不同老化处理对蒲公英种子以及幼苗质量的影响

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(长江大学 园艺园林学院， 湖北 荆州 434025)

不同老化处理对蒲公英种子以及幼苗质量的影响

武彦芳，张建，祈茜，王小映

(长江大学 园艺园林学院， 湖北 荆州 434025)

探讨不同老化处理方式对药用蒲公英种子质量、幼苗形态以及生理生化等方面的影响。结果表明： 1) 贮藏11个月以上的种子，活力全部丧失；随着老化处理时间的延长，种子发芽率不断降低，但对种子发芽势影响不同； 2) 甲醇老化处理之后的幼苗长势最佳，高温高湿老化处理的幼苗长势次之，正常发育的幼苗长势最差； 3) 正常发育的蒲公英幼苗可溶性糖含量最高；随老化时间递增，高温高湿处理的可溶性糖含量逐渐减少，甲醇处理的可溶性糖含量逐渐增加；甲醇老化处理1.5 h的幼苗叶绿素总量最高，与其它处理达到显著性差异，随老化时间延长，叶绿素总量均呈上升趋势；甲醇老化处理1.5 h幼苗，其过氧化氢酶活性最大，约为正常处理幼苗的10.2倍，随老化时间延长，甲醇处理的过氧化氢酶活性经历了一个骤降又骤增的过程；高温高湿处理的过氧化氢酶活性则逐渐降低。

蒲公英； 老化处理； 种子活力； 生理指标； 幼苗质量

蒲公英属植物为世界广布种，我国也有广泛分布。蒲公英在药品[1]、食品[2-3]、保健品[4]以及化妆品等方面具有广泛应用，但传统的野生采挖难以满足市场需求，人工栽培应运而生。目前对蒲公英栽培方面的研究报道较多[5]，而种子方面的研究主要集中在萌发特性方面[6-8]，对种子贮藏方面的研究还鲜有报导，不同贮藏时间的种子形成的幼苗质量如何，也缺乏进一步研究。有研究表明，在种子贮藏过程中，种子老化(劣变)会导致种子质量、性能和稳定性下降[9-10]，这无疑会给蒲公英的生产及研究工作带来影响。研究发现，在高湿、高温条件进行老化处理与自然条件下种子老化机制是一致的，通过高温高湿老化处理短时间内达到种子自然老化的某一阶段，然后通过测定各项指标(直接或间接)，便可以推测出种子老化程度，并估算种子寿命。本实验以世界广泛分布的药用蒲公英(Taraxacumofficinale)种子为材料，研究不同贮藏时间以及不同老化处理对种子萌发特性、幼苗质量以及生理生化方面的研究，为进一步制定药用蒲公英种子的质量标准提供参考。

1 材料与方法

1.1 材 料

实验材料为长江大学西校区植物园内的多年生药用蒲公英(T.officinale)。

1.2 方 法

1.2.1 蒲公英种子的采收

分别在2014年10月、2015年4月和2015年11月从长江大学西校区收集成熟的药用蒲公英种子，去除喙和冠毛，放入纸袋中室温保存，2016年3月进行相关实验。

1.2.2 药用蒲公英种子发芽特性

分别将贮藏18个月、贮藏12个月和贮藏4个月的蒲公英种子，按每个处理100粒，3次重复，播种于2层滤纸的培养皿中，之后盖上1层塑料薄膜，置于生态培养箱中。培养条件为20 ℃，黑暗12 h/光照12 h，每天补充适量水分，保持滤纸湿润，每天统计发芽种子数。

1.2.3 高温(40 ℃)高湿(80%)老化处理

将人工气候箱设置温度为40 ℃、相对湿度为80%，在此稳定条件下随机选取贮藏4个月的种子进行高温高湿老化处理：设置3个处理组，每个处理组100粒种子，高温高湿老化处理的时间分别为2，3，4 h，以正常贮藏4个月的蒲公英种子为对照，参照1.2.2的培养条件，每天统计发芽率。

1.2.4 50%甲醇溶液老化处理

用50%的甲醇进行人工老化处理，分别浸泡30，60，90 min，处理完毕后，用滤纸吸干残留液，然后按照1.2.2的方法进行萌发实验，每天统计发芽率。

1.2.5 幼苗外在指标的测定

种子萌发实验结束后，将各处理的蒲公英幼苗移栽于椰土基质中，定期浇水，每3天喷施hongland营养液1次，保持基质湿润。待幼苗生长1个月后，对不同处理的蒲公英幼苗分别测量鲜重、地上部分生物量、叶面积和根系体积等指标。

