藥用植物種子形態(tài)生理休眠研究方法概述付長珍

1、虧轟爵 搔 T腸 , 嘶 N. t j a 側(cè) S帥腳 目斷 的 洲 的 間 腸 目加倒 物 加倒 陌拍國 陰‘P附, 例川李 列 月川”d ‘20 1 2淘峽兩岸盛CSNR 全國第10屆中藥及天然藥物資源學(xué) 術(shù)研討會 攢藥用植物種子形態(tài)生理休眠研究方法概述R e se ar eh M e t h o d s R e v i ew o f M ed i ei n a lPl an t Se ed M o r p h o l o g i

2、e ala n d Ph ysi o l o g i e al D o r m a n e y付長珍, 郭寶林(中國 醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥用植物研 究所 )摘 要 本論 文基 于植物生理生 態(tài)學(xué)方 法, 綜述 了具有形 態(tài)生理休 眠 (M PD ) 藥用 植物種子 的特性、 分類,介紹 T 一種 打破 種子形態(tài)生理休 眠的通用 方法。關(guān)鍵詞 形態(tài)生理休眠; 藥用植物種子; 分類; 破眠方 法形態(tài) 生 理休眠 (m o r p ho p hy s

3、 i o l o g i c a ld o r m a n c y, M P D ) 是植物種子休眠 的最復(fù)雜的一種類型,即 同時(shí)含有形 態(tài)休眠 和生 理 休眠。 在藥用 植物 中具有該特性的種子有人參、 細(xì) 辛、 羌活、 淫 羊蕾等。 對于 一種未知休眠類型 的種子, 如何判斷是 否屬于 形態(tài)生 理休眠 類型, 可 以首先看研 究對 象是 否屬于常發(fā)生 MPD 的植物類群, 具有 M PD 現(xiàn) 象的植物常分布于木蘭科、 毛 莫科、 嬰

4、粟科、 馬兜鈴科、 小聚科、 冬 青科、 傘形科、 五加 科、 百合科、 天南星科等。 最好的方 法是可 以根據(jù)種子休眠生 理學(xué)家 B a s k i n (2 004 ) 總 結(jié)的種子休眠類型檢索表 進(jìn)行判斷, 見表 1。 在定義休眠 的時(shí)候常提到 “適宜 溫度”的概念, “適宜 溫度 ” 指的是在該植物野生 條件下的原 生環(huán) 境中, 種子 萌發(fā)時(shí)的溫度,因此研 究者在進(jìn) 行判斷的時(shí)候要盡 可 能獲知該植物的原生境種子 萌發(fā)溫 度。

5、但表 1 所述的適宜溫度可能是原生 境發(fā)芽溫度及 稍高或者稍低的一個范 圍。表 1 植物種子休眠 分類檢索表1. 種皮 (廣 義) 不透 水. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ? ?22. 種皮損傷 后 2 周 內(nèi)種子萌發(fā). . . . . . .

6、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ? ?物 理休 眠 (PY )2. 種皮損傷后 2 周 內(nèi)種子未萌發(fā). . . . . . . . . . . . . . . . . . ? ? 綜合休眠 (P Y + P D )1. 種皮 (廣 義 ) 透 水. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7、. . . . . . . . . . . . . . . . ? ?, ? ? 33. 胚未 分化 或 己分 化但未發(fā)育完全. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ? ?44 . 胚未 分化. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8、. . . . . . . . . . . . ?? 特殊 的形態(tài)休眠4. 胚 己 分化但 未發(fā)育完全. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ? ? 55. 適宜 溫度 下, 種子在 3 0 d 內(nèi)萌發(fā). . . . . . . . . . . . ? ? 形態(tài)休眠 (M D )5. 適

9、 宜溫度 下, 種子在 3 0 d 內(nèi)未萌發(fā). . . ?? 形態(tài)生 理休眠 (M PD )3. 胚發(fā) 育完全. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ? ? 66. 適宜溫度 下, 種 子在 30 d 內(nèi)萌 發(fā). .

