CN104686008A - 一种破除藜科植物种子休眠的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种破除藜科植物种子休眠的方法，采用机械处理与赤霉素处理相结合的技术手段打破植物种子休眠，促进种子萌发。实验结果表明，本发明的方法可以快速高效地破除藜科植物种子休眠，显著提高种子萌发率，大大缩短植物育苗时间，有效提高植物产量，对农牧业生产、环境保护、医药卫生等经济领域的发展意义重大。

Description

一种破除藜科植物种子休眠的方法

技术领域

本发明涉及一种种子处理方法，具体涉及一种打破藜科植物种子休眠的方法。

背景技术

藜科植物属于双子叶植物纲石竹亚纲，多为一年生草本，少数为半灌木或灌木，稀为小乔木。藜科植物种类多，有100余属，1400余种，我国有39属、186种，主要分布于西北、华北及东北等地区。藜科是荒漠、半荒漠和盐碱地上分布最广的重要植物，素有荒漠指示植物之称，在农牧业生产、环境保护、医药卫生等经济领域有着广泛的应用价值。

研究发现，藜科中的多种植物种子和茎叶中富含蛋白质、脂肪酸(亚油酸和亚麻酸)和氨基酸，其中亚油酸和亚麻酸具有降糖降压、扩张血管、防治心脏病等效能，是老年人、高血压病人良好的保健食用油；而氨基酸含量和组成优于螺旋藻、大豆和鸡蛋。

近年来，人们对藜科植物研究不断深入，已从该科藜属、碱蓬属和盐角草属植物中分离得到多种生物碱、甾体、萜类、黄酮等具有抗血栓、镇痛、消炎、抗菌、抗氧化活性的医用化学物质。如藜属植物多为传统中药，其提取物具有清热利湿、祛风止痒的功效；盐角草属植物提取物可用于治疗结核病；碱蓬属植物提取物中富含的甜菜碱是一种重要的化工材料。

另外，藜科碱蓬属和盐角草属植物大多是优质的牧草，对发展盐土农牧业具有重要意义。同时，研究发现，上述两属植物对Na、K具有富集能力，种植这些植物可使盐碱化土壤脱盐改良、开发盐碱荒地和防止水土流失的作用，对改善生态环境具有重要的意义。

种子休眠是植物经过长期进化而获得的一种对环境条件及季节性变化的生物学适应性，由于生物学机制的不同，植物种子休眠的原因往往是多样的，例如胚本身的因素、种壳(种皮、果皮或胚乳等)的限制等，这种复杂性也导致了本领域针对种子休眠的破除采用多种方法，包括物理方法、化学方法和生物方法，这些方法通过改善种皮的通透性，促进气体交换和水分进入，消除机械限制而促进萌发。近年来已开展了不少关于种子休眠形成规律及破除休眠方法的研究工作，但多是以栽培植物为材料，对野生植物的研究并不多见。

藜科的大部分植物多生活在荒漠、半荒漠和盐碱地中，种子休眠对确保该物种能在恶劣的环境中存活，防止种子在不适宜的季节萌发具有重要意义。过去几年来，本领域已经出现过将用于其他物种种子休眠破除的赤霉素等植物激素处理用于藜科植物种子的尝试，例如新疆大学兰海燕等人的研究，用0、100、200、400、600mg/L的赤霉素溶液浸泡处理过的藜黑色种子萌发率未显著提高，也曾有报道尝试使用机械方法打破藜科植物中的对角果碱蓬种子休眠并起到了一定的效果，但是将其方案用于其他藜科植物种子则不理想。其他的类似报道也显示了目前尚无通用的技术方案能够对破除藜科植物种子休眠具有普遍作用，显示出藜科植物种子休眠机制的复杂性。

