不同儲藏溫度對大黃種子活力的影響

侯文娟，李光文，安世偉，趙潔娜

(1.甘肅省隴西縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，甘肅 隴西 748100；2.隴西縣渭北現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范區(qū)管理辦公室，甘肅 隴西 748100)

大黃為蓼科大黃屬多年生草本植物，是大宗類中藥材，主產(chǎn)于甘肅、青海、四川、西藏等省份。大黃喜光、耐寒，主要生長在陽山地林邊草地、山地灌叢、草甸[1]，但由于生長習(xí)性不同，有掌葉大黃、唐古特大黃和藥用大黃之分。大黃以根莖入藥，在中醫(yī)臨床和獸藥中均有悠久的應(yīng)用史，具有清熱瀉火、涼血解毒、逐瘀通經(jīng)、瀉下攻積、利濕退黃的功效[2]。近年來，隨著市場需求的不斷增加，野生大黃資源急劇下降，目前主要以人工栽培為主，但其質(zhì)量也存在參差不齊的現(xiàn)象。大黃種質(zhì)質(zhì)量十分關(guān)鍵，直接影響著大黃品質(zhì)的穩(wěn)定與可靠，而兩年生大黃可開花結(jié)果，第三年大黃才可采集留種，可見其繁種周期長[3]。因此，提高并保存大黃種質(zhì)的質(zhì)量亟待解決，而大黃種質(zhì)的好壞可通過種子外觀形態(tài)以及種子發(fā)芽率等指標(biāo)評價(jià)。

種子壽命指成熟種子的發(fā)芽率降低到50%所經(jīng)歷的時(shí)長，而并非是一個(gè)個(gè)體概念[4]，通常用種子活力來衡量種子壽命是否降低。種子的儲藏時(shí)間、含水量和溫度等會影響種子活力，從而使得種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)受到一定的影響[5]。種子儲藏含水量和溫是度影響種子萌發(fā)的重要因素[8]。溫度過低會凍傷種子胚芽，影響種子萌發(fā)；而溫度過高會因?yàn)楹粑鼜?qiáng)而過多消耗儲藏物質(zhì)，釋放熱量和水分，使種子堆溫提高，濕度增大，易滋生微生物，導(dǎo)致種子變質(zhì)。目前，許多學(xué)者對大黃種子進(jìn)行了多方面研究，包括通過浸種、GA3處理來促進(jìn)萌發(fā)等[6-7]，但種子儲藏方面的研究較少。因此，本試驗(yàn)探究了儲藏溫度對大黃種子活力的影響，為大黃種子的儲藏與管理以及種植生產(chǎn)提供有效的技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材 料

大黃種子于2019年9月采自甘肅省隴西縣首陽鎮(zhèn)隴西藥圃園，經(jīng)甘肅省隴西縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心張玉云研究員鑒定為藜科大黃屬植物大黃(R.tanguticumMaxim.ex Balf.)的種子，經(jīng)晾曬干燥、剔除雜質(zhì)及秕籽后先保存于種質(zhì)資源庫。供試大黃種子性狀指標(biāo)如表1所示。

表1 大黃種子的生物學(xué)性狀

1.2 儀 器

發(fā)芽箱為上海一恒科學(xué)儀器有限公司的人工氣候培養(yǎng)箱，容積為80 L，溫度范圍為0～50 ℃，光照強(qiáng)度為2 800 lx；發(fā)芽容器采用12 cm×12 cm×6 cm的種子標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽盒，制備同規(guī)格紙床。

1.3 儲存條件

將大黃種子用鋁箔袋密封后，于2020年1月10日分別置于長期庫(-18 ℃)、中期庫(-4 ℃)、短期庫(4 ℃)進(jìn)行保存，于2022年2月20日取出種子進(jìn)行種子活力測定。

1.4 測試項(xiàng)目與方法

1.4.1不同儲藏溫度對大黃種子萌發(fā)的影響

挑選-18 ℃、-4 ℃和4 ℃儲藏環(huán)境下的飽滿且大小均勻的400粒大黃種子備用，進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。將入選的干燥大黃種子置于20 ℃蒸餾水中浸泡24 h，隨后用無菌水沖洗4次，然后擺放在鋪有雙層濾紙的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽盒內(nèi)，放入溫度為20 ℃、濕度為60%的培養(yǎng)箱中進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)。每處理重復(fù)4次，發(fā)芽期間確保濾紙濕潤，每天相同時(shí)間觀察并記錄種子發(fā)芽數(shù)，種子發(fā)芽以種皮露白為標(biāo)準(zhǔn)。

