CN111886961A - γ-氨基丁酸作为休眠解除促进剂在解除种子休眠中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种γ‑氨基丁酸作为休眠解除促进剂在解除种子休眠中的应用，本发明首次发现γ‑氨基丁酸可以解除种子休眠，同时也验证了γ‑氨基丁酸可促进种子萌发。结果表明，γ‑氨基丁酸解除种子休眠的效果与赤霉素相当，γ‑氨基丁酸处理可以代替低温层积处理，大大缩短解除种子休眠的时间，因此有利于保证常规育苗中种子的出苗率；γ‑氨基丁酸是食品、饮料、乳制品当中使用的添加剂，能溶于水，使用水溶液处理效果显著，而赤霉素要在有机溶剂里才能溶解，γ‑氨基丁酸比赤霉素更廉价和安全、无污染；本发明采用的γ‑氨基丁酸在解除种子休眠中的操作简便，经济实用且环保，不需要特殊设备，可以大规模操作，并可示范推广应用于栽培实践中。

Description

γ-氨基丁酸作为休眠解除促进剂在解除种子休眠中的应用

技术领域

本发明属于常规育苗技术领域，具体涉及γ-氨基丁酸作为休眠解除促进剂在解除种子休眠中的用途。

背景技术

种子是种子植物的繁殖体系，对延续物种起着重要作用。然而许多植物种子都具有休眠特性，以保证植物能够躲避不利环境而在适宜条件下才萌发。种子休眠是指在一定的时间内，具有活力的成熟种子在任何适宜的物理环境因子(温度、光照/黑暗等)的组合下仍不能萌发的现象。

正是因为种子具有休眠特性，所以在常规育种及栽培实践中，采集种子后必须经低温层积处理，即11月份土壤上冻前进行混砂贮藏，湿砂与种子之比为3:1，拌匀后放在室外背阴的贮藏池内，为防止种子脱水，可再盖10cm左右的湿砂，来年春季解冻后，要每天一次及时翻搅，以防霉烂变质，种芽露白后，及时播种，20天左右即可发芽。这样不仅费工费时，而且种子在沙藏期间常发生霉烂或因低温层积时间把握不好，而影响种子正常解除休眠，播种后种子不能发芽或发芽率低，造成生产季节贻误和经济损失。因此，开发出适宜解除种子休眠的调控技术，可以为常规育种奠定基础。

γ-氨基丁酸，其英文名是γ-aminobutyric acid，缩写为GABA，是一种非蛋白质氨基酸，广泛分布于动植物体内。在动物体内，GABA几乎只存在于神经组织中，其中脑组织中的含量大约为0.1～0.6mg/g，免疫学研究表明，其浓度最高的区域为大脑中黑质。但在植物学研究中，许多物种的种子、根茎和组织液中都含有GABA。

近年来，有关γ-氨基丁酸在种子上的研究多集中在种子萌发、种子的抗逆性方面。例如，GABA能延缓水稻植株的衰老；还能促进盐胁迫下玉米种子的萌发；参与拟南芥花粉管的生长过程。随后不久，李杰等人报道了GABA可促进白三叶种子的萌发，并发现NO参与了这一过程。低氧胁迫下，外源GABA能显著提高甜瓜种子的发芽率、发芽势和芽苗的胚根长、胚轴长、抗氧化酶活性。外源GABA浸种能够显著提高温度胁迫下黄瓜种子的萌发和胚根生长速率，并能促进黄瓜幼苗的生长，提高黄瓜叶片的光合特性，其中以10mmol/L GABA浸种处理效果最好。另外，施用一定浓度的GABA能有效的缓解NaCl造成的萌发抑制现象，也能显著提高α-淀粉酶的活性，从而促进种子的萌发，其中0.5mmol/L GABA效果最好。随后，更有研究表明，GABA浸种处理部分缓解了盐碱胁迫对甜瓜种子萌发的抑制作用。

发明内容

本发明的目的在于为γ-氨基丁酸提供一种新的用途。

γ-氨基丁酸作为休眠解除促进剂在解除种子休眠中的用途，具体使用方法为：将种子直接在γ-氨基丁酸水溶液中浸泡处理4～10小时即可解除种子休眠。

上述的种子为杜梨种子时，优选将种子在0.2～20mmol/Lγ-氨基丁酸水溶液中常温浸泡处理4～10小时；进一步优选在5～10mmol/Lγ-氨基丁酸水溶液中常温浸泡处理4～6小时。