发明内容

针对上述问题，申请人进行了深入研究，发明了一种破除藜科植物种子休眠的方法，该方法采用机械处理与赤霉素处理相结合有效破除上述种子休眠，提高种子萌发率。实验结果表明，本发明的方法可以快速高效破除藜科植物种子休眠，显著提高种子萌发率，大大缩短植物育苗时间，有效提高植物产量，尤其是针对碱蓬、硬枝碱蓬、盘果碱蓬、刺藜、盐角草具有极其显著的效果。

具体来说，本发明是通过如下技术方案实现的：

一种破除藜科植物种子休眠的方法，包括以下步骤：1)通过机械处理将种子破皮至种皮开裂；2)将经步骤1)处理的种子浸入300mg/L-1500mg/L赤霉素溶液中，避光处存放12-36h；3)将经步骤2)处理的种子置于光暗交替的条件中萌发。

申请人广泛实验了上述方法在破除藜科植物种子休眠中的应用效果，发现其能有效的用于破除休眠，尤其是对生长环境较为严苛的藜科植物具有良好的适用性，包括但不限于碱蓬、硬枝碱蓬、盘果碱蓬、刺藜、盐角草。

在本发明的方法中，使用机械处理损伤休眠种子种皮，增强透性，迅速解除机械限制，促使种子萌发。根据要处理的种子数目，可以选择相应的处理方法。种子数量少时，可以用刀刻法在种壳上割痕，或在砂纸上磨擦，或在研钵中将种子与粗砂混匀研磨，只要避开胚轴和胚根的部位，造成种皮损伤则可；还可以采用种子磨擦机或电动磨米机去除种皮，碾磨程度以破皮而不损坏种子胚轴和胚根为宜。更优选，用50-150目砂纸轻柔打磨藜科植物种子1-2min，进行机械破皮至种皮开裂，但不损伤种子胚根和胚轴。

申请人研究了所用赤霉素溶液的浓度，发现在300mg/L-1500mg/L赤霉素溶液浓度范围内，避光处存放24h，结合步骤1)的机械破皮工艺均可以有效提高种子萌发。

优选的，是将步骤1)机械处理过的种子浸入900mg/L-1500mg/L赤霉素溶液中，避光处存放24h。

本领域技术人员可以理解，针对具体的植物种类，适用赤霉素溶液浓度最佳范围是不同的。具体的说，在本发明的优选应用中，针对碱蓬种子，高浓度赤霉素溶液对碱蓬种子萌发起到促进作用，在不低于1500mg/L的赤霉素溶液范围是最优的，但考虑到成本等问题，采用1500mg/L的赤霉素溶液是比较理想的；针对硬枝碱蓬种子，900mg/L-1500mg/L的赤霉素浓度范围内均表现出理想的萌发率；对于盘果碱蓬种子，同样在900mg/L-1500mg/L的赤霉素浓度范围内均表现出理想的萌发率；对于刺藜种子，在1200mg/L-1500mg/L的赤霉素浓度范围内表现出理想的萌发率；对于盐角草种子，则在900mg/L-1500mg/L的赤霉素浓度范围内均表现出理想的萌发率。

优选的，步骤3)将经赤霉素处理后的种子放入铺有湿沙或湿土或湿滤纸的容器中，萌发培养条件为25℃、12h黑暗/30℃、12h光照。

申请人通过大量实验，结合成本、效率等各方面的需要，得出的藜科植物的种子休眠的破除最佳方案为：先用50目砂纸打磨藜科植物种子外皮1.5min；再将打磨好的种子浸入1500mg/L的赤霉素浸泡24h；最后将赤霉素处理后的种子放入铺有湿沙或湿土或湿滤纸的容器中，在25℃、12h黑暗/30℃、12h光照的条件下萌发。

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。在下述实施例中，申请人列举了常见的几种生活在荒漠、半荒漠和盐碱地中的藜科植物种子以说明本发明方法的广泛适用性。

