油菜素内脂和赤霉素对高山杜鹃种子萌发的影响研究

余 鸽，李小玲

(杨凌职业技术学院,陕西 杨凌 712100; 2.商洛学院, 陕西 商洛 726000)

高山杜鹃(Rhododendronlapponicum)是杜鹃花科杜鹃花属观赏类植物，常生长于高山、苔原或沼泽地带较为耐寒，冷凉、湿度较大的环境[1]。它以其硕大优美的花型、娇艳夺目的花色、优雅婀娜的树姿受到了人们的关注，与报春花、绿绒蒿、龙胆并称为四大高山花卉，并享有“花中西施”的美誉[2]。

陕西秦岭地区野生杜鹃种类共28种，占我国杜鹃花品种的5.1%，其中秦岭高山杜鹃为陕西特有种[3]。种子繁殖是杜鹃引种栽培的主要途径之一，由于秦岭高山杜鹃种子十分细小且具有休眠性，降低了其发芽率，常不易萌发。研究表明，适当的激素处理可以有效改善植物种子萌发状况，探索其对秦岭高山杜鹃种子萌发的影响具有重要意义。

油菜素内酯(brassinolide,BR)，又称芸苔素，是一种新型植物内源激素，与其他激素不同，它具有无毒、广谱、高效的特点[4]。相关研究显示，油菜素内酯具有提高作物质量，壮根促果，能够有效减少因多种不良条件对植物造成的损伤，增强植株抗旱、抗高温、抗盐碱的特性[5～8]。郭慧琴等[9]和张学明等[10]使用油菜素内酯在逆境下分别对羊草和黄芩种子萌发进行研究，发现一定浓度下均能提高发芽率。与油菜素内酯作用相类似，赤霉素(GA)不仅能够加速植株根、茎、花、果实的生长和发育，使其提前成熟，加快生长周期，还可以打破植物种子、鳞茎的休眠，促进种子萌发。刘林等[14]的研究已经表明，赤霉素的浸种处理可以改善高山杜鹃种子萌发情况。

近年来，针对秦岭高山杜鹃的研究主要集中在引种驯化、资源调查等领域，而在高山杜鹃种子萌发条件探索及生理特性方面的研究报道较少。因此，研究并综合分析油菜素内酯与赤霉素对高山杜鹃种子萌发的影响，对有效提高种子萌发率与成活率和高山杜鹃的引种栽培具有一定的理论参考价值。

1 材料与方法

1.1 试验材料

高山杜鹃种子于2018年9-10月采集于商洛市镇安县木王国家森林公园，于室外风干保存至第二年春天。

1.2 试验方法

1.2.1 种子形态特性观察及测定方法 高山杜鹃果实为蒴果，长圆柱形至长圆状椭圆形，成熟时为黄褐色，果壳开裂。采集果实，在实验台面上摊开晾干(切忌太阳曝晒)；抖动果壳，会有细小的种子散落。用细筛将散出的种子筛出，备用。

种子长度和宽度测量:采用游标卡尺精准测量30粒种子的最长处和最宽处，每粒种子长度和宽度均测量3次，取其平均值。

千粒重的测定：随机选取杜鹃净种子1 000粒使用分析天平称重，8次重复取平均值。

1.2.2 试验材料预处理 取出种子，把其中混有的果壳筛出后，放在培养皿中，用1.0%的次氯酸钠溶液消毒5 min，再用蒸馏水冲洗3次洗净后自然晾干，备用。

1.2.3 高山杜鹃种子处理 ①油菜素内酯处理：设置浓度梯度为 0.01 mg/L、0.05 mg/L、0.10 mg/L、0.50 mg/L的油菜素内酯溶液对高山杜鹃种子在常温下浸种24 h，浸种结束后用镊子挑选籽粒饱满、状况良好、无霉变的高山杜鹃种子放置在垫有双层滤纸的培养皿中。每个浓度做3个重复，每组50粒，清水浸种处理为对照组(CK)。②赤霉素处理：分别用浓度为200 mg/L、300 mg/L、400 mg/L、500 mg/L的赤霉素溶液对高山杜鹃种子在常温下浸种24 h，结束后将种子置于培养皿中。其余处理方法同油菜素内酯处理。

1.2.4 种子发芽与幼苗指标测定 根据国际种子检验规程，采用滤纸法作为发芽床[1]。每2层直径相同的定性滤纸放置于在大小相同的培养皿中，加入蒸馏水湿润滤纸，将处理好的种子等距、均匀的平铺放入其中，50粒种子/皿，每处理3次重复。将培养皿放入生化培养箱中进行催芽培养，培养条件为：温度25℃，光暗时间各12 h。培养过程中，定期喷洒蒸馏水，确保滤纸不干燥，并及时清理霉变种子。每天观察并记录种子萌发情况，当种子胚根突破种皮，露出白色细根时，即表明种子开始萌发，开始记录发芽种子数。在种子萌发后第15天开始记录发芽势，第20天记录发芽率。

