正交設(shè)計優(yōu)選牛大力種子發(fā)芽條件研究

朱惠 ?？∑? 莫昭展 楊麗萍 蘇建睦

摘? ? 要：通過正交設(shè)計方法，研究了牛大力種子在不同浸種時間、培養(yǎng)溫度、赤霉素濃度、基質(zhì)、光照條件下的萌發(fā)情況，篩選出牛大力種子萌發(fā)的最佳條件，為牛大力規(guī)范化、規(guī)?；N植提供種苗繁育途徑和方法。試驗結(jié)果表明，牛大力種子萌發(fā)的最佳條件為：浸種時間0 h，培養(yǎng)溫度30 ℃，赤霉素濃度30 mg/L，基質(zhì)脫脂棉，光照強度1 000 lx。

關(guān)鍵詞：正交設(shè)計;牛大力;種子;發(fā)芽條件

文章編號： 1005-2690（2021）06-0003-03? ? ? ?中國圖書分類號： S567.239? ? ? ?文獻標志碼： B

牛大力（Millettia speciosa Champ）為蝶形花科雞血藤屬的干燥塊根，外表灰黃色至土黃色，呈不規(guī)則的縱向粗皺紋和橫向細紋，俗稱為血藤九龍串珠、甜牛大力、扒山虎、大力薯、山蓮藕、美麗崖豆藤、豬腳笠等，其主要成分為蛋白質(zhì)、淀粉、生物堿等[1]，性平、味甘、歸肺、腎經(jīng)，具有補虛潤肺、強筋活絡(luò)的功能，臨床已證實其對多種慢性疾病有治療作用[2]。

目前，牛大力主要以種子方式進行繁殖，但是種子在自然狀態(tài)下發(fā)芽慢、發(fā)芽率低、出苗不整齊[3]。本試驗旨在通過正交設(shè)計，找到種子萌發(fā)的最佳條件組合，并比較出對牛大力種子萌發(fā)影響最大的因素，為牛大力規(guī)?；a(chǎn)中的種苗繁育提供科學依據(jù)和方法。

1? ?材料與方法

1.1? ?材料

牛大力種子于2016年10月采收于廣西靈山縣，試驗選取籽粒飽滿、質(zhì)地均勻、無病蟲害的種子。

1.2? ?方法

1.2.1? ?種子的篩選及處理

將飽滿、均勻的牛大力種子平均分成25份，每份100粒，先用洗潔精清洗，之后用清水清洗干凈后再用75%的酒精浸泡30 s，最后用清水清洗4～5次，將種子置于無菌培養(yǎng)皿中培養(yǎng)。

1.2.2? ?不同激素組合正交設(shè)計

使用不同濃度的吲哚丁酸（IBA）、萘乙酸（NAA）、赤霉素（GA3）和6-芐氨基嘌呤（6-BA）對牛大力種子進行浸種，激素組合使用L9（34）正交表，各因素水平見表1。浸種后，將種子置于25 ℃條件下催芽，7 d后統(tǒng)計發(fā)芽率。

1.2.3? ?不同培養(yǎng)方法正交設(shè)計

采用正交設(shè)計表 L16（45）設(shè)計試驗，優(yōu)選牛大力的浸種時間A（h）、培養(yǎng)溫度 B（℃）、GA3濃度C（mg/L）、基質(zhì)D、光照強度E（lx）的工藝條件，正交設(shè)計的因素水平見表2。將牛大力種子按每份60粒分裝到3個培養(yǎng)皿中，將種子置于不同的培養(yǎng)條件下進行催芽，觀察并記錄每個處理水平下種子的生理變化及發(fā)芽情況。

