CN102172154B - 一种沉水植物育种方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种沉水植物育种方法，其步骤包括：A.将通过无融合生殖形成的沉水植物种子在0.01-1wt％的乐果或次氯酸钠溶液中浸泡1-6小时，浸泡后的种子用清水冲洗，自然风干；B.将种子在20-25℃放置1-3天，然后在1-5℃下贮藏1-2天，再在30-40℃下保存12-36小时；C.于20-30℃，将种子放入含植物激素、微量元素无机盐的溶液中浸泡12-24小时；D.将种子填埋在基质内3-5cm的深度，随后将填埋好种子的基质缓慢放入河湖水体的水底；基质成分包括腐殖土、河湖底泥、岸边土壤、粘土和沙土。该方法培育的种子具有较高发芽率和良好的环境适应性。
Description
技术领域
本发明涉及一种沉水植物育种方法，具体涉及沉水植物无融合生殖种子的育种方法。
背景技术
沉水植物是指植物体全部位于水层下面营固着生活的大形水生植物。它们的根有些不发达或退化，植物体的各部分都可吸收水分和养料，通气组织特别发达，有利于在水中缺乏空气的情况下进行气体交换。这类植物的叶子大多为带状或丝状，如苦草、金鱼藻、狐尾藻、黑藻等。
沉水植物是水生生态系统主要的初级生产者，占据着生物链中重要的生态位置。沉水植物为水生动物提供更多的生活栖息和隐蔽场所，扩大水生动物的有效生存空间，植株幼嫩部分又可供水生动物摄食，沉水植物还可以增加水中的溶解氧，吸收污染物质，净化水质，抑制生物性和非生物性悬浮物，提高水体的能见度，构建优美水下景观，为营造健康稳定的水域生态系统，改善水环境质量奠定基础。因此，沉水植物的生长繁殖受到生态学、环境学、水文学、生物学等多种学科研究者的关注。
目前，全国70％以上的河流湖泊受到不同程度的污染，水质恶化，污染事件逐年增多，生态功能不断退化，水生态系统遭到极大破坏，严重影响了人们身体健康和水体功能的正常发挥。为了寻求低耗高效的治理技术解决这些日益加剧的水体生态环境问题，沉水植物逐步受到人们关注，通过人工和自然的繁殖手段，进行沉水植物群落的重建，恢复水生生态系统的功能，逐渐成为水环境生态修复工程中的重要内容。同时，沉水植物种类繁多、形态各异也是景观水体构建的主要选材。
沉水植物的繁殖方式主要有两种：一、通过植株的营养繁殖体进行繁殖，繁殖体主要有根状茎、鳞茎、块茎和断枝等；二、通过无融合生殖形成的种子繁殖。多年来，在沉水植物生长繁殖的室内研究和野外修复工程中，大多采用植株的营养繁殖体栽种，如顶枝和幼苗等。崔心红等在《5种沉水植物无性繁殖和定居能力的比较研究》[《植物生态学报》，2000，24(4)，502-505)]中利用沉水植物的不同繁殖体作为研究对象，如竹叶眼子菜是不带地上抽条的地下根状茎，微齿眼子菜为不带抽条的匍匐茎，苦草为带芽的地下茎，黑藻为带芽的鳞茎，穗花狐尾藻为断枝；郭俊秀等在《不同磷质量浓度对穗花狐尾藻和轮叶黑藻生长的影响》[《环境科学学报》，2009，29(1)，118-123]中采用狐尾藻和轮叶黑藻的顶枝为研究材料；翟水晶等在《不同水深和底质对太湖马来眼子菜生长的影响》[《生态学报》，2008，28(7)，3035-3041]中截取带根和新芽高度均为10cm的马来眼子菜幼苗栽种在盆内进行研究。目前，关于沉水植物种植生长的公开技术中也同样以营养繁殖体为种植材料，如《一种在湖泊中种植沉水植物的方法》(公开号：CN101015268)；《半浮式载体种植沉水植物来治理水体的方法及其装置》(公开号：CN101134622)；《一种新型沉水植物生长载体》(公开号：CN201216084)；《一种硬底质无淤泥条件下种植沉水植物的方法》(公开号：CN101543167)；《湖泊沉水植物快速建群方法》(公开号：CN1860854)。
营养繁殖体种植沉水植物的优点是材料广泛、易得。但是缺点同样明显。首先，受季节限制，在植株生命过程的消亡期很难获取繁殖体；其次，繁殖体的原生水体环境可能与栽种水体相差很大，如水质底质状况，水体中的病菌种类等，繁殖体植株在适应原生水体的情况下，突然改变生境对其成活率影响很大；最后，沉水植物繁殖体的保存，运输条件要求比较严格。而开发利用无融合生殖形成的种子繁殖沉水植物可以克服上述困难和缺点，沉水植物种子容易保存运输，在适宜的环境随时可以发育生长，利用种子种植沉水植物，在植株的生长之初就可以通过调节自身生理状况、改变形貌来适应周围的环境，不存在生态环境突然变化的情况。
