不同溫度和化學(xué)試劑對廣西莪術(shù)種子萌發(fā)及幼苗生長的影響

黃寶優(yōu) 朱艷霞 黃雪彥 吳慶華 周蕓伊 韋瑩

（廣西壯族自治區(qū)藥用植物園/廣西中藥資源普查與整理研究重點實驗室 廣西南寧 530023）

植物種子萌發(fā)和幼苗生長作為植物生命周期中關(guān)鍵的階段，受到內(nèi)部因素和外部因素共同調(diào)控[1]。溫度是影響種子萌發(fā)以及種苗生長的一個重要因素，適宜的溫度條件下種子發(fā)芽速度快、出苗一致整齊、種子生命力強[2]。植物激素或生長調(diào)節(jié)劑能夠使酶類以及內(nèi)部營養(yǎng)物質(zhì)發(fā)生變化，促進(jìn)或抑制植物種子萌發(fā)或幼苗生長，在植物生活史的其他進(jìn)程中也起著重要的作用[3]。近年來，溫度調(diào)節(jié)法和外源激素法在揭示種子萌發(fā)和幼苗生長調(diào)控機理方面發(fā)揮了重要作用，已成為植物有性繁殖研究的重要手段[4]。

廣西莪術(shù)Curcuma kwangsiensisS. G. Lee et C.F. Liang 為姜科多年生宿根草本植物，栽培或野生于山坡草地及灌木叢中[5]。廣西莪術(shù)以干燥根莖、塊根入藥，分別為傳統(tǒng)中藥莪術(shù)、郁金的基原植物之一[6]，習(xí)稱桂莪術(shù)、桂郁金（廣郁金、莪苓），均為廣西大宗道地藥材，具有行氣破血、消積止痛、清心涼血、利膽退黃等功效?，F(xiàn)代研究表明，廣西莪術(shù)根莖、塊根藥用活性成分主要為揮發(fā)油類、姜黃素類及多糖，具有抗腫瘤、抗炎鎮(zhèn)痛、抗凝血、抗血小板聚集、抗血栓、抗組織纖維化、保肝、降血糖等作用[7]，在醫(yī)藥領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

廣西莪術(shù)主產(chǎn)于廣西，自20 世紀(jì)60 年代人工種植獲得成功，至今已有六十多年的歷史，栽培區(qū)主要分布在欽州、玉林、貴港和南寧等，常年種植面積4 000 余公頃，是商品郁金的主流品種[8]。廣西莪術(shù)繁殖方式有有性繁殖（種子繁殖）和無性繁殖（根莖繁殖）[9-11]，開花多不結(jié)實[12]。目前關(guān)于廣西莪術(shù)種子繁殖技術(shù)研究尚未見報道，田間生產(chǎn)習(xí)慣采用根莖進(jìn)行無性繁殖，這種繁殖方式需種量大，成本高，增加了資源短缺的壓力，而且長期連續(xù)的無性繁殖致使廣西莪術(shù)種性普遍發(fā)生退化，藥材產(chǎn)量和質(zhì)量受到影響[13]。因此，探討廣西莪術(shù)種子特征和萌發(fā)特性，采用有性繁殖進(jìn)行品種復(fù)壯或雜交育種，以培育優(yōu)良品種勢在必行。本研究在探索廣西莪術(shù)種子萌發(fā)溫度條件的基礎(chǔ)上，研究不同種類及濃度的化學(xué)試劑對廣西莪術(shù)種子萌發(fā)和幼苗生長的影響，旨在探索一種實用的、有效的種子處理方法，為廣西莪術(shù)種子育苗提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料

供試種子采集于廣西欽州市靈山縣三隆鎮(zhèn)陸東村，采種植株為廣西莪術(shù)Curcuma kwangsiensisS. G. Lee et C. F. Liang 的栽培植株。6—7 月將萎蔫的果穗（花序托及其內(nèi)瘦果）剪下，曬干，抖出種子（千粒重為8.398～8.897 g），室內(nèi)陰干，4℃冰箱保存。

1.2 方法

1.2.1 種子萌發(fā)特性試驗 （1）溫度處理：設(shè)置10、15、20、25、30℃的恒溫和10/20℃、15/25℃、20/30℃變溫8 個溫度條件。采用濾紙培養(yǎng)法測定，隨機挑選100 粒種子為一個重復(fù)，4 個重復(fù)，每天記錄種子發(fā)芽數(shù)并將發(fā)芽種子挑出。