1.2.6 生理指标的测定

参照王学奎[11]的方法，测定可溶性糖采用蒽酮-比色法；测定叶绿素含量采用比色法；测定过氧化氢酶活采用紫外吸收法。

1.3 数据分析

数据采用SPSS 13.0软件进行ANOVA及相关性分析，并采用Excel 2003软件制图。

2 结果与分析

2.1 发芽指标测定结果

由表1可看出，贮藏4个月、高温高湿和甲醇老化处理之后的蒲公英种子，发芽势、发芽率、发芽指数均随老化时间的增长而减小；高温高湿老化处理的种子发芽势、发芽率、发芽指数均高于甲醇老化处理的种子，但这二者的发芽指标均低于对照处理。50%甲醇溶液老化处理时间超过2 h，则种子全部失活，因此处理时间调整为0.5，1.0，1.5 h。高温高湿条件下进行老化处理与自然条件下种子老化机制是一致的，结果表明，甲醇老化处理对蒲公英种子活力影较大，效果强于高温高湿处理。

表1 甲醇、高温高湿处理及自然老化的蒲公英种子发芽指标测定结果

发芽势(%)发芽率(%)发芽指数正常(ck)118418.88高温高湿2h107313.413h2628.114h1487.57甲醇0.5h4466.871.0h2273.971.5h1304.342h000

图1 不同老化处理种子发芽率

表2 甲醇、高温高湿处理及自然老化的蒲公英外部形态指标测定结果

鲜重(g)叶面积(cm2)地上部分生物量(g)根系体积(mL)正常(ck)0.0272±0.0065c0.9572±0.3936b0.0148±0.0033c0.096高温高湿2h0.0337±0.0094c1.7289±0.3962b0.0242±0.0085c0.153h0.029±0.0097c1.5187±0.6644b0.0187±0.0080c0.134h0.0379±0.0038c0.9957±0.2094b0.0177±0.0011c0.1甲醇0.5h0.1462±0.0192ab6.8587±0.2466a0.1332±0.0181b0.11.0h0.153±0.0127a8.3932±1.8525a0.1442±0.0115b0.081.5h0.1774±0.0201a8.7317±1.8512a0.1557±0.0231a0.06

表3 甲醇、高温高湿处理及自然老化的蒲公英各项生理指标测定结果

正常(ck) 高温高湿 甲醇 2h3h4h0.5h1.0h1.5h可溶性糖含量(%)2.576±0.167a2.498±0.101a2.3033±0.15a1.803±0.109b1.653±0.093b1.853±0.0289b2.409±0.108a叶绿素含量(mg/g)Ca'0.697±0.113c0.568±0.007d0.687±0.007c0.715±0.029c0.453±0.004e0.744±0.022b0.897±0.011aCb'0.380±0.009a0.249±0.036d0.315±0.066d0.292±0.023c0.230±0.014e0.321±0.005c0.351±0.028bCx·c'0.107±0.010d0.111±0.112ac0.079±0.027e0.141±0.005b0.082±0.011b0.126±0.009c0.187±0.006a过氧化氢酶活性[U/(g·min)]1min20.313108.43866.87515.625156.2525.625270.3132min56047.56.5625154.3754.375203.4383min4.68391.56323.752.812559.6883.75160.3134min1.5633.12510.3137.81354.6885.938149.375

从图1可看出，正常处理的蒲公英种子发芽率高于经人工老化处理之后的种子；无论是高温高湿还是甲醇老化处理，均随老化时间的延长，发芽率逐渐降低；高温高湿老化处理的种子发芽率均高于甲醇老化处理。

2.2 外部形态指标测定结果

由表2可知，正常处理的蒲公英种子长出的幼苗，其鲜重、叶面积、地上部分生物量都最小，而经甲醇溶液老化处理1.5 h的种子长出的幼苗，鲜重、叶面积、地上部分生物量均最大，约为正常处理的蒲公英幼苗的10倍；高温高湿老化处理的蒲公英种子长出的幼苗随老化时间的增长，鲜重、叶面积、地上部分生物量均呈下降趋势；2种老化处理之后的种子长出的幼苗根系体积均随老化时间的增长而减小；高温高湿老化处理之后的幼苗与自然处理的蒲公英幼苗在鲜重、叶面积、地上部分生物量这3个外部形态指标上均无显著性差异；50%甲醇老化处理对蒲公英外部形态指标影响较大，可能是50%甲醇溶液在老化过程中，去掉了部分有害物质，又或者激发了蒲公英幼苗中的某些保护机制，使得蒲公英幼苗长势反而优于正常条件下的蒲公英幼苗。

