脈沖輻射與表面活性劑處理對甘草種子發(fā)芽的影響△

郭慧佳，施露，王文端，侯俊玲,3*

(1.北京中醫(yī)藥大學(xué) 中藥學(xué)院，北京 100102；2.北京中醫(yī)藥大學(xué) 東方學(xué)院，河北 廊坊 065001；3.中藥材規(guī)范化生產(chǎn)教育部工程研究中心，北京 100102)

·中藥農(nóng)業(yè)·

脈沖輻射與表面活性劑處理對甘草種子發(fā)芽的影響△

郭慧佳1，施露2，王文端1，侯俊玲1,3*

(1.北京中醫(yī)藥大學(xué) 中藥學(xué)院，北京100102；2.北京中醫(yī)藥大學(xué) 東方學(xué)院，河北 廊坊065001；3.中藥材規(guī)范化生產(chǎn)教育部工程研究中心，北京100102)

目的：通過比較脈沖輻射、表面活性劑、氫氧化鈉及濃硫酸處理對甘草種子發(fā)芽影響，探究找出甘草種子預(yù)處理的最佳方式。方法：以濃硫酸處理為對照組，分別使用RS-1數(shù)字編碼脈沖處理儀的高、低檔位輻射甘草種子，進(jìn)行發(fā)芽率測定實驗。以濃硫酸處理、氫氧化鈉處理和去離子水處理的甘草種子為對照。使用SDS十二烷基硫酸鈉，3-磺丙基十二烷基甜菜堿，苯扎氯銨，吐溫-80四種不同種類表面活性劑處理甘草種子，進(jìn)行發(fā)芽率測定實驗。結(jié)果：脈沖處理的3種甘草種子，種子發(fā)芽率均高于自然發(fā)芽率。特別是利用高檔位脈沖處理的不同甘草種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢與濃硫酸處理組無顯著性差異。表面活性劑處理的甘草種子發(fā)芽率普遍高于自然發(fā)芽率，但發(fā)芽率顯著低于濃硫酸處理組，除苯扎氯銨組外，其余各表面活性劑處理組發(fā)芽率與去離子水處理組無顯著差異。結(jié)論：處理甘草種子時，可以考慮通過使用高檔位脈沖輻射處理作為替代濃硫酸處理的一種方式。這樣不僅能減少濃硫酸導(dǎo)致的環(huán)境污染，還能降低處理成本。而用表面活性劑SDS十二烷基硫酸鈉，3-磺丙基十二烷基甜菜堿，苯扎氯銨，吐溫-80處理組提高甘草種子發(fā)芽率的效果不顯著。

脈沖輻射；表面活性劑；濃硫酸；甘草種子；發(fā)芽率；發(fā)芽勢；發(fā)霉率

甘草為豆科(Leguminosae)甘草屬Glycyrrhiza多年生草本植物[1]，甘草系國家二類保護(hù)植物，以根和根莖入藥，具有補(bǔ)脾益氣、止咳祛痰、清熱解毒、緩急鎮(zhèn)痛、調(diào)和諸藥的功能[2]。甘草在干旱地、沙漠、鹽堿荒地都能生長，投入少，產(chǎn)量高，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀[3]。但甘草種子皮質(zhì)硬實，因透水性差，自然發(fā)芽率僅為10%～20%[4]。因此播種前對甘草種子進(jìn)行適當(dāng)處理至關(guān)重要。

目前國內(nèi)外研究對甘草種子的處理主要有兩種方式：碾壓處理與濃硫酸處理。兩種處理方式雖然能夠提高種子的發(fā)芽率，但也存在弊端。碾壓處理不僅費(fèi)時且種子損毀率較大；濃硫酸處理易污染環(huán)境且操作危險、成本高。如今，關(guān)于甘草種子處理的研究主要集中在濃硫酸的濃度及時間梯度方面，目前尚未見到有關(guān)表面活性劑及脈沖輻射處理對甘草發(fā)芽影響方面的研究。

在植物育種中，輻射誘變技術(shù)應(yīng)用廣泛。輻射誘變技術(shù)具有突變率高[5]、突變譜寬、后代性狀穩(wěn)定快、育種周期短、增強(qiáng)抗逆性等優(yōu)點(diǎn)[6-8]。因此，本課題通過研究脈沖輻射與表面活性劑處理對甘草種子發(fā)芽率的影響，探索促進(jìn)甘草種子發(fā)芽的較佳處理方式。

