分枝列当种子萌芽生物学特性

王亚娇 郑光泽 纪莉景

摘要：以寄生于番茄的分枝列当种子为试验材料，研究预培养阶段温度、时间、渗透势以及培养阶段温度、萌发刺激物（独月却金内酯类似物GR24）的浓度和渗透势对种子萌发的影响，以期找到种子萌发的最适条件，从而可以人为创造控制分枝列当生长的环境，以达到有效防治的目的。结果表明：预培养阶段的最适培养温度为 2 ℃，最适培养时间为 d，最适的渗透势为0 MPa；培养阶段的最适培养温度为2 ℃，最适GR24浓度为1 μol/L，最适的渗透势为-1 MPa。

关键词：寄生性杂草；分枝列当；种子；萌发率；独脚金内酯类似物GR24；渗透势

中图分类号：41；944文献标志码：A文章编号：100-9X（201）01-001-0[7]

Abstract：he ipact of teperature，tie，and water potential in the preconditioning stage，and the teperature，concentration of the synthetic gerination stiulant GR24 and water potential on the gerination of Orobanche aegyptiaca seed was studied using processing toato as the host in order to find the optiu conditions for the seed gerination and for creating an artificial environent for its effective control At the preconditioning stage，the optiu teperature was 2 ℃，for d at a water potential of 0 MPa At the culture stage，the optiu teperature，GR24 concentation and water potential were 2 ℃，10- ol/L，and -1 MPa，respectivelyey words：[B]parasitic weed；Orobanche aegyptiaca；seeds；gerination rate；GR24；water potential

番茄是我国重要的蔬菜品种之一，2009年我国加工番茄产量占全球总量的 20%，番茄酱出口量占世界的1/，在世界番茄产业格局中占有重要地位[1-2]。新疆维吾尔自治区是我国加工番茄最大的种植基地、加工基地，也是全世界加工番茄三大主产区之一[]。近年来，由于番茄种子大量从国外和区外调入，植物检疫工作滞后，导致分枝列当在新疆大范围扩展蔓延，危害程度日益加重。调查发现，寄生性杂草分枝列当在新疆肆虐危害面积已达7 000 h2左右，并且每年危害面积逐渐增加，加工番茄被寄生后产量减少0%～0%，严重地块寄生率达100%，导致大面积加工番茄绝收，经济损失严重，已经成为制约产业发展的主要因素[4-]。分枝列当（Orobanche aegyptiaca）是列当科列当属的全寄生性草本植物，自身没有叶绿体，靠吸盘在寄主的根部吸收水分和营养成分来维持自身生长和发育[]。分枝列当的繁殖力强，每株可产生种子约10万粒，种子在土壤中可保持生活力10～1年。如果温湿度适宜并有萌发刺激物存在，列当在作物的整个生育期内都会萌芽出土，参差不齐，这种特性使其成为非常难防的恶性杂草[7-]。列当种子萌发需要经历2个主要时期：自养生长时期和寄生生长时期。种子成熟时胚发育不完全，需要经过一段时间的后熟过程或休眠期，这一过程可达数月到数年。已经完成后熟的列当种子还必须在一定温度、湿度条件下预培养1～2周才能感知外源萌发刺激物，并在其诱导下萌发[9-10]。如果温度、湿度等外界环境条件不适合或周围环境中不存在其种子萌发刺激物质时，则会诱导列当种子产生二次休眠。本试验通过研究预培养阶段温度、时间、渗透势以及培养阶段温度、萌发刺激物（独脚金内酯类似物GR24）的浓度和渗透势对分枝列当种子萌发的影响，进一步了解分枝列当种子的适宜萌发条件，以期达到通过调节根际环境减少分枝列当种子萌发数量的目的。

1材料与方法

11分枝列当种子和GR4

分枝列当种子采自新疆巴州地区分枝列当发生严重的番茄地，萌发刺激物质GR4购自大兴科技有限公司。

[]1种子的表面消毒与预培养

选取饱满完整的分枝列当种子，70%乙醇表面消毒 in，并用灭菌水清洗～遍，晾干备用。

[]1预培养条件对分枝列当种子萌发的影响

11预培养时间对分枝列当种子萌发的影响在灭菌培养皿底部放入层灭菌滤纸，再在滤纸上摆放直径为1 c的小滤纸片，并用灭菌水湿润滤纸。用接种针将灭菌的分枝列当种子放到小滤纸片上，每个滤纸上放列当种子0粒，将培养皿放到培养箱中 ℃预培养，将预萌发不同天数的分枝列当种子放到铺有层灭菌滤纸的培养皿中，加入 10- ol/L GR4， ℃下进行培养。每个处理个重复，观察种子的发育情况并计算其萌发率。

1预培养温度对分枝列当种子萌发的影响将盛有灭菌分枝列当种子的培养皿放到培养箱中、1、、0、、40 ℃下预培养（预培养时间为“11筛选的最适预培养时间），预培养结束后加入10- ol/L人工萌发刺激物GR4， ℃下进行培养，每个处理个重复，观察列当种子的发育情况并计算其萌发率。