目前对沉水植物种子生长繁殖的研究和公开技术较少。在《湖泊沉水植物简易断流种植方法》(公开号：CN101617604)中将沉水植物的种子和繁殖体同样处理，并没有对种子繁殖的具体方法做深入开发和研究。安彦杰在《沉水植物菹草的人工种子技术》[《水生生物学报》，2009，33(4)，643-648]一文中，研究了以海藻酸钠为包埋剂，添加不同营养成分作为菹草种子发育生长的基质，考察了光照强度、水温、营养盐等条件对菹草种子成活率和转株率的影响。该研究结论只针对菹草种子，并没有对其他沉水植物种子做研究。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种沉水植物无融合生殖种子的育种方法，该方法能促进沉水植物种子萌发，提高种子发芽率和环境适应性。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种沉水植物育种方法，包括如下步骤：
A.将通过无融合生殖形成的沉水植物种子在0.01-1wt％的乐果或次氯酸钠溶液中浸泡1-6小时，浸泡后的种子用清水冲洗，自然风干；
B.将种子在20-25℃放置1-3天，然后在1-5℃下贮藏1-2天，再在30-40℃下保存12-36小时；
C.于20-30℃，将种子放入植物激素和/或微量元素无机盐的溶液中浸泡12-24小时；其中，该植物激素浓度为1-2mg/L；该微量元素无机盐选自含铁、硼、锰或锌的无机盐，以微量元素重量计，其浓度分别为0.01-0.1mg/L。
D.将种子填埋在基质内3-5cm的深度，随后将填埋好种子的基质缓慢放入河湖水体的水底；其中，该基质成分为腐殖土、河湖底泥和岸边土壤中的一种或多种，以及粘土和沙土。
如上所述的方法，其中，该植物激素可以为赤霉酸和/或生长素。
如上所述的方法，其中，该赤霉酸可选自赤霉酸GA3、赤霉酸GA4和赤霉酸GA7中的一种或多种。
如上所述的方法，其中，该生长素可选自吲哚丁酸、吲哚乙酸和萘乙酸中的一种或多种。
如上所述的方法，其中，该含微量元素无机盐可选自FeCl3、H3BO3、MnCl2和ZnSO4中的一种或多种。
如上所述的方法，其中，该基质可包括30％-50％的粘土和约20％的沙土，余量为腐殖土、河湖底泥和岸边土壤中的一种或多种。
如上所述的方法，其中，该基质的成分和组成比例如下：粘土50％，沙土20％，腐殖土10％、河湖底泥10％，河岸边土壤10％。
如上所述的方法，其中，该沉水植物可以为菹草、苦草、金鱼藻、狐尾藻、轮叶黑藻、篦齿眼子菜、微齿眼子菜、大茨藻、小茨藻、马来眼子菜或竹叶眼子菜。
本发明的有益效果在于，本发明的育种方法包括消毒杀菌、温度调节、药剂浸泡、培养基质包埋的系列措施。其中，消毒杀菌步骤可杀灭植物种子感染的病菌；通过交替的升温和降温，刺激种子内部的物质转化和能量释放，可促进种子的萌发；药剂浸泡步骤可加强种子内部的生理过程，如赤霉酸GA3、GA4、GA7及其混合物、吲哚丁酸、吲哚乙酸、萘乙酸可以解除种子休眠，促进养分的转化、胚的呼吸作用；培养基质包埋为种子提供适宜的外部环境；微量元素的添加为种子进一步的生长发育提供营养保证。
由于沉水植物种子的育种条件和方式大体相同，因此本发明适用于菹草、苦草、金鱼藻、狐尾藻、轮叶黑藻、篦齿眼子菜、微齿眼子菜、大茨藻、小茨藻、马来眼子菜、竹叶眼子菜等被子植物无融合生殖形成的种子。
本发明的方法能够使沉水植物种子的成活率达到70％以上，该方法可方便快捷地应用于河流、湖泊以及城市河道水环境生态修复工程中，适应各种水体和底质环境，受到季节、地域变化的限制较小。
附图说明
图1为菹草育种出芽率结果对照图。
图2为苦草育种出芽率结果对照图。
具体实施方式
实施例1：菹草种子育种
(一)育种步骤如下：
