藥用植物麻花秦艽種子休眠與萌發(fā)特性研究

李亞兄，張 萌，尚 軍

(1.青海師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院 青海省青藏高原藥用動(dòng)植物資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海 西寧 810008；2.青海省森林草原防火預(yù)警監(jiān)測(cè)中心，青海 西寧 810008)

麻花秦艽(GentianastramineaMaxim.)為龍膽科龍膽屬多年生草本植物，主要生長(zhǎng)于海拔2 000～5 000 m的地區(qū)，在我國(guó)甘肅、湖北、寧夏、青海和西藏等地均有分布，具有清熱利膽、舒筋止痛等功效，可用于治療風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、肺結(jié)核、黃疸、毒熱、水腫及二便不通等病癥，其根為常用上品藏藥[1，2]。2020年版《中國(guó)藥典》中將秦艽(GentianamacrophyllaPall.)、麻花秦艽(GentianastramineaMaxim .)，粗莖秦艽(GentianacrassicaulisDuthie ex Burk.)或小秦艽(GentianadahuricaFisch.)作為中藥秦艽的基源植物[3]。在自然條件下，麻花秦艽主要靠種子來(lái)進(jìn)行有性繁殖，所得植株繁茂，根莖粗大，但是，麻花秦艽種子壽命短，產(chǎn)量比較低，出苗慢，出苗率低。

植物在長(zhǎng)期系統(tǒng)發(fā)育過(guò)程中，其種子可通過(guò)休眠來(lái)抵抗不利環(huán)境條件，從而達(dá)到對(duì)環(huán)境的適應(yīng)以及自身生命延續(xù)的目的，種子休眠在打破休眠需求環(huán)境水平上可分為深度休眠、中度休眠，非深度休眠三種[4]。種子休眠是調(diào)節(jié)萌發(fā)最佳時(shí)間和空間分布的一個(gè)方法，具有極其重要的生態(tài)學(xué)意義。侯茜等[5]所做實(shí)驗(yàn)研究表明冷藏保存可延長(zhǎng)種子的壽命，并能提高其發(fā)芽率，秦艽種子最適宜的貯藏是將其封貯于紙袋中置于(4±1)℃溫度下?？赏ㄟ^(guò)機(jī)械處理、溫度處理、激素處理等方法解除種子休眠，促進(jìn)萌發(fā)[6]。根據(jù)種子對(duì)層積、赤霉素(gibberellin，GA)或干藏等處理的生理反應(yīng)，Baskin 和 Baskin 提出了一個(gè)等級(jí)性的種子休眠分類系統(tǒng)，包括生理休眠、形態(tài)休眠、形態(tài)生理休眠、物理休眠和組合休眠等五大類[7]。Debeaujon 等[8]指出，胚的生理休眠主要是抑制劑如脫落酸(abscisic acid，ABA) 濃度過(guò)高，而促進(jìn)劑如赤霉素(gibberellin acid，GA)等濃度過(guò)低所致。劉麗莎等[9]和滕紅梅等[10]利用赤霉素浸泡秦艽種子，發(fā)現(xiàn)20℃培養(yǎng)后均極大提高了種子發(fā)芽率。種子休眠對(duì)快速育種也有不利方面，甚至有時(shí)會(huì)延誤種植計(jì)劃。為了在實(shí)踐中能夠快速打破休眠而培育麻花秦艽種苗，本實(shí)驗(yàn)通過(guò)不同方式在不同的角度上進(jìn)行了較深入的探討。

1 材料與方法

1.1 材料

2015年9月，在海拔3 200～3 400 m的貴德縣尕讓鄉(xiāng)，自麻花秦艽種子果莢由綠轉(zhuǎn)黃之時(shí)，采集其種子，在自然條件下晾干，脫粒、分選，除去雜質(zhì)，于室溫下存放備用。

1.2 方法

1.2.1 種子萌發(fā) 將新采集的種子或經(jīng)過(guò)處理的種子置于蒸餾水中浸泡24 h后，在直徑為6 cm的培養(yǎng)皿內(nèi)濕潤(rùn)的濾紙上排放100粒種子，5個(gè)重復(fù)。萌發(fā)溫度分別是15℃、20℃和25℃，光周期為12 h/d，光強(qiáng)約70 μmol / (m2·s) 。當(dāng)胚根突破種皮且生長(zhǎng)到2 mm時(shí)，種子視為已萌發(fā)，萌發(fā)時(shí)間持續(xù)30 d。

