项目名称

云南红豆杉种子萌发试验

该项目的选题是怎样确定的

云南省科技攻关的一部分

设计(或研究)该项目的目的和基本思路

云南红豆杉为国家一级保护植物，富含抗癌新药主要成分紫杉醇，紫杉醇是迄今为止人类发现的治疗乳腺癌、卵巢癌、肺癌等肿瘤最有效的天然抗癌新药，对以上三类癌症的治愈率为30 %，有效率为70 %。这种药从1992年美国食品与药品管理局批准上市至今，它独特的抗癌机理和显著疗效，已赢得了社会的公认，并逐渐成为抗癌专用药。随着红豆杉资源的开发利用，原料供应和需求的矛盾日益突出，人类高强度的生产经营活动，加剧了红豆杉的濒危程度，导致云南红豆杉天然资源遭到严重破坏。因此，如何加快红豆沙的繁殖率已是新的一大问题。
云南红豆杉种子在天然条件下，需要两冬一夏才能萌发。大量种子在漫长的休眠期间“丧失”了生命力。种子深度休眠极大地限制了实生繁殖，严重地威胁这一珍稀濒危树种的种群生存和发展，也阻碍了红豆杉产业的发展。因此，我想到了研究红豆杉的种子萌发及休眠情况。
针对云南红豆杉种子休眠的这一特性，在云南省林业科学院老师的帮助和指导下开展了云南红豆杉种子萌发试验研究。
红豆杉属植物种皮坚硬，表面角质化，通气和透水性极差，严重影响了种子吸胀和萌发。种子的种胚长满胚腔需要一定积温，并且种胚发育需要在不同温度下进行，因此，变温层积可缩短层积时间。根据以上两方面的原理，设计了种子吸水试验、不同的变温度层积对种子萌发影响和不同的种皮处理的种子萌发率等3个试验。

该项目的研究过程

1 试验材料
试验用的云南红豆杉种子采自云南省林业科学院树木园内种植的红豆杉植株，树龄10年。在种子成熟即假种皮呈现鲜红色时采集，去除假种皮。
2 试验方法
(1) 种子吸水试验
种子吸水试验包括3个处理。即种皮完好、刺破种皮和剥去种皮，每一个处理采用种子100粒。置于容器中，加入自来水浸泡，分别称取浸泡前即风干种子，和浸泡后8小时、16小时、24小时、32小时、40小时和48小时100粒种子的重量，由此计算每一种处理的种子吸水率，从而比较3种处理中哪一个处理的种子吸水最为容易。
(2) 种皮处理对比试验
一共设置6种处理方法，即A）95％的酒精浸种0.5h，再用体积比为1∶1的细砂搓擦脱蜡，用0.3％的高锰酸钾浸泡消毒2h，再用清水冲洗后晾干表水与经过杀菌剂处理的湿沙混拌均匀，盛于培养皿内，置于恒温（25℃）温箱中；B）95％的酒精浸种1h，再用体积比为1∶1的细砂搓擦脱蜡，用0.3％的高锰酸钾浸泡消毒2h，再用清水冲洗后晾干表水与经过杀菌剂处理的湿沙混拌均匀，盛于培养皿内，置于恒温（25℃）温箱中；C）机械磨损破皮，与经过杀菌剂处理的湿沙混拌均匀，盛于培养皿内，置于室内；D）剥去种皮与经过杀菌剂处理的湿沙混拌均匀，盛于培养皿内，置于恒温（25℃）温箱中；E）用自来水冲洗种子7天；F）对照，即不作任何处理，将阴干的种子直接与经过杀菌剂处理的湿沙混拌均匀，盛于培养皿内，置于恒温（25℃）温箱中。每一个处理用种量也为100粒。在完成种皮处理后，对放置在温箱内的种子实验安排后的第30天，60天，120天，180天和240天分别统计裂口种子数量，得出裂口种子数量占总数的百分率。
(3) 变温层积方式对种子发芽率的影响试验
将参加实验的试种子于清水中浸泡1周，然后与经过0.1 %高锰酸钾溶液处理的湿沙混拌均匀，盛于容积 600mL的营养钵内，每个营养钵内装种子100颗，置于25oC的恒温箱和4oC的冰箱内，试验分9个处理：
分别是： 1暖7低（处理A），即先低温层积1个月后，再暖温层积7个月；2暖6低（处理B）；3暖5低（处理C）；4暖4低（处理D）；5暖3低（处理E）；6暖2低（处理F）；7暖1低（处理G）；8暖（对照1）；8低（对照2）。
每隔5天左右翻动种子1次，视情况喷洒水分，保持适当的湿度。层积催芽结束后，统计各处理各重复的发芽种子及露白种子的数量。

