Effect of Different Storage Time on the Seed Quality of Two Host Plants of Cistanche deserticola
Objective: To provide a high-quality source of host seedlings for the large-scale and standardised production of Cistanche deserticola plantation industry by studying the seed quality of two host plants (Haloxylon ammodendron and Atriplex canescens) with different storage times. Methods: Seeds of Haloxylon ammodendron and Atriplex canescens stored for 1 and 2 years were used as materials, and the indexes of seed clarity, thousand-seed weight, water content, and water absorption pattern were determined and analyzed. Results: The results showed that the thousand-seed weight and water content of the seeds of Haloxylon ammodendron and Atriplex canescens stored for 1 year were higher than that of those stored for 2 years, but the seed clarity and seed morphology and size were not affected by the storage time; the water absorption and rate of water uptake of the seeds of Haloxylon ammodendron stored for 1 year were lower than that of those stored for 2 years, while the opposite was true for Atriplex canescens; under the treatment of different germination temperatures (10˚C, 15˚C, 20˚C, 25˚C, 30˚C), the fastest germination rate of the Haloxylon ammodendron seeds was at 15˚C, and the germination rate of 1 year storage was greater than that of 2 years storage; Atriplex canescens seeds were stored for 2 years at 25˚C under the condition of sand cultivation, and the germination rate, germination potential and germination index of 2 years’ storage were higher than that of 1 year’s storage, and the germination performance was better. Conclusion: The quality of Haloxylon ammodendron seeds stored for 1 year was better, and the suitable temperature for germination was 15˚C; the quality of Atriplex canescens seeds stored for 2 years was better than that of those stored for 1 year, and there was the phenomenon of after-ripening of Atriplex canescens seeds, and the quality of the seeds after storage was better.
Haloxylon ammodendron
