環(huán)境因子對繁縷種子萌發(fā)的影響

于金萍 劉亦學(xué) 李琦 張惟 白鵬華

摘要：繁縷[Stellaria media （L.） Vill.]逐漸成為天津設(shè)施蔬菜田中的惡性雜草，研究環(huán)境因子對其種子萌發(fā)的影響對預(yù)防及治理繁縷具有重要意義，開展了溫度、pH值、干旱脅迫、鹽脅迫、埋藏深度等對繁縷萌發(fā)的影響試驗。結(jié)果表明，最適于繁縷種子萌發(fā)的溫度為10 ℃，其次是15、5 ℃，隨著溫度升高，萌發(fā)率降低，芽長隨溫度升高而逐漸增加。10 ℃時，不同pH值（5.0、6.0、7.0、8.0、9.0）培養(yǎng)液處理之間種子萌發(fā)率無顯著差異。在5、20 ℃時，不同pH值對繁縷種子萌發(fā)率有顯著影響。較高濃度的NaCl、PEG（聚乙二醇）培養(yǎng)液及較深的埋藏深度，皆不利于繁縷種子的萌發(fā)。溫度、埋藏深度、土壤狀況（如鹽分含量、pH值、干旱程度）均能影響繁縷種子萌發(fā)及幼苗的生長。

關(guān)鍵詞：繁縷;種子萌發(fā);環(huán)境因子

中圖分類號：S451 ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ?文章編號：1003-935X（2021）03-0015-06

Abstract：Stellaria media （L.） Vill. has gradually become the worst weed in greenhouse vegetable fields of Tianjin. It is of great significance to study the influence of environmental factors on the weed for its prevention and control. Experiments were conducted on the seed germination of S. media under different temperatures，pH，drought stress，salt stress and burial depth. The optimum germination temperature was 10 ℃，followed by 15 ℃ and 5 ℃. The germination rate decreased but the bud length gradually increased with the increase of temperature. There was no significant difference in germination rate among different pH values （5.0、6.0、7.0、8.0、9.0） at 10 ℃，but there were significant difference at 5，20 ℃. The germination rate decreased at higher concentration of NaCl and PEG and the deeper burial depth. Temperature，burial depth，soil conditions （such as salt concentration，pH value，drought） can affect the seed germination and seedling growth of S. media.

Key words：Stellaria media （L.） Vill.;seed germination;environmental factor

繁縷（Stellaria media）為石竹科（Caryophyllaceae）繁縷屬（Stellaria L.）一年或二年生草本植物[1]，又名鵝腸草，發(fā)生于路旁、田間、溪邊，為常見的田間雜草之一，全國各地均有發(fā)生。繁縷匍匐莖纖細(xì)平臥，節(jié)上生出多數(shù)直立枝，枝圓柱形，折斷中空，莖表一側(cè)有1行短柔毛，其他部分無毛。單葉對生，上部葉無柄，下部葉有柄，葉片卵圓形或卵形;花兩性，花單生枝腋或呈頂生的聚傘花序;萼片5張，披針形;花瓣為5瓣，白色，短于萼片，2個深裂直達(dá)基部;雄蕊10個，花藥紫紅色后變?yōu)樗{(lán)色;子房卵形，花柱3～4個。蒴果卵形，先端6裂。種子多數(shù)，黑褐色，表面密生疣狀小突點[2] 。

目前有關(guān)繁縷的研究主要集中在以下幾個方面：一是關(guān)于小麥、油菜田等大田作物中除草方法及除草劑的研究。陸劍飛等報道50%草除靈懸浮劑在187.5～225 mL/hm2劑量下對繁縷的防治效果達(dá)到85%以上[3];張家喜等對闊世瑪防除繁縷效果研究表明，藥后40 d株防效、鮮重防效均能達(dá)到95%以上[4];丁君等對草除靈與高效氟吡甲禾靈混用對稗草、牛繁縷都有較高的防效[5]。二是關(guān)于繁縷的抗藥性研究。Kudsk等報道，繁縷對磺酰脲類除草劑有高抗性，并從分子方面對抗性機(jī)理進(jìn)行研究[6-9]。三是繁縷的化學(xué)成分分析，研究指出，繁縷體內(nèi)含有豐富的環(huán)肽、黃酮、甾醇、揮發(fā)油等化學(xué)成分，且由于具有明顯的藥理活性，在醫(yī)藥研究方面引起了廣泛的關(guān)注[10-16]。四是對繁縷屬組織解剖學(xué)進(jìn)行研究。這為藥學(xué)繁縷鑒定提供依據(jù)[17-18]。