1 材料與方法

1.1試驗材料

試驗材料甘草GlycyrrhizauralensisFisch種子分別來自甘肅省酒泉市瓜州縣河?xùn)|鄉(xiāng)與內(nèi)蒙古包頭市土默特右旗海子鄉(xiāng)(分別簡稱甘肅甘草、內(nèi)蒙甘草)；脹果甘草GlycyrrhizainflataBatalin種子來自甘肅省酒泉市瓜州縣河?xùn)|鄉(xiāng)。以上材料經(jīng)中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥用植物研究所王文全教授鑒定物種分別為甘草、脹果甘草。

脈沖處理儀選用自制RS-1數(shù)字編碼脈沖處理儀，由北京中醫(yī)藥大學(xué)侯俊玲教授提供。表面活性劑為：SDS十二烷基硫酸鈉，3-磺丙基十二烷基甜菜堿，苯扎氯銨，吐溫-80。濃硫酸、氫氧化鈉均為分析純。

1.2試驗方法

1.2.1脈沖輻射處理甘草種子實驗 種子處理方法：選取移栽8年生甘草種子(簡稱移8)；內(nèi)蒙包頭中興甘草種子(簡稱中興)；脹果甘草種子(簡稱脹果)三種甘草種子。將上述三種甘草種子各分成三個組，每組使用100顆種子(所有試驗種子均已經(jīng)過百粒重、發(fā)芽勢等指標(biāo)分析，無明顯差異)。第一組用98%的濃硫酸浸泡60分鐘處理種子(文獻(xiàn)證明60分鐘效果最佳[9])，然后清水清洗干凈備用；第二組用RS-1數(shù)字編碼脈沖處理儀的低檔位脈沖輻射甘草種子30分鐘(按照脈沖處理儀規(guī)定)；第三組用RS-1數(shù)字編碼脈沖處理儀的高檔位脈沖輻射甘草種子30分鐘(同上)。

種子發(fā)芽方法：將處理過的甘草種子均勻放在培養(yǎng)皿中，皿內(nèi)以三層濾紙作為發(fā)芽床，加入適量水，放在25℃溫度的恒溫箱內(nèi)培養(yǎng)。每天換水2次，記錄發(fā)芽數(shù)1次(以芽達(dá)0.2cm作為萌芽標(biāo)志)。連續(xù)3d發(fā)芽種子數(shù)無增長，視為發(fā)芽完全，并計算發(fā)芽率[10]。本次實驗記錄為8d。每個處理設(shè)置4個重復(fù)，最后計算發(fā)芽特性時取平均值。本次實驗處理種子觀測時間為10d。

1.2.2表面活性劑處理甘草種子實驗 選用新疆甘草種子，將種子分為十五組。每組分別用去離子水；濃硫酸(濃度為分析純)；氫氧化鈉(濃度250mmol·L-1)；SDS十二烷基硫酸鈉(濃度6.9mmol·L-1)；3-磺丙基十二烷基甜菜堿(濃度0.089mmol·L-1)；苯扎氯銨(濃度50g·L-1)；吐溫-80(濃度100g·L-1)；四種表面活性劑(上述濃度)+濃硫酸(濃度為分析純)；四種表面活性劑(上述濃度)+氫氧化鈉(濃度250mmol·L-1)處理種子。

為保證浸泡時間不變，具體處理方法為：濃硫酸組浸泡種子時間是1h后換用去離子水浸泡23h；去離子水組浸泡時間是12h后更換去離子水再浸泡12h；氫氧化鈉組和四種表面活性劑組浸泡時間均是12h，然后再換為去離子水再浸泡12h；表面活性劑加酸組為濃硫酸浸泡1h后換表面活性劑浸泡12h后再換去離子水浸泡11h；表面活性劑加堿組為氫氧化鈉浸泡12h后表面活性劑浸泡12h。將處理后的種子按照1.2.1節(jié)所述發(fā)芽方法進(jìn)行。每個處理設(shè)置3個重復(fù)，最后計算發(fā)芽率。本次實驗處理種子觀測時間為15d。

1.3統(tǒng)計分析

對實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計并進(jìn)行正態(tài)分布檢驗、方差分析等數(shù)據(jù)分析。應(yīng)用SAS9.0及Excel2007等軟件完成數(shù)據(jù)處理和作圖。各指標(biāo)計算公式分別為：

2 結(jié)果與分析

2.1脈沖輻射對甘草種子發(fā)芽的影響

脈沖輻射處理甘草種子實驗的實驗結(jié)果如圖1所示，其中移8表示用濃硫酸處理的移8種子；低移8表示用RS-1數(shù)字編碼脈沖處理儀低檔位輻射處理移8甘草種子；高移8表示用RS-1數(shù)字編碼脈沖處理儀高檔位輻射處理移8甘草種子。脹果種子和中興種子表示方法以此類推。

