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《冷藏对老鸦瓣鳞茎休眠解除及栽后生长情况的影响》

来源:中国期刊网位置:农业科学时间:15-02-06 16:55

老鸦瓣Tulipa edulis (Miq.) Baker为百合科郁金香属药用植物。其去膜质皮和绒毛后的干燥鳞茎为中药材光慈姑,具有解毒散结,行血化瘀之功效,主治咽喉肿痛,瘰疬,痈疽,疮肿,产后瘀滞[1-2]。目前光慈姑来源依靠野生采挖,野生资源近年来急剧减少而需求量逐年增加,因此供需矛盾日渐突出,人工栽培技术是解决光慈姑原料供应的关键。
 
  老鸦瓣为早春多年生草本植物,鳞茎具有自然休眠的特性,且休眠时间较长。在人工栽培的过程中,采取一定的措施解除鳞茎的休眠对于延长生育期并提高产量具有重要意义。温度是影响鳞茎植物休眠的主要因素之一,而低温处理以其高效、无毒、操作简便、成本低廉等特点被广泛应用。目前关于冷藏解除鳞茎休眠的研究已有较多报道,如低温冷藏80 d可以解除百合鳞茎的休眠[3];2~10 ℃冷藏8~15周可解除郁金香鳞茎的休眠[4];贝母鳞茎需要经过4~8周的冷藏才能打破休眠[5]等等。近年来,关于老鸦瓣的研究主要集中在组培快繁[6]、物种鉴别[7]及栽培技术[8-9]等方面,老鸦瓣鳞茎休眠解除方面的研究鲜见报道。   本试验利用(4±0.5) ℃冷藏的方法探索老鸦瓣鳞茎冷藏过程中的形态和生理变化及冷藏对栽后生长情况的影响,以期为老鸦瓣休眠生理研究及其规范化栽培提供依据。
 

  1材料

 
  试验材料于2013年5月采集于安徽蚌埠,经南京农业大学中药材研究所郭巧生教授鉴定为百合科郁金香属植物老鸦瓣T. edulis的鳞茎。
 

  2方法

 
  挑选无病虫害、无损伤、大小均匀的鳞茎(平均质量1.0 g),清洗干净。用50%的多菌灵可湿性粉剂600倍液浸泡30 min后阴干。然后按每10个鳞茎约0.2 kg的比例装入预先消毒、含水量为70%的湿沙中保湿。一半置于(4±0.5) ℃的冰箱贮藏(即“冷藏”处理),另一半于室温下贮藏(即“室温”处理)。本试验于2013年7月15日开始贮藏,分别于贮藏0,2,4,6,8,10周后取样,每处理每次取鳞茎20个,用于形态指标、碳水化合物含量、可溶性蛋白含量及淀粉酶活力的测定。贮藏结束(2013年9月28日),鳞茎即播入花盆中,花盆规格 18 cm×25 cm×30 cm,每盆10个鳞茎,每处理各10盆。栽培基质为田园土,覆土5 cm,后置于(18±1) ℃培养箱。2013年10月28日将花盆从培养箱移入日光温室,常规栽培管理。
 

  2.1试验观察和记录

 
  每2 d记录每盆的出苗数,至出苗数稳定;记载各处理老鸦瓣各个物候期和生长发育特性。
 

  2.2形态指标的测定

 
  形态指标包括芯芽长度、根数和生根率。芯芽长度为芯芽基部至生长点的距离,游标卡尺测量;根数为鳞茎上着生根的总数;生根率为每次所取样品中生根鳞茎占样品总数的百分比。收获期测定产量,统计10盆鳞茎总数和总鲜重。
 

  2.3生理生化指标的测定

 
  淀粉和可溶性糖含量测定采用蒽酮比色法,还原糖含量测定采用 3,5-二硝基水杨酸比色法,可溶性蛋白含量测定采用考马斯亮蓝G-250法[10]。淀粉酶活力测定参考高锦华等[11]的方法。
 

  3结果与分析

 

  3.1冷藏期间老鸦瓣鳞茎淀粉含量的变化

 
  2个处理的淀粉含量均呈下降趋势,且在同一取样时期,冷藏处理的淀粉含量均低于室温贮藏处理,尤其在4周和6周时差异达到显著水平。说明与室温贮藏条件相比,(4±0.5) ℃的冷藏条件促进淀粉的分解(图1)。
 

