1、本科毕业论文（20 届）紫茉莉种子休眠和萌发特性研究所在学院 专业班级 生物科学 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 I目录目录 .I摘要 .II关键字 .IIAbstract.IIKey words.II1 引言 .12 材料与方法 .22.1 材料 .22.2 实验方法 .22.2.1 种子形态结构观察 .22.2.2 种子生活力测定与发芽实验 .22.2.3 种子吸水性研究 .22.2.4 离体种胚萌发测定 .32.2.5 种子萌发抑制物研究 .32.2.6 种子萌发机械障碍的研究 .32.3 数据处理 .33 结果与分析 .33.1 紫茉莉种子形态结构 .33.2 紫茉莉
2、种子生活力和发芽率 .43.3 紫茉莉种子吸水特性 .43.4 离体种胚萌发 .53.5 种子萌发抑制物 .53.6 种子萌发机械障碍 .64 讨论 .64.1 紫茉莉种子休眠机制 .64.2 紫茉莉种子休眠的生态意义 .74.3 紫茉莉种子休眠的破除 .7参考文献： .8致谢： .9II紫茉莉种子休眠和萌发特性研究摘要：本文对紫茉莉(Mirabilis jalapaL.)种子萌发特性进行了研究，结果表明：紫茉莉种子各部分中可能存在均存在萌发抑制物；对离体种胚进行培养时，第3 天子叶开始变绿，下胚轴能伸长，胚根也可进行发育，说明紫茉莉不存在种胚休眠。导致紫茉莉发芽率低的主要因素是紫茉莉种子外面
3、的厚果皮以及种皮的机械阻碍作用，即紫茉莉种子的休眠属于强制性休眠。关键字：紫茉莉；萌发特性；离体胚 Characteristics of dormancy and germination of Mirabilis jalapaL. seedsAbstract:In this paper, the characteristics of dormancy and germination of Mirabilis jalapaL. seeds was studied, the results showed that germination inhibitors may exist in every
4、part of the Mirabilis jalapaL. seeds ; The seed embryo isolatedly cultivated was observed, begin to turn green, cotyledon changed green 3 days after ,the embryonic axis could extend and , embryonic root could develop normally ,This phenomenon indicated that the embryo had the dormancy characteristic
5、 . The mechanical barrier of the thick Pericarp and seed coat were found to be the main factors causing the dormancy of Mirabilis jalapaL.seeds, namely the dormancy of Mirabilis jalapaL. Seeds belonged to compulsory dormant seeds.Key words:Mirabilis jalapa L.; germination characteristics; isolated s