圖1 濃硫酸、高檔位、低檔位脈沖處理種子實驗結(jié)果對照圖

分析數(shù)據(jù)可知：發(fā)芽率方面，脈沖處理對不同甘草種子的發(fā)芽率的影響各異?？傮w來說，利用高檔位脈沖處理可以提高不同甘草種子發(fā)芽率且與濃硫酸處理組相比無顯著差異。經(jīng)不同方式處理后，脹果甘草種子和中興甘草種子的發(fā)芽率均普遍高于移8甘草種子的發(fā)芽率。移8甘草種子經(jīng)不同處理方式處理后，其發(fā)芽率未形成顯著差異。

發(fā)芽勢方面，移8甘草種子和脹果甘草種子經(jīng)不同方式處理后發(fā)芽率未有顯著差異，中興甘草種子經(jīng)濃硫酸處理和高檔位脈沖處理后發(fā)芽勢未有明顯差異均高于低檔位脈沖處理。

發(fā)霉率方面，同一種子經(jīng)不同方式處理后發(fā)芽率未有顯著差異，其中中興甘草種子經(jīng)低檔位處理后發(fā)霉率最高，脹果種子經(jīng)濃硫酸處理后發(fā)霉率最低。

綜合分析，高檔位脈沖處理甘草種子與濃硫酸處理相比未有顯著差異。

2.2表面活性劑對甘草種子發(fā)芽的影響

根據(jù)本課題組前期對不同濃度的各個表面活性劑處理甘草種子發(fā)芽實驗的結(jié)果可得，分別使用SDS十二烷基硫酸鈉、3-磺丙基十二烷基甜菜堿、苯扎氯銨、吐溫-80處理甘草種子后分別在其濃度為6.9mmol·L-1、0.089mmol·L-1、50g·L-1、100g·L-1時提高發(fā)芽率效果最好。故選上述實驗結(jié)果作為表面活性劑正式實驗的濃度標(biāo)準(zhǔn)。

表面活性劑處理甘草種子實驗結(jié)果如圖2所示。其中去離子水表示用去離子水處理的甘草種子；濃硫酸表示用濃硫酸(濃度為分析純)處理的甘草種子；SDS表示用SDS十二烷基硫酸鈉(濃度6.9mmol·L-1)處理的甘草種子；甜菜堿表示用3-磺丙基十二烷基甜菜堿(濃度0.089mmol·L-1)處理的甘草種子；吐溫-80表示用吐溫-80(濃度100g·L-1)處理的甘草種子；苯扎氯銨表示用苯扎氯銨(濃度50g·L-1)處理的甘草種子。而各種表面活性劑+酸即為該表面活性劑最適濃度與濃硫酸混合處理的甘草種子；各種表面活性劑+堿組同理。

圖2 表面活性劑處理甘草種子實驗結(jié)果對照圖

分析圖中數(shù)據(jù)可知：發(fā)芽率方面，表面活性劑處理的種子發(fā)芽率顯著低于濃硫酸處理組；各表面活性劑和濃硫酸混合組與濃硫酸組相比，結(jié)果顯示，苯扎氯銨加濃硫酸組發(fā)芽率顯著低于濃硫酸處理組，其余各表面活性劑加濃硫酸混合處理組發(fā)芽率與濃硫酸處理組無顯著差異；各表面活性劑組與去離子水組相比，結(jié)果表明，苯扎氯銨組發(fā)芽率顯著低于去離子水處理組，其余各表面活性劑處理組發(fā)芽率與去離子水處理組無顯著差異；各表面活性劑和氫氧化鈉混合組與氫氧化鈉組相比，吐溫-80加氫氧化鈉組>苯扎氯銨加氫氧化鈉組>其他組。

發(fā)芽勢方面，濃硫酸組與3-磺丙基十二烷基甜菜堿加濃硫酸組發(fā)芽勢最好，其余表面活性劑加濃硫酸組則稍差；除苯扎氯銨組外，各表面活性劑組與去離子水組發(fā)芽勢無顯著差異；各表面活性劑和氫氧化鈉混合組與氫氧化鈉組相比，吐溫-80加氫氧化鈉組>苯扎氯銨加氫氧化鈉組>其他組。

發(fā)霉率方面，濃硫酸組發(fā)霉率明顯高于表面活性劑組。其中氫氧化鈉組、3-磺丙基十二烷基甜菜堿組、苯扎氯銨組、3-磺丙基十二烷基甜菜堿加氫氧化鈉組和苯扎氯銨加氫氧化鈉組發(fā)霉率最低。