  3.2冷藏期间老鸦瓣鳞茎可溶性糖含量的变化

 
  2个温度处理的可溶性糖含量整体均呈上升的趋势(图1)。冷藏处理的可溶性糖含量增加较为迅速,尤其是在4周以后,可溶性糖含量急剧增加,在第8周出现峰值,8周后缓慢下降。室温处理的可溶性糖含量整体缓慢增加,直到贮藏结束,仍保持增加的趋势。4周以后,冷藏处理的可溶性糖含量显著高于室温处理。冷藏条件利于鳞茎内可溶性糖的积累,这种作用在冷藏4周以后表现极为突出。
 

  3.3冷藏期间老鸦瓣鳞茎还原糖含量的变化

 
  2个温度处理的还原糖含量变化基本一致,贮藏前6周具有一定波动性,6周后明显上升,直到贮藏结束时,仍处于上升趋势(图1)。整个贮藏期,冷藏处理的鳞茎还原糖含量始终高于室温处理,且这种差距在贮藏4周、6周和10周时更为突出。
 

  3.4冷藏期间老鸦瓣鳞茎淀粉酶活力的变化

 
  室温处理淀粉酶活力在整个贮藏过程呈下降趋势,前4周下降明显,4周后淀粉酶活力变化平缓,处于低水平状态。冷藏处理淀粉酶活力在前4周缓慢上升,4~6周显著下降,之后一直处于较低水平。相同的取样时期,冷藏处理淀粉酶活力始终高于室温处理,说明低温在一定程度上促进淀粉酶活力的提高(图2)。
 

  3.5冷藏期间老鸦瓣鳞茎可溶性蛋白含量的变化

 
  贮藏前2周,2个处理的可溶性蛋白含量均下降,之后呈先升后降的趋势,并同时于第6周出现峰值,6周后显著降低,到贮藏结束,冷藏和室温处理的可溶性蛋白含量分别比各自第6周时减少了21.7%,24.5%。同一取样时期,冷藏处理的鳞茎可溶性蛋白含量始终高于室温处理(图3)。
 

  3.6冷藏期间老鸦瓣鳞茎形态指标的变化

 
  3.6.1根数和生根率的变化冷藏处理较室温提前生根,单个鳞茎新根数在后期增加量不如室温处理。二者的生根率也呈现出相似的变化趋势,冷藏
 
  处理生根率在6~8周变化不大,室温处理8周后明显增加,到贮藏结束时,已达80%。说明低温贮藏虽然促进提前生根,但不利于贮藏后期根数的增加(图4)。
 
  3.6.2 芯芽长度的变化2个温度处理的鳞茎芯芽长度的变化情况(图5)。室温处理和冷藏处理的芯芽均生长缓慢,至贮藏结束,冷藏和室温处理的芯芽长度分别比贮藏初期增加了36.2%,25.9%。虽然整个贮藏过程中冷藏处理的芯芽长度始终大于室温处理,但差异未达到显著水平。
 
  3.7冷藏对老鸦瓣后期生长的影响
 
  3.7.1出苗情况及后期生长情况经低温冷藏的鳞茎长成的植株和室温贮藏鳞茎长成的植株在生长物候期上有明显的差异(表1)。冷藏后的老鸦瓣,现苗期较室温提前将近60 d,出苗天数缩短30 d,可见,冷藏利于苗齐,但对出苗率影响不大。由于出苗期提前,各物候期相应提前,整个生育期延长30 d。
 
  3.7.2产量冷藏对收获时老鸦瓣不同大小鳞茎所占比例及产量的影响表明,与室温贮藏相比,冷藏
 
处理对收获鳞茎大小比例有明显影响,1.0~2.0 g和>2.0 g规格的鳞茎占总数的70.43%,其中大鳞茎(>2.0 g)所占比例高达39.44%。冷藏处理收获鳞茎数量与室温相差不大,但单粒重增加显著,与室温相比总产量增加37.10%,增产效果明显(表2)。   
 

4讨论

 

