不同酸處理對(duì)金鐵鎖種子萌發(fā)的影響

王倩　李雪　張明生　陳鴻申　劉劍東　幸菲菲　劉智　謝國(guó)芳

摘 要：金鐵鎖種子自然條件下發(fā)芽率低且萌發(fā)周期長(zhǎng)，嚴(yán)重制約其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。為建立金鐵鎖有性繁殖的有效技術(shù)，本試驗(yàn)探索了不同種類的酸（鹽酸、硫酸、檸檬酸）及其不同濃度（5%～20%）和浸泡時(shí)間（15～45min）處理金鐵鎖成熟種子對(duì)其發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)的影響。結(jié)果表明，不同酸處理均可促進(jìn)金鐵鎖種子萌發(fā)，但酸的種類、濃度和處理時(shí)間的不同其效果有較大差異。不同酸處理對(duì)金鐵鎖種子萌發(fā)的促進(jìn)效果依次為：鹽酸、硫酸、檸檬酸。同一濃度鹽酸處理下，隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)呈先上升后下降的趨勢(shì)，15%鹽酸處理30 min時(shí)，發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)最高，分別為67.22%和111.53%;硫酸浸泡15和30 min時(shí)，隨著浸泡濃度的提高，種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)呈上升趨勢(shì)，當(dāng)浸泡時(shí)間延長(zhǎng)到45 min時(shí)，種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)呈先上升后下降趨勢(shì)，15%硫酸處理45 min時(shí)，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)最高，分別為39.26%、21.48%和55.04%;而種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)與檸檬酸浸種時(shí)間的延長(zhǎng)和濃度的提高呈負(fù)相關(guān)，5%檸檬酸處理15 min時(shí)，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)最高，分別為31.11%、20.93%和44.29%。

關(guān)鍵詞：金鐵鎖;酸處理;種子萌發(fā)

中圖分類號(hào)：Q819

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1008-0457（2019）04-0081-05 國(guó)際DOI編碼：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2019.04.015

Effects of Acid Treatments on Seeds Germination of ?Psammosilene tunicoides

WANG Qian，LI Xue，ZHANG Ming-sheng*，CHEN Hong-shen，LIU Jian-dong，XING Fei-fei，LIU Zhi，XIE Guo-fang

（School of Life Sciences，Key Laboratory of Plant Resources Conservation and Germplasm Innovation in Mountainous Region （Ministry of Education），Guizhou University，Guiyang，Guizhou 550025，China）

Abstract：As a kind of endangered medicinal plant， Psammosilene tunicoides ?has great value，but its seeds germination rate is low and the germination time is very long under natural conditions which seriously restrict the development of its industrialization. In order to establish the effective techniques for its sexual reproduction，the effects on germination rate，germination potential and germination indexes by acids （hydrochloric acid，sulfuric acid，citric acid），concentrations （5%～20%） and soaking time （15～45 min） for the seeds germination of ?P. tunicoides ?were explored. The results showed that the suitable acid treatment could promote the seeds germination，the effects of different types，concentrations and treatment time of acids shows different，and the effects were hydrochloric acid > sulfuric acid > citric acid. Under the same concentration of hydrochloric acid，with the extension of soaking time the germination rate，germination potential and germination index showed a trend of first increase and then decrease. The germination rate and germination index were the highest when used 15% hydrochloric acid to treat seeds for 30min，reaching to 67.22% and 111.53%，respectively. Under sulfuric acid soaking for 15 min and 30 min，with the increase of concentration the germination rate，germination potential and germination index is on the rise，when the immersion time extended to 45 min，seeds germination rate，germination potential and germination index showed a trend of decline after rising first. 15% sulfuric acid soaking for 45 min showed the highest germination rate，germination potential，germination index，reaching to 39.26%，21.48% and 55.04% respectively. All the indexes were negatively correlated with the extension of soaking time and citric acid concentration. The germination rate，germination potential and germination index of ?Psammosilene tunicoides ?treated with 5% citric acid for 15min，were 31.11%，20.93% and 44.29% respectively.