10、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ? ? 非休眠6. 適宜溫度 下, 種子在 30 d 內(nèi)未 萌發(fā). . . . . . . . . . . . . . . ? ? 生理休眠 (PD )注 : 適宜溫度指模擬植物野生條件下 的原生境下 種子萌發(fā)時(shí)的溫度1. 形 態(tài)生理休眠 ( M PD ) 的特性和分類目前 國內(nèi)外 關(guān)于種子 休眠的研 究多集中在生理 休眠 和形 態(tài)生

11、理休眠, 解除這 2 類休眠 可能 需要 不 同 的層 積處 理 (層積指將種子置 于濕 潤 的基 質(zhì), 常以沙 作為基 質(zhì) )。 層 積分高溫 (溫 度范 圍15一3 5 ℃, 其 中 2 0一2 5 ℃最 常用 ) 層 積和 低溫 (溫 度范 圍 0一r o ℃, 其 中 5℃ 左右 最常 用 ) 層 積。 接 下來重 點(diǎn)介紹 形態(tài) 生理 休眠 的解 除。具 形態(tài) 生 理休眠 的種 子, 只有 當(dāng)胚 生長 到特定長 度且 生 理休眠

12、也 被解除之 后 種子 才可 能萌發(fā), 然而 胚 生 長 和 生 理休眠 的解除 哪 個先 發(fā)生 得 依 據(jù) 不 同物 種而 言, 有 的是 生 理休 眠解 除后 胚 再 生 長(Ba s k i n , 1 9 85 ) ; 有 的二者可 能同時(shí) 發(fā)生 (Ba s ki n, 19 8 4 ), 因而解 除休眠 的層 積處 理也 不一樣,主要 分 以下 4 類 (l ) 僅 高溫 層積 ; (2 ) 僅低 溫層 積, 如西 康玉蘭 (

13、韓春艷, 20 1 0 )、 明黨 參 (厲云氮歌尸 炸 1腸 1晰 Na七 “目 S帥腫咖 m 翻 Ha t U 閣 場 目 心 佃 IMa如倒 尺 . 以劃r C e s Pr 以翻目 啊 ‘刊 燦喻州‘20 1 2海峽兩岸盛CSN R全國第1 0 屆中藥及夭然藥物資源學(xué)術(shù)研討 會 嫩3. 植物生活史未知 的 M P D 種子破眠方法 ( M o v e 一A l o n g Ex P e r i m e n t )B a s k

14、i n 根據(jù) 自己多年的研 究經(jīng)驗(yàn)總 結(jié) 了一 套實(shí)驗(yàn)方法, 適 用于 不知道所研 究植物的生活 史的種子類型, 但是 研 究前也 能盡 可 能多的 了解到 該植物的種子 生態(tài) 學(xué)方面的信息。 具體實(shí)驗(yàn) 方法如下: 6 個處 理組, 見表 8, 每組 3 個重 復(fù), 每重 復(fù) 5 0 粒 (在種子 量特別少時(shí), 可 以相應(yīng) 減少 ), 種子與沙混 合置 于培養(yǎng)皿 中, 保持濕 潤。 所用培養(yǎng)箱設(shè)置變溫 (高溫/低溫 1 2 份12 h

15、) 心粗 硯 / 黑暗 14 份8 h。系列 A : 30 / 巧 ℃, 2 0 / 1 0 ℃ 而 后 15/ 6 ℃ 模擬 自然環(huán) 境下 由夏天 到秋天 溫度逐漸降低, 1 ℃ 或 5 ℃ 恒溫或 1/ 5 ℃模擬冬天, 這一 系列溫度基本可反 映 自 然 條件下 四季溫 度的變化, 可根據(jù)原植物生境所在地作相應(yīng)改變。 實(shí)驗(yàn) 結(jié)果 的分析: l ) 若種子屬 非休眠或 形態(tài)休眠 (M D ), 則可 能在這 6 個處理 組中的 l

16、個或幾 個條件下萌發(fā) ; 2 ) 通過 系列 A 可 知僅高溫層積是否 足 以解除休眠, 若足 以, 那 么 種子應(yīng) 該在 未經(jīng) 過低溫 之前就可 以萌發(fā), 從 系列 B 可 知僅低溫層 積是否足 以解除休眠, 若足以, 那么種子應(yīng)該在未經(jīng)過高溫之 前就可 以萌發(fā) ; 3 ) 系列 A 和 B 同時(shí)進(jìn)行, 比較 2 組數(shù)據(jù)可 知是否需在低溫前給與高溫 層積種子才能萌發(fā)。通過 上述 處 理可 大致 確 定屬于 哪一 類型 的 M PD,