綜合分析，濃硫酸處理效果最佳。

3 結(jié)論與討論

種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)霉率是種子發(fā)芽的重要性能指標(biāo)。發(fā)芽率高，發(fā)芽勢強(qiáng)，則種子的發(fā)芽速度快。發(fā)霉率低則種子發(fā)芽效率高。由于甘草種子的硬實性，種子發(fā)芽受到種皮影響較大。因此，采用物理和化學(xué)方法處理種子，消磨種皮，便可提高種子的發(fā)芽率。

本研究表明，利用RS-1數(shù)字編碼脈沖處理儀的高、低檔位脈沖處理甘草種子，可顯著提高種子發(fā)芽率。特別是高脈沖處理的不同甘草種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢與濃硫酸處理組無顯著性差異。這表明，處理甘草種子時，可以考慮通過使用高檔位脈沖輻射處理作為替代濃硫酸處理的一種方式。這樣不僅能減少濃硫酸導(dǎo)致的環(huán)境污染，還能降低處理成本，使甘草發(fā)芽特性有所提升。鑒于用高檔位脈沖輻射處理種子在提高甘草種子發(fā)芽率方面取得了不錯的效果，可進(jìn)一步研究找出最佳輻射時長等因素來提高種子發(fā)芽的效果。

用SDS十二烷基硫酸鈉，3-磺丙基十二烷基甜菜堿，苯扎氯銨，吐溫-80表面活性劑處理種子發(fā)芽率普遍高于自然發(fā)芽率，但四種表面活性劑處理的種子發(fā)芽率普遍低于濃硫酸處理的種子。這說明使用SDS十二烷基硫酸鈉，3-磺丙基十二烷基甜菜堿，苯扎氯銨，吐溫-80四種表面活性劑處理種子來提高發(fā)芽率的效果較濃硫酸差。表面活性劑加酸或加堿

混合處理也未取得更優(yōu)效果。但表面活性劑處理后的種子發(fā)霉率較低，且處理后對種子破壞程度小，可通過進(jìn)一步研究應(yīng)用于提高其他種子發(fā)芽率。

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Effect of Pulse Radiation and Surfactant Treatment on Seed Germination ofGlycyrrhiza

GUO Huijia1, SHI Lu2, WANG Wenduan1, HOU Junling1,3*

(1.School of Chinese Materia Medica Beijing University of Chinese Medicine, Beijing 100102,China; 2. Dongfang College of Beijing University of Chinese Medicine, Langfang 065001,China; 3. Engineering Research Center of Good Agricultural Practice for Chinese Crude Drugs, Ministry of Education, Beijing 100102,China)

Objective：By contrast the influences of pulse radiation treatment, surfactant treatment, sodium hydroxide treatment and sulfuric acid treatment onglycyrrhizaseed germination, to find the best way to improve the rate ofglycyrrhizaseed germination.Methods：Specific methods is to use RS-1 digital encoder pulse radiateglycyrrhizaseed, which is divided into high level and low level, set the sulfuric acid treatment as the control group.Using SDS sodium dodecyl sulfate, dodecyl 3-sulfopropyl betaine, benzalkonium chloride, Tween-80 four different types of surfactant treatment ofglycyrrhizaseeds and the sulfuric acid treatment, sodium hydroxide treatment and deionized water treatment ofglycyrrhizaseeds as the control group, to do the measurement experiment of germination rate.Results：The results showed that the three kinds ofglycyrrhizaseeds processed by the pulse radiation treatment, their germination rate are higher than the natural rate of germination. Especially theglycyrrhizagets higher rate of seed germination after processed by high-grade pulse, which is almost the same as the results after processed by sulfuric acid. Seeds germination rate of surfactant treatment is generally higher than the natural germination rate, but obviously lower than the seed of sulfuric acid treatment. Except the results of benzalkonium chloride treatment, other surfactant treatments' results do not have disparity between the result of deionized water treatment.Conclusion：Therefore, theglycyrrhizamay can high level pulse radiate seed method as an instead of sulfuric acid method for processing seeds method. This method not only reduces sulfuric acid‘s pollution of the environment, but also can reduce processing costs. The SDS surfactant sodium dodecyl sulfate, sodium dodecyl 3-sulfopropyl betaine, benzalkonium chloride, Tween-80 treatment increased germination effects are not significant.

Pulse radiation; surfactant; sulfuric acid;glycyrrhizaseed; germination rate; germinability; moldy

2015年北京市共建項目(BJGJ1532)

] 侯俊玲，教授，研究方向：藥用植物栽培與遺傳育種；Tel：(010)84738637，E-mail：mshjl@126.com

10.13313/j.issn.1673-4890.2017.1.021

2016-08-10)

*[