Key words： Psammosilene tunicoides ; acid treatment; seed germination

金鐵鎖（ Psammosilene tunicoides ）為石竹科金鐵鎖屬單屬種藥用植物[1]，主產(chǎn)云南、四川、貴州和西藏[2]。金鐵鎖以根入藥，對(duì)風(fēng)濕、胃脘冷痛、跌打損傷和外傷出血等有很好的止痛作用，是“云南白藥”和貴州苗藥“金骨蓮”膠囊等系列產(chǎn)品的主要成分之一[3]。然而，由于金鐵鎖對(duì)生境要求比較苛刻，自然分布區(qū)域狹小，加之人為掠奪性采挖導(dǎo)致其生境被破壞、種群數(shù)量劇減，已被《中國(guó)植物紅皮書》列入珍稀瀕危物種[4]?；诮痂F鎖的藥用價(jià)值[5]、市場(chǎng)需求和瀕?，F(xiàn)狀，種苗人工繁育已成為亟待解決的問題。種子萌發(fā)是金鐵鎖有性繁殖的關(guān)鍵，直接影響其出苗、生長(zhǎng)和產(chǎn)量[6] 。金鐵鎖種子被褶皺的果皮及致密的種皮包裹，致使其不透水不透氣，進(jìn)而造成種子發(fā)芽率低、萌發(fā)周期長(zhǎng)，嚴(yán)重制約其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。湯王外等[7]通過對(duì)金鐵鎖種子進(jìn)行去殼試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)去殼可以顯著提高其萌發(fā)率?？梢姺N皮障礙是限制金鐵鎖種子萌發(fā)的重要影響因素，但金鐵鎖種子較小，人工去殼耗時(shí)耗力。相關(guān)研究表明，酸能腐蝕果皮和種皮，增強(qiáng)種子的透水透氣，解除種胚內(nèi)外物質(zhì)交換的機(jī)械障礙，從而提高其發(fā)芽率和縮短萌發(fā)周期[8-9]。鑒于此，本試驗(yàn)通過探索酸的種類、濃度及浸泡時(shí)間對(duì)金鐵鎖種子萌發(fā)的影響，尋求其有性繁殖的有效技術(shù)，以期為該珍稀瀕危物種的資源保護(hù)與可持續(xù)利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

試驗(yàn)材料：供試金鐵鎖（ Psammosilene tunicoides ?W.C.Wu et C.Y.Wu）種子于2017年9月采自貴州省威寧縣迤那鎮(zhèn)金鐵鎖自然分布區(qū)，用專用牛皮紙袋儲(chǔ)存于種子儲(chǔ)藏箱，次年春季用于試驗(yàn)。

供試試劑：濃鹽酸（重慶川東化工有限公司）、濃硫酸（重慶川東化工有限公司）、檸檬酸（天津市永大化學(xué)試劑有限公司），均為分析純。

1.2 試驗(yàn)方法

于超凈工作臺(tái)上，用無菌水分別將濃鹽酸、濃硫酸和檸檬酸配制成濃度為5%、10%、15%和20%的工作液，備用。

選取成熟飽滿的金鐵鎖種子，室溫下流水沖洗過夜，用上述各濃度梯度的酸試劑分別浸種15 min、30 min和45 min，浸種完成后流水沖洗10 min，濾干后用75%的酒精消毒30 s，無菌水沖洗3次，再用0.2%的高錳酸鉀溶液消毒30 s，無菌水沖洗3次，最后用0.2%的升汞處理10 min，無菌水沖洗5次。將種子均勻擺放于鋪有2層濾紙的9 cm培養(yǎng)皿內(nèi)，各處理100粒種子，3次重復(fù)。以無酸處理（其它處理相同）的種子作為對(duì)照，各處理置于25℃、RH 75%和光照12 h/d的人工氣候箱（QRH系列人工氣候箱，江蘇科析儀器有限公司）內(nèi)進(jìn)行萌發(fā)培養(yǎng)。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