2.3 各项生理生化指标测定结果

由表3可知：

1) 正常情况下未经人工老化处理的幼苗可溶性糖含量最高，为2.575 6%，高温高湿老化处理2 h的幼苗次之，为2.497 8%，甲醇老化处理0.5 h的幼苗中可溶性糖含量最小，为1.653 3%，影响最大；随着高温高湿老化处理时间的递增，幼苗内可溶性糖含量逐渐减小，而随着甲醇老化处理时间的递增，可溶性糖含量逐渐增加。但总体来说，可溶性糖含量差异不显著；相关研究表明，植物体内的可溶性糖累积是应对外界环境胁迫的一种应激反应，对无花果、盐地碱蓬[12]的研究表明，这2种植物在盐处理下可溶性糖含量明显增加；蚕豆[13]和野生蚕豆[14]在干旱和模拟干旱胁迫下，可溶性糖含量亦明显累加，故不排除50%的甲醇溶液于蒲公英种子而言，是一种胁迫，蒲公英幼苗出现应激反应，相应的可溶性糖含量增加。

2) 经甲醇老化处理1.5 h的幼苗叶绿素总量最高，为1.248 3 mg/g，其次是未经人工老化处理的幼苗，叶绿素总量为1.066 7 mg/g，经甲醇老化处理0.5 h幼苗叶绿素总量最小，为0.683 3 mg/g；随着高温高湿、甲醇老化时间的递增，叶绿素总量均呈上升趋势。从差异性分析的结果来看，甲醇老化处理对叶绿素含量的影响较大，且不同处理对叶绿素含量的影响差异性较大。

3) 由表3可以看出，1～4 min，均是经甲醇老化处理1.5 h的蒲公英种子萌发的幼苗过氧化氢酶活性最高；随着高温高湿老化时间的增加，酶活性均逐渐减少，而经甲醇老化处理的幼苗在处理时长从0.5 h增加到1.0 h时，每分钟的酶活性都在减少，但是当处理时长增加到1.5 h时，每分钟的酶活性均猛增，远高于正常情况下及经高温高湿老化处理的幼苗，换言之，50%甲醇溶液老化处理对过氧化氢酶活性的影响较大，人工老化处理之后的幼苗过氧化氢酶活性整体高于正常条件下的幼苗。

高温高湿、50%甲醇溶液老化处理对于蒲公英而言相当于一种逆境条件，相关研究表明，在复合的逆境条件下，过氧化氢作为逆境应激物质，生成逐渐增加，为平衡细胞内的过氧化氢含量，细胞启动逆境应激机制，激活更多的CAT酶[10]，所以在进行人工老化处理时，CAT酶活性不减反增。

3 讨 论

3.1 蒲公英种子寿命探讨及其对生产的指导意义

种子从成熟到丧失生活力所经过的时间称为种子寿命。种子成熟前后的环境作用不同，贮藏条件的差异，都会对种子寿命产生影响。种子老化和劣变是一个逐渐发生的过程，种子发芽率，生活力以及内部相应酶系统都会发生改变。人工老化处理可以加速种子老化进程，明确蒲公英种子在不同处理下的活力及寿命的生理生化响应机制，对制定种子质量标准具有重要参考意义。实验过程中，室内贮藏11个月以上的药用蒲公英种子，活力完全丧失。贮藏4个月的种子发芽率为84%，而新鲜的蒲公英种子发芽率可达95%以上[6]。经高温高湿、甲醇老化处理之后的种子，随着老化时间的递增，种子发芽率、发芽指数、活力指数均逐渐下降，这是因为在加速老化过程中，超氧阴离子引起脂质过氧化作用，破坏线粒体膜结构完整性，同时攻击线粒体的DNA，使呼吸作用降低，从而使种子发芽率下降。

3.2 不同老化方式对幼苗质量的影响

不同老化方式对蒲公英种子产生不同程度的影响，继而在幼苗形态产生一定差别。总体来说，正常处理的种子萌发出的幼苗长势偏弱，其鲜重，叶面积均最小，而经高温高湿、甲醇老化处理的种子萌发出的幼苗，长势反而均优于正常处理下的种子，尤其是经50%甲醇溶液老化处理1.5 h之后的蒲公英种子萌发的幼苗，其鲜重、叶面积最大，但其根系体积最小，这对于矿物质、水分的吸收以及进一步的发育是不利因素。究其原因，可能是经过老化处理之后，存活的种子生活力较强，当限制因素解除后，在幼苗质量上就显示出生长优势。

3.3 老化处理种子对幼苗生理指标的影响

老化处理对种子质量的影响继而影响到幼苗的质量。高温高湿及50%甲醇老化处理这些人工老化方式对于蒲公英种子而言，是一种逆境伤害，当逆境条件解除后，幼苗的自我保护机制仍在启动，从而减少逆境对植株的伤害，如提高CAT酶活力，使脂质过氧化作用降低，减少逆境伤害，所以该酶活性在经甲醇老化处理之后反而有一定程度的上升；叶绿素总量呈上升趋势，加之幼苗外部形态指标参数，推测老化过程激发了植株内部的某些应激反应，当限制因素解除后，快速进行生长补偿，以减少逆境对植株的伤害，从而使得老化处理之后的幼苗叶绿素含量反而更高；可溶性糖是合成产物，但含量逐渐下降，表明幼苗仍然在进行应激保护，从而导致生物合成的减少。

[1]Abdulrahman L.Al-Malki,Mohamed Kamel Abo-Golayel, Gamal Abo-Elnaga,et al.Hepatoprotective effect of dandelion (Taraxacumofficinale) against induced chronic liver cirrhosis[J].Journal of Medicinal Plants Research,2013,7(20):1 494-1 505.

