外源激素對大籽獐牙菜種子萌發(fā)的影響

羅 萍，錢海兵，劉曉龍，丁 寧，王 波，鄭亞強，李姝臻

(貴州中醫(yī)藥大學藥學院，貴陽 550002)

大籽獐牙菜(SwertiamacrospermaC.B.Clarke)為龍膽科獐牙菜屬植物[1-2]，主要分布于貴州、四川、云南、青海和西藏等省區(qū)[3-4]，生長在海拔為1 400～4 000 m的高山地帶，且喜歡生長在向陽坡，路邊草叢、含砂石的中性土壤中。大籽獐牙菜作為少數(shù)民族用藥收載于《貴州省中藥材民族藥材質(zhì)量標準》[5]，民間用其全草入藥，具有抗炎、清熱、健胃等作用，常用于治療肝膽濕熱性疾病[6-8]。現(xiàn)在對其需求擴大和過度采挖，且市場來源的本屬藥材都為野生，造成野生資源銳減，使得尋找人工栽培的方法成為了解決大籽獐牙菜資源短缺的重要方式[9-10]。陳桂琛等[11]研究表明，川西獐牙菜和抱莖獐牙菜的人工栽培是可行的，為有關(guān)同屬大籽獐牙菜的人工栽培提供了參考。

本研究通過使用不同外源植物激素，以及不同激素濃度處理大籽獐牙菜種子，檢測種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢及發(fā)芽指數(shù)等指標，研究植物激素對大籽獐牙菜種子萌發(fā)的影響，為大籽獐牙菜后續(xù)人工栽培研究提供實驗依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

本實驗所用大籽獐牙菜種子采集于云南省昭通市鎮(zhèn)雄縣。赤霉素(GA3)、吲哚乙酸(IAA)、吲哚丁酸(IBA)及萘乙酸(NAA)均購自廣州市林國化肥有限公司。

1.2 儀 器

體式顯微鏡、分析天平、智能人工氣候箱、電熱鼓風干燥箱。

1.3 實驗方法

1.3.1種子的千粒重測定

將采集的大籽獐牙菜種子剔除雜質(zhì)后，隨機選取1 000粒，取樣后用萬分之一分析天平稱重并記錄，重復10次。

1.3.2種子的大小測定

隨機選取20粒大籽獐牙菜的成熟種子，用電子測微尺測定各個種子的長軸和短軸，記錄并整理數(shù)據(jù)。

1.3.3種子處理

將種子倒入燒杯內(nèi)，用無菌水沖洗種子表面雜質(zhì)，吸水紙吸干表面水分，再用75%乙醇浸泡30 s，接著用無菌水浸泡沖洗3次。

1.3.4激素處理

采用4種激素，均設(shè)置4個水平，設(shè)置濃度分別為：GA3和IAA，50、100、200、300 mg/L；NAA-NA和IBA，25、50、100、200 mg/L。以無菌水作為對照，用上述溶液浸泡處理種子24 h。

1.3.5發(fā)芽實驗

將各組處理好的種子分別轉(zhuǎn)移到培養(yǎng)皿中擺放整齊，實驗組和對照組每皿50粒，重復3次，把培養(yǎng)皿放置于在黑暗條件為8 h/d和光照條件為2級光照16 h/d，恒溫25 ℃，濕度為75%的人工培養(yǎng)箱中，觀察種子的萌發(fā)情況。記錄萌發(fā)數(shù)量及測量胚根胚軸長度。

1.3.6指標測定

實驗中，當觀察到種子胚根從種皮破出即視為萌發(fā)，每24 h記錄一次萌發(fā)情況，試驗時間為20 d。計算種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢等數(shù)據(jù)，具體計算公式如下：