每天觀察記錄萌發(fā)情況，以胚根長(zhǎng)到種子長(zhǎng)1/2作為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)，以發(fā)芽種子數(shù)連續(xù)3 d無變化視為發(fā)芽完成。按以下公式計(jì)算種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)。

發(fā)芽率=（正常發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子數(shù)）×100%;

發(fā)芽勢(shì)=（15 d發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子數(shù)）×100%;

發(fā)芽指數(shù)（GI）=∑（Gt / Dt）。式中，Gt表示時(shí)間t日的發(fā)芽數(shù)，Dt表示相應(yīng)的發(fā)芽日數(shù)。

采用Excel對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并作圖，用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 酸處理對(duì)金鐵鎖種子發(fā)芽率的影響

不同酸處理對(duì)金鐵鎖種子發(fā)芽率的影響存在明顯差異（圖1）。不同濃度和浸泡時(shí)間的鹽酸處理下，金鐵鎖種子發(fā)芽率均高于對(duì)照（圖2），最高發(fā)芽率出現(xiàn)在15%鹽酸溶液浸泡30 min時(shí)，達(dá)到67.22%（圖2-B），5%鹽酸處理次之;同一濃度鹽酸處理下，隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，發(fā)芽率呈先上升后下降的趨勢(shì);同一時(shí)間鹽酸處理下，發(fā)芽率隨鹽酸濃度的變化表現(xiàn)不一致，浸泡15 min時(shí)，發(fā)芽率隨著處理濃度的提高而上升，說明當(dāng)浸泡時(shí)間較短時(shí)，鹽酸對(duì)金鐵鎖種子的發(fā)芽率有促進(jìn)作用;浸泡30 min時(shí)，發(fā)芽率存在波動(dòng)性，但在正常范圍內(nèi);當(dāng)浸泡時(shí)間延長(zhǎng)到45 min，發(fā)芽率呈先上升后下降趨勢(shì)，從10%鹽酸處理的49.26%下降到20%處理的35.74%。不同濃度和時(shí)間的硫酸處理對(duì)金鐵鎖種子發(fā)芽率的作用效果有顯著差異（ P <0.05），5%～15%硫酸浸泡下，隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，發(fā)芽率呈上升趨勢(shì);硫酸浸泡15 min和30 min時(shí)，隨著硫酸濃度的提高各指標(biāo)亦呈上升趨勢(shì)，也就是說，較高濃度和較長(zhǎng)時(shí)間的硫酸浸泡能促進(jìn)金鐵鎖種子的萌發(fā)。15%硫酸浸泡45 min時(shí)，金鐵鎖發(fā)芽率最高，達(dá)39.26%（圖2-C），比對(duì)照提高了24.81%。不同濃度、不同時(shí)間的檸檬酸處理對(duì)金鐵鎖種子發(fā)芽率有顯著差異（ P <0.05），濃度相同時(shí)，隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，發(fā)芽率呈下降的趨勢(shì)，15%檸檬酸浸泡45 min時(shí)出現(xiàn)抑制;浸泡時(shí)間相同時(shí)，隨著檸檬酸濃度的上升發(fā)芽率呈下降趨勢(shì)，5%檸檬酸浸泡15 min時(shí)，發(fā)芽率最高（圖2-D），達(dá)31.11%與對(duì)照相比提高了16.66%，可見較低濃度和較短時(shí)間檸檬酸浸泡有利于金鐵鎖種子萌發(fā)。

