外源赤霉素浸種對(duì)北柴胡種子萌發(fā)的影響

常海飛，高欣，鄧凱，馮曉東*

（1.延安大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院；2.陜西省紅棗重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（延安大學(xué)），陜西 延安 716000）

北柴胡（Bupleurum ChinenseDC.）別名為地熏、山菜、茈胡、菇草，屬于被子植物門，雙子葉綱，傘形目，傘形科多年生草本植物［1］。目前，由于不加節(jié)制挖掘野生柴胡，我國(guó)野生柴胡資源日漸減少，但市場(chǎng)需求量一直不斷增加，因此全國(guó)各地正在積極開展北柴胡的家種栽培，在湖北、山西、河北、東北、甘肅和陜西城固縣等地已形成具有規(guī)?；谋辈窈N植基地。從20世紀(jì)80年代開始，全國(guó)各地就開始開展野生柴胡的家種試驗(yàn)，經(jīng)過(guò)30多年的研究和實(shí)踐，家種柴胡栽培技術(shù)基本成熟，但是北柴胡的種子未完成后熟，必須經(jīng)過(guò)后熟才能出芽，使得北柴胡發(fā)芽周期長(zhǎng)［2］，同時(shí)，北柴胡種子的種皮內(nèi)含有的發(fā)芽抑制物，導(dǎo)致種子的發(fā)芽率較低。

赤霉素是一種微量高效的植物激素，廣泛存在于植物、微生物中，是一類二萜化合物，能夠調(diào)控植物的多種生長(zhǎng)發(fā)育和生殖過(guò)程，如種子的萌發(fā)、莖的延展、葉片的生長(zhǎng)、頂芽的休眠以及植物的開花和果實(shí)發(fā)育等過(guò)程，對(duì)水果和蔬菜生長(zhǎng)發(fā)育都有促進(jìn)作用，早已被各種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐所證明［3-4］。因此，開展外源赤霉素在提高北柴胡種子萌發(fā)率的研究具有很大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。目前，針對(duì)赤霉素對(duì)北柴胡種子萌發(fā)率的影響研究尚鮮見(jiàn)報(bào)道。對(duì)此，本研究探索了不同濃度赤霉素浸種對(duì)北柴胡種子萌發(fā)率的影響，以期為北柴胡育苗、栽培提供參考依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料與試劑

北柴胡種子由陜西地道中藥材種植有限公司所提供。

赤霉素（東立信生物工程有限公司），高錳酸鉀（廣州昊宣化工有限公司）。試驗(yàn)用水均為蒸餾水。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1 種子處理

選取籽粒完整并且飽滿，體積均勻的北柴胡種子，首先使用濃度為1%高錳酸鉀溶液浸泡種子5 min，再使用蒸餾水反復(fù)沖洗3次，以洗去種子表面的殘留的高錳酸鉀，然后置于潔凈燒杯中自然晾干。使用1%高錳酸溶液鉀浸泡北柴胡種子，既可以殺死北柴胡種子表面上的雜菌，防止在萌發(fā)過(guò)程中霉變，同時(shí)也能在一定程度上破壞種皮，有利于北柴胡種子萌發(fā)。

1.2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

配制梯度赤霉素溶液，濃度分別為0、20、40、60、80、100、120 mg/L，取100粒消毒后的北柴胡種子，置于不同濃度赤霉素溶液中進(jìn)行處理（赤霉素溶液體積以浸過(guò)種子為宜），以0 mg/L為對(duì)照組（CK），并于28℃、生化培養(yǎng)箱中培養(yǎng)10 h；然后再將浸泡后的種子放至底部墊有濾紙的培養(yǎng)皿中，并且上加一張濾紙，用蒸餾水潤(rùn)濕保持潤(rùn)濕。再將培養(yǎng)皿置于在20℃、光照條件中培養(yǎng)，定期向培養(yǎng)皿中加入適量蒸餾水，同時(shí)每5 d更換濾紙。北柴胡種子的發(fā)芽率、活力指數(shù)、發(fā)芽指數(shù)統(tǒng)計(jì)時(shí)間為第20 d，發(fā)芽勢(shì)統(tǒng)計(jì)時(shí)間為第18 d。每個(gè)重復(fù)3次，每次處理100粒種子，最后求平均值。