实施例1：碱蓬种子休眠破除方法

用150目的砂纸进行轻柔打磨碱蓬种子种子1min，进行机械破皮，使种皮开裂，便于GA₃的进入种子胚根内部(打磨过程中避免损坏种子胚根)，再将打磨好的种子浸入300mg/L、600mg/L、900mg/L、1200mg/L和1500mg/L赤霉素溶液中，在避光处存放12h。将赤霉素处理后的种子放入铺有两层湿润滤纸的培养皿中，置于25℃、12h黑暗/30℃、12h光照的人工智能气候箱中进行萌发。种子的萌发以胚根的出现为标志，并将已萌发的种子移走。种子萌发过程中每24h检测1次种子的萌发率，当连续3d萌发数没有变化则可记录为种子萌发结束。

实施例2：硬枝碱蓬种子休眠破除方法

用50目的砂纸进行轻柔打磨硬枝碱蓬种子2min，进行机械破皮，使种皮开裂，便于GA₃的进入种子胚根内部(打磨过程中避免损坏种子胚根)，再将打磨好的种子浸入300mg/L、600mg/L、900mg/L、1200mg/L和1500mg/L赤霉素溶液中，在避光处存放12h。将赤霉素处理后的种子放入铺有两层湿润滤纸的培养皿中，置于25℃、12h黑暗/30℃、12h光照的人工智能气候箱中进行萌发。种子的萌发以胚根的出现为标志，并将已萌发的种子移走。种子萌发过程中每24h检测1次种子的萌发率，当连续3d萌发数没有变化则可记录为种子萌发结束。

实施例3：盘果碱蓬种子休眠破除方法

用100目的砂纸进行轻柔打磨盘果碱蓬种子1.5min，进行机械破皮，使种皮开裂，便于GA₃的进入种子胚根内部(打磨过程中避免损坏种子胚根)，再将打磨好的种子浸入300mg/L、600mg/L、900mg/L、1200mg/L和1500mg/L赤霉素溶液中，在避光处存放24h。将赤霉素处理后的种子放入铺有两层湿润滤纸的培养皿中，置于25℃、12h黑暗/30℃、12h光照的人工智能气候箱中进行萌发。种子的萌发以胚根的出现为标志，并将已萌发的种子移走。种子萌发过程中每24h检测1次种子的萌发率，当连续3d萌发数没有变化则可记录为种子萌发结束。

实施例4：刺藜种子休眠破除方法

用150目的砂纸进行轻柔打磨刺藜种子1.5min，进行机械破皮，使种皮开裂，便于GA₃的进入种子胚根内部(打磨过程中避免损坏种子胚根)，再将打磨好的种子浸入300mg/L、600mg/L、900mg/L、1200mg/L和1500mg/L赤霉素溶液中，在避光处存放24h。将赤霉素处理后的种子放入铺有两层湿润滤纸的培养皿中，置于25℃、12h黑暗/30℃、12h光照的人工智能气候箱中进行萌发。种子的萌发以胚根的出现为标志，并将已萌发的种子移走。种子萌发过程中每24h检测1次种子的萌发率，当连续3d萌发数没有变化则可记录为种子萌发结束。

实施例5：盐角草种子休眠破除方法

用100目的砂纸进行轻柔打磨盐角草种子2min，进行机械破皮，使种皮开裂，便于GA₃的进入种子胚根内部(打磨过程中避免损坏种子胚根)，再将打磨好的种子浸入300mg/L、600mg/L、900mg/L、1200mg/L和1500mg/L赤霉素溶液中，在避光处存放36h。将赤霉素处理后的种子放入铺有两层湿润滤纸的培养皿中，置于25℃、12h黑暗/30℃、12h光照的人工智能气候箱中进行萌发。种子的萌发以胚根的出现为标志，并将已萌发的种子移走。种子萌发过程中每24h检测1次种子的萌发率，当连续3d萌发数没有变化则可记录为种子萌发结束。

经检测：从表1可以看出，实施例1中经打磨及赤霉素溶液浸泡后碱蓬种子，最终萌发率随着赤霉素溶液浓度的上升而增高，表明高浓度赤霉素溶液对碱蓬种子萌发起到促进作用。在赤霉素溶液浓度为1500mg/L时，种子的最终萌发率达到73.3％，显著高于其他赤霉素溶液浓度下的最终萌发率以及对照。