種子萌發(fā)是植物發(fā)育過程中的關(guān)鍵階段之一，每種植物的種子萌發(fā)都有其特定的環(huán)境條件[19]，環(huán)境因子如溫度、濕度、光照、pH值等能影響種子的萌發(fā)[20-21]。明確影響繁縷的環(huán)境因子對農(nóng)事操作中繁縷的預(yù)防及治理具有重要的理論意義。

1 材料與方法

1.1 供試材料

繁縷種子于2019年1月中旬采集于天津市西青區(qū)辛口鎮(zhèn)設(shè)施蘿卜種子田中，種子采集時已呈成熟狀態(tài)，帶回實驗室，自然風(fēng)干，室溫保存。

RXZ-280C人工氣候箱，購自浙江省寧波市江南儀器廠。

1.2 試驗方法

1.2.1 溫度對繁縷種子萌發(fā)影響試驗 設(shè)5、10、15、20、25 ℃等5個溫度梯度，光照-黑暗為 12 h-12 h。利用培養(yǎng)皿法，發(fā)芽床采用2層濕潤濾紙，每個處理放45粒繁縷種子，重復(fù)4次，置于人工氣候箱中培養(yǎng)，當(dāng)胚芽長度等于種子長度時視為萌發(fā)，不再有種子萌發(fā)時試驗結(jié)束。試驗結(jié)束時記錄種子萌發(fā)數(shù)量并測量種子芽長。

1.2.2 不同pH值培養(yǎng)液對繁縷種子萌發(fā)影響試驗 配制5.0、6.0、7.0、8.0、9.0等5個pH值梯度的培養(yǎng)液，采用培養(yǎng)皿法于培養(yǎng)箱10 ℃下進(jìn)行培養(yǎng)，其他處理同“1.1”節(jié)。

1.2.3 干旱脅迫對繁縷種子萌發(fā)影響試驗 采用培養(yǎng)皿法，選用PEG6000（聚乙二醇），設(shè)質(zhì)量濃度為0.05、0.10、0.15、0.20 g/mL等4個梯度，與之對應(yīng)的滲透勢為-0.1、-0.2、-0.4、-0.6 MPa[22]，蒸餾水作為空白對照，于培養(yǎng)箱 10 ℃ 下進(jìn)行培養(yǎng)，其他處理同“1.1”節(jié)。

1.2.4 NaCl脅迫對繁縷種子萌發(fā)影響試驗 采用培養(yǎng)皿法，設(shè)0.05、0.10、0.20、0.40 mol/L等4個NaCl濃度梯度，水作為空白對照，于培養(yǎng)箱 10 ℃ 下進(jìn)行培養(yǎng)，其他處理同“1.1”節(jié)。

1.2.5 土壤埋藏深度對繁縷種子萌發(fā)影響試驗 試驗采用盆栽法，選用上口正方形、邊長 10 cm、高8.5 cm塑料花盆，分別設(shè)0.0、0.5、1.0、1.5、20、2.5、3.0、3.5 cm共8個梯度的埋藏深度，使用的土是常用育苗土，培養(yǎng)箱10 ℃，光照-黑暗為12 h-12 h。

1.3 數(shù)據(jù)分析

種子萌發(fā)率計算方法如下：種子萌發(fā)率=正常發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%。

采用單因素方差分析 （one-way ANOVA）對不同處理下的種子萌發(fā)率及芽長進(jìn)行分析，用多因素方差分析（general linear model）對pH值和溫度互作對種子萌發(fā)率進(jìn)行分析。所用分析軟件為SPSS 17.0，確定種子萌發(fā)率及芽長在同種處理因素的不同處理水平間及2種因素互作下是否存在顯著性差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度對繁縷種子萌發(fā)的影響

