防风种子休眠生理与栽培技术研究

论文摘要

防风（Saposhnikovia divaricata）是一种重要的药用植物,同时也是一种固沙植物。随着防风野生资源的日益枯竭,人工种植防风研究逐渐成为热点。而防风人工栽培中最大的问题是由于种子休眠特性加上东北地区春旱的气候特点造成的出苗缓慢、出苗不齐。本文以东北和内蒙古东部地区防风为研究对象,开展防风群落学特征、种子休眠生理和栽培技术研究,对人工优质栽培防风具有重要的意义。东北地区防风多分布于下列群落中:狼针草、白扦云杉林中;矮丛苔草、花木蓝、辽东栎林中;荆条、黄背草灌草丛中;麻黄、冰草灌草丛中;黄囊苔草、多裂叶荆芥、狼针草草原中;寸草、羊草、大针茅草原中;线叶菊、羊茅草原中;羊草、羊茅草原中;小白蒿、冰草、羊茅草原中;阿尔泰针茅、糙隐子草草原中。从我国防风的主产区东北及内蒙古东部地区共采集36份防风种子样品,通过测定这些种子样品的净度、千粒重、含水量、生活力与发芽率,对测定结果进行统计分析后制定了防风种子的质量分级标准。防风种子共分4级:Ⅰ级防风种子,发芽率≥80%、生活力≥92%,净度≥93%,千粒重≥3.7g、含水量≤9%;Ⅱ级防风种子,60%≤发芽率＜80%、82%≤生活力＜92%、84%≤净度＜93%、3.2 g≤千粒重＜3.7 g、含水量＜9%;Ⅲ级防风种子,40%≤发芽率＜60%、72%≤生活力＜82%、75%≤净度＜84%、2.7 g≤千粒重＜3.2 g、含水量≤9%;Ⅳ级（不合格种子）防风种子发芽率≤40%、生活力≤72%、净度≤75%、千粒重≤2.7g、含水量≥9%。对防风种子的休眠原因进行了研究,结果表明防风种子去皮后的种仁发芽率、吸水率和呼吸强度均未见提高,说明种皮障碍不是导致防风种子休眠的原因;通过制作石蜡切片观察防风种子胚在贮藏期间的发育动态,发现防风种子胚存在形态后熟现象,但贮藏至翌年春季,绝大多数种子的胚已发育完全,因此不是造成田间出苗率低、发芽缓慢的主要原因;本文用首创的原位作用研究方法,直接证实了防风种子中内源抑制物质是抑制其种子萌发、导致种子休眠的主要原因。通过定期观测6种不同贮藏条件下防风种子的生活力、电导率、粗提物抑制活性与发芽率等生理生化指标,确立能够保持防风种子生活力、提高种子发芽率的适宜贮种方式。结果表明:冷藏沙藏、冷冻沙藏不适用于防风的贮种;室温干藏、冷藏干藏与冷冻干藏适用于防风种子的长期贮种,其中又以冷藏干藏最好;室温沙藏不适用于长期贮种,建议防风种子收获后采取干藏的方式,播种前一个月室温条件下层积,可以加快防风种子的发芽速率。分别采用GA溶液浸种,细沙摩擦,有机溶剂浸种,流水冲洗,杨、柳枝浸出液浸种等方式处理防风种子。结果表明有效解除防风种子休眠的方法:始温为45℃的温水浸种24 h,防风种子发芽率可提高至67.5%;流水冲洗48 h,防风种子发芽率可提高至75%;首先用始温为45℃的温水浸种24 h,然后加入柳枝浸出液,防风种子发芽率可提高至75%。采用有机溶剂提取法对防风种子中的内源抑制物质进行初步提取与分离,获得乙醚相Ⅰ、乙醚相Ⅱ、乙醚相Ⅲ、乙醚相Ⅳ、水相Ⅱ、水相Ⅲ、水相Ⅳ共7个提取分离物。生物测定结果表明,3个水相提取物具有较高的抑制活性。用硅胶柱层析对3个水相提取物进一步分离与纯化,根据生物测定结果将有活性的过柱收集液浓缩后进行HPLC-MS分析鉴定,并查阅相关文献推测防风种子中的内源抑制物质有:亚麻酸、脱落酸、β-古甾醇阿魏酸酯、齐墩果酸、5-O-甲基阿米醇、升麻酸、β-桉叶醇、6-O-乙酰基熊果苷、绿原酸。防风大规模栽培成功的关键技术在于如何提高田间出苗率,种子经温水浸泡后掺沙播种,播前与覆土后踩格子或木石磙镇压,可使防风种子田间出苗率提高至52%,效果显著。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 防风研究概述
• 1.1.1 生态特性及分布
• 1.1.2 生长发育特性
• 1.1.3 化学成分
• 1.1.4 药理作用与临床应用
• 1.1.5 栽培
• 1.1.6 离体培养
• 1.1.7 分子生物学水平研究
• 1.1.8 遗传育种
• 1.2 药用植物种子休眠研究
• 1.2.1 药用植物种子休眠的原因
• 1.2.2 打破种子休眠的方法
• 1.2.3 种子休眠的分子生物学研究
• 1.3 植物种子内源抑制物质的研究
• 1.3.1 发芽抑制物质及其分布
• 1.3.2 发芽抑制物质的种类