2.2 酸處理對(duì)金鐵鎖種子發(fā)芽勢(shì)的影響

不同濃度和時(shí)間的酸處理對(duì)金鐵鎖種子發(fā)芽勢(shì)表現(xiàn)出不同效果，即：鹽酸>硫酸>檸檬酸。從整體上看，不同酸處理下發(fā)芽勢(shì)的變化趨勢(shì)基本與發(fā)芽率保持一致。5%檸檬酸浸泡可在一定程度上提高發(fā)芽勢(shì)，10%～20%檸檬酸處理15 min時(shí)，發(fā)芽勢(shì)與對(duì)照相比差異不明顯，且隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)開始出現(xiàn)抑制作用;5%鹽酸溶液浸泡30 min時(shí)，發(fā)芽勢(shì)最高，達(dá)54.63%，較對(duì)照提高10.19%;15%硫酸處理45 min時(shí)，發(fā)芽勢(shì)最高，達(dá)21.48%。

2.3 酸處理對(duì)金鐵鎖種子發(fā)芽指數(shù)的影響

不同種類酸處理對(duì)金鐵鎖種子發(fā)芽指數(shù)有顯著影響（ P <0.05）?？傮w上看，不同酸處理下，金鐵鎖種子發(fā)芽指數(shù)的變化與發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)較為一致。鹽酸處理下，最高發(fā)芽指數(shù)出現(xiàn)在5%鹽酸浸泡30 min，達(dá)114.8;硫酸處理下，15%硫酸浸泡45 min時(shí)發(fā)芽指數(shù)最高，達(dá)55.04;檸檬酸處理下，最高的發(fā)芽指數(shù)出現(xiàn)在5%檸檬酸浸泡15 min，達(dá)44.29。

3 結(jié)論與討論

金鐵鎖在貴州主要分布在威寧、赫章等地，耐干旱，喜微酸性土壤[10]。種子萌發(fā)除了適宜的外界條件（充足的水分、適宜的溫度、足夠的氧氣）外，還與種子自身有關(guān)，如種皮障礙、種子的后熟和某些抑制物質(zhì)的存在[11-12]。種皮是種子外面的覆蓋部分，具有保護(hù)種子不受外力機(jī)械損傷和防止病蟲害入侵的作用，同時(shí)也是造成種子休眠的主要原因之一[11，13]。

本試驗(yàn)中，同一濃度鹽酸處理下，隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)呈先上升后下降的趨勢(shì)，并且隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)和濃度的提高，促進(jìn)作用減弱，硫酸處理下，各濃度浸泡15 min和30 min時(shí)，隨著浸泡濃度的提高，種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)呈上升趨勢(shì)，當(dāng)浸泡時(shí)間延長(zhǎng)到45 min時(shí)，種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)呈先上升后下降趨勢(shì)，這與李英等[14]、唐澄瑩等[15]及梁芳等[16]通過98%濃硫酸對(duì)枳椇種子、北碚榕種子及小冠花種子研究結(jié)果相一致?？赡苁怯捎谒崽幚頃r(shí)間不夠，種皮軟化不徹底;時(shí)間過長(zhǎng)，傷害種胚。由此可見，適宜的酸處理可促進(jìn)種子萌發(fā)，可能是酸處理提高了種子萌發(fā)時(shí)與外界的物質(zhì)交換能力，增強(qiáng)了抗氧化酶活性[14-18]。隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，高 pH 能抑制種子的萌發(fā)，可能與 pH 過高，破壞種胚有關(guān)。此外，酸能在一定程度上降解種皮上的抑制性成分，同時(shí)殺死附著在褶皺種皮中的細(xì)菌或真菌，減少霉變，從而促進(jìn)萌發(fā)[19]。檸檬酸處理下，種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)隨著浸種時(shí)間的延長(zhǎng)和濃度的提高呈相反趨勢(shì)，這與宋超等人[20]發(fā)現(xiàn)檸檬酸處理能夠很好的提高種子萌發(fā)的結(jié)果不一致，可能是因?yàn)槌怂嵛g作用外，檸檬酸本身的成分對(duì)金鐵鎖種子產(chǎn)生某種抑制甚至毒害作用，說明對(duì)于育種中運(yùn)用酸處理種子時(shí)，針對(duì)不同材料酸的選擇、處理濃度和時(shí)間要根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)，以達(dá)到最佳的催芽效果。本研究中，未經(jīng)酸處理種子的自然發(fā)芽率與謝暉等[21]報(bào)道的金鐵鎖種子發(fā)芽率只有37%～56%的結(jié)論存在差異，可能是由于種子的成熟度、儲(chǔ)藏方式和儲(chǔ)藏時(shí)間等因素引起的。本研究?jī)H初步探討不同酸浸種對(duì)金鐵鎖種子萌發(fā)的影響，其植株后期生長(zhǎng)發(fā)育情況仍需繼續(xù)研究。

