CN109429615A - 一种提高狗尾草种子发芽率的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高狗尾草(Setaria viridis)种子发芽率的方法。通过对狗尾草进行10％次氯酸钠溶液浸泡处理狗尾草种子48小时或者是通过15％次氯酸钠溶液浸泡处理狗尾草种子24小时，可显著的提高狗尾草种子的发芽率，发芽率最高达97％，增幅为81.83％‑93.33％。该方法还可以有效的避免狗尾草种子材料染菌，起到了消毒和破除休眠的双重效果，为日后狗尾草作为一种新型C₄模式植物的发展提供了基础。

Description

一种提高狗尾草种子发芽率的方法

技术领域

本发明属于农业生物技术领域，涉及一种提高狗尾草种子发芽率的方法。

背景技术

狗尾草，是禾本科狗尾草属一年生草本植物，自交种子繁殖，具有普遍休眠特性。近年来，随着植物生命科学领域的发展，狗尾草作为一种新型的C4模式，得到了广大科研工作者的关注。它与其他C4模式植物相比，具有植株矮小、生长周期短、后代多、易于存活、易诱变、基因组小且基因序列清晰等优点；并且，狗尾草与许多禾本科农作物，如谷子、玉米等，具有较近的亲缘关系，在研究C4植物的光合作用机理方面，具有得天独厚的优势。

2017年4月在Nature Plants杂志上，研究人员以狗尾草为模式植物，筛选到花序发育相关基因SvAUX1(AUXIN1)，玉米中的同源分析表明ZmAUX1在玉米中具有同样的功能。这一研究结果证明了狗尾草作为C4模式植物，在玉米等其他C4作物的基因挖掘和功能研究方面具有十分重要的意义。

尽管狗尾草具有了作为模式植物所应有的全部优点，但是仍然拥有很多的困难。首先，狗尾草休眠破除困难，普通发芽率不高，尤其是它的野生种，发芽率更低，一般普通发芽率在30％以下。其中山东师范大学董雯(2012)等人的研究表明狗尾草普通发芽率为29.4％，美国Joes Sebastain(2014)等人的研究表明狗尾草的普通发芽率不足10％，而山西省农科院高粱研究所的郭瑞峰(2017)等人的研究表明狗尾草普通发芽率仅在4.67％。这一缺点大大阻碍了狗尾草作为一种模式植物的发展。因此，本发明的目的是通过提升狗尾草的整体发芽率，为其作为一种模式植物的发展提供一定的基础。而且，通过提高其发芽率对农田的狗尾草防除也具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高狗尾草种子发芽率的方法。