寄主植物栽培是种植优良肉苁蓉的基础,在自然条件下梭梭生长缓慢,小于4年植龄的梭梭接种肉苁蓉会使寄主植物生长不良,甚至死亡
供试梭梭和四翅滨藜种子分别于2021年、2022年采收于甘肃省武威市,在室温下分别贮藏2年和1年。筛选出无病虫害、颗粒饱满,大小一致的种子,储藏在干燥阴凉的地方备用,四翅滨藜供试种子已除去种翅。贮藏1年的梭梭种子,Hf表示;贮藏2年的梭梭种子,Ho表示;贮藏1年的四翅滨藜的种子,Af表示;贮藏2年的四翅滨藜种子,Ao表示。
净度分析和计算方法参照GB/T2930.2-2017《草种子检验规程–净度分析》。将收集的种子混合均匀,按照四分法随机取种,使用镊子将种子和其他植物种子挑出,其余部分则为杂质,将以上分离的各部分称重,计算各部分占比(%)。
去除杂质后,从净种子中随机数取100粒、500粒、1000粒进行重量检查(四翅滨藜为除去种翅后的净种子),使用万分之一电子天平测定重量,精确度为0.0001 g,重复4次,计算平均粒重(g)、标准差(SD)和变异系数(CV),计算千粒重。
从净种子中随机选取100粒梭梭、四翅滨藜种子,逐粒观察种子大小、颜色等,在体视显微镜下观察种子形态,并用游标卡尺测定梭梭种子的长、宽、厚,四翅滨藜种子的长、宽。
于供试样品中各取100粒梭梭种子,称重后分别放入培养皿中,加入蒸馏水浸没种子,置于25℃恒温培养箱中,每组重复3次,在吸水2、4、6、8、10、12、14 h时取出种子用滤纸吸干表面浮水,称重并记录,计算种子吸胀过程中的吸水量和吸水速率,并绘制种子吸水变化图。于供试样品中各取50粒四翅滨藜种子,称重后分别放入培养皿中,加入蒸馏水浸没种子,置于25℃恒温培养箱。每组重复3次,在吸水2、4、6、8、10、12、14、24 h取出种子用滤纸吸干表面浮水,称湿重并记录,绘制种子吸水变化图,计算方法相同。计算方法:吸水速率(g·H−1) = 吸水量/时间。
梭梭种子发芽率测定:梭梭种子发芽较快,试验发芽床选用双层滤纸,温度因素选择5个水平,即10℃,15℃、20℃、25℃、30℃。将梭梭种子浸泡冲洗,用0.3%的K2MnO4溶液消毒15 min后,蒸馏水反复冲洗至干净,放置在90 mm培养皿中进行发芽试验。每个培养皿中放置25粒种子,重复3次(以胚芽冲破种皮为发芽开始,共计数7 d),计算种子发芽率、发芽势和发芽指数。
发芽率(%) = (第7 d种子发芽数/供试种子数) × 100%
发芽势(GI %) = (第2 d发芽种子数/供试种子数) × 100%
发芽指数 = ∑Gt/Dt (Gt为时间t内的发芽数,Dt为相应的发芽时间) × 100%
四翅滨藜种子发芽率测定:选用砂床进行,温度选择25℃,将四翅滨藜的种子播种在盛有大小均匀砂粒的花盆,砂砾粒径为0.05 mm~0.08 mm,每个花盆放置25粒种子,播种后覆沙1 cm,重复3次,将其放置在25℃恒温培养箱中进行发芽,每天早晚喷水,保持花盆处于湿润状态。播种后每日观察种子发芽情况,从第一粒种子发芽时开始计数,连续记录7 d;出苗结束后,将花盆中的沙壤土全部倒出,检查并统计种子发芽情况,计算种子发芽率、发芽势和发芽指数,计算方法同梭梭种子。
采用Excel2016软件整理数据,并通过SPSS22.0统计软件进行方差分析。
样品 Samples |
样品重量(g) Original weight (g) |
净种子重量(g) Net seed weight (g) |
其他杂质重量(g) Weight of other impurities (g) |
净度(%) Clarity (%) |
增失比例(%) Gain/loss ratio (%) |
Hf |
5.1310 ± 0.042 |
3.5388 ± 0.052 |
1.5652 ± 0.026 |
69.33 ± 0.005 |
2.69 ± 0.006 |
Ho |
5.0494 ± 0.011 |
4.3430 ± 0.013 |
0.6996 ± 0.0180 |
86.13 ± 0.00 |
0.68 ± 0.004 |
Af |
5.4475 ± 0.034 |
5.0348 ± 0.023 |
0.3772 ± 0.024 |
93.03 ± 0.005 |
3.55 ± 0.003 |
Ao |
5.0618 ± 0.003 |
4.3709 ± 0.106 |
0.6533 ± 0.1218 |
87.02 ± 0.020 |
3.76 ± 0.036 |
采用百粒法、五百粒法和千粒重法对不同贮藏时间的梭梭和四翅滨藜种子进行粒重测定(四翅滨藜在去翅后进行重量分析),由
样品 Samples |
百粒法/g One hundred grain method(g) |
变异系数/% Coefficient of variation(%) |