由圖1可知，繁縷適合萌發(fā)溫度在5～20 ℃間，在10 ℃下繁縷種子萌發(fā)率最高，達(dá)到9667%，其次是5、15 ℃，萌發(fā)率分別為8815%、89.63%，在20 ℃時萌發(fā)率為60.03%，當(dāng)溫度為25 ℃時繁縷種子未見萌發(fā)。繁縷芽長隨著溫度的升高而增加，且不同溫度之間存在顯著性差異。

2.2 pH值對繁縷種子萌發(fā)的影響

由圖2可知，在溫度為10 ℃、培養(yǎng)液pH值分別為5.0、6.0、7.0、8.0、9.0等5個水平下，繁縷種子萌發(fā)率分別為99.44%、98.89%、96.67%、98.33%、100.00%，處理間無顯著性差異。不同pH值培養(yǎng)液下的芽長也無顯著性差異。

2.3 干旱脅迫對繁縷種子萌發(fā)的影響

由圖3可知，在PEG濃度為0.05、0.10 g/mL時，繁縷種子萌發(fā)率與空白對照相比差異顯著，但萌發(fā)率仍能達(dá)到76.7%、80.6%。PEG濃度為015、0.2 g/mL時，萌發(fā)率分別為61.7%、3.3%，顯著低于0.05、0.1 g/mL濃度下的萌發(fā)率。對芽長測量后分析，PEG濃度為0.05 g/mL時平均芽長最長，其次是0.10 g/mL條件下，方差分析表明，0.05、0.10 g/mL濃度條件下的芽長差異不顯著。PEG濃度為0.10 g/mL與空白對照、0.15 g/mL 處理之間的芽長差異不顯著。

2.4 NaCl脅迫對繁縷種子萌發(fā)的影響

如圖4所示，在NaCl培養(yǎng)液濃度為0.05、010 mol/L時，繁縷種子萌發(fā)率較高，分別是960%、96.1%，與空白對照差異不顯著。隨著NaCl溶液濃度增加，繁縷種子萌發(fā)率降低，在濃度為0.4 mol/L時，萌發(fā)率僅為0.6%。繁縷種子對低濃度的NaCl培養(yǎng)液有一定的忍耐力，但在高濃度的培養(yǎng)液下，種子基本不萌發(fā)。芽長隨NaCl培養(yǎng)液濃度變化的趨勢與萌發(fā)率變化趨勢一致，在濃度為0.05 mol/L時與空白對照相比差異不顯著，隨著NaCl培養(yǎng)液濃度增加，芽長變短，差異顯著。

2.5 土壤埋藏深度對繁縷出苗的影響

由圖5可知，土壤埋藏深度≤1.5 cm時，繁縷出苗率均在90%以上，差異不顯著;隨著埋藏深度增大，出苗率逐漸降低;埋藏深度為2.0、2.5 cm時，出苗率為58.9%、53.3%，在埋藏深度達(dá)到35 cm時，繁縷萌發(fā)率僅7.79%。方差分析表明，埋藏深度≤1.5 cm與埋藏深度≥2.0 cm，繁縷出苗率呈顯著性差異。

2.6 pH值與溫度互作對繁縷種子萌發(fā)的影響

在5個水平的pH值培養(yǎng)液與5個水平的環(huán)境溫度下，對繁縷種子萌發(fā)率進(jìn)行方差分析。由表1可知，在環(huán)境溫度為5 ℃，pH值為5.0、6.0時，繁縷萌發(fā)率最高，與其他pH值萌發(fā)率相比差異顯著。在環(huán)境溫度為20 ℃、pH值為6.0時，繁縷萌發(fā)率最高，與其他pH值萌發(fā)率相比差異顯著。在溫度為10、15 ℃，不同pH值處理下萌發(fā)率之間沒有顯著性差異，且為不同水平溫度下萌發(fā)率最高。在25 ℃時，繁縷不萌發(fā)。

