CN101258797A - 优化块根和块茎类繁殖材料出苗及早期长势的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种优化块根和块茎类繁殖材料出苗及早期长势的方法。对分切好的种块采用自然失水的方法进行水分胁迫后，按常规方法育苗即可。其中，控制失水比例在14.82％～46.44％范围内都可以达到较为理想的技术效果。本发明克服了现有技术的偏见，具有双向调节作用，可促进种块中尚未萌发和芽短的种块的萌发速率，对芽长的种块影响不大，从而明显提高出苗的整齐度和后期长势。其操作简单，不需要额外的经济投入，具有简单和经济实用的优点。

Description

优化块根和块茎类繁殖材料出苗及早期长势的方法

技术领域

本发明属于植物栽培技术领域，具体涉及一种优化块根和块茎类繁殖材料出苗及早期长势的方法。

背景技术

块根和块茎类植物如雪莲果、生姜和山药等，具有相似的生理、生化基础，其幼苗的萌发速度主要由种块上芽的状态和种块不定根形成的速度所决定。种块的芽越长、不定根萌发速度越快越有利于雪莲果幼苗的萌发出土。关于内源激素对休眠和萌芽的调控，目前研究倾向于抑制因子/促进因子平衡调节休眠假说，即当某种因子占优势时，块茎就表现该因子所控制的性状，也就是说，块茎中促进生长类的植物激素与抑制生长类的植物激素之间存在着某一种平衡关系，不同萌发阶段的种块(芽的形态不同)对应着不同的激素平衡。不定根原基的形成是不定根形成的关键。不定根发生的机理受到基因的表达、内源激素水平的动态变化、酶活性的变化、多胺水平、以及碳水化合物水平的变化等多方面的影响。其中，生根专一基因表达和内源植物激素动力学变化是诱导不定根发生的主导因子，而其他生理生化因子则起着促进或消弱生根速率的辅助作用。因此，影响块根和块茎类植物生根、发芽的主要影响因素是遗传基础和内源激素的平衡，它们控制着种块的萌发和不定根产生的速率。在实际的生产中，某一种植物的遗传基础是确定的，不易改变。而植物的内源激素中抑制因子/促进因子间的平衡则可通过外部因子进行改变，使植物的内源激素平衡朝有利于生产的方向转化。

现有技术对如何通过外源的办法改变植物的内源激素平衡已有大量的研究，其中水分胁迫对植物内源激素的影响的研究也有很多，但研究内容基本上集中在水分胁迫对植物长势的影响上，且专门针对块根和块茎类繁殖材料的水分胁迫研究尚未见有相关报道。目前，本领域中普遍认为水分胁迫会使内源激素中的抑制因子的比例增加，水分胁迫使抑制因子/促进因子间的平衡向有利于抑制因子的方向转化，导致植株的生长发育迟缓。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种优化块根和块茎类繁殖材料出苗及早期长势的方法，通过改变块根和块茎类繁殖材料的内源激素平衡，进而提高出苗的整齐度，改善植株长势。

本发明的技术方案是基于以下认识得到的：植物在严重胁迫环境条件下有求生的本能，块根和块茎类繁殖材料在适当的水分胁迫条件下能够改变其内源激素平衡，使芽短或未萌动的种块的萌发速度加快，使块茎间的萌发时间差异变小，从而提高出苗整齐度。

一种优化块根和块茎类繁殖材料出苗及早期长势的方法，其特征在于：对分切好的种块采用自然失水的方法进行水分胁迫后，按常规方法育苗。

其中，控制失水比例为14.82％～46.44％。

当失水比例为31.72％～36.46％时效果较佳。

当失水比例为36.46％时效果最佳。

本发明相对于现有技术具有如下优点：

1、目前主要采用外源激素、营养、温湿度等调控手段来促进营养器官(无性繁殖)的生根、发芽。普遍认为水分胁迫对植物生长发育起抑制作用，而本发明证明水分胁迫能促进块根、块茎类繁殖材料的生根、发芽和后期长势，颠覆了以往的惯性思维，克服了现有技术的偏见。

2、以往的技术手段一般仅有单向调节作用，要么起促进作用，要么起抑制作用，不具有双向调节功能。本发明的水分胁迫手段具有一定的双向调节作用，可促进种块(块根、块茎)中尚未萌发和芽短的种块的萌发速率，对芽长的种块影响不大，可明显提高出苗的整齐度和后期长势，与以往的调节技术相比有明显优势。