上述的种子为瑞雪苹果种子时，优选将种子在2.5～40mmol/Lγ-氨基丁酸水溶液中常温浸泡处理4～10小时；进一步优选将种子在5～20mmol/Lγ-氨基丁酸水溶液中常温浸泡处理4～6小时。

上述的种子为马哈利三原樱桃种子时，优选将种子在60～80mmol/Lγ-氨基丁酸水溶液中常温浸泡处理4～10小时；进一步优选将种子在70mmol/Lγ-氨基丁酸水溶液中常温浸泡处理4～6小时。

上述的种子为苹果授粉品种红玛瑙种子时，优选将种子在100～175mmol/L γ-氨基丁酸水溶液中常温浸泡处理4～10小时；进一步优选将种子在125～150mmol/Lγ-氨基丁酸水溶液中常温浸泡处理4～6小时。

本发明首次发现γ-氨基丁酸可以解除种子休眠，促进种子萌发。利用γ-氨基丁酸处理种子，可缩短种子休眠解除的时间，增加种子的出苗率，提升种子的利用率，而且γ-氨基丁酸来源广泛，成本低，也不会造成任何环境污染问题，处理种子的操作简便，对设备要求较低，适合大规模操作。

附图说明

图1是用不同浓度的γ-氨基丁酸处理杜梨种子后在培养室中培养13天的种子发芽情况的图片。

图2是用不同浓度的γ-氨基丁酸处理马哈利樱桃种子后在培养室中培养13天的种子发芽情况的图片。

图3是用不同浓度的γ-氨基丁酸处理苹果授粉品种红玛瑙种子后在培养室中培养15天的种子发芽情况的图片。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。

实施例1

将2017年12月采自新疆的杜梨种子用蒸馏水冲洗掉杂质后阴凉处风干，种子装于自封袋中室温贮存。取贮存的杜梨种子在蒸馏水中吸胀5小时，然后用质量分数为5％的次氯酸钠水溶液消毒5分钟，再用蒸馏水冲洗3遍后，将种子分别用蒸馏水(即γ-氨基丁酸浓度为0，作为对照组)、0.2mmol/Lγ-氨基丁酸水溶液、1mmol/Lγ-氨基丁酸水溶液、5mmol/Lγ-氨基丁酸水溶液、10mmol/Lγ-氨基丁酸水溶液、20mmol/Lγ-氨基丁酸水溶液在常温下浸泡处理4～10小时。

将上述处理后的种子置于16小时光照/8小时黑暗、温度为22℃±1的环境中培养13天，试验设3组重复，每组30粒种子，每天定时观察两次，统计种子的萌芽情况，判定种子萌发的标准是胚根突破种皮2mm。统计结果见表1。

表1不同浓度的γ-氨基丁酸处理解除杜梨休眠种子的萌发率(％)

从表1中可以看出，所有用γ-氨基丁酸处理后的新疆杜梨种子在培养4天后就开始萌发，但对照组的开始萌发时间推迟了1天。相对于对照组来说，γ-氨基丁酸处理能显著解除种子的休眠，促进萌发，且这种促进作用具有浓度依赖性；当γ-氨基丁酸的处理浓度为5mmol/L时，种子的萌发率最高，达到64.44％，且种子出苗也相对较整齐，但当γ-氨基丁酸的浓度增加到10mmol/L时，种子的萌发率有所下降；当γ-氨基丁酸的浓度增加到20mmol/L时，种子的萌发率降低的更为明显。图1是用不同浓度的γ-氨基丁酸处理杜梨种子后，在培养室中培养13天种子的发芽情况，由图可见，采用γ-氨基丁酸处理后，杜梨种子萌发的幼苗能正常的形态建成，发育成完整的植株，胚根进一步伸长，真叶也发育出现。这些结果表明γ-氨基丁酸在解除杜梨种子休眠中的显著效果。

