CN107278414B - 一种促进珍稀濒危植物马蹄香种子萌发的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于植物有性繁殖技术领域，公开一种促进珍稀濒危植物马蹄香种子萌发的方法，其对采收的成熟马蹄香种子于当年依次进行沙藏处理，在夏秋两季自然条件下的高温变温层积处理，冬季自然条件下的低温层积处理；以及次年将处理后的马蹄香种子在恒温培养箱中发芽培养。本发明对马蹄香种子依次进行沙藏处理、高温变温层积处理和种子低温层积处理，可以获得理想的发芽率，打破了人们对马蹄香种子萌发困难的普遍性认识，具有广阔的应用前景。

Description

一种促进珍稀濒危植物马蹄香种子萌发的方法

技术领域

本发明属于植物有性繁殖技术领域，涉及植物种子萌发，具体涉及一种促进珍稀濒危植物马蹄香种子萌发的方法。

背景技术

马蹄香（ Saruma henryi Oliv.）为马兜铃科（Aristolochiaceae）马蹄香属（Saruma）的多年生直立草本，是我国特有的单种属植物，在马兜铃科的系统演化上占据着重要的地位。马蹄香也是一种药用植物，其根及根茎皆可入药。目前，马蹄香处于濒危状态，导致其濒危的原因是多方面的，有自身原因，也有外部和人为因素影响，主要概括为：长期人为过度采挖，破坏严重；加之，其对生境要求严格；再者，马蹄香开花少、结果少，且其种子具有后熟作用，萌发困难。当前，马蹄香已被列入《陕西省地方重点保护植物名录》以及《中国高等植物濒危及受威胁物种》，是国家级重点保护植物。

为了保护濒危植物马蹄香，有学者倡导积极进行分株繁殖，以实现在其原产地恢复和发展种群（李思锋等，马蹄香的保护生物学研究，西北植物学报，1994,14（5）:104-108）。随着现代生物技术的发展，有学者对马蹄香的组织培养与植株再生进行了尝试，为马蹄香离体无性繁殖系的建立提供了参考（李会宁等，马蹄香的组织培养与植株再生，植物生理学通讯，2004,40（3）:332）。

种子萌发困难是不利于马蹄香群居发展和更新的一个重要原因，这也是马兜铃科大部分种类处于濒临灭绝状态的一个共同原因。据李思锋等研究者的多年观察，在天然群居中很少发现由种子萌发的幼苗，三年的萌发试验表明，不管是种子成熟后立即播种，还是秋播或春播，都未成功（李思锋等，马蹄香的保护生物学研究，西北植物学报，1994,14（5）:104-108）。经过连续两年种子在实验室条件下人工萌发试验，结果表明， 无论在何种浓度激素处理及温度条件下，马蹄香种子均不能正常萌发（赵桦等，马蹄香种子生物学特性研究，广西植物，2006，26（1）：14-17）。

基于上述研究，种子萌发困难已成为马蹄香有性繁殖的普遍共识。但是，对于居群间遗传分化较高的马蹄香来说，无性繁殖显然不是最优的繁殖方法。因此，寻求一种促进马蹄香种子萌发的技术，对提高马蹄香种子萌发率，保护珍稀濒危植物马蹄香，以及对进一步研究和开发利用马蹄香这一药用植物资源具有重要的科学意义。

发明内容

马蹄香种子萌发困难，导致其在野外数量稀少，种群分布范围狭小，使之成为珍稀濒危物种。这也是本领域研究者经过多年多次尝试后，得出的普遍性认识。本发明基于现有研究，探寻马蹄香种子萌发的可能性，提供了一种促进珍稀濒危植物马蹄香种子萌发的方法。

一种促进珍稀濒危植物马蹄香种子萌发的方法，其对采收的成熟马蹄香种子于当年依次进行沙藏处理，在夏秋两季自然条件下的高温变温层积处理，冬季自然条件下的低温层积处理；以及次年将处理后的马蹄香种子在恒温培养箱中发芽培养。