3、以往的技术手段一般需要较高的经济投入和相对较高的操作要求，相比较而言水分胁迫手段的操作简单，不需要额外的经济投入，具有简单和经济实用的优点。

附图说明

图1显示水分胁迫对不同芽长种块出苗时间的影响；

图2显示水分胁迫对种块出苗整齐度的影响；

图3显示水分胁迫对种块长势的影响；

图4显示水分胁迫对种块出苗率的影响。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但它们不是对本发明的限定。

实施例1

1、实验材料与方法

1.1材料

雪莲果(Smallanthus sonchifolius)属菊科多年生草本植物，原产于南美洲安第斯山脉东坡温暖湿润的狭长地带，从厄瓜多尔到阿根廷北部都有分部，属热带高山经济作物。性喜温暖潮湿的环境，其块根和块茎的生理功能分离，块茎用于繁殖后代，块根是食用部分。雪莲果富含果寡糖和20多种人体必须的氨基酸和丰富矿物质，直接食用脆甜爽口、可解暑止渴。目前较为确定的药用功能主要是可用于治疗低血糖和高血脂症，可清凉退火、清理肠胃、是目前糖尿病人可直接食用的甜食，因此在国外人们把雪莲果界定为生活富裕阶层的食品。雪莲果叶片含有丰富的酚类物质，具有较好的抗氧化作用；雪莲果植株的地上部分富含蛋白质，是一种很好的动物饲料。

雪莲果种子小，发芽率低，长势弱，在生产上无法利用。其地下膨大组织有块根和块茎两种，其中块根没有芽点，不能用于繁殖后代，属食用部分。块茎上分部着许多芽点，芽具有不断萌发的特点，因此同一植株的块茎上分部着不同形态的芽，块茎经分割后形成的大小相近的单体就是用于繁殖的种块，也是我们水分胁迫处理的材料。现有技术是将其块茎按大小和芽的多少进行分割后进行繁殖，由于不同的繁殖单体(分割好的块茎)的状态不同(芽长、芽的多少和芽眼的有无)，容易导致雪莲果出苗不整齐。在云南西双版纳的干季进行生产时，雪莲果不同块茎的出土时间相差达到3～4个月，在高温多雨的季节也相差30天左右，致使雪莲果无法同时成熟，导致产量下降和收获不便。

1.2方法

1.2.1试验地

在西双版纳植物园东区试验地选择土壤肥力基本相同地块，清理出2m×3m的试验地8块，每块间距80cm，8块试验地以有利于肥力一致的方向排列，把土壤整细，并使试验台面高出地面25cm，使雪莲果块茎的萌发环境更趋一致。

1.2.2试验材料(种块)处理

1.2.2.1分割雪莲果块茎备用，在分割时尽量使雪莲果块茎的大小均匀，分割出800块待处理块茎，详细度量每个块茎上比较明显的芽的长度，按芽的长短分成7个等级，不同等级的芽长分别为I(0.0cm)II(0-0.5cm)III(0.5-1.0cm)IV(1.0-1.5cm)V(1.5-2.0cm)VI(2.0-2.5cm)VII(2.5-3cm)，在以后的描述中仅用罗马字母表示。

1.2.2.2统计处于不同萌发状态的雪莲果块茎的数量，分割好种块后统一用草木灰和多菌灵处理切口。按芽萌发情况分级存放，并对各个级别的重量进行详细称重，以用于不同处理含水量的计算。

1.2.3试验处理

1.2.3.1根据种块芽长将不同萌发状态的块茎平均分成8份，以便于把不同萌发状态的块茎均分到不同的试验处理，使每个试验处理的雪莲果块茎的萌发条件基本相同。

1.2.3.2每个处理播100个种块，种块的株行距20cm×20cm，每个处理播10行，每行10个种块，在播种时按芽的分级情况进行播种，按分级的降幂方式统一排列，以便于不同处理的精确分析。

1.2.3.3第一批雪莲果种块的下种在前期处理完后就马上进行，是本次试验的对照处理，以后每隔2天，于第三天播种下一个处理。在下种前要对种块称重，了解当时种块的水分丧失(水分胁迫)情况，并对种块的外观情况进行描述。通过与对照比较计算，各个处理的失水比率分别如下：0天(对照：0.00％)、3天(14.82％)、6天(31.72％)、9天(36.46％)、12天(44.24％)、15天(45.32％)、18天(46.44％)、21天(47.40％)，在以后的描述中用天数表示各个处理和水分胁迫程度。

