不同處理方式對(duì)桔梗種子萌發(fā)的影響

劉艷梅 陳凱 張同林

摘要：以桔梗種子為研究對(duì)象，研究不同預(yù)處理方式對(duì)桔梗種子萌發(fā)的影響，旨在篩選出一種簡(jiǎn)便、成本低且環(huán)保的能促進(jìn)種子萌發(fā)的方法，為大規(guī)模種植桔梗提供理論依據(jù)。結(jié)果表明：種子千粒質(zhì)量為0.863 5 g，吸水率為6110%，種子內(nèi)存在活性較高的內(nèi)源抑制物。在25 ℃條件下，用一定濃度的木醋酸、赤霉素和硝酸鉀溶液處理能明顯促進(jìn)種子萌發(fā)，其中100 mg/L赤霉素處理種子的發(fā)芽率最高，為47.78%;稀釋500倍的木醋酸處理種子的發(fā)芽率為4111%;5 mg/mL硝酸鉀溶液處理種子的發(fā)芽率為31.11%。因此，從經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便的角度考慮，建議在生產(chǎn)實(shí)踐中，桔梗種子預(yù)處理方式為：25 ℃條件下用稀釋500倍的木醋酸浸種24 h后再播種，可有效提高種子萌發(fā)率，此方法對(duì)桔梗的種子育苗及人工栽培具有重要的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：桔梗;試劑處理;種子萌發(fā);種子休眠;內(nèi)源抑制物

中圖分類號(hào)：S567.23+9.01?? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A? 文章編號(hào)：1002-1302（2020）20-0141-05

桔梗[Platycodon grandiflorum（Jacq.）A.DC]是桔?？平酃俣嗄晟p子葉草本植物，同時(shí)也是一種藥食兼有觀賞價(jià)值的植物[1]。桔梗作為一種傳統(tǒng)中藥，以根入藥，在我國(guó)最早的本草《神農(nóng)本草經(jīng)》中已有記載，其主要活性成分是皂苷，具有鎮(zhèn)咳、抗炎、降血壓、降血糖、減肥、抗腫瘤、提高人體免疫力等廣泛的藥理活性[2-3]。桔梗除作藥用外，其嫩苗和根都可以食用，在我國(guó)東北以及日本、韓國(guó)、朝鮮等是一種常見蔬菜，具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[4]。另外，由于桔?；ㄆ谳^長(zhǎng)，花色鮮艷，有紫色、白色、黃色和粉色等，是我國(guó)重要的鮮切花之一，同時(shí)也是園林造景中常采用的藥用花卉[5]。隨著桔梗越來越多的藥用價(jià)值與經(jīng)濟(jì)價(jià)值被發(fā)現(xiàn)，人們對(duì)桔梗的需求量越來越大，我國(guó)許多地區(qū)已經(jīng)開始人工種植。但是在自然狀態(tài)下，桔梗種子結(jié)籽率低，種子壽命短，生活力不高，萌發(fā)周期長(zhǎng)且易發(fā)霉，這極大地限制了桔梗大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用[6]。因此，有必要找到一種合適的萌發(fā)方式可以應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)踐中。

種子是植物繁衍和度過不良環(huán)境的主要載體，種子萌發(fā)由遺傳因素和外界環(huán)境條件共同決定[7-8]。不同植物由于種子形態(tài)結(jié)構(gòu)迥異，因此影響種子萌發(fā)的因素也差異較大[9]。桔梗不屬于深度休眠的種子，而是因?yàn)槠鋬?nèi)部含有較高活性的內(nèi)源抑制性物質(zhì)[10-11]。目前，國(guó)內(nèi)關(guān)于桔梗種子方面的研究大多集中在逆境脅迫和栽培方面[12-14]。雖然在浸種處理方面也開展了較多研究，但從研究結(jié)果看，大多數(shù)研究主要是局限于實(shí)驗(yàn)室的理想萌發(fā)條件的篩選，在生產(chǎn)實(shí)踐中可操作性差[15-17]。因此，本研究通過對(duì)比不同處理方式的發(fā)芽情況，旨在篩選出一種簡(jiǎn)便且環(huán)境友好的種子浸種劑，來指導(dǎo)桔梗種子生產(chǎn)實(shí)踐，為實(shí)現(xiàn)人工大規(guī)模栽培奠定基礎(chǔ)。1 材料與方法