本发明所述方法，通过10％、15％次氯酸钠溶液浸泡处理，可以显著的提高狗尾草种子的发芽率，打破其休眠，大大提升了狗尾草的科研价值。

本发明所述狗尾草种子发芽率的方法，包括以下几个步骤：

(a)清洗：用水清洗狗尾草种子表面污物及杂质；

(b)破休眠处理与消毒：用次氯酸钠溶液浸泡狗尾草种子；

(c)冲洗：用无菌水冲洗狗尾草种子表面多附着的次氯酸钠；

(d)接种：采用实验室皿培法进行发芽。

其中，步骤(b)所述次氯酸钠溶液的浓度为10％-15％。

其中，步骤(b)浸泡时间在24～48小时。

其中，步骤(c)无菌水冲洗8-10次。

优选的，本发明所述狗尾草种子发芽率的方法，包括以下几个步骤：

(a)清洗：用水清洗狗尾草种子表面污物及杂质；

(b)破休眠处理与消毒：用10％或15％次氯酸钠溶液浸泡狗尾草种子，24～48小时；

(c)冲洗：用无菌水冲洗8-10次；

(d)接种：采用实验室皿培法进行发芽试验。

进一步优选的，本发明所述狗尾草种子发芽率的方法，包括以下几个步骤：

(a)清洗：用蒸馏水清洗狗尾草种子表面污物及杂质；

(b)破休眠处理与消毒：用10％次氯酸钠溶液浸泡狗尾草种子24、48或72小时；

(c)冲洗：用无菌水冲洗8次，以洗净狗尾草种子表面附着的次氯酸钠；

(d)接种：采用实验室皿培法进行发芽试验。

进一步优选的，本发明所述狗尾草种子发芽率的方法，包括以下几个步骤：

(a)清洗：用蒸馏水清洗狗尾草种子表面污物及杂质；

(b)破休眠处理与消毒：用15％次氯酸钠溶液浸泡狗尾草种子24、48或者72小时；

(c)冲洗：无菌水冲洗8次，以洗净狗尾草种子表面附着的次氯酸钠；

(d)接种：采用实验室皿培法进行发芽试验。

在上述方案的基础上，采用传统的实验室皿培法进行发芽实验。

以下对名词数据进行解释：

其中，所述狗尾草为禾本科狗尾草属狗尾草种(Setaria viridis.L)，包括其野生种。它是一种一年生草本植物，自交种子繁殖，基因组大小为512Mb，基因序列清晰，生活周期为6-8周。

其中，所述10％、15％次氯酸钠为次氯酸钠(AR)按体积比稀释而成。

其中，所述无菌水为蒸馏水经过，高压灭菌(121℃15min)制得；

通常情况下，提高狗尾草发芽率的实验室传统方法如下：

(a)清洗：清洗狗尾草种子表面污物及杂质。

(b)表面消毒：75％酒精溶液浸泡3分钟进行狗尾草种子的表面消毒。

(c)冲洗：无菌水冲洗3-5次，以洗净狗尾草种子表面附着的酒精。

(d)消毒：15％次氯酸钠浸泡30分钟。

(e)冲洗：无菌水冲洗5-8次，以洗净狗尾草种子表面多附着的次氯酸钠。

(f)破休眠处理：一是通过添加外源激素GA₃(赤霉素)浸泡处理狗尾草种子24小时，以破除激素引起生理性休眠；二是通过灭菌的手术刀刺破种皮，抑或25％盐酸浸种4分钟以腐蚀种皮，破除由种皮的束缚所造成的物理性休眠；三是通过后期熟化的作用，破除胚胎发育不全造成的形态性休眠。

(g)接种：采用实验室皿培法进行发芽试验。

这些方法，不仅操作繁琐，效果不佳，而且易染菌。董雯等人通过30％过氧化氢恒温震荡过夜，最高可以将发芽率提高到36.66％；郭瑞峰等人(2017)通过添加质量浓度为800mg/L的赤霉素浸泡狗尾草种子24小时、25％的盐酸浸泡狗尾草种子4分钟，最高发芽率分别只可达36.67±1.56％和34±2.31％；远远不能满足狗尾草作为一种新型模式植物的发展要求。

本发明在上述传统休眠破除方法基础之下，进行了改进，改进点在于：

(1)避免了用酒精进行表面消毒的步骤。传统方法，一般使用75％酒精进行种子的表面消毒，再用次氯酸钠进行浸泡消毒。本发明，取消了用酒精进行消毒的步骤，取而代之的是延长次氯酸钠溶液的浸泡处理时间，消毒作用更好，而且破休眠效果显著。本发明大大简化了破休眠预处理前的消毒步骤。

(2)避免了通过添加外源激素或是物理破除等外因素的干涉。传统方法，在消毒完毕后通常通过添加外源激素，如赤霉素(GA3)来打破种子生理性的休眠；通过手术刀破除种壳来打破种子物理性的休眠。本发明，可以将后续繁琐的破休眠的步骤完全省略，只通过延长前一步10％或15％次氯酸钠溶液浸泡时间至24-48小时即可，既可以起到消毒灭菌的作用，也可以显著的提高狗尾草种子的发芽率。

本发明之所以用次氯酸钠溶液浸泡的方法来打破狗尾草种子的休眠，是因为次氯酸钠溶液常作为一种消毒剂对植物材料进行消毒，是种子休眠破除前最常用的消毒剂，且成本不高，也便于推广使用。而且次氯酸钠溶液对种皮有一定的腐蚀作用，可以打破由于硬实种皮所造成的物理性休眠；次氯酸钠化学结构中因为携带着氧原子，也不排除其起到调控种子内部某些代谢通路，从而打破种子的生理性休眠的可能性。

本发明之所以选用10％、15％浓度的次氯酸钠是因为10％、15％的浓度相比于20％、30％的浓度，腐蚀效果较缓和，便于控制，更容易使种子发芽率达到最高点。相对于5％这样的低浓度，效果又较强，可以缩短浸泡处理时间，达到最佳的效果。