1.2.2 冷層積處理 在圓口塑料花缽(直徑15cm，高20cm)內(nèi)先填充1層濕潤(rùn)的河沙(約5cm厚)然后將種子(1.00g)平鋪于沙面上，再蓋上1層濕潤(rùn)的河沙(約5cm厚)：依次放入3層種子，并覆蓋濕潤(rùn)的河沙。將3個(gè)這樣的花缽放于4℃進(jìn)行冷層積處理，從第10 d開(kāi)始取種，每隔10 d取一次，每組5個(gè)樣，100粒在20℃進(jìn)行發(fā)芽實(shí)驗(yàn)，7 d內(nèi)萌發(fā)數(shù)。其他條件如1.2.1所述，持續(xù)觀測(cè)60 d。

1.2.3 GA3處理 將種子用新配置的赤霉素(GA3)溶液(100ppm、200ppm 、400ppm 、800ppm 和1 600ppm)浸泡24 h，然后，每種處理分5組放入圓口塑料花缽墊中進(jìn)行處理，到第10 d時(shí)取出做發(fā)芽試驗(yàn)，將種子放入培養(yǎng)皿內(nèi)，每個(gè)培養(yǎng)皿放置100粒種子，5個(gè)重復(fù)，在20℃進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)，7 d內(nèi)萌發(fā)數(shù)。其他萌發(fā)條件或萌發(fā)標(biāo)準(zhǔn)如1.2.1所述。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

種子萌發(fā)率以平均值(mean)± 標(biāo)準(zhǔn)偏差(%)表示。

平均萌發(fā)時(shí)間T= ∑ ( ti × ni ) / N，其中 ti 為萌發(fā)實(shí)驗(yàn)的第i 天；ni 為第i 天所萌發(fā)的種子數(shù)，N 為試驗(yàn)種子的總數(shù)。利用 SPSS 16.0 對(duì)萌發(fā)率和平均萌發(fā)時(shí)間進(jìn)行最小顯著差異性(LSD)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 新鮮的成熟種子的萌發(fā)

在15℃、20℃、25℃成熟種子均未萌發(fā)，這表明麻花秦艽種子存在休眠生理學(xué)特性。

2.2 冷層積對(duì)種子休眠的影響

隨著4℃冷層積時(shí)間的延長(zhǎng)，麻花秦艽種子在30 d后，種子開(kāi)始了發(fā)芽，隨著處理時(shí)間延長(zhǎng)，發(fā)芽率不斷增加，在60 d時(shí)達(dá)到90.6±4.5 0%，見(jiàn)表1。

表1 冷層積(4℃)對(duì)解除麻花艽種子休眠作用

2.3 GA3 對(duì)種子萌發(fā)的影響

經(jīng)過(guò)GA3預(yù)處理后，麻花秦艽種子在低溫4℃的條件下處理10 d后，GA3不同濃度處理后萌發(fā)率得到顯著改善，在濃度為800 ppm時(shí)，發(fā)芽率最高見(jiàn)表 2 ，說(shuō)明赤霉素對(duì)秦艽種子的休眠破除作用顯著。

表2 GA3 溶液浸泡處理后對(duì)種子萌發(fā)率的作用

3 討論

無(wú)論在熱帶還是寒帶地區(qū)，一些植物種子存在種子后熟生理學(xué)現(xiàn)象，這是植物對(duì)環(huán)境的一種適應(yīng)生物學(xué)現(xiàn)象，在青藏高原由于環(huán)境寒冷、植物生長(zhǎng)期較短，許多植物種子在脫離植株后種子胚僅處于原胚狀態(tài)，在后期種子胚發(fā)育成熟后，也存在生理休眠現(xiàn)象。麻花秦艽新成熟的種子經(jīng)萌發(fā)實(shí)驗(yàn)中，基本不發(fā)芽，這表明新成熟的麻花秦艽種子存在后熟生理學(xué)現(xiàn)象，在通過(guò)低溫積層處理20d后，以及赤霉素處理后種子均能夠很好地萌發(fā)，表明種子后熟是由于種子生理休眠所致。在麻花秦艽栽培生產(chǎn)中，應(yīng)用冷積層處理也能打破種子休眠，但是冷積層處理需要控制溫度，同時(shí)在冷積層處理過(guò)程中時(shí)間太長(zhǎng)，易導(dǎo)致種子霉變和處理不穩(wěn)定和便利的原因，因而我們建議種子后熟處理采用赤霉素處理的方法。