从表1可以看出，实施例2中经打磨及赤霉素溶液浸泡后硬枝碱蓬种子，最终萌发率随着赤霉素溶液浓度上升而增高，表明高浓度赤霉素溶液对硬枝碱蓬种子萌发起到促进作用。在赤霉素溶液浓度为900mg/L、1200mg/L、1500mg/L时，种子的最终萌发率分别达到87％、88％、92％，无显著差异，并且显著高于其他赤霉素溶液浓度处理下的最终萌发率。

从表1可以看出，实施例3中经打磨及赤霉素溶液浸泡后盘果碱蓬种子，最终萌发率随着赤霉素溶液浓度上升而增高，说明高浓度赤霉素溶液对盘果碱蓬种子萌发起到促进作用。在赤霉素溶液浓度为900mg/L、1200mg/L和1500mg/L时，种子的最终萌发率分别达到88.6％、90％和89.3％，三个浓度下最终萌发率无显著差异，但显著高于其他赤霉素溶液浓度下的最终萌发率以及对照。

从表1可以看出，实施例4中经打磨及赤霉素溶液浸泡后刺藜种子，最终萌发率随着赤霉素溶液浓度上升而增高，表明高浓度赤霉素溶液对刺藜种子萌发起到促进作用。在赤霉素溶液浓度为1200mg/L和1500mg/L时，种子的最终萌发率分别达到88％和92％并且无显著差异，但显著高于其他赤霉素溶液浓度下的最终萌发率以及对照。

从表1可以看出，实施例5中经打磨及赤霉素溶液浸泡后盐角草种子，最终萌发率随着赤霉素溶液浓度上升而增高，说明高浓度赤霉素溶液对盐角草种子萌发起到促进作用。在赤霉素溶液浓度为900mg/L、1200mg/L和1500mg/L时，种子的最终萌发率分别达到88.6％、90％和90.6％，三个浓度下最终萌发率无显著差异，然而显著高于其他赤霉素溶液浓度下的最终萌发率以及对照。

综合以上分析，藜科植物的种子休眠的破除最佳方法为：50目砂纸轻磨1.5min+1500mg/L赤霉素浸泡24h，若在25℃、12h黑暗/30℃、12h光照的条件下萌发，效果会更好。

表1打磨后GA₃的浓度对种子最终发芽率的影响

注：不同小写字母表示不同处理间差异显著(P＜0.05)。

上述所提供的实施例是示意性而非限制性的，本领域普通技术人员在理解本发明实质精神的基础上对用量、时间、生产规模等进行的改进或变换，均属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种破除藜科植物种子休眠的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)通过机械处理将种子破皮至种皮开裂；2)将经步骤1)处理的种子浸入300mg/L-1500mg/L赤霉素溶液中，避光处存放12-36h；3)将经步骤2)处理的种子置于光暗交替的条件中萌发。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述藜科植物为碱蓬、硬枝碱蓬、盘果碱蓬、刺藜、盐角草。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)采用50-150目砂纸，打磨植物种子1-2min进行机械破皮至种皮开裂。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)为将打磨好的种子浸入300mg/L-1500mg/L赤霉素溶液中，避光处存放24h。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤2)为将打磨好的种子浸入900mg/L-1500mg/L赤霉素溶液中，避光处存放24h。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3)为将赤霉素处理后的种子放入铺有湿沙或湿土或湿滤纸的容器中，萌发培养条件为25℃、12h黑暗/30℃、12h光照。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：1)用50目砂纸打磨植物种子外皮1.5min；2)将打磨好的种子浸入1500mg/L赤霉素浸泡24h；3)将赤霉素处理后的种子放入铺有湿沙或湿土或湿滤纸的容器中，在25℃、12h黑暗/30℃、12h光照的条件下萌发。