1.3 測(cè)量方法

1.3.1 發(fā)芽率的測(cè)定

在赤霉素浸種處理后第20 d，統(tǒng)計(jì)培養(yǎng)皿中北柴胡種子發(fā)芽數(shù)，再計(jì)算發(fā)芽率，發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)以北柴胡種子的芽長(zhǎng)超過(guò)種子長(zhǎng)度的一半。發(fā)芽率是指測(cè)試種子發(fā)芽數(shù)占測(cè)試種子總數(shù)的百分比。發(fā)芽率=（發(fā)芽的種子數(shù)/供檢測(cè)的種子數(shù)）×100%

1.3.2 發(fā)芽勢(shì)測(cè)定

在赤霉素浸種處理第18 d，統(tǒng)計(jì)18 d內(nèi)的種子發(fā)芽數(shù)占總數(shù)的百分比為標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)芽勢(shì)是指在種子發(fā)芽過(guò)程中，日發(fā)芽種子數(shù)達(dá)到最高峰時(shí)，發(fā)芽的種子數(shù)占被測(cè)樣品種子數(shù)的百分率，是用來(lái)鑒別種子發(fā)芽整齊度的主要指標(biāo)。發(fā)芽勢(shì)（%）=18 d內(nèi)發(fā)芽種子個(gè)數(shù)/供試種子×100%。

1.3.3 發(fā)芽指數(shù)的測(cè)定

在赤霉素浸種處理后20 d內(nèi)，統(tǒng)計(jì)每天的發(fā)芽粒數(shù)，然后計(jì)算發(fā)芽指數(shù)［5］。計(jì)算公式為：GI=∑Gt/Dt。Gt為北柴胡發(fā)芽試驗(yàn)終期內(nèi)每日發(fā)芽數(shù)，Dt為發(fā)芽日數(shù)，∑為總和。

1.3.4 活力指數(shù)的測(cè)定

在赤霉素浸種處理后第20 d，使用游標(biāo)卡尺測(cè)量已發(fā)芽北柴胡種子的芽長(zhǎng)，然后再計(jì)算其平均值［6］?；盍χ笖?shù)=發(fā)芽指數(shù)×S，S為平均每粒種子的芽長(zhǎng)值（cm）。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

實(shí)驗(yàn)結(jié)果采用SPSS軟件（版本21.0）和Microsoft Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，表示為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。各處理的比較采用最小顯著差數(shù)法（LSD）進(jìn)行多重比較，其中P>0.05和P<0.05分別表示無(wú)顯著差異、有顯著差異。所有圖中不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 赤霉素浸種對(duì)北柴胡種子發(fā)芽率的影響

圖1為不同赤霉素濃度對(duì)北柴胡種子的發(fā)芽率的影響，由圖1可知，北柴胡種子的發(fā)芽率平均值存在顯著差異（P<0.05），隨著赤霉素濃度的增高，北柴胡種子的發(fā)芽率呈現(xiàn)先增高后下降的趨勢(shì)。80 mg/L赤霉素與其他濃度赤霉素處理之間存在顯著差異（P<0.05），但60 mg/L赤霉素和100 mg/L赤霉素后不存在顯著差異（P>0.05）。經(jīng)赤霉素浸種后發(fā)芽率均比對(duì)照組高，且存在顯著差異。表明赤霉素浸種能提高北柴胡種子的發(fā)芽率，當(dāng)赤霉素濃度在80 mg/L時(shí)，北柴胡種子的發(fā)芽率最高為62.5%。