待萌发幼苗生长至25 d时，采集不同处理条件下幼苗叶片进行叶绿素含量和可溶性蛋白含量测定，取对应根系进行根系活力测定，每个处理重复3次。

1.2.5 项目测定及方法 ①种子发芽指标：从发芽第一天起，每天记录杜鹃种子的萌发情况，种子萌发以胚根的长度超过杜鹃种子的半径作为标准[11]。②根系活力的测定采用氯化三苯基四氮唑(TTC)法[12]；③叶绿素含量的测定采用分光光度法[12]；④可溶性蛋白的测定采用考马斯亮蓝法[12]。

1.3 数据统计分析

用Excel 2016进行数据处理和制图，采用SPSS 22.0软件对数据进行显著性检验和ANOVA方差分析。

2 结果与分析

2.1 种子形态特性观察与测定

经过测量和观察发现，高山杜鹃种子呈长椭圆形，种皮颜色为黄褐色，两端有翅；种子细小扁平，长(2.14±0.18)mm、宽(1.102±0.03)mm，千粒重(0.15 374±0.0 006)g。

2.2 种子萌发过程

在种子萌发过程中，通过对种子进行记录观察，可以发现高山杜鹃种子的萌发特性。高山杜鹃种子十分细小，且具有休眠性，从将种子放入恒温培养箱开始，直到第10天开始，种子才开始萌发，长出细小透明的根，到第15天，大部分种子都已长出根来，开始测定种子发芽势，到第18天，种子开始长苗，可以观察到种子长出了两片细小的子叶，第20天，种子萌发达到最高，测定种子发芽率，多数种子已经完全突破种皮，长成细小的幼苗。

2.3 种子萌发指标测定

2.3.1 不同浓度的油菜素内酯处理的种子发芽势和发芽率 由表1可知，四个不同浓度油菜素内酯处理下，高山杜鹃种子发芽势和发芽率都呈现先增后降的趋势，其中0.05 mg/L油菜素内酯处理的种子发芽势和发芽率最高，分别为64%、81.33%，与清水对照组有显著性差异(P<0.05)，种子发芽势和发芽率增长了24%、18%。0.1mg/L处理的种子萌发率较之对照也有所增长，但差异并不显著。当BR的浓度为0.01 mg/L时，种子发芽势比对照组低，但其发芽率却比对照组增长了7.24%，差异不显著。在0.5 mg/L处理中，种子发芽势和发芽率较之对照组显著降低(P<0.05)，分别减少了18%和10%。上述结果表明，在0.05 mg/L处理的高山杜鹃种子发芽率达到峰值，即0.05 mg/L油菜素内酯是促进高山杜鹃种子萌发的最优浓度，较次之的是0.1mg/L。

表1 不同油菜素内酯浓度对高山杜鹃种子萌发的影响

2.3.2 不同浓度的赤霉素处理的种子发芽势和发芽率 由表2可知，四个不同浓度赤霉素处理下，高山杜鹃种子的发芽势和发芽率也呈现先增后降的趋势，且除浓度为500 mg/L赤霉素处理外，200～400 mg/L的赤霉素处理与对照相比均显著提高(P<0.05)，其发芽率的增幅分别为19.34%、27.34%、11.34%。其中，300 mg/L的促进作用最强，发芽率高达90%。500 mg/L处理与对照组差距不明显，发芽势与发芽率仅增长18%、8%，差异不显著。

表2 不同赤霉素浓度对高山杜鹃种子萌发的影响

2.4 根系活力测定

植株根系从土壤中吸收水分和矿质元素，是维持植物生存生长重要器官。由图1可知，在设置的油菜素内酯和赤霉素浓度梯度范围内，高山杜鹃种子萌发后其根系活力都出现先增加，后降低的现象，并且赤霉素和油菜素内酯处理的高山杜鹃种子中，与CK相比，根系活力显著性提高(P<0.05)。从0.01～0.5 mg/L油菜素内酯到200～500 mg/L赤霉素中，与CK相比，根系活力的增幅分别为153.01%、126.51%、101.21%、83.13%、83.13%、153.01%、79.52%、54.22%。其中，经300 mg/L赤霉素处理的种子幼苗根系活力最高，为684.59 μg/(g·h)，较次的为0.05 mg/L油菜素内酯处理的萌发种子，根系活力为658.09 μg/(g·h)。综合上述结果，油菜素内酯和赤霉素处理过的种子萌发后长成的幼苗根系活力得到加强，300 mg/L赤霉素和0.05 mg/L油菜素内酯处理的根系活力最高，根系吸收水分能力加强，高山杜鹃萌发后幼苗生长较好。

图1 不同激素处理对高山杜鹃根系活力的影响

2.5 不同浓度的油菜素内酯处理对杜鹃幼苗叶绿素和可溶性蛋白含量的影响

由图2、图3可知，与对照组相比，不同浓度的油菜素内酯处理下高山杜鹃幼苗叶绿素和可溶性蛋白含量呈现出先上升后下降的趋势，且在油菜素内酯浓度为0.05 mg/L时与对照组相比，高山杜鹃幼苗的叶绿素及可溶性蛋白含量达到最大增幅，分别为41.14%、52.46%。说明外源油菜素内酯能促进叶绿素的形成及提高可溶性蛋白的含量，不同浓度的油菜素内酯作用效果不同，其中以0.05 mg/L最为显著。