參 考 文 獻(xiàn)：

[1] 吳征縊.云南植物志（第6卷）[M].北京：科學(xué)出版社，1995.

[2] 唐昌林.中國(guó)植物志（第26卷）[M].北京：科學(xué)出版社，1996.

[3] 國(guó)家藥典委員會(huì).中華人民共和國(guó)藥典（2015版，一部）[M].北京：中國(guó)醫(yī)藥科技出版社，2015.

[4] 中國(guó)珍稀瀕危植物[M].上海：上海教育出版社，1989.

[5] Lian X，Xie QH，Cui C， et al .Phytochemical and Pharmacological Aspects of ?Psammosilene tunicoides ?W.C.Y.Wu[J]. Asian Journal of Chemistry ，2011，23（5）：1902-1904.

[6] 袁繼紅，王銀柳，林友興，等.酸和赤霉素處理對(duì)3中薹草種子萌發(fā)特征的影響[J].東北師大學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016，48（2）：112-117.

[7] 湯王外，徐中志，陳 翠，等.金鐵鎖種子帶殼及去殼萌發(fā)試驗(yàn)研究[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2009（13）：90.

[8] 李鮮花，張 穎，羅彩云.不同藥劑浸種對(duì)樟子松種子發(fā)芽率的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，41（27）：11044-11045.

[9] 吳超然，王雪芹，劉恒星，等.兩種老鸛草屬種子萌發(fā)特性研究[J].北方園藝，2017，（14）：65-69.

[10] 鐘 雁，趙承友，王用平，等.金鐵鎖生物學(xué)特性及保護(hù)研究[J].中華中醫(yī)藥雜志，2007，22 （12）：848-850.

[11] 陸時(shí)萬(wàn)，徐祥生，沈敏健.植物學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1991（70）：73-76.

[12] Baskin J M，Baskin C C.A classification system for seed dormancy[J]. Seed Science Research ，2004，14：1-16.

[13] Hyun K D .Practical methods for rapid seed germination from seed coat-imposed dormancy of ?Prunus yedoensis [J]. Scientia Horticulturae ，2019，243：451-456.

[14] 李 英，沈永寶.枳椇種子休眠原因及解除方法[J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2014，38（2）：57-62.

[15] 唐澄瑩，張艷玲，汪云澤，等.珍稀植物北碚榕的種子萌發(fā)及繁殖研究[J].西南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2017，39（2） ：34-39.

[16] 梁 芳，衣采潔.不同浸種處理對(duì)小冠花及蛇鞭菊種子萌發(fā)的影響[J].北方園藝，2014（1）：62-64.

[17] 張春平，何 平，杜丹丹，等.決明子硬實(shí)及萌發(fā)特性研究[J].中草藥，2010，41（10）：1700-1704.

[18] 任國(guó)香，唐 彪，歐陽(yáng)路平，等.不同處理方法對(duì)樟葉越桔種子萌發(fā)的影響[J].山地農(nóng)業(yè)生物學(xué)報(bào)，2017，36（4）：49-54.

[19] 李兵兵，魏小紅，徐 嚴(yán).麻花秦艽種子休眠機(jī)理及其破除方法[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2013，33（15）：4631-4638.

[20] 宋 超，王躍華，趙 剛，等.不同酸處理對(duì)苦蕎種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響[J].種子，2015，34（8）：79-82.

[21] 謝 暉，錢子剛，楊耀文.金鐵鎖的生物學(xué)特性及其保護(hù)的初步研究[J].云南中醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，26 （1）：9.