圖1 赤霉素浸種對(duì)北柴胡種子發(fā)芽率的影響

2.2 赤霉素浸種對(duì)北柴胡種子發(fā)芽勢(shì)的影響

種子發(fā)芽勢(shì)表示種子發(fā)芽的整齊度和出苗的一致性，發(fā)芽勢(shì)高，表示種子活力強(qiáng)，發(fā)芽整齊，出苗一致；發(fā)芽勢(shì)低，預(yù)示著出苗不齊、弱苗多。在不同赤霉素濃度處理下，北柴胡種子的發(fā)芽勢(shì)存在顯著差異（P<0.05），隨著赤霉素濃度的增加，北柴胡種子的發(fā)芽勢(shì)呈先增高后下降的變化。100 mg/L赤霉素與其他濃度處理之間存在顯著差異（P<0.05）；80 mg/L赤霉素與120 mg/L赤霉素處理之間無(wú)顯著差異。與對(duì)照組相比較，經(jīng)不同濃度赤霉素浸種處理后，均能顯著提高北柴胡種子的發(fā)芽勢(shì)。表明赤霉素浸種有利于北柴胡種子發(fā)芽勢(shì)的提高，在處理濃度為100 mg/L時(shí)，促芽效果最好。

2.3 赤霉素浸種對(duì)北柴胡種子發(fā)芽指數(shù)的影響

發(fā)芽指數(shù)也是種子的活力指標(biāo)?？梢苑从惩饨鐥l件對(duì)種子活力的影響程度，發(fā)芽指數(shù)增高表明對(duì)種子活力的提高有較大作用。由圖2可以看出在不同赤霉素濃度處理下對(duì)北柴胡種子發(fā)芽指數(shù)的影響，發(fā)現(xiàn)經(jīng)赤霉素處理后存在顯著差異（P<0.05），隨著赤霉素濃度增加，北柴胡種子的發(fā)芽指數(shù)先增高后下降的變化。當(dāng)赤霉素濃度為80 mg/L時(shí)，發(fā)芽指數(shù)達(dá)到最大為5.63。80 mg/L赤霉素與其他濃度赤霉素處理間存在顯著差異（P<0.05），60 mg/L赤霉素與100 mg/L赤霉素處理之間無(wú)顯著差異。與對(duì)照組相比較，經(jīng)赤霉素浸種處理后，均能顯著提高北柴胡種子的發(fā)芽指數(shù)。

圖2 赤霉素浸種對(duì)北柴胡種子發(fā)芽指數(shù)的影響

2.4 赤霉素浸種對(duì)北柴胡種子活力指數(shù)的影響

在不同赤霉素濃度處理下，北柴胡種子的活力指數(shù)存在顯著差異（P<0.05，見(jiàn)圖3）。隨著赤霉素濃度的增高，80 mg/L赤霉素與其他濃度赤霉素處理存在顯著差異（P<0.05），對(duì)照組與60 mg/L、100 mg/L赤霉素?zé)o顯著差異，100 mg/L與120 mg/L赤霉素存在顯著差異。與對(duì)照組相比較，經(jīng)赤霉素浸種處理后，均能顯著提高北柴胡種子的活力指數(shù)。在處理濃度為80 mg/L時(shí)，活力指數(shù)最大為16.4，促進(jìn)效果最好。