1预培养渗透势对分枝列当种子萌发的影响参照Michel等提出的方法[11]配制不同渗透势的PEG000溶液（0、-0、-0、-10、-1、-0 MPa）。在灭菌培养皿底部放入层灭菌滤纸，再在滤纸上摆放直径为1 c的小滤纸片，并用不同渗透势的PEG000溶液湿润滤纸。每片小滤纸片上放0粒灭菌的分枝列当种子，进行预培养（预培养时间和温度为“11 “1筛选的最适培养时间和温度），预培养结束后加入10- ol/L人工萌发刺激物GR4， ℃下进行培养，每处理个重复，观察列当种子的发育情况并计算其萌发率。

[]14培养条件对分枝列当种子萌发的影响

141培养温度对分枝列当种子萌发的影响在灭菌的培养皿底部放层灭菌滤纸，加入10- ol/L人工萌发刺激物GR4溶液湿润滤纸，然后将预培养（预培养条件为“11筛选的最适培养条件）的分枝列当种子小滤纸片先用干燥的滤纸片吸去过多的预培养溶液，转移到准备好的含人工萌发刺激物的培养皿中，将其置于1、0、、0、 ℃ 培养箱中培养，每处理个重复，观察列当种子的发育情况并计算其萌发率。

14生长调节物（GR4）浓度对分枝列当种子萌发的影响在灭菌的培养皿底部放层灭菌滤纸，加入10-、10-7、10-、10-9、10-10ol/L人工萌发刺激物GR4溶液湿润滤纸，然后将预培养（预培养条件为“11筛选的最适培养条件）的分枝列当种子小滤纸片先用干燥的滤纸片吸去过多的预培养溶液，并转移到准备好的含人工萌发刺激物的培养皿中进行培养，培养温度为“141筛选的最适培养温度，每处理个重复，观察种子的发育情况并计算其萌发率。

14渗透势对分枝列当种子萌发的影响将预萌发（预培养条件为“11筛选的最适培养条件）的分枝列当种子放置到铺有层灭菌滤纸的培养皿中，滤纸分别用0、-0、-0、-10、-1、-0 MPa的PEG000溶液湿润，进行培养（加入GR4浓度为“14筛选的最适浓度，培养温度为“141筛选的最适培养温度），每处理个重复，观察列当种子的发育情况并计算其萌发率。

[1][]结果与分析

[]1预培养条件对分枝列当种子萌发的影响

11预培养时间对分枝列当种子萌发的影响分枝列当种子成熟时胚发育不完全，需要经过一段时间的后熟过程或休眠期，才能完全成熟。已经完成后熟的列当种子还必须经过一段时间预培养才能感知外源萌发刺激物，并在其诱导下萌发。表1表明， d为最适预培养时间，预培养 d后种子在加入GR4的第1天开始萌发，第天种子萌发率达到000%，第天萌发率达到最高，为%。当预培养的时间减少或增长时，种子的萌发率逐渐降低。当预培养的天数由 d降为1 d时，种子的萌发率由00%逐渐降低到40%，当预培养的天数由 d 增为10 d时，种子的萌发率由00%逐渐降低到7%。

1预培养温度对分枝种子萌发的影响表表明：分枝列当种子的最适预培养温度为 ℃，在 ℃下预培养后的种子在加入GR4 1 d开始萌发，第天萌发率达到0%，显著高于其他预培养温度处理下种子的萌发率，第天种子萌发率达到最高，为9%。当温度高于 ℃种子开始萌发的时间逐渐增长且萌发率逐渐降低，列当种子开始萌发的时间由1 d逐渐变为 d，最高萌发率由9%降低为7%。当培养温度低于 ℃时，种子萌发时间逐渐增长，由1 d逐渐增为 d，最高萌发率无显著差异。

1预培养渗透势对分枝列当种子萌发的影响表表明，分枝列当种子最适预培养渗透势为0 MPa，在0 MPa的预培养条件下，分枝列当种子在加入GR4的第天开始萌发，最高萌发率可达9%。随着预培养渗透势的降低，种子的萌发率也逐渐降低，当渗透势降低为- MPa时种子的最高萌发率仅为7%。

培养条件对分枝列当种子萌发的影响

1培养温度对分枝列当种子萌发的影响表4表明：分枝列当种子的最适培养温度为 ℃， ℃ 下培养的种子第1天开始萌发，第天萌发率达到%，显著高于其他温度处理下种子的萌发率，第天种子萌发率达到最高为7%。当温度高于 ℃或低于 ℃时，种子开始萌发的时间逐渐增长且萌发率逐渐降低，当培养温度低于 ℃时（培养温度为0、1 ℃），列当种子开始萌发的时间由 1 d逐渐变为 d和 d，最高萌发率由7%逐渐降低为17%和1%；当培养温度高于 ℃时（培养温度为0 ℃），列当种子开始萌发的时间由1 d逐渐变为 d，最高萌发率由7%降低为%，当温度达到 ℃时，列当种子不能萌发。