图2 不同浓度的油菜素内酯处理对杜鹃

图3 不同浓度的油菜素内酯处理对杜鹃

2.6 不同浓度赤霉素处理对杜鹃幼苗叶绿素和可溶性蛋白含量的影响

由图4、图5可知，与对照组相比，不同浓度的赤霉素处理下高山杜鹃幼苗叶绿素和可溶性蛋白含量呈现先升后降的趋势，且在赤霉素浓度为300 mg/L时与对照组相比，高山杜鹃幼苗的叶绿素及可溶性蛋白含量达到最大增幅，分别为23.24%、39.09%。说明不同浓度的赤霉素浸种能提高幼苗叶绿素及可溶性蛋白的含量，且以300 mg/L赤霉素效果最为显著。

图4 不同浓度的赤霉素处理对杜鹃

图5 不同浓度的赤霉素处理对杜鹃幼苗

3 讨论

种子作为植物的一种繁殖器官，在杜鹃的引种和培育方面占据重要地位。种子萌发过程中，除光照、温度、水分等外界因素对它的影响，种子自身存在的因素也会影响种子萌发。根据观察结果，可以发现高山杜鹃种子不论是长宽，还是千粒重，都比一般的种子都要小好几倍，是一类种子非常细小的植物，这说明高山杜鹃种子自身的营养物质含量十分有限，因此在萌发时，自身条件不占优势，不仅要满足培养中所需适宜的光照、湿度、还有光暗周期等外界条件，更重要的是要打破种子休眠。

油菜素内酯在打破高山杜鹃种子休眠，提高种子发芽能力等方面具有一定的潜力。但并非任一浓度的油菜素内酯都能够促进种子的萌发，每种植物的种间具有差异，因此需要找到最合适高山杜鹃种子萌发的BR浓度。纪秀娥等[13]研究显示，低浓度的BR，以0.015 mg/L的BR促进作用最强，能够提高小麦、玉米种子的萌发率;高浓度BR对小麦、玉米种子萌发的促进效果减弱, 出现抑制现象。从本试验中测定的发芽势和发芽率来看，0.05 mg/L和0.1mg/L的BR能够促进高山杜鹃种子萌发，而0.01、0.5 mg/L的BR会抑制萌发，0.05 mg/L的BR是促进高山杜鹃种子萌发的最优浓度。适当浓度BR浸种处理能够显著提高高山杜鹃种子的发芽势和发芽率，存在明显的浓度效应，这与已有的BR对其他植物的影响研究结果基本一致。

赤霉素 (GA) 是普遍存在于植物体内的一类重要生长激素。目前，虽然已经对赤霉素的作用机制有了初步了解，但不同植物种子对于外源赤霉素的敏感程度也不尽相同。通过对比油菜素内酯和赤霉素对种子萌发影响，发现相较于油菜素内酯，赤霉素对有效提高高山杜鹃种子萌发作用更为显著,在200～400 mg/L范围内促进种子萌发，油菜素内脂在0.05～0.1 mg/L范围内起促进作用，两种激素超过适当浓度范围会抑制种子萌发。

根系是植物的主要营养器官之一，在植物的生长中，根系与植物其他组织部分在变化的环境中相互作用，相互协调，根的根系活力可以表示植物吸收水分和多种有机物质的能力。研究表明，种子萌发过程中不同激素含量会对根系建成产生影响，即对幼苗根系活力有影响。郭慧琴等[9]研究显示，在促进羊草种苗生长方面，油菜素内酯和赤霉素互作可使羊草种苗的苗长和根长均显著增加。本试验研究中，最后测定不同油菜素内酯和赤霉素浓度下幼苗的根系活力，发现在两种激素处理下，所有幼苗的根系活力都有增长，都与对照组有显著差异，即在试验设置浓度范围内，两种激素都能够明显提高高山杜鹃幼苗根系活力，有效促进幼苗的生长，且在油菜素内脂处理中，0.05 mg/L的BR促进效果最优；赤霉素处理中，300 mg/L的根系活力最高。

叶绿素作为绿色高等植物进行光合作用的主要色素，其含量的高低在一定程度上反映了植物体同化物质的能力，与光合作用的关系十分密切。本研究发现适当浓度油菜素内酯和赤霉素浸种能够显著提高高山杜鹃幼苗的叶绿素含量，且存在明显的浓度效应。

可溶性蛋白不仅是植物体内的渗透调节剂，也是合成其他有机溶质的碳架和能量的来源，当植物细胞内无机离子浓度高时可溶性蛋白可承担保护酶类的作用。本研究发现一定浓度油菜素内酯和赤霉素浸种能够显著提高高山杜鹃幼苗的可溶性蛋白含量，且与对照相比差异显著。

笔者实验仅在油菜素内酯和赤霉素对高山杜鹃种子的发芽势、发芽率、幼苗根系活力、叶绿素含量及可溶性蛋白含量的影响方面做了相关研究，而在两种激素促进种子萌发的具体分子机制以及两种激素互作对种子萌发影响的方面还有待开展进一步的研究和探讨。