1.2.3.4各个处理统一盖土5cm；在水分管理水平上，及时供水，使每个处理的土壤含水量适于雪莲果的萌发；在肥力上采用统一不施肥的办法处理。

1.2.4观测记录

记录每个种块的出苗时间；在幼苗出齐一个月后，对各个处理的长势执行评价，包括株高、分枝数、叶片数，茎粗等。

1.2.5统计分析

利用SPSS和EXCEL统计软件做相应的方差分析。

2.结果分析

2.1不同处理(水分胁迫程度)的出苗整齐度比较

2.1.1水分胁迫程度对不同芽长种块出苗时间的影响

从图1看出，随着种块存放时间的延长，即水分胁迫的加重，不同芽长的雪莲果种块的出苗时间的差异变小，出苗时间趋于集中。表1的多重比较显示，水分胁迫对不同芽长的雪莲果种块的出苗时间的影响差异较大，水分胁迫可明显缩短芽较短的雪莲果种块的出苗时间，当种块的存放时间达到15天(失水45.32％)时，水分胁迫对芽较短(I和II)的雪莲果种块的出苗时间的缩短与对照相比达极显著(P＜0.001)；水分胁迫对芽长超过0.5cm的雪莲果种块的出苗时间的影响不显著，无论处于何种水分胁迫水平，雪莲果的出苗时间波动较小，而且没有明显的变化趋势。由此可看出，水分胁迫能提高出苗整齐度的主要原因是水分胁迫促进了出苗时间最长的雪莲果种块(芽短的种块)的出苗。

表1：水分胁迫对不同芽长种块出苗时间影响的多重比较分析

2.1.2种块水分胁迫对出苗整齐度的影响

从图2看出，水分胁迫与各个处理出苗时间的平均数、极差和标准差呈现出较好的相关性。随着水分胁迫的加重出苗时间的极差明显减小，当种块存放达9天(36.46％的失水率)后各个处理的平均值和极差的差异已很小，说明出苗的整齐度明显提高；随着水分胁迫的加重出苗时间的标准差和平均值逐渐变小，在种块存放12天(44.24％的失水率)前各处理与对照相比无明显差异，种块存放12天后各个处理与对照相比差异达极性状水平(表2)。从以上分析和图标看出，水分胁迫对出苗时间平均值的影响小于出苗时间极差的影响，证明水分胁迫对雪莲果出苗整齐度的影响主要体现在缩短了出苗时间较长的种块(芽较短的种块)的出苗时间上。

表2：种块水分胁迫对出苗时间影响多重比较分析

莲果种块存放时间	平均值	P＜0.001
			0(ck)	19.4	B
3	20.6	B
			6	21.1	B
9	21.1	B
			12	20.4	B
15	16.4	A
			18	16.1	A
21	13.0	A

2.1.3种块水分胁迫处理对雪莲果长势的影响

从图3看出，雪莲果种块的存放时间与植株长势存在明显的正相关，种块通过水分胁迫处理的雪莲果植株的长势与对照相比都有所提高，随着水分胁迫的加重呈现出先扬后抑的情况。种块存放3天(14.82％的失水率)、和块存放9天(36.46％的失水率)的处理的株高明显高于对照，生长速率与对照相比差异达极显著水平(P＜0.01)；茎粗的生长速率与对照相比虽没达到显著水平，但通过水分胁迫处理的各个处理的长势好于对照。从以上分析和图表看出，雪莲果种块通过轻度的水分胁迫处理后植株长势明显强于对照。

表3：种块水分胁迫对雪莲果长势影响的多重比较

种块存放时间(天)	0	3	6	9	12	15	18	21
									株高生长速率mm/天	2.90	4.60	4.45	4.77	3.42	4.70	3.64	3.57
P＜0.001	B	a	ab	a	b	a	b	B
									茎粗生长速率0.1mm/天	1.11	1.43	1.47	1.58	1.21	1.67	1.27	1.25
P＜0.05	B	ab	ab	ab	b	a	b	B

2.1.4不同处理(水分胁迫程度)出苗率比较

从图4看出，雪莲果种块的出苗率与水分胁迫水平存在明显的负相关，轻度水分胁迫时雪莲果种块的出苗率与对照相比基本没有差异，存放9天(36.46％的失水率)后出苗率出现明显的下降，存放21天时出苗率仅为34.57％，表明水分胁迫水平达到某个阈值后，雪莲果种块的出苗率会明显下降。

3.讨论

3.1种块水分胁迫对雪莲果出苗和长势的影响

试验结果表明，雪莲果种块通过水分胁迫处理后其出苗和长势情况与对照相比发生了明显的变化。对雪莲果种块实施水分胁迫处理可明显提高其出苗整齐度，水分胁迫对不同芽长的种块的具体影响存在较大差异，水分胁迫对芽长的种块的出苗时间影响不大，但对原本出苗时间较长的种块(芽短)的影响极大，可明显缩短种块(芽短)的出苗时间，从而减小了不同种块间出苗时间的差异；雪莲果种块通过轻、中度水分胁迫处理后，其植株的长势会明显好于对照和重度水分胁迫的处理；种块的轻、中度水分胁迫处理对出苗率基本没有影响，但当种块的失水率达到一个临界点(36.46％的失水率)后雪莲果的出苗率会迅速下降。

