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多花黄精(Polygonatum cyrtonema Hua)为百合科黄精属多年生草本植物,以其干燥根茎入药,是中药黄精的基原植物之一。黄精药材为我国常用的传统中药,具有补气养阴,健脾,润肺,益肾的功效。本文针对自然状态下多花黄精种子萌发困难和发茅率低这一现象,开展了多花黄精种子生物学特性和萌发规律观察研究,探讨并分析了引起多花黄精种子休眠的原因,并在此基础上进一步研究了解除多花黄精种子休眠的方法:针对多花黄精栽培基地夏季出现的提前倒苗现象,开展了夏季高温强光胁迫下多花黄精的生理生化变化的研究,探讨了外源物质处理缓解多花黄精植株胁迫伤害可行性。同时,本文还初步研究了遮阴对多花黄精生理生化、品质及产量形成的影响。
1.多花黄精种子种皮木质化,胚乳致密。通过种子解剖结构和吸水试验发现,种子不存在萌发吸水障碍。多花黄精种子采收后,冬季或翌年初春播种,其种胚在经历数月的生长与发育后,在第2年初夏才能伸出种孔。然后下胚轴逐渐膨大,长出类似于根茎的初生根茎结构,但此时初生根茎不能出苗,而会进入下一个休眠期,到第3年春季才能长出第1片真叶,其种子的休眠类型为形态生理休眠。采收的新鲜多花黄精种子在经过自然阴干处理后,种子活力会下降,且干藏也会导致多花黄精种子活力下降。最好的处理方式是将采收的新鲜种子直接与湿沙拌好后层积。湿沙层积过程中,多花黄精种子淀粉和粗脂肪含量呈逐渐下降的趋势,而α-淀粉酶和β-淀粉酶活性、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量均呈现先下降后上升再下降的趋势,表明层积期间多花黄精种子生理活动较为活跃。
2.不同层积温度下的多花黄精种子萌发率没有太大差异,但20℃沙层积更有利于多花黄精种子种胚发育和萌发,能够显著提高萌发种子中的初生根茎数量。经过适宜浓度的GA3和6-BA处理后,多花黄精种子萌发率和萌发种子中的初生根茎数量进一步提高。多花黄精初生根茎形成后进入下一个休眠期,而不同处理温度对多花黄精初生根茎休眠有显著影响。20℃常温处理不能解除初生根茎休眠,而室温处理和4℃的低温处理可以解除初生根茎休眠,促进初生根茎出苗。适宜浓度GA3和6-BA处理也能解除初生根茎的休眠,并能提高初生根茎根系活力,增强α-淀粉酶、β-淀粉酶和G-6-PDH酶活性,降低MDH酶活性,从而促进多花黄精幼苗的形成。GA3和6-BA可以解除多花黄精种子休眠,促进多花黄精初生根茎形成和幼苗的出土,但处理浓度过高不利于多花黄精种子萌发和出苗。本研究发现,100mg·L-1的GA3和200的mg·L-1的6-BA处理效果最好,在此浓度下,多花黄精种子只需要经历5~6月的发育时间就能萌发出苗。
3.根外浇灌适宜浓度的Ca2+处理可显著增强高温强光胁迫下多花黄精SOD、POD和CAT酶活性,减少细胞中02-·和H202含量,降低MDA含量和相对电导率,有效减轻了多花黄精的高温胁迫伤害。同时,Ca2+处理还提高了叶绿素含量、气孔导度、可溶性蛋白和脯氨酸含量,并加快了光合电子传递,降低了NPQ,提高了多花黄精PSII实际光化学效率、ETR和qP,使多花黄精能够在高温强光胁迫下维持较高的净光合速率(Pn)。但随着Ca2+浓度的增加,多花黄精的抗逆性会降低。本研究发现,10mmol·L-1的Ca2+处理能显著降低多花黄精的高温强光胁迫伤害,提高其根茎收获量及活性成分含量。
4.高温强光胁迫下,叶面喷施SA可促进多花黄精叶片脯氨酸和可溶性蛋白的积累,提高SOD、POD和CAT酶活性,降低O2-·产生速率和H202含量,使MDA含量和相对电导率显著下降,增强多花黄精抵御高温强光胁迫伤害的能力。同时,SA还能提高Fv/Fm、ΦPSII和qP,降低NPQ,并能促进气孔开放和C02转运,使多花黄精能够在逆境胁迫下维持较高的光学活性和Pn。但当SA浓度过高,则会加重多花黄精胁迫伤害。本研究表明,0.5~1.5mmol·L-1的SA处理都能提高多花黄精抗逆性,尤其以1.0mmol·L-1的SA的处理效果最佳。
5.遮阴显著降低了多花黄精叶片细胞中02-·产生速率、H202含量、MDA含量和相对电导率,并使SOD、POD和CAT酶活性维持在较高水平。同时,遮阴还促进了多花黄精叶片叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素的合成;提高了净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tt):降低了胞间C02浓度(Ci);并有效缓解Fv/Fm、ΦPSII、qP下降和Fo、NPQ上升的趋势,使多花黄精光合作用效率和PSII光学活性维持在较高水平。遮阴有利于多花黄精生长,能显著提高多花黄精总生物量,但过度遮阴会促进光合产物向地上部分运输,从而会降低光合产物向根茎的分配比例,使多花黄精根茎产量和黄精多糖(活性成分)含量下降。本研究发现,60%的透光环境适宜多花黄精的生长。并有利于多花黄精根茎产量和品质的形成。
