农学论文哪里有?本研究观察了莲种子萌发动态,并研究其生理生化变化;基于武汉市农业科学院已选育出的早熟高产的高代自交系‘五月早’,鉴定其实生苗纯度并研究莲种子做种关键栽培技术,为莲种子做种的生产应用提供参考。
1研究背景
1.2无性繁殖作物种子做种技术
1.2.1无性繁殖作物的脱毒快繁技术
作物繁殖方式主要有有性生殖和无性生殖,其中以无性繁殖为主的植物称为无性繁殖作物。人工栽培的无性繁殖作物有马铃薯、莲藕、甘蔗、苜蓿、草莓、姜、藕、洋葱、百合等。这些植物植株无性繁殖主要原因有植株不开花或开花不结实、果实萌发困难或种子杂合后代性状分离以及种子苗生长缓慢等,在生产上主要以无性繁殖为主。对无性繁殖植物而言,组织培养技术已成为实现物种快速繁殖的关键手段,其理论基础是植物细胞的全能性,即植物细胞具有发育成完整植物的潜能(费义莹等2023)。在一定的培养条件下,高等植物的组织与器官可以被分割到单个细胞的水平,这些单个细胞可以在合适的培养环境中分裂和增殖,最终发育成完整的植物。组织培养技术在无性植物脱毒方面也有重要应用,无性繁殖作物通过营养器官繁殖的特点,病毒很容易通过其无性繁殖器官进行代际传播,影响其产量和品质。茎尖或根尖脱毒理论基于病毒在植物体内的不均匀分布。病毒主要通过维管系统在植物体内传播,而根尖与茎尖等生长旺盛的部位通常不含病毒或病毒含量极低。因此,我们可以利用这些无病毒或病毒含量低的部位通过组织培养方法实现植物的快速繁殖与脱毒(闫钊 2015)。
在实际应用中,我们通常将组培技术与脱毒技术相结合,形成完整的脱毒快繁技术体系,在短时间内培育出大量脱毒再生植株,大大提高了植株的质量。如马铃薯的茎尖脱毒效果最佳;在保证成活率和脱毒效果的前期下,用0.1 mm~0.5 mm,带1~2个小叶原基的茎尖最佳(杨萍等 2005)。马铃薯快速繁殖在生产上主要有试管苗和扦插苗两种方式,有很多因素可以影响到马铃薯快速繁殖,如温度、光照、激素等(冯洁 2019)。目前还有很多无性繁殖作物进行了脱毒快繁研究,如莲藕、半夏、百合、芋头等。
3实验材料与方法
3.2实验材料
莲藕材料:‘翠玉’子莲自然子;‘五月早’自交莲种子;‘五月早’种藕。(‘五月早’是武汉市农科院以鄂莲1号亲本,自交 5 代后获得的优良株系,具有早熟、高产的特点。‘五月早’属早熟品种,株高167 cm左右,叶片长半径40 cm左右,花白色。藕节间形状为短筒形,表皮黄白色。主藕一般6节~8节,主藕长88.0 cm,单支整藕质量3 kg~4 kg,主藕质量2.4 kg。)
实验耗材:植物淀粉含量测试盒(上海科艾博生物)CB-C-C400;植物可溶性糖含量测试盒(上海科艾博生物)CB-C-B602;α-淀粉酶测试盒(上海科艾博生物)CB10439-Pt;β-淀粉酶测试盒(上海科艾博生物)CB10281-Pt;酸性蛋白酶测试盒(上海科艾博生物)CB11380-Pt;浓硫酸(AR)。
5讨论
5.1莲种子的萌发
陈维培等对莲种子萌发过程进行了研究,与本试验结果相似,莲种子萌发时,16 h完成吸胀,胚芽撑破种皮露出子叶需要4 d,萌发第10 d长到1叶期;萌发第14 d苗龄到2叶期,开始展叶、长根;萌发18d长出3片叶,根色从白色变为褐色;萌发22 d到达4叶期。莲实生苗的4片叶互生。但其萌发温度用20 ℃~25 ℃,生长发育较慢(陈维培和张四美 1995)。
本研究表明莲种子在30 ℃下萌发最快,但其苗细弱。15 ℃生长受到抑制,几乎不能顺利萌发生长。25 ℃莲种子萌发发芽率高,苗粗壮,是较适宜的萌发温度。表明莲种子萌发的最适温度与玉米、水稻等作物相似。
