)選擇種子30粒，經(jīng)過84消毒液消毒10 min后反復(fù)沖洗干凈，將種子均勻排布于培養(yǎng)皿內(nèi)，皿內(nèi)濾紙浸透了不同濃度(10%、15%)的PEG-6000溶液。再將其置于25 ℃恒溫，12 h光照/12 h黑暗的培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)。每天向培養(yǎng)皿中加入1 mL 蒸餾水維持對應(yīng)濃度的PEG-6000。設(shè)3次重復(fù)，統(tǒng)計發(fā)芽率和發(fā)芽勢等指標(biāo)。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

采用SPSS 19.0軟件和Excel 2003軟件對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析與作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 糖芥種子形態(tài)特征

糖芥種子呈長圓形，體式顯微鏡和掃描電鏡下觀察，種皮顏色為淺棕色，種臍端齊，合點端圓，如圖1(A，D)。種皮較薄且粗糙，無毛，表面突起，如圖1(E，F(xiàn))。種子胚含有2枚子葉，如圖1(B，C，G，H，I)。種子長度(1.6±0.47)mm，千粒重(0.056 2±0.008 6)g，屬小粒種子。24 h吸水率達(dá)到47.8%，吸水力好，種皮透水性良好。

注：A為體式顯微鏡下糖芥種子的外部形態(tài)；B和C為體式顯微鏡下糖芥種子的胚；D～F為電鏡下糖芥種子的外部形態(tài)；G～I(xiàn)為電鏡下糖芥種子的胚。

2.2 種子萌發(fā)特性

由表1和圖2可知，在25 ℃恒溫，12 h光照/12 h黑暗條件下，種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢及發(fā)芽指數(shù)均最高，分別達(dá)98.89%，68.69%和7.99，與24 h全黑暗處理比較，均存在顯著差異。

注：A為25 ℃恒溫，12 h光照/12 h黑暗；B為25 ℃恒溫，24 h黑暗。

表1 光照對糖芥種子萌發(fā)的影響

如圖3所示，在25 ℃恒溫，12 h光照/12 h黑暗和24 h全黑暗條件下，發(fā)芽啟動時間相同，均為3 d，在25 ℃恒溫，12 h光照/12 h黑暗條件下的發(fā)芽率等指標(biāo)均高于24 h全黑暗條件，發(fā)芽率達(dá)98.89%。

圖3 光照處理下糖芥種子的萌發(fā)進(jìn)程

2.3 干旱對種子萌發(fā)的影響

由表3可知，隨著PEG濃度的增加，發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)均呈現(xiàn)下降的趨勢。在25 ℃恒溫，12 h光照/12 h黑暗且PEG-6000濃度為10%的條件下種子萌發(fā)率達(dá)80.00%，與15% PEG-6000處理呈極顯著差異，其發(fā)芽率僅為15.55%，10% PEG-6000處理下的發(fā)芽勢為22.22%，15% PEG-6000條件下降低為6.67%，干旱明顯抑制了糖芥種子的萌發(fā)?？傮w顯示25 ℃恒溫，12 h光照/12 h黑暗條件下，PEG-6000濃度達(dá)到15%時，糖芥種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢及發(fā)芽指數(shù)受到嚴(yán)重抑制。

注：A為25 ℃恒溫，12 h光照/12 h黑暗條件下的種子萌發(fā)情況，B為10% PEG-6000處理的種子萌發(fā)情況，C為15% PEG-6000處理的種子萌發(fā)情況。

表2 干旱脅迫對糖芥種子萌發(fā)的影響

如圖5所示，不同PEG-6000濃度條件下，糖芥種子的發(fā)芽啟動時間沒有差異，隨著萌發(fā)時間的推進(jìn)，15% PEG-6000條件下種子的發(fā)芽率顯著低于10% PEG-6000處理組，且與對照組存在顯著差異。

圖5 干旱脅迫下糖芥種子的萌發(fā)進(jìn)程

3 討 論

糖芥種子屬于小粒種子，野生成熟種子種胚無生理后熟現(xiàn)象，萌發(fā)率高，種皮薄且透水性良好。通過萌發(fā)實驗表明，適宜的萌發(fā)條件為25 ℃，12 h光照/12 h黑暗，萌發(fā)率高達(dá)98.89%。十字花科植物種子大多為小粒種子，種皮透水性較好，種皮吸水形成粘液，糖芥種子亦呈現(xiàn)相同的特點[11-13]。萌發(fā)過程受溫度影響明顯，表現(xiàn)出高溫條件下易萌發(fā)的特點。

本研究采用光照培養(yǎng)箱培養(yǎng)皿濾紙法進(jìn)行種子發(fā)芽試驗，發(fā)現(xiàn)糖芥種子2 d即可發(fā)芽，發(fā)芽持續(xù)時間4～5 d，發(fā)芽持續(xù)時間明顯較短。干旱條件下的萌發(fā)實驗顯示，糖芥種子萌發(fā)階段對水分的需求較高，容易受到干旱的影響，與報道的其他十字花科植物種子萌發(fā)特性類似[14]。