作为对上述方法的应用优化，其具体包括种子的采集、种子沙藏处理、种子高温变温层积处理、种子低温层积处理以及发芽培养。各步骤的操作如下：

2.1）采收自然开裂、成熟的马蹄香果实，去除果皮，自然晾干马蹄香种子；

2.2）自然晾干的马蹄香种子置于水中浸泡24h，于当年室外对浸泡后的马蹄香种子进行沙藏处理1～2个月，沙藏处理深度距离地面8～12cm；

2.3）经步骤2.2)处理的马蹄香种子继续在室外埋藏，喷水保持湿润，经过夏季和秋季自然条件下的高温变温层积处理；

2.4）经步骤2.3)处理的马蹄香种子继续在室外埋藏，喷水保持湿润，经过冬季自然条件下的低温层积处理，直至次年2月下旬取出；

2.5）将取出的马蹄香种子置于恒温培养箱中萌发，萌发温度设定为23.5～25℃。

所述方法的进一步优化，在种子沙藏处理之前，还可对自然晾干的马蹄香种子进行消毒处理，具体方法为：将自然晾干的马蹄香种子放入质量分数为 0.1%的高锰酸钾溶液中浸泡消毒20～25min，消毒后的马蹄香种子用水冲洗去除残留在马蹄香种子表面的高锰酸钾溶液。

所述方法的进一步优化，步骤2.2) 沙藏处理所用砂子在使用前经103℃高温杀菌10h。

在本发明所述的马蹄香种子萌发的方法中，对马蹄香种子依次进行沙藏处理、高温变温层积处理和种子低温层积处理，其核心目的在于增加马蹄香种子的后熟时间，并打破马蹄香种子的休眠，为在人工培养条件下获得较高的发芽率创造条件。

层积处理在理论研究和实际生产中被认为是解除种子休眠较为有效的方法，目前应用仍较为广泛。根据处理温度的不同，层积处理又可以分为以下几种：

（1）低温层积

低温层积处理温度一般为1～5℃，湿度为60%左右，是种子解除休眠最常用的方法之一。适用于此方法的种子常是形态发育正常，可能存在着某种发芽抑制物，阻碍正常的生理代谢；或存在着某种生长抑制物而阻碍上胚轴的伸长；或是胚的某个部分处于休眠状态。

（2）暖层积

暖层积温度一般为15～25℃，也可以是20～30℃。适用于此类处理方法的种子常是自然成熟后尚未完成形态成熟，需要提供一定时期的暖层积以促使种子完成形态发育，并最终完成生理后熟。在生产中这种层积方法常与低温层积结合使用，以达到最佳的处理效果。

（3）变温层积

变温层积可分为交替变温处理和阶段性变温处理。变温层积常应用于休眠原因复杂的种子，如种子的上下胚轴都存在休眠时常在低温层积的间期穿插暖层积以解除上下胚轴的休眠。交替变温处理对于一些种皮坚硬、透水透气性差的种子较为有效，在室外环境中进行的自然层积就是这种方法的一个特例。同时，变温层积在配合种子内部营养代谢环节方面也有很好的促进作用。

本发明所述高温变温层积处理创造性地将暖层积和变温层积相结合，同时借鉴沙藏处理，在室外夏、秋两季自然条件下对马蹄香种子进行层积处理。这种处理方式无需过多地借助人工干预，使得马蹄香种子在自然条件下完成种子后熟，并可有效地解除马蹄香种子的休眠。成熟种子解剖学观察表明，马蹄香种子由种皮、胚乳和胚组成，种子的发育过程基本正常。但在种子从果实中散出时种子并未真正发育成熟，种子中的胚仍处于原胚阶段，胚的各部分器官尚未分化（赵桦等，马蹄香种子生物学特性研究，广西植物，2006，26（1）：14-17）。本发明所述高温变温层积处理很可能促进了马蹄香种子中未分化的胚进一步分化，打破种子的休眠，促使种子的萌发。

