火絨草種子萌發(fā)特性的研究

楊金部， 袁楨燕， 茍 萍， 魏鴻雁， 逯永滿， 唐 馨

(1.新疆大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院， 烏魯木齊 830046；2.甘肅省輕工研究院有限責(zé)任公司， 蘭州 730000；3.新疆維吾爾自治區(qū)中藥民族藥研究所， 烏魯木齊 830002)

火絨草(Leontopodiumleontopodioides(Wild.) Beauv)是菊科火絨草屬的多年生草本植物，多生長在干旱草原、山坡草地、陽坡灌木叢等高原地帶，海拔一般為1 500～3 500 m，野生資源較為豐富[1,2]。在民間醫(yī)學(xué)中，火絨草可用來治療急、慢性腎炎、尿道炎、蛋白尿、血尿等多種腎臟疾病，以及風(fēng)熱感冒、創(chuàng)傷出血等疾病[3,4]。近年來，發(fā)現(xiàn)火絨草中含有降糖[5-7]、降脂、抗炎鎮(zhèn)痛、預(yù)防癡呆、保護心血管和神經(jīng)系統(tǒng)等多種活性成分[8-11]。現(xiàn)已將火絨草提取物用于治療腹部疾病、心絞痛、心臟病、支氣管炎、腹瀉、痢疾、發(fā)熱、肺炎、風(fēng)濕性疼痛、扁桃體炎和各種癌癥等多種人類和牲畜疾病[12-15]。除此之外，火絨草還具有顯著的抗氧化活性[16]，不僅可防治冠心病、動脈粥樣硬化、癌癥、神經(jīng)退行性疾病等[17]，還被用于化妝品的工業(yè)生產(chǎn)，如抗衰老和防曬等產(chǎn)品[3,4]。目前，從自然生境大量收集野生火絨草難以滿足各種需要，火絨草的數(shù)量大大減少，野生資源匱乏，資源和生態(tài)環(huán)境受到破壞，許多國家禁止采集野生火絨草[18,19]。為了保護野生資源，在瑞士已大量種植火絨草[3,4]。此外，火絨草可通過組織培養(yǎng)技術(shù)繁殖，為藥學(xué)及商業(yè)用途開發(fā)利用提供原料[20]。長期以來，對火絨草化學(xué)成分和藥理作用進行了研究，但對其種子繁殖尚無詳細的報道。本研究從溫度、光照、冠毛、浸種處理等方面對火絨草種子萌發(fā)特性進行了初步探討，為火絨草資源保護提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

火絨草于2014年9月中旬在烏魯木齊南山大西溝水庫附近陽坡(海拔1 850 m) 采集，除去泥土，自然晾干，收集種子。

1.2 火絨草生物性狀考察

考察野生火絨草表觀性狀，包括根長、株高、葉、花、果實的外部形態(tài)特征，以及周邊的環(huán)境概況，包括氣候、土壤、溫度和光照等。

1.3 種子千粒重測定

火絨草種子人工去除冠毛，用卡片隨機數(shù)出3組試樣，以每1 000粒種子為單位進行稱重(g)，3次重復(fù)，取其平均值。

1.4 溫度對種子發(fā)芽率的影響

選擇飽滿種子，以50粒為一組，設(shè)3個重復(fù)。將種子放入鋪有2層濕潤濾紙的培養(yǎng)皿中，在光照和水分相同的條件下，溫度分別控制在5，10，15，20，25 ℃和30 ℃，觀察萌發(fā)情況。試驗期間每24 h記錄發(fā)芽種子數(shù)，逐日定時記錄發(fā)芽數(shù)，整個試驗過程持續(xù)14 d。以肉眼看到白色的幼芽出現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)判斷種子是否萌發(fā)。在種子萌發(fā)期間，每2 d向培養(yǎng)皿中加入少量無菌水，以保證濕潤環(huán)境。

1.5 光照處理對種子發(fā)芽率的影響

火絨草種子每組50粒，設(shè)3個重復(fù)。種子置于25 ℃智能光照培養(yǎng)箱，分別在全光照、光照/黑暗(12 h/12 h)和全黑暗條件下進行萌發(fā)，每24 h統(tǒng)計發(fā)芽個數(shù)，試驗持續(xù)14 d。第4 天計算發(fā)芽勢，發(fā)芽至結(jié)束時(14 d)計算發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)。