17、但 要具體確 定還 需 下列信息, 如 (l ) 若種子 萌發(fā)需經(jīng)過低溫層積, 由表 1一7 可知 則種子休眠 屬于 二級檢索下的 1 種, 即 中度復(fù)雜、 深 度復(fù)雜或深度簡單雙重 M pD, 再根據(jù) G A : 是 否能代替低溫層 積而 使種子 萌發(fā)來判斷 具體數(shù)哪 一類, 將剛采收的種子 用 10 m g / L 或 10 m g / L G A : 處 理后 置于 2 0 / 1 0 ℃培養(yǎng)約 1 2 周 看種子 是否萌發(fā) ;

18、(2 ) 中度簡單、 深度簡單和低 度復(fù)雜 MPD 的確 定, 需依據(jù)胚 在 暖溫或低 溫 階段是否生 長 和 G A : 是 否促進(jìn)種子 萌發(fā)。 若經(jīng) 過 高溫層 積后, 胚在暖溫階 段生長, 說 明種子 具 中度簡單或深 度簡單 MPD, 就 需根據(jù) G A 3 是否促進(jìn)種 子 萌發(fā)來確定, 將胚 己生長 的種子用 10 m g / L G A 3 (G 戈 / : 更好 ) 處理, 看G A : 是 否能替代低溫層 積而促進(jìn)種子

19、萌 發(fā), 若能, 則具 中度簡單 MPD, 反 之則 為深 度簡單 M PD,但 G A 3 能促進(jìn) 具 深度簡單 M PD 種子 的胚生 長, 不 能促進(jìn) 種子 萌發(fā)。 若種子經(jīng) 高溫層積 后 胚在暖溫階段不 生長, 而 在低溫階 段生 長, 則種子具低度復(fù)雜 MPD。若種子經(jīng) 過這 一系列實(shí)驗(yàn), 皆沒 有發(fā)芽, 可 能因?yàn)? (l ) 種子 沒有活力 ; (2 ) 對某些 物種而言 在 2 0 / 1 0 ℃ 下層 積 4 周 不

20、足 以讓 種胚 生長 完全, 如鮮黃連屬在 30 / 1 5 ℃ 層積 1 2 周 后, 需在 20 / 1 0 ℃下層 積 6 周, 胚才能生長 完全 (B a ski n , 19 8 9 ) ; (3 ) 以 5℃作為低溫 不夠, 可 改為 l℃或 5/ l℃ (B a ski n ,19 5 ) ; (4 ) 對 于某些物種, 黑 暗更 利于種子萌發(fā)。這一研 究 方法 也可 用 于生 理休眠 的研 究, 當(dāng)供試種子量 十分有限時(shí)

21、, 也 可 只設(shè) 系列 A 和 B。若所研究種子產(chǎn)于 當(dāng)?shù)? 則可直 接將種子播于 室外。4. 總 結(jié)當(dāng)著 手研 究某植物種子 休眠 特性時(shí), 可采取如下步驟: ( l ) 查閱 同科屬植物 種子 是 否具休眠現(xiàn) 象, 若 有, 屬何種休眠, 可 能具 有相似特性 ; (2 ) 通 過種子 吸水率實(shí)驗(yàn) 看是否存在 種皮吸水障礙, 據(jù)此判斷是 否 具物理 休眠 (PY ) ; (3 ) 解 剖種子, 觀察胚 的發(fā)育情況, 未分化 (屬特殊

22、的形態(tài)生理 休眠 )、 已分 化但 未發(fā)育完全 (形態(tài)休眠 或形態(tài) 生理 休眠 )、 發(fā)育完全 (非休眠 或生理 休眠 ) ;(4 ) 測 定種子 生 活力, 確保 供試 種子 為有 生活 力種 子 ; (5 ) 彩 月Mo v e 一a l o n g 實(shí) 驗(yàn)方 法可 在 最短 的時(shí) 間內(nèi), 用 最少 的種子 獲 悉種 子休 眠特性 方面 的信 息, 以及如 何解 除休 眠 ; (6 ) 在 (5 ) 的基 礎(chǔ)上,對解 除休 眠 的方