五百粒法/g Five Hundred Grain Method(g) |
变异系数/% coefficient of variation(%) |
千粒法/g Millipede method(g) |
变异系数/% coefficient of variation(%) |
Hf |
0.2850c |
9.21 |
1.4615c |
3.41 |
2.9780c |
7.42 |
Ho |
0.2620c |
2.92 |
1.3021c |
2.27 |
2.6520c |
3.51 |
Af |
0.9375a |
4.76 |
4.7635a |
2.97 |
9.5578a |
1.86 |
Ao |
0.9104b |
12.83 |
4.0765b |
11.01 |
8.1394b |
7.81 |
注:同列不同小写字母表示差异显著(P < 0.05)。
梭梭、四翅滨藜种子含水量测定采用整粒高温烘干法(130˚C ± 5˚C)。如
时间/含水量(%) Time/Moisture content (%) |
Hf |
Ho |
Af |
Ao |
1 h |
6.842 ± 0.0005ab |
5.085 ± 0.0015b |
7.776 ± 0.0002ab |
5.994 ± 0.0027a |
2 h |
0.235 ± 0.0002a |
0.210 ± 0.0030a |
0.232 ± 0.0018b |
0.106 ± 0.0015ab |
3 h |
0.045 ± 0.0002b |
0.737 ± 0.0015a |
0.025 ± 0.0003c |
0.213 ± 0.0000c |
总含水量(%) |
7.123 |
6.031 |
8.033 |
6.313 |
注:同行不同小写字母表示差异显著(P < 0.05)。
四翅滨藜种子胞果具4翅,形状规则,但少数具有3翅或不规则种翅,去翅后的种子种皮坚硬,大多呈椭圆形或倒卵形,少数种子较小,呈不规则形状;颜色呈黄绿色或深褐色。Ao长为5.01 ± 1.29 mm,宽为2.45 ± 0.92 mm,长宽比为2.27 ± 0.80 mm,两者均大于Af;Af长为4.26 ± 1.00 mm,宽为2.78 ± 0.55 mm,长宽比为1.92 ± 0.48 mm;长宽比越大,表明种子长度与种子宽度差异越大。
图1. 梭梭种子、四翅滨藜胞果形态
如
如
如
样品 Samples |
发芽率(%) Germination rate (%) |
发芽势(%) Germination potential (%) |
发芽指数 Germination index |
Af |
23.00 ± 1.91 |
9.00 ± 3.42 |
0.80 ± 0.13 |
Ao |
56.00 ± 4.90 |
18.00 ± 7.75 |
1.89 ± 0.05 |
梭梭种子较小,无坚硬的种壳,种皮干燥时与种胚合为一体,种皮遇水易吸水膨胀,形成保护膜
综上分析,梭梭种子可快速吸水萌发并开始幼苗的生长,是沙漠植物的一种优势,避免种子在降水后受干旱胁迫而快速萌发完成生活史
在自然环境中,影响种子质量的因素有地域差异、水分、光照、温度等,西北大部分地区冬季严寒而干燥,夏季高温,降水稀少,在一些地区还常年伴随着较大的风沙,生态环境较差。梭梭和四翅滨藜的良种繁育不仅可以改善种植地的生态环境,还可作为珍稀药材肉苁蓉的寄主植物,增加当地经济收益。两者虽然生长环境一致,但无论种子形态还是萌发条件均存在差异,对种子质量进行全面研究,选择适宜的发芽条件,有利于提高种子利用率。梭梭目前已有种子质量检验标准;四翅滨藜暂无种子质量检验标准,室内发芽条件不够明确,通过试验种子发芽适宜于砂床上进行。梭梭和四翅滨藜种子质量研究是良种繁育的基础,也是肉苁蓉寄主植物培育的前提,是整个产业链健康发展的基础,因此对种子质量进行系统性研究十分必要。通过控制两种寄主植物的种子质量,最大化利用种子资源,提高种子育苗成功率,为社会经济生态带来无限的发展价值。
梭梭和四翅滨藜种子贮藏2年与贮藏1年相比较,种子净度、粒重、含水量均降低,且不受种子形态影响。梭梭种子具有遇水易吸胀的吸水特性,且贮藏2年的种子吸水量和吸水速率小于贮藏1年的;四翅滨藜种子不易吸水膨胀,贮藏2年的种子吸水量和吸水速率大于贮藏1年的。不同温度条件下,2种不同贮藏时间的梭梭种子发芽适宜温度为15℃,其次为10℃,且贮藏1年的种子发芽表现较好;四翅滨藜种子在25℃沙培条件下,贮藏1年的种子发芽率、发芽势和发芽指数小于贮藏2年的。贮藏2年后对梭梭种子质量产生明显影响,尤其是种子发芽活力,梭梭种子应在采收贮藏短时间内进行育苗;四翅滨藜种子通过贮藏促进种子后熟后再进行播种。
国家自然科学基金资助项目(31860349);甘肃省科技计划资助项目(18YF1NA072)。
*通讯作者。