圖3 赤霉素浸種對(duì)北柴胡種子活力指數(shù)的影響

3 討論與結(jié)論

有諸多研究表明，在逆境環(huán)境條件下，赤霉素能顯著促進(jìn)植物種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)，如外源赤霉素促進(jìn)對(duì)節(jié)白蠟和甜葉菊種子的萌發(fā)［7-8］。外源赤霉素可以提高植物種子與內(nèi)源赤霉素合成相關(guān)的關(guān)鍵基因的表達(dá)水平，進(jìn)而促進(jìn)內(nèi)源赤霉素的合成反應(yīng)，增大赤霉素/脫落酸含量比值，促進(jìn)種子的萌發(fā)［9］。同時(shí)，在植物種子萌發(fā)過(guò)程中，赤霉素可以調(diào)節(jié)物質(zhì)代謝和能量代謝過(guò)程中關(guān)鍵蛋白質(zhì)的表達(dá)水平，促進(jìn)儲(chǔ)存的鷹眼物質(zhì)分解，滿足種子萌發(fā)時(shí)的生理生化反應(yīng)需求［10］。例如，外源赤霉素可以提高植物種子淀粉酶和其他水解酶活性，有利于促進(jìn)淀粉和脂類物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和利用，為核酸合成、蛋白質(zhì)合成等代謝過(guò)程提供能量和前體物質(zhì)［11］。

研究表明，在北柴胡種子萌發(fā)過(guò)程中，胚乳中具有活性的赤霉素分泌至糊粉層［12］，可以啟動(dòng)多種水解酶的合成，其中包括多種淀粉酶和蛋白水解酶，這些水解酶在胚乳內(nèi)，首先淀粉酶含量上升，分解淀粉轉(zhuǎn)化為可溶性糖，滿足胚芽生長(zhǎng)的物質(zhì)和能量需求，其次是合成大量新的氨基酸，從而形成種子萌發(fā)所需的各種蛋白質(zhì)，種子的總蛋白含量增加［13］。本試驗(yàn)研究結(jié)果表明，當(dāng)用20~120 mg/L赤霉素浸種時(shí)，對(duì)北柴胡種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均有明顯的促進(jìn)作用，呈現(xiàn)出先增加后降低的變化，表明赤霉素能夠促進(jìn)萌發(fā)中的北柴胡種子營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)加速水解，從而促進(jìn)了北柴胡種子的萌發(fā)，這與李文超的研究一致［14］。本試驗(yàn)中當(dāng)赤霉素的濃度為80 mg/L時(shí)，北柴胡種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均達(dá)到最大，此時(shí)種子萌發(fā)率最高，促進(jìn)效果最佳。當(dāng)濃度為100 mg/L時(shí)，與80 mg/L赤霉素相比，發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均顯著降低，但北柴胡種子的發(fā)芽勢(shì)顯著增高，表明提高了種子的發(fā)芽整齊度，因此，使用80 mg/L的赤霉素浸種能提高種子萌發(fā)率，100 mg/L的赤霉素浸種能促進(jìn)北柴胡種子的整齊度。

外源赤霉素常用來(lái)打破種子休眠，據(jù)研究結(jié)果表明對(duì)于貯存時(shí)間不超過(guò)6個(gè)月的北柴胡種子具有提高發(fā)芽率的作用，而對(duì)于室內(nèi)月貯藏時(shí)間超過(guò)1年的北柴胡種子則表現(xiàn)出相反的結(jié)論，而且隨濃度的升高，發(fā)芽率有降低的趨勢(shì)。因此對(duì)北柴胡種子而言，赤霉素能夠打破新鮮北柴胡種子的休眠，對(duì)貯藏過(guò)長(zhǎng)的種子卻無(wú)明顯作用［15］。由此可見(jiàn)，外界赤霉素能打破北柴胡種子休眠，促進(jìn)種子后熟，從而提高北柴胡種子的萌發(fā)率，但是對(duì)于北柴胡種子的儲(chǔ)存時(shí)間有關(guān)，對(duì)于儲(chǔ)存時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的北柴胡種子，無(wú)明顯促進(jìn)作用，且赤霉素對(duì)于北柴胡種子存在一定的劑量效應(yīng)，對(duì)于這種劑量效應(yīng)還得做進(jìn)一步的研究。

綜上所述，當(dāng)用80~100 mg/L赤霉素浸種時(shí)，北柴胡種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)保持在較高的水平，能有效提高北柴胡種子萌發(fā)率。