[2]Koh,Yoon-Jeoung,Park.Preparation of hot water extracts of dandelion leaves to increase anti-inflamemarory activity[J].Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition,2009,38(3):391-395.

[3]Baidoo I K,Fletcher J J,MensaPK,et al.Determination of mineral element composition of Ayoyo,Baobab and Dandelion vegetable green leaves in Ghana using instrumental neutron activation analysis[J].Food Measure,2014,8:389-397.

[4]Jong-Hui Kim & Sang-Ho Baik.Preparation and Characterization of Fermented Dandelion (Taraxacumofficinale) Beverage Using Lactobacillus acidophilus F 46 Having Cinnamoyl Esterase Activity[J].Food Sci.Biotechnol,2015,24(2):583-593.

[5]赵磊,杨延杰,林多.光照强度对蒲公英光合特性及品质的影响[J].园艺学报,2007,34(6):1 555-1 558.

[6]徐思远,张建,郑茜. 温度和盐碱度对药用蒲公英种子萌发的影响[J].种子,2016,35(1):87-89.

[7]Akihiko Hoya,Hiroyuki Shibaike,Tatsuyoshi Morita,et al.Germination characteristics of native Japanese dandelion autopolyploids and their putative diploid parent species[J]. J Plant Res,2007,120:139-147.

[8]张建.蒲公英属植物繁殖生物学研究[D].沈阳农业大学,2013.

[9]孙长生,朱虹,龙祥友,等.山豆根种子贮藏与寿命研究[J].种子,2016,35(1):90-92,96.

[10]李振华,王建华.种子活力与萌发的生理与分子机制研究进展[J].中国农业科学,2015,48(4):646-660.

[11]王学奎.植物生理生化实验原理和技术[M].北京:高等教育出版,2006.

[12]Moonen J.H.E.ZevenA.C..Association between high molecular weigh subunits of glutenin and bred-making quality in wheat lines derived from backcroses between Triticum aestivum and Triticum speltoides[J].Cereal Sci,2005,3:97-101.

[13]张美云,钱吉,郑师章.渗透胁迫下野生大豆游离脯氨酸和可溶性糖的变化[J].复旦学报,2001,40(5):558-561.

[14]鲍思伟,谈锋,廖志华.土壤干旱对蚕豆叶片渗透调节能力的影响[J].西南农业大学学报,2009,23(4):353-359.

The Effect of Different Methods of Seeds Treated by Artificial Aging for the Dandelion Seeds and Seedlings

WUYanfang,ZHANGJian，QIXi，WANGXiaoying

(College of Horticulture and Gardening,Yangtze University,Jingzhou Hubei 434025，China)

Our purpose is to investigate dandelion seeds quality,seedling morphological and the effect of physiological and biochemical by the artificial aging methods.The results are as follows: 1) the seed vitality was decrease to zero after storage for more than 11 months;With the extension of aging time,the germination percentage were reduced gradually,while seed germination potential had different results; 2) the seedlings with methanol aging treatment had the best quality,the high temperature and high humidity aging treatment took the second place,the normal treatment showed the worst; 3) the soluble sugar content of normal development dandelion seedling were the highest in leaves;With increasing aging time,soluble sugar content gradually reduce by the high temperature and high humidity treatment,while opposite to the of methanol treatment;the plants of methanol aging process 1.5 h had the highest total chlorophyll,and reached significant difference to other treatments,with the extension of aging time,the total chlorophyll was gradually increase;for catalase activity,1.5 h seedlings methanol aging treatment was about 10.2 times than the normal processing seedlings,with the extension of aging time,catalase activity has experienced a process of plunging and surge in methanol process of seeds;while high temperature and high humidity aging treatment of catalase activity was gradually reduced.

dandelion; aging treatment; seed vigor; physiological parameters; seedling quality

2016-10-27

湖北省教育厅中青年人才项目(Q 20161301)。

武彦芳(1982—)，女，在读硕士研究生，研究方向：植物生理学；E-mail：yanfangwu198@sina.com。

张 建(1984—),男,河北武强人;博士，讲师，主要从事植物繁殖生物学研究；E-mail:zhangjian840000@163.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2017.04.032

S 567.23+9

A

1001-4705(2017)04-0032-04