1.1 材料

桔梗干燥成熟種子購(gòu)于北京綠鑫生物科技發(fā)展有限公司，市售普通大白菜[Brassica campestris L. spp. chinensis （L.） Makino]種子，保存于4 ℃冰箱中。本試驗(yàn)于2018年12月開始，在南昌師范學(xué)院生物系植物生理實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

1.2 方法

1.2.1 種子形態(tài)觀察和千粒質(zhì)量測(cè)定 種子的千粒質(zhì)量代表種子的飽滿程度，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的重要指標(biāo)之一，可以計(jì)算單位質(zhì)量的粒數(shù)和播種量。隨機(jī)選取100粒桔梗種子，觀察種子的顏色，測(cè)量種子的長(zhǎng)度和寬度，8次重復(fù)。采用百粒質(zhì)量法測(cè)定種子的千粒質(zhì)量。計(jì)算公式為：千粒質(zhì)量 （g）=10×（m1+m2+…+m8）/8，其中m1，m2，…，m8為隨機(jī)選取的每100粒桔梗種子的質(zhì)量。

1.2.2 種子吸水規(guī)律測(cè)定 隨機(jī)稱取3份桔梗種子，每份50粒，質(zhì)量分別為26.7、25.6、26.9 mg。將其置于25 ℃下的培養(yǎng)箱中，用紗布包好放入燒杯中，加自來水吸脹，分別于1、2、3、4、6、8、10、12、24、36、48 h后取出種子，用濾紙吸干種子表面水分。采用質(zhì)量法測(cè)定種子吸水情況，根據(jù)吸水前后質(zhì)量的變化計(jì)算吸水率。具體公式如下：

吸水率=吸水量/浸前量×100%。

1.2.3 桔梗種子內(nèi)含抑制物測(cè)定 隨機(jī)稱取4份桔梗種子，每份0.5 g。將稱取的種子置于燒杯中，分別用自來水浸泡桔梗種子12、24、36、48 h，然后取其浸泡液處理白菜種子 30 min，每次處理50粒，每個(gè)處理重復(fù)3次。然后將白菜種子放入雙層濾紙培養(yǎng)皿中，以自來水浸種作為對(duì)照。將其放置在光照培養(yǎng)箱（25 ℃）中培養(yǎng)，1 d后觀察白菜種子的萌發(fā)狀況，并統(tǒng)計(jì)其萌發(fā)率。

1.2.4 浸種時(shí)間對(duì)桔梗種子萌發(fā)的影響 用自來水分別浸泡桔梗種子4、8、12、16、24、48 h，以篩選最佳浸種時(shí)間。每個(gè)處理取30粒桔梗種子，重復(fù)3次。雙層濾紙放入培養(yǎng)皿中作為發(fā)芽床，將培養(yǎng)皿置于25 ℃左右的光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)（光照12 h，黑暗12 h）。

1.2.5 不同試劑對(duì)桔梗種子萌發(fā)的影響 設(shè)置3種不同外源物質(zhì)處理桔梗種子，具體如下：（1）GA3處理，濃度分別為10、20、50、80、100、150、200 mg/L。（2）KNO3處理，濃度分別為2.5、5、10、15、20 mg/mL 的KNO3。（3）木醋液處理，設(shè)稀釋50、100、200、500、1 000、1 500倍的木醋液。以上處理均浸種24 h，每個(gè)處理取50粒桔梗種子，重復(fù)3次，以自來水浸種24 h為對(duì)照，所有處理結(jié)束后，用蒸餾水洗滌桔梗種子2～3次，雙層濾紙放入培養(yǎng)皿中作為發(fā)芽床，置于25 ℃的培養(yǎng)箱中（光照12 h，黑暗12 h）培養(yǎng)。

1.2.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析 每天觀察桔梗種子的萌發(fā)情況，1周后統(tǒng)計(jì)桔梗種子的發(fā)芽率。試驗(yàn)過程中保持濾紙濕潤(rùn)，以胚根突破種皮1 mm，作為種子發(fā)芽的標(biāo)準(zhǔn)。

每天定時(shí)統(tǒng)計(jì)日發(fā)芽量，10 d后統(tǒng)計(jì)發(fā)芽勢(shì)：

發(fā)芽勢(shì)=前10 d發(fā)芽種子數(shù)/種子總數(shù)×100%;