對該雙因素進(jìn)行方差分析，結(jié)果（表2）顯示pH值、溫度對繁縷種子萌發(fā)都存在顯著差異（P<0.05），二者交互作用（pH值×溫度）對繁縷種子萌發(fā)亦存在顯著性差異（P<0.05）。

3 小結(jié)

環(huán)境因素是影響種子萌發(fā)的重要條件。繁縷的萌發(fā)溫度在5～20 ℃間，最適萌發(fā)溫度是 10 ℃，其次是15 ℃，該結(jié)果與單宇等的研究結(jié)果[23]相似，繁縷芽長隨著溫度的升高而增加，說明高溫不利于繁縷種子的萌發(fā)，但適當(dāng)升高溫度有利于幼苗生長。該結(jié)果同筆者前期于棚室內(nèi)調(diào)查繁縷發(fā)生規(guī)律的結(jié)果相一致，調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，繁縷最適萌發(fā)生長溫度為6～18 ℃，低于5 ℃時雖仍有萌發(fā)，但數(shù)量明顯減少[24]，由此解釋了繁縷在天津秋茬及越冬設(shè)施蔬菜中普遍大量發(fā)生的主要原因。

在最適萌發(fā)溫度10～15 ℃下，不同pH值培養(yǎng)液對繁縷種子萌發(fā)率及芽長的影響無顯著差異，在5、20 ℃及不同pH值下，不同處理之間繁縷萌發(fā)率存在顯著差異。在5 ℃下，pH值為5.0、60時繁縷萌發(fā)率較高;在20 ℃下，pH值為6.0時繁縷萌發(fā)率最高;且萌發(fā)率整體呈現(xiàn)出隨pH值降低而增加的趨勢。趙秋等報道，在大棚蔬菜田中，隨著設(shè)施年限的增加，土壤pH值逐漸降低[25]，可能是造成設(shè)施蔬菜中繁縷發(fā)生日趨嚴(yán)重的原因之一[24]。干旱脅迫試驗中，較高PEG濃度培養(yǎng)液不利于繁縷種子的萌發(fā)。在NaCl培養(yǎng)液濃度為0.05、0.10 mol/L 時，繁縷種子萌發(fā)率及芽長較高，萌發(fā)率達(dá)到96.0%，隨著NaCl溶液濃度增加，萌發(fā)率及芽長降低;由以上結(jié)果說明繁縷對鹽脅迫、干旱脅迫有一定的忍耐力，對環(huán)境的適應(yīng)性很強(qiáng)。土壤埋藏深度≤1.5 cm時，繁縷種子萌發(fā)率較高，隨著埋藏深度增加，萌發(fā)率降低，所以對土壤進(jìn)行深翻，有利于控制淺層土壤中的繁縷種子萌發(fā)。

近年來，天津秋茬及越冬設(shè)施蔬菜中繁縷發(fā)生嚴(yán)重，繁縷現(xiàn)已成為天津設(shè)施蔬菜中的惡性雜草，基于繁縷的發(fā)生條件及規(guī)律，研究一套對繁縷有效的防控措施勢在必行。

參考文獻(xiàn)：

[1]Heydecker W，Higgins J，Gulliver R L. Accelerated germination by osmotic seed treatment[J]. Nature，1973，246（5427）：42-44.

[2]中國科學(xué)院中國植物志編輯委員會.中國植物志[M]. 北京：科學(xué)出版社，1996.

[3]陸劍飛，何錦豪，韓志能. 50%草除靈懸浮劑防除油菜田闊葉雜草試驗[J]. 浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2000（4）：192.

[4]張家喜，沈言根，江培圣. 闊世瑪和世瑪防除小麥田雜草藥效及安全性試驗[J]. 安徽農(nóng)學(xué)通報，2006，12（5）：119-120.

[5]丁 君，于天叢，張 猛，等. 草除靈與高效氟吡甲禾靈混用對稗草、牛繁縷防效研究[J]. 農(nóng)藥研究與應(yīng)用，2007，6（11）：28-30.

[6]Kudsk P，Mathiassen S K，Cotterman J C. Sulfonylurea resistance in Stellaria media [L.]Vill[J]. Weed Research，1995，35（1）：19-24.