与现有技术相比，本发明所述促进珍稀濒危植物马蹄香种子萌发的方法，至少具有下述的有益效果或优点。

本发明提供了一种采用马蹄香种子进行育苗的有性繁殖方法，包括种子的采集、种子筛选消毒、种子沙藏处理、种子变温高温层积处理、种子低温层积处理和发芽培养等步骤。本发明所述方法操作简单，易于实施，显著提高了马蹄香种子的发芽率，为马蹄香的种子生产育苗提供了有力依据，便于马蹄香有性繁殖技术的商业化应用和推广。

本发明通过沙藏处理、高温变温层积处理和种子低温层积处理，促进了马蹄香种子的后熟，打破种子的休眠，提升了马蹄香种子的成熟度，为后续的种子催芽创造了条件。与现有其他通过种子繁殖马蹄香植物的方式相比，本发明操作简单，易于打破马蹄香种子的休眠，提高了马蹄香种子的发芽率，有力的推翻了马蹄香种子萌发困难的普遍性认识。

以下将结合实施例对本发明做进一步详细阐述。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供一种促进马蹄香种子萌发的方法，包括如下步骤：

1）种子的采集：于当年4～6月份采收自然开裂成熟的马蹄香果实，揉搓去除果皮，自然晾干。

2）种子筛选消毒：将步骤1）自然晾干的马蹄香种子放入质量百分数为0.1%的高锰酸钾溶液中浸泡20～25min进行消毒，消毒后用蒸馏水冲洗除净种子表面残存的高锰酸钾溶液。

3）种子沙藏处理：于当年7～8月将步骤2）经过消毒的马蹄香种子放入塑料纱网袋内（可用其它材质的纱网袋或纱布袋代替）扎紧袋口，直接放入水中浸水24h后，取出；在室外挖8～12cm深的坑，倒入一层湿沙（手握成团，松手即散），放入网袋包裹的马蹄香种子，再往坑内填满湿沙。沙子在使用前需经103℃高温杀菌10h。

4）种子高温变温层积处理：经步骤3)处理的马蹄香种子继续在室外深埋，需经常喷水保持湿润，经过夏季和秋季自然条件下的高温变温层积。

5）种子低温层积处理：经步骤4）处理的马蹄香种子继续在室外深埋，需经常喷水保持湿润，经过冬季的自然条件低温层积，直至次年2月下旬取出。

6）发芽培养：将经过步骤5）处理的马蹄香种子取出后置于直径为9cm，并放有滤纸的培养皿中，在23.5～25℃恒温培养箱中萌发，培养30天。

实施例2

本实施例提供一种促进马蹄香种子萌发的方法，包括如下步骤：

1）种子的采集：当年6月份采收成熟的马蹄香果实，去除果皮，自然晾干。

2）种子筛选消毒：将步骤1）自然晾干的马蹄香种子放入质量百分数为0.1%的高锰酸钾溶液中进行浸泡消毒，消毒后用蒸馏水冲洗除净种子表面残存的高锰酸钾溶液。

3）种子沙藏处理：于当年7月中旬将步骤2）经过消毒的马蹄香种子用塑料纱网包裹，浸水24h后，置于室外距地表10cm深处进行沙藏处理。

4）种子高温变温层积处理：经步骤3）处理的马蹄香种子继续在室外深埋，需经常喷水保持湿润，经过夏季和秋季自然条件下的高温变温层积处理。

5）种子低温层积处理：经步骤4）处理的马蹄香种子继续在室外深埋，需经常喷水保持湿润，再经过冬季的自然条件低温层积，直至次年2月下旬取出。

6）发芽培养：将经过步骤5）处理的马蹄香种子取出后置于直径为9cm，并放有滤纸的培养皿中，在23.5℃恒温培养箱中萌发，培养30天。

实施例3

本实施例以同一时期采集的马蹄香种子为实验对象，采用不同的方法进行发芽实验，以比较不同处理方法的发芽率。

对照处理1：自然晾干的马蹄香种子在室内条件下储存至2月下旬，将马蹄香种子在清水中浸泡24h后，置于直径为9cm并放有滤纸的培养皿中，在23.5℃恒温培养箱中萌发，培养30天。一天之内打开恒温培养箱2～4 min，使氧气能够充分进入恒温箱中，确保种子发芽所需要的氧气。培养试验均在黑暗条件下进行，每天观察种子萌发情况，并注意给种子加入适当的水。