6、eed embryo11 引言紫茉莉（Mirabilis jalapaL.）为紫茉莉科紫茉莉属植物，俗名地雷龙、胭脂花、粉豆花、夜饭花等 1。紫茉莉具有多方面的应用，其种子的胚乳为粉制，干后碾成粉加香料，可作化妆粉用 2。李西安等对紫茉莉种子的化学成分进行了研究 3，邝嘉乐、张德志和危英、杨小生分别对紫茉莉根的化学成分进行了研究 4-5，李凌智等对紫茉莉的花和叶的有效成分进行了分析 6，其研究结果发现在紫茉莉的根、茎叶、种子和花中均含有多种生物活性成分。彭跃峰等利用茎提取物对小菜蛾、菜粉蝶、斜纹夜蛾的生物活性进行了研究发现茎提取物具有杀卵活性，对菜粉蝶 4龄幼虫具有触杀活性和拒食活性 7，在药
7、学的研究方面发现紫茉莉中的某些活性成分具有抗癌 8、抗菌 9、溶血 3抗病毒 10、降血糖 11等作用，这些研究为紫茉莉的开发和利用展现了广阔的前景 12。在 园 艺 上 紫 茉 莉 也 是 一 种 可 以 起 到 绿 化 、 美 化 环 境 和 净 化 空 气 作 用 的 好花 卉 13， 王 永 飞 对 紫 茉 莉 的 生 物 学 特 征 和 栽 培 进 行 了 研 究 指 出 紫 茉 莉 可 以 通过 种 子 繁 殖 或 者 在 深 秋 时 将 根 挖 出 在 第 二 年 春 季 重 新 种 植 ， 但 是 由 于 播 种 法得 到 的 苗 长 势 旺 ， 因 而 多 采 用 播 种 法
8、 繁 殖 8。 紫 茉 莉 在 作 为 园 林 植 物 栽 培 的同 时 它 也 是 一 种 入 侵 生 物 14。 周 晓 奎 对 紫 茉 莉 的 生 理 生 态 特 性 和 化 感 作 用进 行 了 初 步 研 究 ， 指 出 紫 茉 莉 具 有 较 高 的 遗 传 多 样 性 和 较 强 的 化 感 作 用 和 化学 毒 性 15-16。 许 桂 芳 研 究 了 紫 茉 莉 的 入 侵 特 性 并 对 入 侵 风 险 进 行 了 评 估 ， 指出 繁 殖 能 力 强 、 耐 盐 性 强 和 较 强 的 化 感 作 用 是 其 入 侵 成 功 的 主 要 原 因 ， 并 提出 紫 茉 莉
9、具 有 较 高 的 入 侵 风 险 应 对 其 严 加 控 制 17。另据有关资料显示，紫茉莉种子有 4-5 个月的休眠期，由于种皮较厚，田间自然发芽需要 50 天左右 18，但也有资料显示紫茉莉仅有短暂的休眠期 19，这给紫茉莉的育苗工作带来了极大的不可预测性。种子繁殖是生产上主要的繁殖方式之一，它具有一些其他繁殖方式所不具有的优势，因此种子繁殖在生产和研究上得应有很广泛。但是自然条件下的许多植物种子存在休眠现象，并且因为植物的生存环境的不同植物的休眠类型有很多种 20，这是植物对自然生态环境的一种适应 21，这个应用造成了一些障碍，因此研究植物种子的休眠在生产实际和科学研究领域具有十分重要
10、的意义。在2目前的研究基础上研究紫茉莉种子的休眠特性不仅可以为园艺上得育苗提供依据，也可以为紫茉莉入侵机制的深入研究打下基础。2 材料与方法2.1 材料供试种子与 2011 年 10 月采自凯里学院校园内的紫茉莉植株，采摘后在实验室内晾干备用。本文提及的紫茉莉种子指采收后晾干了一周的种子。2.2 实验方法2.2.1 种子形态结构观察在 T 式显微镜下对紫茉莉的成熟种子进行解剖，观察种子各部分的形态结构。取一定量种子用镊子分离各部分结构，称重测量各部分所占质量比。2.2.2 种子生活力测定与发芽实验活力测定:用 TTC 法测定紫茉莉种子的生活力：在 25下浸种 24 小时后剥去果皮及种皮并去除胚
11、乳得到紫茉莉种子的胚，用 0.5%的 TTC 溶液于 35黑暗条件下染色 2 h，统计染色结果。胚的重要结构染成有光泽的鲜红色的种子即为有活力的种子。实验重复 3 次每重复 30 粒种子。种子活力计算公式：种子生活力百分数=（有活力的种子数/供试种子数）100%发芽实验:选出足够数量的种子用 1%的高锰酸钾处理 2 h，将处理好的种子放入铺有两层滤纸的培养皿，用蒸馏水润湿滤纸，在 25的条件下进行培养，每个培养皿放置 50 粒种子，设 3 个重复。培养期间每天加入适量的蒸馏水保持滤纸湿润。第 10 天统计发芽数计算发芽势，第 20 天统计发芽数计算发芽率。计算公式：发芽势=（第 10 天发芽的