發(fā)芽率(%)=(發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100%；

發(fā)芽勢(%)=(8天內(nèi)發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100%；

發(fā)芽指數(shù)=∑(Gt/Dt)，式中Gt為20 d內(nèi)發(fā)芽數(shù)，Dt為相應發(fā)芽天數(shù)；

活力指數(shù)=GI×S，式中GI為發(fā)芽指數(shù)，S為平均胚根長。

1.3.7數(shù)據(jù)處理

使用GraphPad Prism 8軟件進行數(shù)據(jù)處理和圖表制作，IBM SPSS Statistics 19.0軟件進行差異性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 種子的千粒重及大小

大籽獐牙菜千粒重平均值為1.034 8 g，種子的長軸為(1.501±0.091 9)mm，短軸為(1.066±0.081 0)mm。

2.2 不同濃度GA3對種子萌發(fā)的影響

從表1和圖1可看出，GA3可以有效促進大籽獐牙菜種子的萌發(fā)，GA3的濃度越高，種子萌發(fā)的時間越短，發(fā)芽最快的是300 mg/L組，開始發(fā)芽時間為第5天。使用不同濃度的GA3處理種子，種子發(fā)芽率較對照組提高了76.00%～80.67%，發(fā)芽勢較對照組提高了64.00%～76.66%。其中，低濃度的GA3對種子萌發(fā)促進效果最佳，50 mg/L組的種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)分別達92.67%、73.33%、6.95%、67.55%。另外，用GA3處理種子后，種子胚根的長度增加不明顯，但胚軸長度顯著增加。綜合上述各項指數(shù)的統(tǒng)計，本實驗不同濃度的GA3對大籽獐牙菜種子萌發(fā)的促進作用各有所長，對比對照組的各項數(shù)據(jù)，本實驗所采用的50、100、200、300 mg/L的GA3都能有效地促進大籽獐牙菜種子的生長。

表1 不同濃度GA3對種子萌發(fā)的影響

圖1 不同濃度GA3對種子萌發(fā)的影響

2.3 不同濃度IAA對種子萌發(fā)的影響

從表2和圖2中可看出，隨著IAA濃度的提高，大籽獐牙菜種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率逐漸下降。用50 mg/L IAA浸種處理，效果最佳，開始發(fā)芽時間為第5天、發(fā)芽率高達87.33%；同時種子胚根和胚軸長度分別為4.09 mm和6.59 mm，相比于對照組低(胚根8.00 mm、胚軸8.71 mm)。可推測低濃度的IAA對大籽獐牙菜種子的萌發(fā)有一定程度的促進作用，但對幼苗生長可能具有抑制作用。隨著IAA濃度的提高，種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢明顯低于對照組。因此，低濃度的IAA對大籽獐牙菜種子的萌發(fā)具有促進作用，而高濃度則具有明顯的抑制作用。

表2 不同濃度IAA對種子萌發(fā)的影響

圖2 不同濃度IAA對種子萌發(fā)的影響

2.4 不同濃度IBA對種子萌發(fā)的影響

從表3和圖3可看出，用IBA(25 mg/L)和IBA(50 mg/L)處理種子后，種子的發(fā)芽時間為第7天，早于對照組。其中，用50 mg/L的IBA對種子處理后，種子的發(fā)芽率有所提高，為14.00%。但隨著IBA濃度的提高，種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、胚根和胚軸長度均呈下降趨勢。實驗表明，低濃度的IBA對大籽獐牙菜種子萌發(fā)的影響較小，高濃度的IBA對大籽獐牙菜種子的生長表現(xiàn)出明顯的抑制作用。

表3 不同濃度IBA對種子萌發(fā)的影響

圖3 不同濃度IBA對種子萌發(fā)的影響

2.5 不同濃度NAA-NA對種子萌發(fā)的影響

從表4和圖4中可看出，本實驗采用不同濃度NAA-NA對大籽獐牙菜種子進行處理后，種子的開始發(fā)芽時間和對照組的開始發(fā)芽時間基本一致，但處理后種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)都低于對照組，對種子的發(fā)芽表現(xiàn)出抑制傾向。同時，用NAA-NA處理種子后，胚根和胚軸長度發(fā)芽生長過程緩慢，不能準確測量。由此可見，NAA-NA也對大籽獐牙菜種子的萌發(fā)表現(xiàn)出抑制作用。