对照处理2：分别用 20×10^-6、100×10^-6、200×10^-6、300×10^-6、500×10^-6mg/L 不同浓度赤霉素浸种24h，倒出溶液，用清水冲洗马蹄香种子，然后做发芽实验。发芽实验的处理方法参见对照处理1。

对照处理3：马蹄香种子仅进行实施例1步骤1）和步骤2）的处理。然后做发芽实验。发芽实验的处理方法参见对照处理1。

对照处理4：马蹄香种子仅进行实施例1步骤1）、步骤2）、步骤5）、步骤6）的处理。然后做发芽实验。发芽实验的处理方法参见对照处理1。

实施例1所述方法为正常处理组。发芽率(%) = 发芽总粒数/实验总粒数×100%，本实施例的实验结果见表1。

表1，马蹄香种子发芽率测试实验结果

处理	发芽率(%)
		对照处理1	0
对照处理2	0
		对照处理3	0
对照处理4	15.7
		实施例1	92

表1结果显示，作为直接播种的对照处理1，其发芽率为0；经赤霉素处理的马蹄香种子的发芽率为0（对照处理2）。对照处理1和2的实验结果，在结合现有文献的前提下，是可以预期的，这是本领域的研究者得出马蹄香种子萌发困难的普遍性认识依据。对照处理3的发芽率为0，说明对马蹄香种子消毒后直接播种，并不能使马蹄香种子发芽。对照处理4中，马蹄香种子的发芽率为15.7%，说明马蹄香种子经过适当时间的低温层积处理是可以萌发的，只不过种子的发芽率较低，对大多数的马蹄香种子而言，仅仅通过低温层积处理还不能有效的促进马蹄香种子后熟并打破休眠。采用实施例1所述方法，马蹄香种子的发芽率达到92%，这充分的说明马蹄香种子经筛选消毒、沙藏处理、变温高温层积处理、低温层积处理和发芽培养等步骤，可以获得较高的发芽率。

上面结合实施例对本发明做了进一步的叙述，但本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (1)

1.一种促进珍稀濒危植物马蹄香种子萌发的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)种子的采集：于当年4～6月份采收自然开裂成熟的马蹄香果实，揉搓去除果皮，自然晾干；

2)种子筛选消毒：将步骤1)自然晾干的马蹄香种子放入质量百分数为0.1％的高锰酸钾溶液中浸泡20～25min进行消毒，消毒后用蒸馏水冲洗除净种子表面残存的高锰酸钾溶液；

3)种子沙藏处理：于当年7～8月将步骤2)经过消毒的马蹄香种子放入塑料纱网袋内扎紧袋口，直接放入水中浸水24h后，取出；在室外挖8～12cm深的坑，倒入一层湿沙，放入网袋包裹的马蹄香种子，再往坑内填满湿沙，沙子在使用前需经103℃高温杀菌10h；

4)种子高温变温层积处理：经步骤3)处理的马蹄香种子继续在室外深埋，需经常喷水保持湿润，经过夏季和秋季自然条件下的高温变温层积；

5)种子低温层积处理：经步骤4)处理的马蹄香种子继续在室外深埋，需经常喷水保持湿润，经过冬季的自然条件低温层积，直至次年2月下旬取出；

6)发芽培养：将经过步骤5)处理的马蹄香种子取出后置于直径为9cm，并放有滤纸的培养皿中，在23.5～25℃恒温培养箱中萌发，培养30天。