将上述采用5mmol/Lγ-氨基丁酸水溶液处理休眠的杜梨种子后种子的萌发率统计结果，分别与用1mmol/L赤霉素水溶液(筛选的最佳浓度)、50mmol/L抗坏血酸水溶液(筛选的最佳浓度)处理休眠的杜梨种子6小时后种子的萌发率统计结果进行对比，结果如表2。

表2γ-氨基丁酸与赤霉素、抗坏血酸对休眠杜梨种子萌发率(％)的影响

从表2可以看出，γ-氨基丁酸与赤霉素、抗坏血酸处理对杜梨种子休眠的解除没有明显差异，且γ-氨基丁酸的最适浓度明显低于抗坏血酸。

实施例2

2019年从西北农林科技大学白水苹果试验站采收达到生理成熟期的瑞雪苹果，立即运回实验室，待果实成熟软化后，取出种子，用蒸馏水冲洗掉杂质后阴凉处风干，种子装于自封袋中室温贮存。取贮存的瑞雪苹果种子在蒸馏水中吸胀24小时后，然后用质量分数为5％的次氯酸钠水溶液消毒5分钟，再用蒸馏水冲洗3遍后，将种子分别用蒸馏水(即γ-氨基丁酸浓度为0，作为对照组)、2.5mmol/L、5mmol/L、10mmol/L、20mmol/L、40mmol/L的γ-氨基丁酸水溶液在常温下浸泡处理6小时。

将上述处理后的种子置于16小时光照/8小时黑暗、温度为22℃±1的环境中培养13天，试验设3组重复，每组30粒种子，每天定时观察两次，统计种子的萌芽情况，结果见表3。

表3不同浓度的γ-氨基丁酸处理对瑞雪苹果种子休眠解除的效果

如表3所示，与对照组相比，γ-氨基丁酸处理能明显解除瑞雪苹果种子的休眠，其中5mmol/Lγ-氨基丁酸解除瑞雪苹果种子休眠的效果最佳，种子萌发率可达到82.22％。

实施例3

2018年从陕西省三原县采收的马哈利樱桃种子，用蒸馏水冲洗掉杂质后阴凉处风干，种子装于自封袋中室温贮存。取贮存的马哈利三原樱桃种子在蒸馏水中吸胀24小时后，小心剥去种子的内外种皮(马哈利三原樱桃种子具有一层较坚硬的外种皮，为了保证其胚能充分吸收γ-氨基丁酸溶液，所以在试验过程中剥去外种皮)，切勿伤害到种胚，然后用质量分数为5％的次氯酸钠水溶液消毒5分钟，再用蒸馏水冲洗3遍后，将种子分别用蒸馏水(即γ-氨基丁酸浓度为0，作为对照组)、50mmol/Lγ-氨基丁酸水溶液、60mmol/Lγ-氨基丁酸水溶液、70mmol/Lγ-氨基丁酸水溶液、80mmol/Lγ-氨基丁酸水溶液、90mmol/Lγ-氨基丁酸水溶液及100mmol/Lγ-氨基丁酸水溶液在常温下浸泡处理6小时。

将上述处理后的种子置于16小时光照/8小时黑暗、温度为22℃±1的环境中培养13天，试验设3组重复，每组30颗种子，每天定时观察两次，统计种子的萌芽情况，结果见表4。

表4不同浓度的γ-氨基丁酸处理对马哈利樱桃种子萌发率的影响

由表4可见，对照组马哈利樱桃种子的最大萌发率仅为6.67％，表明马哈利樱桃种子处于深度休眠中。与对照组相比，种子萌发率随着γ-氨基丁酸浓度先增后降。当γ-氨基丁酸的处理浓度为70mmol/L时，种子的萌发率达到最高萌发率65.56％，并且能形成正常的幼苗。当处理浓度为90mmol/L和100mmol/L时，种子的萌发率下降到25.56％和18.89％。由此可见，解除马哈利樱桃种子休眠的γ-氨基丁酸浓度为60～80mmol/L比较合适。由图2可见，γ-氨基丁酸对马哈利樱桃种子休眠的解除有较为显著效果，其中以70mmol/L的浓度效果最好。