1.2.4? ?測定指標

發(fā)芽率Gr（%）=∑Gt（14 d）/NT×100%，其中Gt表示t日時的發(fā)芽數(shù)，NT表示種子總數(shù)。

2? ?結(jié)果與分析

相應(yīng)結(jié)果見表3～表6和圖1。

2.1? ?不同激素組合正交設(shè)計

從表3可以看出，GA3浸種時發(fā)芽率的極差最大，為17.000;IBA浸種時發(fā)芽率極差最小，為2.110。由此可知，在試驗4種激素中，GA3浸種對牛大力種子萌發(fā)率的影響最大，IBA浸種對牛大力種子萌發(fā)率的影響最小。

由表4方差分析結(jié)果顯示，NAA和GA3對牛大力種子萌發(fā)率的影響具有顯著性，IBA和6-BA對牛大力種子萌發(fā)率的影響不顯著。

2.2? ?不同條件正交試驗對牛大力種子發(fā)芽率的影響

從表5數(shù)據(jù)可以看出，培養(yǎng)溫度的極差最大，為42.43;基質(zhì)的極差最小，為15.75。說明培養(yǎng)溫度對牛大力種子萌發(fā)的影響最大，基質(zhì)的影響最小。在16個試驗組合中，試驗3（浸種時間0 h+培養(yǎng)溫度30 ℃+GA3 30 mg/L+脫脂棉+光照強度1 000 lx）的萌發(fā)率最高，達88.33%。試驗16（浸種時間36 h+培養(yǎng)溫度35 ℃+

GA310 mg/L+脫脂棉+光照強度500 lx）的萌發(fā)率最低，為6.67%。

由圖1可以看出，不同處理中牛大力種子的發(fā)芽率由高到低的順序為：A1B3C3D2E3>A1B2C2D4E2>A2B3C4D1E2>A4B2C3D1E4>A2B2C1D3E3>A3B3C1D4E4>A3B2C4D2E1>A2B4C3D4E1>A1B4C4D3E4>A3B4C2D1E3>A4B3C2D3E1>A4B1C4D4E3>A2B1C2D2E4>A1B1C1D1E1>A3B1C3D3E2>A4B4C1D2E2。

由表6方差分析結(jié)果表明，α=0.05水平下，培養(yǎng)溫度對牛大力種子萌發(fā)有顯著影響，浸種時間、GA3濃度、基質(zhì)和光照強度對牛大力種子萌發(fā)率影響不顯著，與極差分析的結(jié)果一致。

3? ?討論

3.1? ?不同激素浸種對牛大力種子萌發(fā)的影響

激素能通過信號傳導(dǎo)對種子內(nèi)各種生理變化作出響應(yīng)，調(diào)節(jié)一系列蛋白質(zhì)、酶的代謝，從而調(diào)控種子的休眠和萌發(fā)[4]。種子休眠與萌發(fā)的過程受到很多激素的影響，除脫落酸（ABA）、赤霉素（GA）和乙烯（ETH）外，油菜素內(nèi)酯（BR）、細胞分裂素（CTK）、獨腳金內(nèi)酯（SL）和生長素（auxin）等也會發(fā)揮一定的作用[5-6]。

本試驗使用不同濃度的IBA、NAA、GA3和6-BA浸種，探究其對牛大力種子萌發(fā)的影響，結(jié)果顯示，GA3對

牛大力種子萌發(fā)的影響最大，最適合牛大力種子萌發(fā)的GA3濃度為30 mg/L。GAS對種子萌發(fā)的促進作用已在擬南芥中得到證實[7]，但不同植物種子萌發(fā)所需要的赤霉素濃度不同。

細胞分裂素主要通過與ABA的相互作用來促進種子的萌發(fā)，而且與ABA具有一定的拮抗效應(yīng)。ABA可以抑制不同濃度GAS對種子休眠的破除作用，而這種抑制效應(yīng)又可被CTK解除，因此CTK又被人們認為是GAS在種子休眠與萌發(fā)過程中發(fā)揮生物學功能的“許可”因子[8]。6-BA是植物組織培養(yǎng)中常用的細胞分裂素，具有高效、穩(wěn)定、廉價和易于使用等特點。本試驗結(jié)果顯示，在種子萌發(fā)試驗中添加6-BA，對牛大力種子萌發(fā)的影響較小，各水平間沒有顯著差異?？赡苁怯捎谂４罅ΨN子本身內(nèi)源激素已經(jīng)達到適合萌發(fā)量，外源添加激素對牛大力種子的萌發(fā)影響不大。