12、种子数/供试种子数）100%发芽率=（第 20 天发芽的种子数/供试种子数）100%2.2.3 种子吸水性研究称取 3 份种子，每份 5g，第 1 份不作任何处理，第 2 份去除外面的黑色的果皮，第 3 份去除果皮后用解剖刀沿胚根两侧划破种皮。第 2、3 份种子实验时连带去除的果皮一起进行吸水测定。将处理好的种子分别放入 50ml 的烧杯中，加蒸馏水浸泡，于 2、4、6、8、10、12、24、36、48h 取出种子，用吸水纸吸干种子表面的水分，称重，测定吸水量，实验重复 3 次。吸水量（g）=浸种后质量浸种前质量32.2.4 离体种胚萌发测定将种子在清水里浸泡 24 h，然后用镊子小心的剥去果
13、皮及种皮，并去掉胚内部的胚乳，即得到离体种胚。离体种胚在培养皿内以两层滤纸做基质进行培养，用蒸馏水润湿滤纸，每皿 25 粒，每个处理设置 3 个重复，每天观察离体种胚萌发情况。2.2.5 种子萌发抑制物研究将种子的果皮 5g、种皮 0.2g、胚 1.0g、胚乳 1.0g 在 25的条件下分别用20ml、10ml、10ml、10ml 的蒸馏水在 25下浸提 24h 得浸提液。在 25下用浸提液培养白菜种子，48 h 时测定发芽率并测定胚根长度。每个处理 30 粒种子，3 次重复，培养时每个培养皿加 3ml 的提取液，以蒸馏水培养作为对照。2.2.6 种子萌发机械障碍的研究选出足够数量的种子用 1
14、%的高锰酸钾处理 2 个小时，用处理好的种子进行发芽实验。发芽实验有 4 个处理，处理 1 是不对种子做任何处理，处理 2 是去除果皮，处理 3 是去除果皮后再用镊子剥离部分种皮仅露出胚的顶端，处理 4是去除果皮和全部种皮，分别用 A、B、C、D 表示。每个处理 25 粒，3 次重复。将处理好的种子放入铺有两层滤纸的培养皿，用蒸馏水润湿。在电热恒温培养箱中培养，培养温度为 25（1.5）。在萌发期间保持培养皿中滤纸湿润，每天统计萌发种子数量，第 4 天计算发芽势，第 7 天计算发芽率，并计算发芽指数。发芽率、发芽势计算公式同 2.2.2。发芽指数计算公式：GI=（Gt/Dt ）其中 Dt 为发
15、芽天数，Gt 为对应天数中发芽的种子数。2.3 数据处理用 Excel2003 对数据进行处理，使用 SPSS17.0 对数据进行统计分析，采用最小显著差数法（LSD 法）对数据进行多重比较。3 结果与分析3.1 紫茉莉种子形态结构紫茉莉种子为瘦果，从外到内的结构依次是果皮、种皮、胚、胚乳。其中果皮为黑色，较厚，占种子总重的 45%左右，种皮为棕褐色，较薄，种子浸水以后较易剥离，占种子总重的 4%左右;胚由两片子叶构成，呈现淡黄色占种子总重的 27%左右，最内部的白色部分为胚乳，占全种重量的 24%左右。4图 1 紫茉莉种子的结构a 紫茉莉种子 b 去除一半果皮的种子 c 去除果皮的种子 d
16、去除种皮的种子 e 紫茉莉种子的胚乳f 紫茉莉种子的种胚3.2 紫茉莉种子生活力和发芽率由表 1 中 TTC 染色结果可知紫茉莉种子为高活力种子，30 粒种子种有活力种子数目平均为 28.67，但在实验期间紫茉莉种子没有萌发，说明紫茉莉种子存在休眠现象。表 1 紫茉莉种子活力测定与发芽结果结果统计重复A B C 发芽势 发芽率1 28 2 0 0 02 29 1 0 0 03 29 1 0 0 0平均 28.67 1.33 0 0 0A 指正常染色的有活力种子数 B 指染色不正常的无活力种子数 C 指发生腐烂的种子数3.3 紫茉莉种子吸水特性由图 2 可以看出未经任何处理的种子在整个吸水过程中