1.多花黄精种子种皮木质化,胚乳致密。通过种子解剖结构和吸水试验发现,种子不存在萌发吸水障碍。多花黄精种子采收后,冬季或翌年初春播种,其种胚在经历数月的生长与发育后,在第2年初夏才能伸出种孔。然后下胚轴逐渐膨大,长出类似于根茎的初生根茎结构,但此时初生根茎不能出苗,而会进入下一个休眠期,到第3年春季才能长出第1片真叶,其种子的休眠类型为形态生理休眠。采收的新鲜多花黄精种子在经过自然阴干处理后,种子活力会下降,且干藏也会导致多花黄精种子活力下降。最好的处理方式是将采收的新鲜种子直接与湿沙拌好后层积。湿沙层积过程中,多花黄精种子淀粉和粗脂肪含量呈逐渐下降的趋势,而α-淀粉酶和β-淀粉酶活性、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量均呈现先下降后上升再下降的趋势,表明层积期间多花黄精种子生理活动较为活跃。
2.不同层积温度下的多花黄精种子萌发率没有太大差异,但20℃沙层积更有利于多花黄精种子种胚发育和萌发,能够显著提高萌发种子中的初生根茎数量。经过适宜浓度的GA3和6-BA处理后,多花黄精种子萌发率和萌发种子中的初生根茎数量进一步提高。多花黄精初生根茎形成后进入下一个休眠期,而不同处理温度对多花黄精初生根茎休眠有显著影响。20℃常温处理不能解除初生根茎休眠,而室温处理和4℃的低温处理可以解除初生根茎休眠,促进初生根茎出苗。适宜浓度GA3和6-BA处理也能解除初生根茎的休眠,并能提高初生根茎根系活力,增强α-淀粉酶、β-淀粉酶和G-6-PDH酶活性,降低MDH酶活性,从而促进多花黄精幼苗的形成。GA3和6-BA可以解除多花黄精种子休眠,促进多花黄精初生根茎形成和幼苗的出土,但处理浓度过高不利于多花黄精种子萌发和出苗。本研究发现,100mg·L-1的GA3和200的mg·L-1的6-BA处理效果最好,在此浓度下,多花黄精种子只需要经历5~6月的发育时间就能萌发出苗。
3.根外浇灌适宜浓度的Ca2+处理可显著增强高温强光胁迫下多花黄精SOD、POD和CAT酶活性,减少细胞中02-·和H202含量,降低MDA含量和相对电导率,有效减轻了多花黄精的高温胁迫伤害。同时,Ca2+处理还提高了叶绿素含量、气孔导度、可溶性蛋白和脯氨酸含量,并加快了光合电子传递,降低了NPQ,提高了多花黄精PSII实际光化学效率、ETR和qP,使多花黄精能够在高温强光胁迫下维持较高的净光合速率(Pn)。但随着Ca2+浓度的增加,多花黄精的抗逆性会降低。本研究发现,10mmol·L-1的Ca2+处理能显著降低多花黄精的高温强光胁迫伤害,提高其根茎收获量及活性成分含量。
4.高温强光胁迫下,叶面喷施SA可促进多花黄精叶片脯氨酸和可溶性蛋白的积累,提高SOD、POD和CAT酶活性,降低O2-·产生速率和H202含量,使MDA含量和相对电导率显著下降,增强多花黄精抵御高温强光胁迫伤害的能力。同时,SA还能提高Fv/Fm、ΦPSII和qP,降低NPQ,并能促进气孔开放和C02转运,使多花黄精能够在逆境胁迫下维持较高的光学活性和Pn。但当SA浓度过高,则会加重多花黄精胁迫伤害。本研究表明,0.5~1.5mmol·L-1的SA处理都能提高多花黄精抗逆性,尤其以1.0mmol·L-1的SA的处理效果最佳。
5.遮阴显著降低了多花黄精叶片细胞中02-·产生速率、H202含量、MDA含量和相对电导率,并使SOD、POD和CAT酶活性维持在较高水平。同时,遮阴还促进了多花黄精叶片叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素的合成;提高了净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tt):降低了胞间C02浓度(Ci);并有效缓解Fv/Fm、ΦPSII、qP下降和Fo、NPQ上升的趋势,使多花黄精光合作用效率和PSII光学活性维持在较高水平。遮阴有利于多花黄精生长,能显著提高多花黄精总生物量,但过度遮阴会促进光合产物向地上部分运输,从而会降低光合产物向根茎的分配比例,使多花黄精根茎产量和黄精多糖(活性成分)含量下降。本研究发现,60%的透光环境适宜多花黄精的生长。并有利于多花黄精根茎产量和品质的形成。