表4 不同濃度NAA-NA對種子萌發(fā)的影響

圖4 不同濃度NAA-NA對種子萌發(fā)的影響

3 討 論

外源植物激素在植物種子的生長階段有廣泛的生理效應[12]。其中，在種子萌發(fā)過程中，激素可通過信號傳導來調(diào)節(jié)一系列蛋白質(zhì)、酶的代謝，從而調(diào)控種子的萌發(fā)[13]。

大籽獐牙菜的種子個頭比同科同屬的種子大，但是表皮質(zhì)硬，不容易切開，在種子萌發(fā)過程中使得水分和氧氣不易進入，并且大籽獐牙菜大多為野生，受環(huán)境、光照、溫度、濕度等自然條件變化的影響，所以發(fā)芽率較差[14-15]。本次實驗所用的激素GA3、IAA、IBA、NAA-NA中，GA3處理大籽獐牙菜種子后各個萌發(fā)指標計量都很高，其中濃度為300 mg/L的GA3處理種子后，種子的開始萌發(fā)時間是第5天，比對照組的開始萌發(fā)時間早了3 d。從種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢上看，GA3處理種子后的發(fā)芽率都在85%以上，發(fā)芽勢都在60%以上，遠遠高于對照組12%的發(fā)芽率和0.67%的發(fā)芽勢。并且GA3對大籽獐牙菜種子的發(fā)芽指數(shù)高于6.50，活力指數(shù)在59.00以上，顯著高于對照組0.9的發(fā)芽指數(shù)和7.2的活力指數(shù)，對胚根和胚軸的生長也有所促進。由此得出，GA3很適合做大籽獐牙菜種子發(fā)芽的促進激素。

用50 mg/L的IAA處理大籽獐牙菜種子后，種子的開始發(fā)芽時間也提前到了第5天，發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)也比對照高，其中發(fā)芽率也超過了85%。但50 mg/L的IAA處理后的種子胚根和胚軸長度都比對照短，可推測低濃度的IAA對大籽獐牙菜種子的萌發(fā)有一定程度的促進作用，但是對大籽獐牙菜萌發(fā)后的幼苗生長可能具有抑制作用。

而IBA和NAA-NA對大籽獐牙菜種子的萌發(fā)中各項指標的統(tǒng)計數(shù)據(jù)中，除了濃度為25 mg/L的IBA、50 mg/L的IBA、100 mg/L的NAA-NA對種子開始萌發(fā)時間有所提高，其他指標如發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、胚根和胚軸長度都比對照組低。從而得出，IBA和NAA-NA可能不適合作為大籽獐牙菜種子萌發(fā)的促進激素。

4 結(jié) 論

本試驗表明，不同的植物激素對促進大籽獐牙菜種子萌發(fā)的影響是不同的，其中GA3對大籽獐牙菜種子的萌發(fā)促進作用最顯著。本次實驗所用的GA3(50、100、200、300 mg/L)對大籽獐牙菜種子的萌發(fā)促進差異不大，都能有效地促進種子的生長。而低濃度的IAA對種子萌發(fā)的初始發(fā)芽天數(shù)、發(fā)芽率、發(fā)芽勢比對照組數(shù)據(jù)均有提高，但萌發(fā)后的種子胚根和胚軸長度低于對照組?？赏茰y低濃度的IAA對大籽獐牙菜的種子萌發(fā)具有促進作用，但是對其種子萌發(fā)后的幼苗生長可能具有抑制作用。而IBA和NAA-NA處理對大籽獐牙菜種子萌發(fā)各項指標中與對照組的統(tǒng)計數(shù)據(jù)比對，推測得出IBA和NAA-NA可能不適合作為大籽獐牙菜種子萌發(fā)的促進激素，或者其存在對大籽獐牙菜種子萌發(fā)的適宜激素范圍，需后續(xù)實驗研究驗證。