实施例4

2019年11月从陕西省铜川市采收的苹果授粉品种红玛瑙种子。取贮存的苹果授粉品种红玛瑙种子在蒸馏水中吸胀24小时后，然后用质量分数为5％的次氯酸钠水溶液消毒5分钟，再用蒸馏水冲洗3遍后，将种子分别用蒸馏水(即γ-氨基丁酸浓度为0，作为对照组)、75mmol/Lγ-氨基丁酸水溶液、100mmol/Lγ-氨基丁酸水溶液、125mmol/Lγ-氨基丁酸水溶液、150mmol/Lγ-氨基丁酸水溶液及175mmol/Lγ-氨基丁酸水溶液在常温下浸泡处理6小时。

将上述处理后的种子置于16小时光照/8小时黑暗、温度为22℃±1的环境中培养15天，试验设3组重复，每组30颗种子，每天定时观察两次，统计种子的萌芽情况，结果见表5。

表5不同浓度的γ-氨基丁酸对苹果授粉品种红玛瑙种子的萌发率(％)的影响

由表5可见，对照组红玛瑙苹果种子的最大萌发率仅为3.70％，表明该种子处于深度休眠中。与对照组相比，γ-氨基丁酸处理的萌发率显著提高，当γ-氨基丁酸的处理浓度为125mmol/L时，种子的萌发率达到最高萌发率62.04％，并且能形成正常的幼苗。但当γ-氨基丁酸的浓度增加到150mmol/L时，种子的萌发率有所下降，继续增加γ-氨基丁酸的浓度到175mmol/L时，种子的萌发率降低的更为明显。由图3可见，γ-氨基丁酸对红玛瑙苹果种子休眠解除有较为显著效果，其中以125mmol/L的浓度效果最好。

综上所述，与对照相比，适宜浓度的γ-氨基丁酸处理可以显著解除种子休眠，促进种子萌发。

Claims (9)

1.γ-氨基丁酸作为种子休眠解除促进剂在解除种子休眠中的用途。

2.根据权利要求1所述的γ-氨基丁酸作为休眠解除促进剂在解除种子休眠中的用途，其特征在于：所述的种子为杜梨种子时，将杜梨种子在0.2～20mmol/Lγ-氨基丁酸水溶液中常温浸泡处理4～10小时。

3.根据权利要求2所述的γ-氨基丁酸作为休眠解除促进剂在解除种子休眠中的用途，其特征在于：将杜梨种子在5～10mmol/Lγ-氨基丁酸水溶液中常温浸泡处理4～6小时。

4.根据权利要求1所述的γ-氨基丁酸作为休眠解除促进剂在解除种子休眠中的用途，其特征在于：所述的种子为瑞雪苹果种子时，将瑞雪苹果种子在2.5～40mmol/Lγ-氨基丁酸水溶液中常温浸泡处理4～10小时。

5.根据权利要求4所述的γ-氨基丁酸作为休眠解除促进剂在解除种子休眠中的用途，其特征在于：将瑞雪苹果种子在5～20mmol/Lγ-氨基丁酸水溶液中常温浸泡处理4～6小时。

6.根据权利要求1所述的γ-氨基丁酸作为休眠解除促进剂在解除种子休眠中的用途，其特征在于：所述的种子为马哈利三原樱桃种子时，将马哈利三原樱桃种子在60～80mmol/Lγ-氨基丁酸水溶液中常温浸泡处理4～10小时。

7.根据权利要求6所述的γ-氨基丁酸作为休眠解除促进剂在解除种子休眠中的用途，其特征在于：将马哈利三原樱桃种子在70mmol/Lγ-氨基丁酸水溶液中常温浸泡处理4～6小时。

8.根据权利要求1所述的γ-氨基丁酸作为休眠解除促进剂在解除种子休眠中的用途，其特征在于：所述的种子为苹果授粉品种红玛瑙种子时，将苹果授粉品种红玛瑙种子在100～175mmol/Lγ-氨基丁酸水溶液中常温浸泡处理4～10小时。

9.根据权利要求8所述的γ-氨基丁酸作为休眠解除促进剂在解除种子休眠中的用途，其特征在于：将苹果授粉品种红玛瑙种子在125～150mmol/Lγ-氨基丁酸水溶液中常温浸泡处理4～6小时。

Images