1.6 冠毛對種子萌發(fā)的影響

選擇冠毛完好和人工去除冠毛的種子各50粒，設(shè)3個重復(fù)。在恒溫培養(yǎng)箱中，25 ℃的條件下進行萌發(fā)試驗，每24 h統(tǒng)計種子發(fā)芽個數(shù)，試驗持續(xù)14 d。

1.7 浸種時間對種子萌發(fā)的影響

將人工去除冠毛的飽滿種子分別進行12、24、36、48、60 h浸種處理，以未浸種作為對照，每次處理50粒，3次重復(fù)，每24 h統(tǒng)計發(fā)芽個數(shù)，試驗持續(xù)14 d。

1.8 各項指標(biāo)測定

根據(jù)每日定時統(tǒng)計日發(fā)芽量，第4天統(tǒng)計發(fā)芽勢，第7天統(tǒng)計發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)，各項參數(shù)計算公式如下：

發(fā)芽勢(%)=(前7 d發(fā)芽種子粒數(shù)/每處理供試種子數(shù)量)×100%；

發(fā)芽率(%)=(10 d種子發(fā)芽數(shù)/每處理供試種子數(shù)量)×100%；

發(fā)芽指數(shù)=∑Gt/Dt。

式中，Gt為在時間t天的發(fā)芽數(shù)；Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)。

試驗數(shù)據(jù)使用GraphPad Prism 5統(tǒng)計軟件進行分析以及T檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 生境及形態(tài)特征

火絨草是山坡草地的常見種，在新疆多分布在1 500～3 700 m的干旱草原、山坡草地、陽坡灌木叢及林緣帶等?；鸾q草常呈現(xiàn)聚集式分布，群落中常見植物種類有：全葉青蘭，黃花蒿，小米草，高山黃耆，紫花苜蓿，亞麻薺，草原糙蘇，豬殃殃，柴胡屬，穗花婆婆納，馬先蒿屬等?；鸾q草全株密被白色茸毛、簇生，株高15～35 cm之間，根為褐色，根須長5～15 cm。莖為細圓柱形，通常從基部叢生，直立、不分支。葉互生，無柄，披針形，長2～5 cm，寬0.5～1.5 cm，葉頂端較尖，有長尖頭。頭狀花序，一般是8～9個密集排列，密被白色茸毛，每年6月中下旬開花，直到9月初結(jié)束，花期維持2個月左右?；鸾q草種子小而輕，為連萼瘦果，由瘦果、喙以及白色冠毛組成，一般在9月中旬成熟。

千粒重是體現(xiàn)種子大小、飽滿程度和種子質(zhì)量的重要指標(biāo)。通常種子大小與種子數(shù)量呈負相關(guān)。小種子具有較強的拓殖能力，而大種子能貯藏更多的營養(yǎng)物質(zhì)，有利于種子萌發(fā)，并能產(chǎn)生較大的幼苗，對光和營養(yǎng)缺少以及各種危害有潛在的耐受力?；鸾q草種子平均千粒重為(0.074 4±0.001 2)g(表1)，屬于小粒種子。

表1 火絨草種子的千粒重

組別粒數(shù)千粒重/g110000.0755210000.0747310000.0731平均10000.0744±0.0012

2.2 溫度對種子萌發(fā)的影響

火絨草種子隨溫度升高萌發(fā)率上升(圖1)。溫度低，種子起始萌發(fā)時間長，發(fā)芽率低。在15、10、5 ℃時起始萌發(fā)時間為4～7 d；發(fā)芽結(jié)束時種子發(fā)芽率均較低，分別為54%、35%和30%。在25 ℃和20 ℃時，起始萌發(fā)時間短，為2～3 d，發(fā)芽率分別為76%和60%。在30 ℃時，起始萌發(fā)時間類似于25 ℃，但發(fā)芽率低于25 ℃時，發(fā)芽勢為66.5%，發(fā)芽指數(shù)為33.1。因此，火絨草種子在較低溫度和較高溫度下，均不利于萌發(fā)，最適的萌發(fā)溫度為25 ℃。