3.2? ?不同培養(yǎng)條件對牛大力種子萌發(fā)的影響

溫度在決定種子萌發(fā)中可能起雙重作用，即直接影響種子萌發(fā)或通過間接調(diào)節(jié)種子休眠影響種子萌發(fā)[9-10]。種子萌發(fā)過程中進行著活躍的代謝反應(yīng)，在一定的溫度范圍內(nèi)，隨溫度升高種子萌發(fā)進程加快，但溫度過高或過低都會使膜透性和酶活性改變而影響萌發(fā)[11]。本研究結(jié)果表明，在4個條件中，培養(yǎng)溫度對牛大力種子萌發(fā)的影響最大，在20～35 ℃范圍內(nèi)，隨著溫度的升高，牛大力種子萌發(fā)率呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，在30 ℃時萌發(fā)率最高，其次是25 ℃;溫度過低，種子內(nèi)部的酶活性沒有達到適合的水平，從而影響下游一系列的生化反應(yīng)，使種子不能更好地萌發(fā)。溫度過高，一方面酶容易失活，另一方面會使種子更容易發(fā)霉。在研究中發(fā)現(xiàn)，牛大力種子在各溫度條件下均會有少部分發(fā)霉的現(xiàn)象，溫度越高，發(fā)霉情況越嚴重。種子發(fā)霉后，會產(chǎn)生抑制種子萌發(fā)的毒素，從而使種子萌發(fā)率降低。

根據(jù)種子萌發(fā)過程對光的不同響應(yīng)，可將種子分為需光性、忌光性和光中性3類。需光性種子：萌發(fā)需要光照，在黑暗下不能萌發(fā)或萌發(fā)率降低。忌光性種子：光的存在誘導(dǎo)種子產(chǎn)生休眠。光中性種子：光照與否不影響種子萌發(fā)[12]。本研究發(fā)現(xiàn)，牛大力種子在光照強度為0 lx時，仍可以發(fā)芽，但發(fā)芽率最低;光照強度為1 000 lx時，發(fā)芽率最高;光照強度為1 500 lx時，發(fā)芽率又下降。由此可推測，牛大力種子可能為需光性種子。

研究表明，浸種時間過長或過短均不利于種子發(fā)芽 [13]。本試驗中，牛大力種子在浸種0 h 后發(fā)芽率最高，隨著浸種時間增加，發(fā)芽率逐漸降低。姚紹嫦認為，牛大力種子浸種12 h的發(fā)芽率最高，本試驗的結(jié)果與其研究結(jié)果略有差異。原因可能是，在本研究中，雖然牛大力未浸種，但是在進行激素處理時，添加了不同濃度的激素溶液，而且一直保持激素溶液淹沒至種子的1/2，因此，牛大力種子在這個過程中能夠吸收足夠的水分來進行萌發(fā)。經(jīng)過浸種12 h、24 h、36 h的牛大力種子，可能會因缺乏足夠的氧氣進行有機物的分解，且可能會進行無氧呼吸產(chǎn)生毒素，從而造成萌發(fā)率降低。

種子萌發(fā)是一個復(fù)雜的生理過程，需要水分、氧氣、光照和激素等條件協(xié)同作用，才能使種子更好地萌發(fā)。本研究初步探究了不同激素對種子萌發(fā)的影響和不同條件對牛大力種子萌發(fā)的影響。試驗結(jié)果對牛大力種子育苗具有實踐意義，但若需要闡明其中的機理，還需要更進一步的研究。

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