前处理：首先将30颗菹草种子用0.5％的次氯酸钠溶液浸泡4个小时后，用清水冲洗自然风干；然后，在25℃的环境下放置3天后，再放入4℃的环境下1天，接着在30℃的环境下存放2天；最后，将种子放入在药剂水溶液中保持温度在20℃浸泡24小时，药剂的成分和含量为：1mg/L赤霉酸GA3，以微量元素重量计浓度分别为0.05mg/L的H3BO3、MnCl2和ZnSO4。
基质包埋：基质的成分和组成比例如下：粘土占基质总质量的50％，沙土20％，腐殖土10％、河湖底泥10％，河岸边土壤10％；向基质中加水，直到基质成稠状湿泥状态，将湿泥制成蛋形，将种子分别埋入湿泥，距表面3cm，每个种子的间距为5cm，将填埋好种子的湿泥缓慢放入水中，水温4-20℃。出芽率如图1所示。
(二)对照组育种步骤：取未经前处理的30颗菹草种子，直接放入水底。出芽率如图1所示。
上述结果表明，采用本发明育种方法培育菹草，出芽率达83.3％，与直接种植的对照组相比，出芽率提高8倍以上。
实施例2：苦草种子育种
(一)育种步骤如下：
前处理：首先将30颗苦草种子用0.01％的乐果溶液浸泡2个小时，用清水冲洗自然风干；然后，在25℃的环境下放置1天后再放入4℃的环境下24小时，接着在30℃的环境下存放12小时；最后，将种子放入在药剂水溶液中温度保持在20℃浸泡12小时，药剂的成分和含量为：2mg/L吲哚乙酸；以微量元素重量计，浓度分别为0.01mg/L的FeCl3、H3BO3、MnCl2和ZnSO4。
基质包埋：基质的成分和组成比例如下：粘土占基质总质量的50％，沙土20％，腐殖土10％，河湖底泥10％，河岸边土壤10％。向基质中加水，直至基质成稠状湿泥状态，将湿泥制成蛋形，将五粒种子为一组埋入湿泥，距表面3cm，每组的间距为5cm。将填埋好种子的湿泥缓慢放入水中，水温10-30℃。出芽率如图2所示。
(二)对照组育种步骤：取未经前处理的30颗苦草种子，直接放入水底。出芽率如图2所示。
上述结果表明，采用本发明育种方法培育苦草，出芽率达71.3％，与直接种植的对照组相比，出芽率提高8倍以上。
Claims (7)
1.一种沉水植物育种方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
A.将通过无融合生殖形成的沉水植物种子在0.01-1wt％的乐果或次氯酸钠溶液中浸泡1-6小时，浸泡后的种子用清水冲洗，自然风干；
B.将种子在20-25℃放置1-3天，然后在1-5℃下贮藏1-2天，再在30-40℃下保存12-36小时；
C.于20-30℃，将种子放入植物激素和/或微量元素无机盐的溶液中浸泡12-24小时；其中，该植物激素浓度为1-2mg/L；该微量元素无机盐选自含铁、硼、锰或锌的无机盐，以微量元素重量计，其浓度分别为0.01-0.1mg/L。
D.将种子填埋在基质内3-5cm的深度，随后将填埋好种子的基质缓慢放入河湖水体的水底；其中，该基质成分为腐殖土、河湖底泥和岸边土壤中的一种或多种，以及粘土和沙土。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述植物激素为赤霉酸和/或生长素。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述赤霉酸选自赤霉酸GA3、赤霉酸GA4和赤霉酸GA7中的一种或多种。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述生长素选自吲哚丁酸、吲哚乙酸和萘乙酸中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含微量元素无机盐选自FeCl3、H3BO3、MnCl2和ZnSO4中的一种或多种。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基质包括30％-50％的粘土和约20％的沙土，余量为腐殖土、河湖底泥和岸边土壤中的一种或多种。
7.如权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述沉水植物为菹草、苦草、金鱼藻、狐尾藻、轮叶黑藻、篦齿眼子菜、微齿眼子菜、大茨藻、小茨藻、马来眼子菜或竹叶眼子菜。
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