附图说明

图1 10％次氯酸钠溶液浸泡狗尾草种子不同时长的发芽率

图2 15％次氯酸钠溶液浸泡狗尾草种子不同时长的发芽率

具体实施方式

下面通过具体实施方式，更具体的说明本发明内容，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

(a)清洗：蒸馏水清洗狗尾草种子表面污物及杂质。

(b)破休眠处理与消毒：10％次氯酸钠分别浸泡24、48、72小时。

(c)冲洗：无菌水冲洗8次，以洗净狗尾草种子表面附着的次氯酸钠。

在上述方案的基础上，采用传统的实验室皿培法进行萌发试验。

本发明所述的有益的效果可以通过图1中的数据进一步体现。

图1中，狗尾草种子发芽率的测定周期为7天，发芽率＝7天内发芽种子数/种子总数；每个处理设置4个重复，每个重复为50粒种子；选用大小均一、颜色相近且保存条件相同的同批次种子。

实施例2

(a)清洗：蒸馏水清洗狗尾草种子表面污物及杂质。

(b)破休眠处理与消毒：15％次氯酸钠浸泡24、48、72小时。

(c)冲洗：无菌水冲洗8次，以洗净狗尾草种子表面附着的次氯酸钠。

在上述方案的基础上，采用传统的实验室皿培法进行萌发试验。

本发明所述的有益的效果可以通过图2中的数据进一步体现。

注：图2中，狗尾草种子发芽率的测定周期为7天，发芽率＝7天内发芽种子数/种子总数；每个处理设置4个重复，每个重复为50粒种子；选用大小均一、颜色相近且保存条件相同的同批次种子。

由以上数据可知，通过本发明所述方法，可以显著提高狗尾草种子的发芽率，通过10％次氯酸钠溶液浸泡48小时发芽率最高，可达97％；通过15％次氯酸钠溶液浸泡24小时，发芽率可达85.50％，提高的幅度为81.83％-93.33％。

本发明的有益效果体现在，发明人找到了一种简单、高效，用来提高狗尾草发芽率的新方法。通过对狗尾草进行10％次氯酸钠溶液浸泡处理狗尾草种子48小时或者是通过15％次氯酸钠溶液浸泡处理狗尾草种子24小时，显著的提高了狗尾草种子的发芽率，发芽率最高达97％，增幅为81.83％-93.33％。该方法还可以有效的避免狗尾草种子材料染菌，起到了消毒和破除休眠的双重效果，为狗尾草作为一种新型C4模式植物的发展提供了基础。

Claims (9)

1.一种狗尾草种子发芽率的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)清洗：用水清洗狗尾草种子表面污物及杂质；

(b)破休眠处理与消毒：用次氯酸钠溶液浸泡狗尾草种子；

(c)冲洗：用无菌水冲洗狗尾草种子表面多附着的次氯酸钠；

(d)接种：采用实验室皿培法进行发芽。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(b)所述次氯酸钠溶液的浓度为10％-15％。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(b)浸泡时间在24～48小时。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(c)无菌水冲洗8-10次。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述次氯酸钠溶液为次氯酸钠按体积比稀释而成。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无菌水为蒸馏水经过，高压灭菌(121℃15min)制得。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)清洗：用水清洗狗尾草种子表面污物及杂质；

(b)破休眠处理与消毒：用10％或15％次氯酸钠溶液浸泡狗尾草种子，24～48小时；

(c)冲洗：用无菌水冲洗8-10次；

(d)接种：采用实验室皿培法进行发芽试验。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)清洗：用蒸馏水清洗狗尾草种子表面污物及杂质；

(b)破休眠处理与消毒：用10％次氯酸钠溶液浸泡狗尾草种子24、48或72小时；

(c)冲洗：用无菌水冲洗8次，以洗净狗尾草种子表面附着的次氯酸钠；

(d)接种：采用实验室皿培法进行发芽试验。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)清洗：用蒸馏水清洗狗尾草种子表面污物及杂质；

(b)破休眠处理与消毒：用15％次氯酸钠溶液浸泡狗尾草种子24、48或者72小时；

(c)冲洗：无菌水冲洗8次，以洗净狗尾草种子表面附着的次氯酸钠；

(d)接种：采用实验室皿培法进行发芽试验。