發(fā)芽勢(%)=(第4天正常發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100 %；

發(fā)芽率(%)=(第7天正常發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100 %；

1.4.2不同儲藏溫度對大黃種子細(xì)胞膜的影響

大黃種子細(xì)胞膜的受損程度采用電導(dǎo)率進(jìn)行測定。取-18 ℃、-4 ℃和4 ℃恒溫儲藏的大黃種子100粒進(jìn)行稱重，3次重復(fù)。將稱完重量的種子放入用蒸餾水洗凈的燒杯中，并加入100 mL蒸餾水。放入種子后將燒杯用保鮮膜蓋好，置于20 ℃黑暗條件下24 h，隨后用電導(dǎo)儀測定浸泡液電導(dǎo)率，以蒸餾水為對照。

單位重量電導(dǎo)率[μS·(cm2·g)]=[(重復(fù)1的電導(dǎo)-對照電導(dǎo))/重復(fù)1重量+(重復(fù)2的電導(dǎo)-對照電導(dǎo))/重復(fù)2重量+(重復(fù)3的電導(dǎo)-對照電導(dǎo))/重復(fù)3重量]/3

1.5 數(shù)據(jù)處理

借助Excel 2013軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，用DPS 7.05軟件進(jìn)行單因素方差分析的LSD法多重比較(p<0.05)，用Origin 2019軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同儲藏溫度大黃種子發(fā)芽曲線

不同儲藏溫度均會影響大黃種子萌發(fā)起始時(shí)間和累積萌發(fā)率(圖1)。各處理均在種子著床后第3天開始萌發(fā)，發(fā)芽前5天為大黃種子迅速萌發(fā)期，中期庫、長期庫、短期庫儲存的大黃種子從第7天開始發(fā)芽相對緩慢，直至10天時(shí)發(fā)芽結(jié)束。種質(zhì)庫儲藏大黃種子的萌發(fā)速率均高于儲藏前，且中期庫大于長期庫和短期庫。

圖1 儲藏溫度對大黃種子發(fā)芽曲線的影響

2.2 儲藏溫度對大黃種子發(fā)芽勢的影響

由表2可得，大黃種子的發(fā)芽勢表現(xiàn)為中期庫>長期庫>短期庫>儲藏前，中期庫、長期庫和短期庫較儲藏前分別提高了71.77%、114.11%和92.34%；且大黃種子的發(fā)芽勢在中期庫、長期庫、短期庫、儲藏前兩兩間均呈極顯著性差異。

表2 不同儲藏溫度的大黃種子發(fā)芽勢比較

2.3 儲藏溫度對大黃種子發(fā)芽率的影響

種子儲藏過程中，儲藏溫度對種子生活力和壽命有重要影響。由圖2可以看出，大黃種子的發(fā)芽率表現(xiàn)為中期庫>長期庫>短期庫>儲藏前。-18 ℃、-4 ℃和4 ℃恒溫儲藏大黃種子的發(fā)芽率與當(dāng)年采收種子有顯著提高(p<0.05)，平均提高了29.90%，其中長期庫、中期庫、短期庫儲藏后種子發(fā)芽率較當(dāng)年采收分別顯著提高了19.12%、39.71%、30.88%。在恒溫儲藏下，-4 ℃恒溫儲藏大黃種子的發(fā)芽率顯著高于4 ℃恒溫儲藏，相比提高了17.28%。

圖2 儲藏溫度對大黃種子發(fā)芽率的影響

2.4 儲藏溫度對大黃種子細(xì)胞膜通透性的影響

由表3可得，-4 ℃儲藏大黃的種子細(xì)胞膜損傷極顯著高于4 ℃和-18 ℃儲藏的大黃種子，4 ℃恒溫儲藏大黃的種子細(xì)胞膜與-18 ℃儲藏大黃的種子細(xì)胞膜膜損傷程度差異不顯著。

表3 不同儲藏溫度的大黃種子細(xì)胞膜完整性比較

2.5 種子細(xì)胞膜通透性與發(fā)芽勢、發(fā)芽率的相關(guān)性分析

由表4種子細(xì)胞膜通透性相關(guān)分析結(jié)果表明，大黃種子細(xì)胞膜通透性與發(fā)芽勢、發(fā)芽率均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，說明增加種子細(xì)胞膜通透性有利于提高種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率。