17、一直表现为缓慢吸水，经过处理的两组种子的吸水速度明显的快于不经处理的种子，而划破种皮5种子的吸水速度有明显快于只去果皮的种子，划破种皮的种子在前 4h 小时快速吸水之后吸水量就区域稳定，指去除果皮的种子在前 2h 快速吸水之后吸水速率变缓。虽然不同处理的种子吸水速率不同但是到 48h 时吸水量基本一致，这表明，果皮和种皮都对种子的吸水有一定限制作用，但是限制作用主要表现在吸水的速上，对种子的吸水量没有明显的阻碍作用，因此，种皮、果皮的透水性对种子的萌发没有抑制作用。图 2 紫茉莉种子吸水曲线3.4 离体种胚萌发在对紫茉莉的胚进行离体测定时，紫茉莉的离体种胚在培养的第 1 天子叶就就有展开的现象
18、并且胚根可以伸长，在第 3 天时子叶开始变绿，由此可以推断紫茉莉的胚不存在发育不完全和生理后熟现象，所以胚不是影响紫茉莉种子萌发的抑制因子。3.5 种子萌发抑制物表 2 紫茉莉种子各部分水提取液对白菜种子萌发的抑制作用提取物 发芽率 根长（cm ）对照 96.67%A 11.31A果皮 91.11%A 9.34B种皮 94.45%A 9.38B胚乳 95.55%A 6.51C胚 98.89%A 5.16D注：均值差的显著性水平为 0.05。 由表 1 可知，紫茉莉的种子的各部分提取物对白菜种子的萌发率没有抑制6作用，发芽率均可达 90%以上，但是各提取液对白菜的胚根伸长均有显著的抑制作用，对照
19、组根长最长为 11.31cm，最短的为胚提取液，为 5.16cm。胚乳水提取液与种胚提取液存在显著差异，后者与种皮和果皮水提取液之间也存在显著差异，果皮与种皮水提取液之间没有差异。这说明紫茉莉种子内可能存在水溶性萌发抑制物。3.6 种子萌发机械障碍图 3 不同处理对紫茉莉种子萌发的影响由图 3 可以看出紫茉莉种子不同处理之间的发芽率、发芽势和发芽指数均存在显著差异，其中去除种皮的种子萌发率、发芽势和发芽指数最高，分别为92%、 76%、 8.17。未经任何处理的种子在实验天数内不能萌发，只去除果皮的种子萌发率、发芽势和发芽指数也很低与未经处理的种子之间不存在显著差异，露出胚根而未完全去除种皮的
20、种子的萌发率、发芽势和发芽指数与完全出去种皮的种子存在显著差异。由此可知果皮、种皮的机械性限制作用对紫茉莉种子的萌发有着明显的抑制作用。4 讨论4.1 紫茉莉种子休眠机制种子休眠的原因大致可归为两大类: 第一类是内源因素即胚本身因素 , 包括胚的形态发育未完成; 生理上未成熟; 缺少必须的激素或存在抑制萌发的物质. 用低温层积、变温处理、干燥、激素处理等方法可解除. 第二类是外源因素即胚以外的各种组织,即种壳( 种皮、果皮或胚乳等) 的限制, 包括种壳的机械阻碍、不透水性、不透气性以及种壳中存在抑制萌发的物质等. 用物理、化学方法破坏种皮或去除种壳即可解除。紫茉莉的休眠属于由果皮和种皮引起的休
21、眠。7紫茉莉的果皮很厚，重量占种子总重的 45%左右，但是本研究发现，紫茉莉的果皮、种皮不会限制紫茉莉种子的吸水，因此紫茉莉的休眠是由于紫茉莉种子的果皮和种皮的机械性限制作用引起的。种子休眠的抑制剂作用机理认为, 种子休眠是由于在种子的不同部位存在抑制物, 如醛类、酚类、有机酸、脱落酸、生物碱等 22。本实验发现紫茉莉种子果皮、种皮、胚乳和种胚的水提取液对小白菜根的伸长有抑制作用，但对小白菜的萌发率没有影响，这与所报道的紫茉莉其他部位水提取液抑制作物种子萌发有所不同，由于紫茉莉是一种入侵生物，这种抑制作用可能是种子所特有的入侵机制，其水提取物是否抑制紫茉莉幼苗的发育还需进一步研究。4.2 紫茉
22、莉种子休眠的生态意义自然条件下紫茉莉种子需要在土壤里存在一段时间，直到果皮、种皮被腐蚀，从而解除其限制性作用后种子才会萌发。野外观察发现紫茉莉种子在 11 月份成熟后有一部分种子因为偶然原因果皮破损而萌发，但之后由于受冬季低温影响而全部死亡，所以果皮和种皮的限制是对种胚的一种保护，这种保护作用可以提高紫茉莉幼苗的存活率，从而大量繁殖后代扩展自己的生活区域。但这种限制作用不利于种苗的培育，因此在生产上应想办法解除果皮、种皮的限制。4.3 紫茉莉种子休眠的破除紫茉莉种子的休眠主要是因为果皮、种皮的机械性限制所引起的强制性休眠，在园艺应用中可以采用机械的方法破除果皮和种皮的限制性作用，以促进紫茉莉种子的萌发。