圖1 溫度對種子萌發(fā)的影響

表2 光照對種子萌發(fā)的影響

注：同列不同大寫字母表示差異極顯著(p<0.01)；不同小寫字母表示差異顯著(p<0.05)。

2.3 光照對種子萌發(fā)的影響

分別在3種不同光照處理下統(tǒng)計火絨草種子的發(fā)芽個數(shù)，根據(jù)種子的發(fā)芽情況統(tǒng)計發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、發(fā)芽率。由表2可知，火絨草種子在全光照和全黑暗條件下的萌發(fā)率為55.5% 和60.0%。 而在光照(12 h)/黑暗(12 h)條件下的萌發(fā)率為77.5%，各組之間差異極顯著(p<0.01)。結(jié)果表明光照(12 h)/黑暗(12 h)有利于種子的萌發(fā)，且生活力強，發(fā)芽整齊。

表3 冠毛對種子萌發(fā)的影響(150粒)

組別總萌發(fā)量/粒平均萌發(fā)量/粒萌發(fā)平均時間/d初次萌發(fā)時間/d發(fā)芽勢/%發(fā)芽率/%冠毛7625.25±1.265.30±0.53.15±0.518±0.550.5±1.26無冠毛11638.75±0.96**4.26±0.52.35±0.560±0.5**77.5±0.96**

注：無冠毛與有冠毛的種子比較“*”p<0. 05，“**”p<0. 01。

2.4 冠毛對種子萌發(fā)的影響

種子經(jīng)14 d培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)去除冠毛的火絨草種子總萌發(fā)量、平均萌發(fā)量、萌發(fā)平均時間、初次萌發(fā)時間、發(fā)芽勢及發(fā)芽率都優(yōu)于帶有冠毛的種子(表3)。與有冠毛的種子相比較，無冠毛的種子總萌發(fā)量和平均萌發(fā)量增加了27%，差異達到極顯著水平(p<0.01)，萌發(fā)平均時間和初次萌發(fā)時間分別縮短了24 h，發(fā)芽勢及發(fā)芽率分別提高了42%和27%，差異達極顯著水平(p<0.01)。因此，去除冠毛對火絨草種子萌發(fā)是有利的。

2.5 浸種對種子萌發(fā)的影響

不同的浸種時間對火絨草種子發(fā)芽率影響不同(圖2)。以未浸種組為對照，浸種36 h發(fā)芽率可達到90%，差異達顯著水平(p<0.05)。浸種時間小于和大于36 h發(fā)芽率均降低，因此36 h浸種有利于火絨草種子萌發(fā)。

圖2 不同浸種時間對種子萌發(fā)的影響

3 討 論

種子萌發(fā)是植物生活史中的重要階段，發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)是評價種子發(fā)芽和種子活力的常用指標(biāo)，能夠反映種子的發(fā)芽整齊程度、發(fā)芽時間和發(fā)芽速度。飽滿的種子，內(nèi)部儲藏營養(yǎng)物質(zhì)較多，發(fā)芽時間短、整齊度和出苗率高?；鸾q草種子是種子世界中較小的種子，體內(nèi)貯藏物質(zhì)含量很少，對外界環(huán)境條件的影響十分敏感。通過對火絨草種子萌發(fā)的幾個重要因素進行單因素分析，發(fā)現(xiàn)溫度對種子的發(fā)芽率影響較大，溫度在25 ℃發(fā)芽率較高，低于或高于25 ℃發(fā)芽率都受到不同程度的影響，尤其低溫情況下，種子萌發(fā)受到嚴重抑制。光照也是影響火絨草種子萌發(fā)的一個重要因素，在全光照和全黑暗條件下的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均低于光照/黑暗(12 h/12 h)條件下的。Sheldons等研究發(fā)現(xiàn)，菊科植物蒲公英冠毛對水分的吸取具有重要的作用，可以保證濕潤介質(zhì)與種臍之間的接觸[13]，有冠毛的斑葉蒲公英種子較無冠毛的發(fā)芽率顯著提高[14]，而實驗結(jié)果則相反，火絨草種子去除冠毛有利于萌發(fā)。由此可見，火絨草種子萌發(fā)的最優(yōu)條件是種子去除冠毛、36 h的浸種、溫度25 ℃左右，光照/黑暗為12 h/12 h，發(fā)芽率可以達到80%以上。

本研究探索了火絨草種子萌發(fā)特性，對種子萌發(fā)的條件有了初步的了解，溫度、光照條件、冠毛等在種子萌發(fā)過程中所起的作用還需要進一步的研究，對以后火絨草野生資源保護和開發(fā)、利用有著十分重要的意義。