發(fā)芽率=前20 d發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%。

使用SPSS 19.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析，Origin 7.5進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 種子形態(tài)觀察、千粒質(zhì)量測(cè)定和吸水規(guī)律

桔梗種子多為橢圓形、深褐色、有光澤，非常小，長(zhǎng)0.21～0.29 cm，寬0.08～0.19 cm，種子的千粒質(zhì)量約為0.863 5 g。桔梗種子48 h吸水的吸水率見圖1。桔梗種子的吸水過程可分為3個(gè)階段：0～2 h種子快速吸水，2～12 h種子開始緩慢吸水，12 h后吸水基本停止，最高吸水率約為61.11%。

2.2 桔梗種子內(nèi)含物的測(cè)定

從表1可知，桔梗種子水浸液對(duì)白菜種子的發(fā)芽有較顯著的抑制作用。隨著浸種時(shí)間的延長(zhǎng)，各水浸液的抑制活性呈先升高后降低的趨勢(shì)。浸泡24 h后的桔梗種子水浸液對(duì)白菜種子萌發(fā)抑制作用最強(qiáng)，白菜發(fā)芽率為53.33%，與對(duì)照組相比，其發(fā)芽率降低了34百分點(diǎn)且差異顯著，隨后隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，其抑制作用減弱。由此可見，桔梗種子水浸液中存在抑制種子發(fā)芽的水溶性抑制物，且其抑制物的抑制強(qiáng)度隨浸泡時(shí)間的變化而變化。

2.3 浸種時(shí)間和溫度對(duì)桔梗種子萌發(fā)的影響

由表2可知，桔梗種子的發(fā)芽率隨著浸種時(shí)間的延長(zhǎng)，呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，但各處理之間差異不顯著。當(dāng)浸種24 h時(shí)，發(fā)芽率達(dá)到最高，為26.67%，但 24 h 后發(fā)芽率開始下降。因此，在桔梗種子播種前，建議用水浸泡24 h。

2.4 不同試劑處理對(duì)桔梗種子萌發(fā)的影響

2.4.1 赤霉素（GA3）對(duì)桔梗種子萌發(fā)的影響 從表3可以看出，桔梗種子經(jīng)不同濃度的赤霉素處理后，其發(fā)芽率可以得到明顯的提高。當(dāng)分別用50、80、100、150、200 mg/L GA3處理桔梗種子時(shí)，桔梗的發(fā)芽率表現(xiàn)為先上升后降低的趨勢(shì)。當(dāng)用 100 mg/L 赤霉素處理桔梗種子時(shí)，其發(fā)芽率最高，為47.67%，較對(duì)照組高29百分點(diǎn)，與對(duì)照組有顯著差異。此外，其他處理組的桔梗種子發(fā)芽率與對(duì)照組相比差異顯著。當(dāng)GA3濃度為200 mg/L時(shí)，其發(fā)芽率最低，為31.00%，但比對(duì)照組高12.33%。由此可見，赤霉素對(duì)促進(jìn)桔梗種子萌發(fā)具有明顯的促進(jìn)作用，但是濃度過高對(duì)桔梗種子萌發(fā)促進(jìn)作用不明顯。其中，當(dāng)GA3濃度為100 mg/L時(shí)，其促進(jìn)作用最強(qiáng)。2.4.2 硝酸鉀（KNO3）對(duì)桔梗種子萌發(fā)的影響 從表4可知，不同濃度的KNO3溶液對(duì)桔梗種子的發(fā)芽率有一定影響。其中當(dāng)硝酸鉀濃度為5 mg/mL時(shí)，桔梗種子發(fā)芽率最高，達(dá)到31.11%，較對(duì)照組高12.22百分點(diǎn)，但與對(duì)照組相比差異不顯著。當(dāng)硝酸鉀濃度為20 mg/mL時(shí)，桔梗種子發(fā)芽率最低，低于對(duì)照組8.87百分點(diǎn)，可見高濃度的硝酸鉀溶液不利于桔梗種子的萌發(fā)。因此，當(dāng)用KNO3處理種子時(shí)，建議使用濃度為5 mg/mL。

