芫荽(Eryngium foetidum)繁殖体破除休眠的方法

《Agronomy》:Methods for Overcoming Dormancy in Eryngium foetidum Propagules

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年07月06日 来源:Agronomy 4.1

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  芫荽(*Eryngium foetidum*)被归类为非传统食用植物(Non-Conventional Food Plant, NCFP),在亚马孙地区具有重要的社会经济价值,但其繁殖受限于低且不规律的萌发。本研究旨在评估破除该物种繁殖体休眠并促进萌发的方法。

  
芫荽(*Eryngium foetidum*)被归类为非传统食用植物(Non-Conventional Food Plant, NCFP),在亚马孙地区具有重要的社会经济价值,但其繁殖受限于低且不规律的萌发。本研究旨在评估破除该物种繁殖体休眠并促进萌发的方法。处理包括:硫酸化学破皮(1、2和3 min)、砂纸机械破皮、室温浸水、热水浸水以及未处理对照。评估了萌发及种子活力相关参数。基于上述分析,化学破皮处理获得了最佳结果,与其他处理相比,其促进了更高的萌发率和萌发速度指数(Germination Speed Index, GSI),同时降低了硬实繁殖体比例并缩短了平均萌发时间(Mean Germination Time, MGT)。此外,硬实繁殖体数量的减少及其与萌发和活力的负相关关系,提示该物种可能存在物理休眠(physical dormancy)。因此,可以得出结论:硫酸化学破皮是破除芫荽(*Eryngium foetidum*)繁殖体休眠的最有效方法,有助于开发更高效的繁殖方案。
本研究以芫荽(*Eryngium foetidum* L.)为研究对象,该物种隶属于伞形科(Apiaceae),为一种多年生蔬菜,属于非传统食用植物(NCFP)范畴。芫荽在巴西常被称为亚马孙菊苣、coentr?o或野生芫荽,在其他国家则被称为culantro、cilantro或alcapate,因其独特的香气和风味而广泛用作烹饪调味品,同时具有抗菌、抗氧化、抗真菌及抗炎等药理活性。尽管该物种具有重要的社会经济价值,但其繁殖行为及繁殖体产生模式至今仍了解甚少。

现有研究表明,芫荽种子存在休眠现象,导致萌发率低、幼苗出土不整齐及种苗生产延迟等问题。研究人员推测,该物种种子中存在的香豆素(coumarin)可能抑制萌发,但即使用赤霉素(gibberellic acid, GA3)处理,萌发率也仅约3.35%,效果不佳。鉴于该物种原产于中美洲和南美洲热带地区,研究人员提出物理休眠假说,即繁殖体覆盖层中存在蜡质、栓质、角质和木质素等不透水化合物,限制了水分吸收,这是热带物种常见的适应性策略。基于此假说,研究人员设计了化学和机械破皮处理,以期通过增加种皮通透性来促进水分吸收,从而破除休眠。

本研究于2023年4月在巴西圣保罗州雅博蒂卡巴尔进行,采集一至五级花序成熟果实(深褐色至黑色),经实验室干燥一周后,手工揉搓提取双悬果分果(mericarps,即繁殖体),去除空瘪繁殖体及杂质后获得纯净材料。研究设置五种处理:未处理对照、室温(22 °C)浸水16 h、热水(初始温度86 °C,最终冷却至22 °C)浸水16 h、180号砂纸机械破皮10 s、以及95%浓硫酸(36 N)化学破皮1 min、2 min和3 min。处理后,每处理4次重复,每次50粒繁殖体,置于Germitest?纸间,在生化需氧量(Biochemical Oxygen Demand, B.O.D.)培养箱中25 °C、8 h光周期条件下培养28天。测定指标包括最终萌发率、正常幼苗率、异常幼苗率、死亡繁殖体率、硬实繁殖体率、首次计数萌发率(第14天)、萌发速度指数(GSI)和平均萌发时间(MGT)。数据分析采用Kruskal-Wallis检验及Dunn多重比较,并构建Spearman相关网络和层次聚类热图。