三、试验结果
(1) 种子吸水试验
种子吸水试验的结果列入表1。
表1?? 3种不同处理种子的吸水率

由以上结果可见，去除种皮的种子与刺破种皮种子的吸水能力明显高于种皮完好的种子。去掉种皮的云南红豆杉种子能在32小时达到吸水饱和；刺破种皮的种子次之，在浸泡40小时达到吸水饱和；而种皮完好的种子吸水速度最慢，需要48小时。
(2) 种皮处理对比试验
种皮处理对比试验的结果列入表2。
表2?? 6种不同种皮处理的种子裂口率

在种皮处理对比试验中，在种皮处理后的240天，种子裂口率从高到低的顺序为：处理D>处理C>处理B>处理A>处理E>对照。可见，剥去种皮后沙藏最有利于种子的萌发，其次是磨损破皮的处理，之后依次是95 %的酒精浸种1小时，再用体积比为1∶1的细砂搓擦脱蜡，95 %的酒精浸种0.5小时，再用体积比为1∶1的细砂搓擦脱蜡和以自来水冲洗种子7天。种子裂口率最低的为不进行任何的种皮处理，而直接将种子沙藏。
(3) 变温层积方式对种子发芽率的影响试验
各个不同变温层积处理的发芽率统计见表3。
表3??? 不同变温层方式种子的发芽率统计??????????????? %

云南红豆杉在处理D即4个月暖温后接4个月低温，处理F即6个月暖温接2个月低温，处理C即3个月暖温接5个月低温，以及处理E即5个月暖温接3个月低温等4种处理的种子发芽率较高，依次为：49 %，40 %，39 %和38 %，由此说明云南红豆杉种子在变温层积条件下8个月即可发芽，与传统储藏方法及天然条件下的‘两冬一夏’相比，发芽所需时间大大缩短。

4 讨 论
由以上试验结果可以看出，种皮在保护云南红豆杉种子的同时，对种子的萌发起到一定的制约作用，具体表现为：种皮阻碍了种子对水分的获取及与外界的气体交换，而吸收水分和气体交换对于种子的萌发又是极为重要的。另一方面，如果没有了种皮的保护，种子的萌发同样会受到影响。因为试验结果也表明去皮种子的发芽率并不是很高，而且在林业生产上，去除种皮的操作是比较费工费时的。
除了水分和气体交换的因素外，本试验发现种子贮藏的温度也是影响云南红豆杉种子萌发的另一个重要因素。云南红豆杉在4个月暖温后接4个月低温， 6个月暖温接2个月低温， 3个月暖温接5个月低温，以及5个月暖温接3个月低温等4种处理的能得到较高的发芽率，均在40 %左右，这表明，先暖温再低温的变温处理有利于种子萌发。
综合三个试验的结果，可以认为对种皮的适当处理以及对种子贮藏温度的合理调控，将两者有机结合是提高云南红豆杉种子萌发率，缩短种子萌发所需时间的有效途径。

该项目应用了哪些科学方法、科学原理

多重处理对照试验
种子生理休眠以及萌发

该项目的主要贡献(创新部分)

打破种子休眠，提前萌发

进一步完善该项目的设想

有不同的化学激素处理，打破休眠

集体项目中申报者各自的工作分工

邓星一--论文，试验，图片
李子巨--红豆杉资料