[7]Hall L M，Devine M D. Cross-resistance of a chlorsulfuron-resistant biotype of Stellaria media to a triazolopyrimidine herbicide[J]. Plant Physiology，1990，93（3）：962-966.

[8]Devine M D，Maries M A S，Hall L M. Inhibition of acetolactate synthase in susceptible and resistant biotypes of Stellaria media[J]. Pesticide Science，1991，31（3）：273-280.

[9]Coupland D，Lutman P J W，Heath C. Uptake，translocation，and metabolism of mecoprop in a sensitive and a resistant biotype of Stellaria media[J]. Pesticide Biochemistry and Physiology，1990，36（1）：61-67.

[10]Hu Y M，Ye W C，Li Q，et al. C-glycosylflavones from Stellaria media[J]. Chinese Journal of Natural Medicines，2006（6）：420-424.

[11]胡永美，汪 豪，葉文才，等. 繁縷中的水溶性化學(xué)成分[J]. 中國藥科大學(xué)學(xué)報，2005，36（6）：523-525.

[12]胡永美，汪 豪，劉 戈，等. 繁縷的黃酮化學(xué)成分[J]. 現(xiàn)代中藥研究與實踐，2005，19（4）：41-43.

[13]喬善義，郭繼芬，申曉娟，等. 從中藥繁縷中幾個黃酮碳苷成分的分離和分析看LC-MS-MS技術(shù)的優(yōu)勢與不足[J]. 分析測試學(xué)報，2004，23（增刊1）：40-43.

[14]喬善義，郭繼芬，趙毅民，等. MS/MS技術(shù)快速發(fā)現(xiàn)和分析繁縷中的黃酮碳苷成分[J]. 中國天然藥物，2003，1（2）：59-62.

[15]董 琦，黃 元，喬善義. 繁縷化學(xué)成分研究Ⅰ [J]. 中國中藥雜志，2007，32（11）：1048-1051.

[16]黃 元，董 琦，喬善義. 繁縷化學(xué)成分研究. Ⅱ[J]. 解放軍藥學(xué)學(xué)報，2007，23（3）：185-187.

[17]鄒建華.日本民間藥的生藥學(xué)研究（10）：繁縷屬及有關(guān)植物的葉、葉柄及毛的組織形態(tài)[J]. 國外醫(yī)學(xué)（中醫(yī)中藥分冊），1994，16（4）：26-27.

[18]鄒建華.繁縷屬及有關(guān)植物的生藥學(xué)研究（11）：幾種繁縷屬及相關(guān)屬植物莖的解剖學(xué)特性[J]. 國外醫(yī)學(xué)（中醫(yī)中藥分冊），1994，16（4）：27.

[19]Baskin J M，Baskin C C. Physiology of dormancy and germination in relation to seed bank ecology[M]// Leck M A，Parker V T，Simpson R L，et al. Ecology of soil seed banks. San Diego：Academic Press，1989.

[20]Chachalis D，Reddy K N. Factors affecting Campsis radicans seed germination and seedling emergence[J]. Weed science，2000，48（2）：212-216.

[21]Gao X M，Tang T G，Liang Y，et al. An alert regarding biological invasion by a new exotic plant，F(xiàn)laveria bidentis，and strategies for its control[J]. Biodiversity Science，2004，12（2）：274-279.

[22]陳 京. 抗旱性不同的甘薯品種對滲透脅迫的生理響應(yīng)[J]. 作物學(xué)報，1999，25（2）：232.

[23]單 宇，趙海光，鄭玉紅，等. 繁縷[Stellaria media （L.） Vill.]種子萌發(fā)特性的研究[J]. 種子，2011，30（1）：42-44.

[24]于金萍，劉亦學(xué)，李 琦，等. 設(shè)施蘿卜田繁縷發(fā)生動態(tài)及對蘿卜產(chǎn)量性狀的影響[J]. 雜草學(xué)報，2019，37（2）：16-20.

[25]趙 秋，高賢彪，寧曉光，等. 天津地區(qū)不同年限設(shè)施土壤pH及酶活性變化[J]. 華北農(nóng)學(xué)報，2012，27（1）：215-217.