不同浓度梯度的生长调节物（GR4）对分枝种子萌发的影响列当种子经过预培养阶段后，在萌发刺激物信号诱导下才能萌发。本试验研究了分枝列当种子在浓度分别为10-、10-710-10-910-10ol/L的GR4刺激下的萌发率，结果表明，GR4浓度为10-ol/L时，种子的萌发率最高，培养第1天种子开始萌发，第天则有过半种子萌发，萌发率达%，第天种子萌发率达到最高，为9%。列当种子的萌发率随着GR4浓度的降低而降低，且10-ol/L为列当种子萌发的敏感浓度。当GR4的浓度由10-ol/L降低为10-ol/L时，列当种子在培养的第1天开始萌发，最高萌发率由9%逐渐降低到7%，且GR4的浓度每降低一个数量级，种子的萌发率差异并不显著。当GR4浓度低于10-ol/L时，列当种子萌发率显著降低，当GR4的浓度由10-ol/L降低为10-9ol/L时，列当种子的萌发率由7%降低为%，且开始萌发的时间由1 d变为 d，当GR4的浓度降低到10-10ol/L时，种子第4天开始萌发，最高萌发率仅为10%。

培养渗透势对分枝列当种子萌发的影响由表可以看出，-1 MPa为分枝列当种子培养的最适渗透势，种子在培养的第1天开始萌发，第天时萌发率即达到70%，第7天种子萌发率达到最高值，为917%。当渗透势由-0 MPa逐渐升高到0 MPa时，种子的萌发率虽逐渐降低但无显著差异，种子均在第1天开始萌发，且第天萌发率均超过0%；当渗透势低于-1 MPa种子萌发率显著降低，渗透势为-1 MPa下种子第天开始萌发，第天萌发率超过0%，最高萌发率为0%，渗透势为- MPa时种子第4天开始萌发，最高萌发率仅为%。

[1][]结论与讨论

种子萌发是列当寄生生活史中关键的第一步，探讨分枝列当种子萌发生物学特性及调控规律，对深入了解列当与寄主的相互作用以及对其防控有重要意义。本试验研究了预培养阶段温度、时间、渗透势以及培养阶段温度、萌发刺激物（GR4）的浓度和渗透势对种子萌发的影响，结果表明：种子萌发过程中的一系列生理生化过程是在酶的催化下完成的，而酶促反应与温度密切相关，因此温度也是影响种子萌发的一个重要的外界因子。 ℃是分枝列当种子的最适预培养和培养温度，当温度低于或高于 ℃时，分枝列当种子的萌发率均逐渐降低，且当培养温度升高到 ℃时种子不能萌发。说明高温的环境诱导列当种子进入第二次休眠，甚至导致种子活力丧失[1-14]。渗透势是影响种子吸水的重要因素，种子萌芽的吸收过程可以分为个阶段：第一阶段称为吸胀过程，一般干燥种子内几乎所有的组织都呈皱缩状态，渗透势很低，接触自由水后，种子快速吸水；第二个阶段为吸水的停滞阶段，种子为萌发进行一系列主要的新陈代谢；第三阶段种子随着胚根突破种皮，吸水速率迅速上升。降低吸胀阶段的渗透势可以减慢种子的吸水速率和最后种子的

含水量，从而延长第二阶段的时间并延缓进入第三阶段[1]。本试验结果表明，0 MPa为分枝列当种子预培养的最适渗透势，-1 MPa为分枝列当种子培养的最适渗透势，随着渗透势降低，列当种子发芽率下降。列当种子必须经过一定时间的湿热条件的预培养才能感知外界化学信号物质的诱导。延长预培养时间会因种子的湿休眠而导致种子发芽率的降低[1]。分枝列当种子的最适预培养时间为 d，随着预培养时间的延长，分枝列当种子的萌发率逐渐降低。列当种子必须在寄主植物释放的化学信号物质的诱导下才能萌发，萌发信号物质只有在合适的浓度下才能诱导列当种子的萌发，萌发信号物质浓度过低则不足以诱导列当属种的萌发。本试验表明，分枝列当种子在GR4的个浓度中（10-、10-7、10-、10-9、10-10 ol/L），10- ol/L下种子的萌发率最高，随着GR4浓度的降低，分枝列当种子的萌发率逐渐降低，当浓度降到10-10 ol/L时萌发率仅为10%。

分枝列当是目前新疆加工番茄产业危害最大的杂草，目前尚无有效的控制方法，通过研究分枝列当种子萌发条件，可以人为创造不适合分枝列当的生长环境，以达到减轻危害和延缓危害的目的。在农业生产上，可以在寄主植物播种前或农闲时节，人为创造合适的条件，并结合施用诱杀剂，使土壤中分枝列当种子萌发，由于没有寄主存在，发芽后的列当只能存活几天就死亡，从而可使土壤中列当种子减少。或者通过调节土壤水分和温度，使其产生二次休眠，不能萌发，从而减少对寄主的伤害。但列当的防除是一项综合的工程，只有各种措施配合使用，才可达到理想的防治效果。

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