表4 種子細(xì)胞膜通透性與發(fā)芽勢、發(fā)芽率的相關(guān)性分析

3 討 論

種子的發(fā)芽率與其本身壽命和儲存條件密切相關(guān)，溫度和水分對種子壽命有顯著影響，而溫度是影響種子新陳代謝的主要因素。合理的儲藏溫度和濕度可使種子呼吸較低，物質(zhì)消耗極少，細(xì)胞內(nèi)部衰老程度降低，延長種子生活力和壽命[9]。發(fā)芽率能在一定程度反映種子發(fā)芽與時(shí)間的動態(tài)關(guān)系，而發(fā)芽勢能體現(xiàn)種子的發(fā)芽速度[10]。朱萍等[11]研究發(fā)現(xiàn)超干種子經(jīng)不同溫度貯藏后，均能保持較高的發(fā)芽能力。也有研究指出，黃芩、白術(shù)等中藥材經(jīng)不同溫度和濕度儲藏后，種子的活力和發(fā)芽率均會發(fā)生變化；發(fā)現(xiàn)在溫度為-10 ℃，含水量為3%的條件儲藏時(shí)仍能保持較高的發(fā)芽率和種子活力，而在溫度為36 ℃，含水量為15%和條件儲藏2個(gè)月后發(fā)芽率降為0[12]?？梢姷蜏氐秃坑欣诒３址N子活力，可以延緩種子衰老[13]。本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，-18 ℃、-4 ℃和4 ℃儲藏大黃種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率較當(dāng)年采收種子有顯著提高，這可能是大黃種子經(jīng)儲藏后完成了種子后熟，使其種子活力變得更強(qiáng)。同時(shí)，-4 ℃儲藏大黃種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率高于-18 ℃和4 ℃儲藏，分析認(rèn)為，在同濕度條件下，4 ℃儲藏由于溫度偏高，種子代謝較強(qiáng)，物質(zhì)消耗較快，加快了種子的衰老；而-18 ℃恒溫儲藏由于溫度偏低，種子后熟較慢，短時(shí)間儲存未使種子完成休眠，也有可能是溫度偏低，影響了胚胎的發(fā)育，使種子發(fā)芽較低。

種子發(fā)育的能量與營養(yǎng)均來自于內(nèi)部儲藏的營養(yǎng)物質(zhì)，隨著儲藏時(shí)間延長，其內(nèi)部也發(fā)生了重要的變化。種子在儲藏過程中，隨著種子老化和營養(yǎng)消耗，其膜系統(tǒng)可能受到破壞，而電導(dǎo)率大小一定程度上反映種子細(xì)胞膜的完整程度[13]，并認(rèn)為膜系統(tǒng)的破壞是種子第一性的質(zhì)變[14]。本研究發(fā)現(xiàn)，-4 ℃儲藏大黃的種子細(xì)胞膜損傷極顯著高于4 ℃和-18 ℃儲藏的大黃種子，且大黃種子細(xì)胞膜通透性與發(fā)芽勢、發(fā)芽率均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，這與王勇等[15]在老芒麥種子貯藏中研究的結(jié)果相反，其認(rèn)為種子活力與其電導(dǎo)率呈負(fù)相關(guān)。這可能是大黃種子在短期內(nèi)-4 ℃儲藏下更容易完成后熟，使內(nèi)源物質(zhì)外滲，使電導(dǎo)率升高，種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率較大，而王勇等研究結(jié)果是長時(shí)間儲存下的結(jié)果。而長期儲存下，大黃種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率以及電導(dǎo)率的變化還需進(jìn)一步探究。

4 結(jié) 論

儲藏時(shí)間和儲藏溫度均對大黃種子活力產(chǎn)生一定的影響。短時(shí)間內(nèi)，4 ℃、-4 ℃和-18 ℃儲藏均能顯著提高大黃種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率。不同恒溫儲藏下大黃種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率、膜系統(tǒng)也存在差異，-4 ℃儲藏大黃種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率和細(xì)胞膜通透性均高于4 ℃和-18 ℃儲藏，且大黃種子細(xì)胞膜通透性與發(fā)芽勢、發(fā)芽率均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。綜合試驗(yàn)分析結(jié)果可以看出，在短時(shí)間內(nèi)，-4 ℃適宜大黃種子儲藏，-4 ℃儲藏能使大黃種子保持較好的活力，使發(fā)芽勢、發(fā)芽率保持在一個(gè)較高的水平。