• 1.3.3 发芽抑制物质的性质
• 1.3.4 抑制物质的作用方式
• 1.3.5 抑制物质的作用机理
• 1.3.6 抑制物质的生态意义
• 1.4 问题的提出
• 1.5 本研究的内容、理论意义和实践价值
• 2 东北地区防风群落学特征
• 2.1 研究方法
• 2.2 防风区系特征与地理分布
• 2.3 防风的群落学特征
• 2.3.1 狼针草、白扦云杉林中分布
• 2.3.2 矮丛苔草、花木蓝、辽东栎林中分布
• 2.3.3 荆条、黄背草灌草丛中分布
• 2.3.4 草麻黄、冰草灌草丛中分布
• 2.3.5 黄囊苔草、多裂叶荆芥、狼针草草原中分布
• 2.3.6 寸草、羊草、大针茅草原中分布
• 2.3.7 羊茅草原中分布
• 2.3.8 阿尔泰针茅、糙隐子草草原中分布
• 2.4 本章小结
• 3 防风种子质量分级标准的研究
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 种子采集
• 3.1.2 种子净度分析
• 3.1.3 种子千粒重
• 3.1.4 种子水分测定
• 3.1.5 种子生活力
• 3.1.6 发芽试验与发芽率
• 3.1.7 田间形态、生理指标观测
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 种子净度分析结果
• 3.2.2 种子千粒重测定结果
• 3.2.3 种子水分测定结果
• 3.2.4 种子生活力测定结果
• 3.2.5 发芽率测定结果
• 3.2.6 田间形态、生理指标观测结果
• 3.2.7 防风种子分级标准
• 3.3 本章小结
• 4 防风种子休眠机制研究
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 材料
• 4.1.2 防风种子休眠与种皮的关系研究
• 4.1.3 防风种子休眠与种胚的关系研究
• 4.1.4 防风种子休眠与内源抑制物质关系研究
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 防风种子休眠与种皮的关系
• 4.2.2 防风种子休眠与种胚的关系
• 4.2.3 防风种子休眠与内源抑制物质关系
• 4.3 讨论与结论
• 5 防风种子在不同贮藏条件下生理生化特性的动态变化
• 5.1 材料与方法
• 5.2 结果与分析
• 5.2.1 不同贮藏条件下防风种子生活力测定结果
• 5.2.2 不同贮藏条件下防风种子电导率测定结果
• 5.2.3 不同贮藏条件下防风种子粗提液抑制活性测定结果
• 5.2.4 不同贮藏条件下防风种子发芽率测定结果
• 5.2.5 不同贮藏条件下防风种子种皮、种仁粗提液抑制活性测定结果
• 5.3 本章小结
• 6 解除种子休眠方法研究
• 6.1 材料与方法
• 6.1.1 材料
• 6.1.2 GA溶液浸种
• 6.1.3 细沙摩擦
• 6.1.4 有机溶剂浸种
• 6.1.5 流水冲洗
• 6.1.6 杨、柳枝浸出液浸种
• 6.2 结果与分析
• 6.2.1 GA溶液浸种、细沙摩擦防风种子发芽率
• 6.2.2 有机溶剂浸种后防风种子发芽率
• 6.2.3 流水冲洗后防风种子发芽率
• 6.2.4 杨、柳枝浸出液浸种后防风种子发芽率
• 6.3 本章小结
• 7 防风种子中内源抑制物质的提取、分离、纯化与鉴定
• 7.1 材料与方法
• 7.1.1 材料
• 7.1.2 有机溶剂提取
• 7.1.3 分离物的活性测定
• 7.1.4 柱层析分离、纯化
• 7.1.5 HPLC-MS分析测定
• 7.2 结果与分析
• 7.2.1 7个分离物的活性比较
• 7.2.2 柱层析分离、纯化
• 7.2.3 HPLC-MS分析测定结果
• 7.3 本章小结
• 8 防风栽培技术研究
• 8.1 材料与方法
• 8.1.1 试验材料
• 8.1.2 试验地点
• 8.1.3 研究方法
• 8.2 结果与分析
• 8.2.1 栽培技术
• 8.2.2 田间管理
• 8.2.3 病虫害防治
• 8.2.4 采收加工
• 8.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 图版
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