2.4.3 木醋液對(duì)桔梗種子萌發(fā)的影響 由表5可知，桔梗種子的發(fā)芽勢(shì)隨著木醋酸液稀釋倍數(shù)的增加先增大后減小。稀釋500倍的木醋酸浸泡桔梗種子，其發(fā)芽率最高，可以達(dá)到41.11%，其發(fā)芽率較對(duì)照組高22.22百分點(diǎn)，其發(fā)芽勢(shì)較對(duì)照組高1842%。稀釋50倍的木醋酸發(fā)芽率最低，且低于對(duì)照組11.09百分點(diǎn)，可見高濃度的木醋酸有顯著抑制桔梗種子萌發(fā)的作用。當(dāng)用稀釋500、1 000、1 500 倍的木醋酸處理桔梗種子時(shí)，其發(fā)芽率均高與對(duì)照組且差異顯著。可見，將木醋酸稀釋100～1 500 倍可以促進(jìn)桔梗種子的萌發(fā)。

3 討論與結(jié)論

桔梗種子中存在著活性較高的內(nèi)源抑制物質(zhì)，且種子壽命短，貯藏至12個(gè)月，其發(fā)芽率不到10%，甚至更低，這極大限制了桔梗的大規(guī)模栽培[18-19]。

3.1 桔梗種子休眠原因探究

通過測(cè)定桔梗種子吸水特性可以發(fā)現(xiàn)，其吸水率約為61.11%。一般認(rèn)為，在種子吸水萌發(fā)階段，當(dāng)吸水率達(dá)到種子自身質(zhì)量的35%～37%時(shí)，種子便能正常萌發(fā)[20]。由此可知，種皮的透水性不是制約桔梗種子萌發(fā)的主要因素。

本試驗(yàn)采用桔梗種子水浸液對(duì)白菜種子進(jìn)行浸種處理。結(jié)果表明，桔梗種子水浸液能夠明顯抑制白菜種子發(fā)芽，進(jìn)一步證實(shí)了桔梗種子內(nèi)確實(shí)存在較高活性的水溶性內(nèi)源抑制物。同時(shí)通過試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，內(nèi)源抑制物的抑制作用會(huì)隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)呈先上升后下降的趨勢(shì)，這與劉麗等的研究結(jié)果[11]一致。這可能是因?yàn)榻酃７N子內(nèi)不僅含有內(nèi)源性抑制物，也有內(nèi)源性促進(jìn)物，且其促進(jìn)物大多比抑制物更難溶于水。因此，隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，水浸液中抑制物與促進(jìn)物之間的相互作用在一定程度上會(huì)相互抵消，從而使桔梗種子水浸液中的水溶性內(nèi)源抑制物的活性逐漸減弱。

3.2 桔梗種子發(fā)芽條件的確定

種子萌發(fā)是植物生長(zhǎng)發(fā)育的起點(diǎn)，它是植物自身更新環(huán)節(jié)。同時(shí)，種子的萌發(fā)必須要以水的適度供應(yīng)為前提[21]。本研究將桔梗種子用自來水浸泡不同時(shí)間探討其對(duì)桔梗種子萌發(fā)的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)浸種24 h時(shí)，其發(fā)芽率最高，如果超過24 h，則發(fā)芽率會(huì)降低。由此可見，過多或過少的水分滲入種子都會(huì)對(duì)種子內(nèi)的某些化學(xué)反應(yīng)造成一定影響[22]，進(jìn)而影響種子的萌發(fā)。浸種時(shí)間過長(zhǎng)，種子容易腐爛，不利于種子萌發(fā)。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中浸種時(shí)應(yīng)控制好時(shí)間，浸種24 h有利于促進(jìn)桔梗種子的萌發(fā)。

3.3 不同外源物質(zhì)處理對(duì)桔梗種子萌發(fā)的影響

在實(shí)際生產(chǎn)中，用外源物質(zhì)處理種子從而提高種子的發(fā)芽率是比較常見的一種處理方法。本研究通過用不同濃度的赤霉素、硝酸鉀溶液以及稀釋不同倍數(shù)的木醋酸溶液對(duì)桔梗種子進(jìn)行處理時(shí)發(fā)現(xiàn)，10～150 mg/L赤霉素、2.5～5.0 mg/mL硝酸鉀溶液以及稀釋100～1 500倍的木醋酸對(duì)桔梗種子的發(fā)芽率均有不同程度的提高。但是用200 mg/L赤霉素、10～25 mg/L硝酸鉀溶液和稀釋50倍的木醋酸處理桔梗種子后，不但沒有促進(jìn)桔梗種子的萌發(fā)，反而會(huì)抑制桔梗種子的萌發(fā)。