出苗整齐度、长势和出苗率三个指标中没有主导性指标，在实际生产中必须同时兼顾才能达到利益的最大化。根据试验结果，水分胁迫越严重，出苗整齐度越好，但随着水分胁迫的加重出苗率会迅速下降，从有利于生产的角度考虑，水分胁迫对两个指标的作用方向是相反的，必须对两个指标进行平衡和取舍，在各个处理中种块存放9天的处理的出苗率与对照相比没有差异，代表出苗整齐度的极差和标准差与对照相比已明显减小，因此就出苗整齐度和出苗率两个指标来考虑，种块存放9天的处理的效果最好。在所有处理中种块存放6天和9天的种块的长势最好，因此综合以上三个指标，种块存放9天(36.46％的失水率)的处理在所有处理中效果最好，其出苗整齐度和植株长势明显好于对照，出苗率与对照相比基本没有差异。

从理论上考虑，用种块失水率作为水分胁迫的指标比存放天数更为科学，因为不同地区的温度和湿度不同，会出现种块存放的天数相同，而失水率不同的情况。但本试验主要针对规模化生产，希望对没有检测手段的的农户有指导作用，因此同时使用了种块存放天数和失水率两个指标。本试验是在高温高湿的版纳进行，别的地区在引用我们的试验成果时，应根据当地气候条件对种块的存放天数进行适当的改变。

3.2种块水分胁迫影响雪莲果出苗和长势的可能原因

上述试验结果证明，对种块实施水分胁迫处理可明显加快了原本发芽时间较长的种块的萌发速度，但对芽就长的种块的影响确不明显(较长的芽容易受损伤，抵消了水分胁迫的效果)，说明水分胁迫确实改变了雪莲果种块的内源激素平衡，并且使内源激素向有利于促进因子的方向转化。我们的试验结果与水分胁迫对植株的影响正好相反，说明处于生长发育当中的植株与无性繁殖材料种块对水分胁迫的反应存在较大的差异，虽然本试验是较为简单的因果关系试验，需要进一步的系统试验来验证内源激素的实际变化，但该试验无疑打开了一个新的研究方向。

重度水分胁迫会使雪莲果种块严重脱水而失去萌芽能力，导致雪莲果的出苗率严重下降，其因果关系易于了解。同时，对种块实施轻、中度水分胁迫处理后，植株的长势会明显好于对照。我们试验设计的栽培条件各个处理完全一致，轻、中度水分胁迫处理的植株密度与对照相比几乎没有差异，导致处理间长势差异的可能因素只余下水分胁迫处理，证明是种块水分胁迫明显增强了植株长势。

实施例2

重复实施例1，有以下不同点：实验材料为生姜。

试验结果表明：对种块实施水分胁迫可明显提高生姜的出苗整齐度和苗期长势，与雪莲果的试验结果基本相同。在具体的试验处理中主要存在以下两个不同点。

1：生姜种块的失水速度比雪莲果更快，最佳处理天数(种块存放时间)比雪莲果稍提前，种块自然失水6天时试验效果最好。

2：由于种块水分丧失速度不同，两者的种块存放天数和种块失水率之间存在不同的对应关系，但两者的最佳失水率间没有明显的差异。

实施例3

重复实施例1，有以下不同点：实验材料为山药

试验结果表明：对种块实施水分胁迫可明显提高山药的出苗整齐度和苗期长势，与雪莲果的试验结果基本相同。在具体的试验处理中主要存在以下几个不同点。

1：在具体的试验处理中，甘薯种块的失水速度比雪莲果更慢。

2：种块自然失水(存放)6～12天时的作用效果最好，最佳处理天数(种块存放时间)作用区间较宽。

3：山药的出苗整齐度明显好于雪莲果的出苗整齐度。

Claims (5)

1、一种优化块根和块茎类繁殖材料出苗及早期长势的方法，其特征在于：对分切好的种块采用自然失水的方法进行水分胁迫后，按常规方法育苗。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的块根和块茎类繁殖材料为雪莲果、生姜和山药。

3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：采用自然失水的方法进行水分胁迫时，控制失水比例为14.82％～46.44％。

4、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：采用自然失水的方法进行水分胁迫时，控制失水比例为31.72％～36.46％。

5、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：采用自然失水的方法进行水分胁迫时，控制失水比例为36.46％。

Images