莲种子萌发过程会产生复杂的生理生化变化,为莲种子萌发供能的主要贮藏物质为淀粉,干莲种子中淀粉含量占55.77%(郑宝东等 2023)。莲种子在萌发过程中淀粉、干物质含量逐渐下降,消耗速度“前快后慢”,与大豆相似(谢皓 2012)。其可溶性糖含量逐渐升高,与玉米等作物类似(马永强等 2007)。蛋白质含量占干物质比例逐渐上升,表明在莲子萌发前期淀粉消耗量大于蛋白质,与狭叶羽扁豆变化趋势一致(赵明等 2018)。赤豆种子萌发过程中类似(朱建华 2014),子叶中α-淀粉酶、β-淀粉酶活性在莲子萌发1 d~4 d快速上升而4 d后则较为平稳。
5.2莲种子做种栽培技术
本研究对莲子做种栽培技术进行了初步研究,并与种藕做种进行了比较。结果表明,莲种子做种与种藕做种相比,由于种子营养物质远小于种藕,在其生长前期较为弱小,且需要更长时间完成营养生长过程,莲实生苗较种藕晚长出立叶30 d。其结藕时间也晚于种藕种植,莲种藕结藕在6月29日,枯荷在8月28日。莲实生苗结藕在7月15日枯荷在9月21日。导致莲种子苗结的藕整体上小于种藕种植。尽管其莲实生苗分支能力更强,结藕支数也多于种藕,1株莲实生苗结藕支数(5支)显著于种藕单芽头结藕支数(2支)。但产量和商品性上,实生苗均比种藕低。因此,有必要深入研究莲实生育苗方式,通过设施提早育苗至抽生1~2节根状茎时期,再定植大田;通过施加外援激素培育壮苗。有研究表明,15 μmol/L生长素(IAA)或 200 mg/L、300 mg/L乙烯利能够促进莲实生苗生长更多不定根,水面以上剪除可以显著促进莲实生苗不定根的生长发育(蒋润枝 2008)。此外,由于莲实生苗在苗期较弱,其种子易被鸟类、小龙虾伤害,其叶易被螺蛳、蚜虫等伤害,还要进一步筛选出适宜莲实生苗生长的配套栽培和病虫害防治技术。
6展望
莲种子做种具有巨大的应用潜力,有望颠覆传统上依赖膨大地下茎进行繁殖的莲藕种植模式。随着农业现代化的推进,传统的人工栽培模式因劳动强度高和人口老龄化而面临挑战。因此,发展莲种子种植技术,为轻简化和机械化种植方式奠定基础,成为莲藕产业可持续发展的关键。与传统的根状茎种植相比,莲种子种植具有成本低、操作简便等优势。随着研究的深入和技术的成熟,种植者将逐渐转向莲种子种植,从而引领产业变革。育种方向也将从培育无性繁殖的杂合品种转向培育纯系品种,以适应种子种植的需求。在繁种方式上,将采用纯系品种隔离自交制种,种植者甚至可以自己留种,无需专门的繁种田。种植方式也将转变为以轻简化机械播种为主。值得一提的是,由于莲子寿命极长,可在极端条件下保存千年之久,因此可以采用一次集中繁种、多年供种的商业模式。这将使现有的莲藕种苗销售公司从繁重的种苗销售中解脱出来,转向更为简便的种子销售。种苗销售时间也将从每年3月下旬至4月下旬扩展到全年可引种销售,或者种植者自留种。这将大幅提升莲藕的种植效益。目前,我国莲藕种植面积每年约40万 hm2,按繁殖系数1∶10计算,每年需繁种田4000 hm2。若采用莲种子种植,仅需采收莲子,同时莲藕仍可销售,这将节省大量繁种田,社会效益显著。此外,莲种子做种还将改变原来繁重的物理栽培方式,采用无人机智能播种,不仅提高了农民收入,还大大减轻了劳动强度,提高了农民的生活质量,促进莲藕产业的长远健康发展。尽管现有莲藕品种多样,包括粉藕、脆藕、早熟、晚熟等不同类型,且目前成功选育的优良纯系较少,但随着研究的深入,有望培育出不同类型的高产、优质、抗病纯系品种,进一步推动莲藕产业的繁荣与发展。
参考文献(略)