沙葱胚胎学及种子休眠机理的研究

【摘要】：沙葱(Allium mongolicum Regel.)属于百合科葱属,别名蒙古韭、蒙古葱,是蒙古高原特有种,为多年生旱生草本植物。不仅具有固沙和防止水土流失的重要生态价值,且是一种营养价值和药用价值极高的沙生蔬菜。目前有关沙葱的研究报道日趋增多,但有关沙葱大小孢子发生及雌雄配子体发育过程的研究尚未见报道。沙葱种子具有的休眠特性,给人工播种栽培带来了出苗率低及出苗不齐的生理障碍。因此,本文对沙葱的胚胎学及种子休眠机理进行了系统的研究,主要结论如下: 1沙葱大小孢子发生及雌雄配子体发育过程的研究 沙葱为薄珠心,倒生胚珠,孢原体积较大,大孢子母细胞进行减数第一次分裂形成二分体,其中近珠孔端的细胞逐渐退化消失,近合点端的一个完成减数第二次分裂,形成具有双核的胚囊,属于双孢子葱型胚囊。 小孢子母细胞减数分裂,胞质分裂为同时型,四分体多为左右对称型,极少数为四面体型。花药壁五层,属分泌型绒毡层。成熟花粉为2-细胞型,未见3-细胞型。 2沙葱种子休眠机理的研究 2.1沙葱种皮的透水性、透气性均较差,但前者不足以成为种子休眠的主要原因,后者是引起休眠的主要原因之一。沙葱种子种皮、种孔由厚壁细胞组成,强角质化,结构致密,吸水后的种子存在较强的机械束缚作用,是引起休眠的主要原因之一。 2.2沙葱种子浸提液对白菜种子的发芽率有抑制作用,其不仅能抑制种子发芽、影响幼苗生长,甚至还能造成幼苗出现畸形生长等情况,说明沙葱种子含有抑制萌发的内源抑制物质是引起休眠的原因。 2.3沙葱种子离体胚在MS基本培养基中培养,种胚能快速萌发,且萌发率高达85%,因此种胚不是引起沙葱种子休眠的主要原因;同时也可以说明内源抑制物质主要在种皮。 2.4沙葱休眠种子各有机相均含有萌发抑制物质,其不但抑制白菜种子的发芽率、苗高、根长,还对其种子本身产生抑制作用;打破休眠的种子中虽也含有低于休眠种子的萌发抑制物质,但主要集中于甲醇相。 2.5经GC-MS分析,沙葱种子有机相浸提液中分离鉴定出多种萌发抑制物质,主要为有机酸类、酯类、酚类、苯类、醛类、醇类和酮等。 2.6种子中内源ABA的含量随着层积时间的延长呈现先增高后降低的趋势,GA_3的含量先是迅速升高,后期有所下降,IAA呈现波动变化,且在打破休眠的前一天含量大幅度升高,ZR含量总体呈现下降趋势。(GA_3+IAA)/ABA与IAA/ABA比值呈现相似的变化趋势,随着层积时间的延长不断升高,层积第12天即种子解除休眠时其比值均达到最大。 综上所述沙葱种子休眠的机理为种皮、种孔结构导致了种子透气性差、且对种子萌发具有较强的机械束缚作用及种子含有的萌发抑制物及内源ABA抑制了种子的萌发,从而导致休眠。 该研究不仅填补了沙葱胚胎学和种子生理的研究空白,且对打破休眠措施的制定提供了理论指导,有着重要的理论意义和应用前景。