研究结果表明,不同破眠处理下芫荽繁殖体的萌发模式存在显著时间差异。相对萌发频率(Relative Germination Frequency, RGF)分析显示,热水处理呈现相对恒定的萌发模式;硫酸处理1 min和3 min产生单一峰值,萌发集中在播种后第8至18天;硫酸处理2 min呈双峰分布;而机械破皮和对照则出现三个萌发峰值。

层次聚类热图分析将处理分为两个明显组别:第一组包含所有硫酸化学破皮处理(1、2、3 min),第二组包含对照、热水、室温水和砂纸机械破皮处理。第一组处理表现出较高的萌发率、异常幼苗率、首次计数萌发率和萌发速度指数,以及较低的平均萌发时间。硫酸处理3 min在最终萌发率(76%)和首次计数萌发率(35%)上表现最优,与对照(33%和13%)相比差异显著。同时,第一组处理的硬实繁殖体比例最低(7%–11%),显著低于对照(30%)。第二组处理整体表现低于平均水平,萌发率低、萌发速度慢、平均萌发时间长。

相关网络分析揭示,硬实繁殖体与萌发率(r = ?0.95)、萌发速度指数(r = ?0.95)和首次计数萌发率(r = ?0.90)呈强负相关,与平均萌发时间呈中等正相关(r = +0.64),这解释了第一组处理表现优异的原因。异常幼苗率与其他变量仅呈中等程度相关,而死亡繁殖体率与多数变量无显著相关,对结果解释贡献有限。

研究人员提出,化学破皮处理在多个萌发和活力变量上表现积极,与其余处理形成明显区分。这些结果支持了芫荽繁殖体存在物理休眠的假说,因为破皮处理后硬实繁殖体比例降低,表明种皮通透性发生了改变。相关分析进一步证实,硬实繁殖体减少与萌发性能提升密切相关。硫酸处理1 min和3 min产生的单一萌发峰值表明萌发同步性更好,这对种苗生产系统尤为重要,可缩短萌发周期、减少处理时间并降低生产成本。

研究人员同时指出,硫酸酸破皮的效力直接取决于暴露时间。硫酸处理2 min和3 min增加了异常幼苗比例,但未显著增加死亡繁殖体率,表明胚活力未受严重损害。不过,异常幼苗的农艺可行性尚需进一步研究,以确定其是否影响田间发育或仅为无功能影响的形态畸形。相比之下,热水处理是效果最差的破眠方法,导致最终和首次计数萌发率低、平均萌发时间长,且萌发时间分布更分散。86 °C高温可能对胚造成生理损伤,同时16 h浸水可能限制氧气供应。

机械破皮虽未与对照或3 min硫酸处理在多数变量上产生显著差异,但其效果不及化学破皮,可作为田间或小 Historical条件或小规模苗圃中的替代方案,但需优化摩擦时间以提高效果。研究人员强调,破眠方法的选择应综合考虑效果、操作安全性、经济可行性和环境可持续性,因为化学破皮存在成本高、操作和处置要求高及潜在环境影响等局限。

研究最后指出,芫荽繁殖体休眠可能与繁殖体覆盖结构造成的障碍有关,但确切机制仍有待阐明。相关分析中异常幼苗与硬实繁殖体的中等负相关提示,未来研究应评估幼苗发育状况,或结合赤霉素处理以降低异常幼苗比例。本研究为开发更高效的芫荽繁殖方案提供了重要依据,但仍需进一步工作以评估其实际应用价值。

结论部分明确指出,硫酸化学破皮是破除芫荽繁殖体休眠的最有效方法,可提高萌发率和活力、缩短平均萌发时间,结果与物理休眠假说一致。机械破皮表现中等,在特定条件下可作为替代方法。本研究增进了对限制芫荽繁殖体萌发机制的理解,为更高效繁殖方案的建立提供了科学支撑。
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