  4.1碳水化合物代谢、淀粉酶活性与鳞茎休眠解除的关系

 
  植物器官的休眠是一种复杂的生理现象,研究
 
  表明,碳水化合物含量变化与百合鳞茎休眠解除呈正相关关系[3],而淀粉是百合鳞茎中碳水化合物的重要贮藏形式,在维持碳水化合物供需平衡中起着重要作用。低温促进淀粉降解和可溶性糖的积累[12],即“低温糖化”现象,在本试验中同样观察到了淀粉降低和可溶性糖积累的现象,从而证实了低温冷藏相较于室温贮藏更能促进老鸦瓣鳞茎淀粉的降解及可溶性糖的积累。还原糖是呼吸作用的基质,它们在植物体内的分布,不仅反映了体内碳水化合物的运转情况,也反映了呼吸作用的强弱[13]。在同一取样时期,冷藏处理的老鸦瓣鳞茎中还原糖含量始终高于室温处理,说明前者呼吸作用更强。
 
  一般认为,低温冷藏过程中(α+β)-淀粉酶活性变化与淀粉含量变化趋势相反[14]。但本试验中却发现老鸦瓣鳞茎冷藏期间,(α+β)-淀粉酶活力下降,但由于淀粉分解具有复杂性[15],其代谢不是仅由1种或2种酶所诱导和控制的。因此,鳞茎类植物休眠期间的淀粉代谢途径还有待深入研究。
 
  在本试验中,出现了可溶性蛋白含量先升后降的现象,这可能是由于在自然低温条件下,老鸦瓣鳞茎解除休眠后,体内各种代谢旺盛,可溶性蛋白含量会升高,而可溶性蛋白含量下降可能是由于各种酶活性变化所致。
 
  以上各个指标的变化趋势(淀粉酶除外)无论是上升还是下降,在同一取样时期,冷藏处理的变化幅度都大于室温处理。这说明老鸦瓣鳞茎内部生理代谢对低温诱导有明显响应,但这种响应与鳞茎休眠解除的具体关系尚不能确定。
 

  4.2冷藏对老鸦瓣鳞茎萌发与生长的影响

 
  低温处理对鳞茎植物后期的生长发育有很大影响。本研究发现,冷藏有利于老鸦瓣提早出苗并缩短出苗天数。鳞茎在解除休眠期间,为接下来的萌发及随后的植株生长做各方面准备。研究发现,低温能够延长郁金香的花前生长期约40 d[16];随着贮藏温度的降低,百合各个生育阶段均提前,总生育期缩短[17]。本试验亦发现冷藏后的植株各个物候期提前的现象。与郁金香不同的是,老鸦瓣冷藏处理后植株生育期的延长主要是通过延长倒苗时间来实现的。这可能是由于冷藏处理后的植株到达生长末期时(2~3月),外界环境温度较低,仍然利于植株生长,从而推迟了倒苗时间。
 
  冷藏后的老鸦瓣植株花发育不正常,结果率为0。可能是由于老鸦瓣夏季休眠期间完成花芽分化,而此期间较低温度下贮藏较长时间显然不利于老鸦瓣的花芽分化。但由于削弱了生殖生长,在一定程度上提高了鳞茎产量。这与缪媛媛等[8]研究老鸦瓣摘蕾处理利于提高产量的结果相似。老鸦瓣等早春植物在完成开花后进入生长后期,此时地下鳞茎开始迅速膨大,冷藏处理正好延长了这一时期,增产可能是花朵发育不正常与生育期延长共同作用的结果。因此,从生产的角度来看,冷藏处理不仅能够延长老鸦瓣的生育期,而且可以省去人工摘蕾的步骤,从而进一步提高产量。
 

  4.3老鸦瓣鳞茎解除休眠的关键时期

 
  经10周冷藏的老鸦瓣鳞茎在适宜的条件下能够发芽,且在后期的生长中表现出提早出苗、物候期提前,生育期延长等现象,可以认为已经充分打破休眠。试验发现:冷藏第6~8周时,鳞茎生根;可溶性糖含量在8周以后开始降低;还原糖含量在冷藏6周后开始急剧增加;可溶性蛋白含量在冷藏第6周出现峰值。综合以上形态指标与生理生化指标的结果,可以初步认为冷藏6~8周为老鸦瓣鳞茎打破休眠的关键时期。
 
  由于前人研究结果表明(4±0.5) ℃冷藏可以较好的打破百合科植物鳞茎的休眠[3, 5, 12, 18],而且(4±0.5) ℃冷藏条件容易获得,有利于实际生产中操作。因此本文初步探索了(4±0.5) ℃冷藏10周的老鸦瓣鳞茎的休眠解除情况,对于其他处理温度及时间有待于进一步研究。

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