（2）化學(xué)試劑處理：按表1 配制不同濃度的赤霉素（GA3）、脫落酸（ABA）、水楊酸（SA）、褪黑素（MT）、生長素（IAA）溶液；將種子浸泡于不同化學(xué)試劑中，24 h 后取出，用清水洗凈；采用濾紙培養(yǎng)法進(jìn)行種子萌發(fā)測試，每處理設(shè)4個重復(fù)，每重復(fù)100 粒種子，以蒸餾水浸種處理為對照（CK）。發(fā)芽期間保持25℃恒溫，光周期為每天12 h 光照/12 h 黑暗。每天定時觀察記錄發(fā)芽粒數(shù)，以15 d 為限計算種子萌發(fā)率。播種后第16 天測量幼苗胚軸芽、胚根長度及鮮重。

表1 外源激素處理濃度

1.2.2 計算方法 發(fā)芽率＝種子發(fā)芽數(shù)／供試種子數(shù)×100%。發(fā)芽勢＝15 d 內(nèi)種子發(fā)芽數(shù)／供試種子數(shù)×100%。發(fā)芽指數(shù)(GI)＝∑(Gt/Dt)，Dt指發(fā)芽天數(shù)，Gt指與Dt相對應(yīng)的每天發(fā)芽種子數(shù)。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理 用Excel 軟件處理數(shù)據(jù)并獲得標(biāo)準(zhǔn)差，用SPSS 17.0 軟件進(jìn)行處理組間差異顯著性分析及相關(guān)性分析，用Excel 軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度對廣西莪術(shù)種子萌發(fā)的影響

由表2 可知，溫度對廣西莪術(shù)種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)均有顯著影響。廣西莪術(shù)種子在20～30℃均可發(fā)芽，在溫度為25℃時，發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)各項指標(biāo)最佳。低溫（≤20℃）或高溫（≥30℃）條件下幾乎無發(fā)芽，其發(fā)芽勢、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)很低甚至為0。從發(fā)芽進(jìn)程（圖1）上看，25、30℃發(fā)芽時間最早，播種后第5 天開始發(fā)芽；10、15℃恒溫和10/20℃晝夜變溫發(fā)芽時間最晚，在觀測時間內(nèi)沒有發(fā)芽?？梢?，廣西莪術(shù)種子萌發(fā)適宜溫度為20～30℃，其中25℃是廣西莪術(shù)種子萌發(fā)最佳條件，高溫或低溫條件不利于廣西莪術(shù)種子萌發(fā)。

圖1 不同溫度條件廣西莪術(shù)種子萌發(fā)進(jìn)程

表2 不同溫度對廣西莪術(shù)種子萌發(fā)的影響

2.2 化學(xué)試劑對廣西莪術(shù)種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

2.2.1 赤霉素（GA3）溶液對廣西莪術(shù)種子萌發(fā)和幼苗生長的影響 由表3 可知，用濃度為50、100 mg/L 赤霉素溶液處理廣西莪術(shù)種子后，發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)均有所提高，其中發(fā)芽率與對照相比分別提高了7%、6%，說明一定濃度的赤霉素處理對廣西莪術(shù)種子萌發(fā)有促進(jìn)作用。但隨著濃度的進(jìn)一步增加，種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)不再提高，和對照相比，反而略有降低，說明種子萌發(fā)開始受到抑制。從幼苗生長上看，赤霉素濃度為50 mg/L 時，廣西莪術(shù)幼苗胚芽長、鮮重數(shù)值較高；當(dāng)濃度加大，胚芽長、胚根長、鮮重數(shù)值隨之降低，說明當(dāng)赤霉素濃度大于100 mg/L 時，對廣西莪術(shù)種苗生長有抑制作用。因此，低濃度的赤霉素溶液能有效促進(jìn)廣西莪術(shù)種子萌發(fā)和幼苗生長，高濃度則抑制其種子萌發(fā)和幼苗生長。

表3 赤霉素（GA3）溶液對廣西莪術(shù)種子萌發(fā)幼苗生長的影響

2.2.2 脫落酸（ABA）溶液對種子萌發(fā)和幼苗生長的影響 脫落酸溶液處理試驗見表4。結(jié)果表明，經(jīng)所有濃度的脫落酸溶液處理后，廣西莪術(shù)種子發(fā)芽勢差異不顯著。發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、胚芽長、胚根長以及鮮重在濃度為0～10 mg/L 的脫落酸處理后，整體呈降低的趨勢；當(dāng)濃度增加到20～40 mg/L 時，這些指標(biāo)又開始升高，直至與對照無顯著的差異。說明低濃度的脫落酸溶液對廣西莪術(shù)幼苗生長有一定的抑制作用。

表4 脫落酸（ABA）溶液對廣西莪術(shù)種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

2.2.3 水楊酸（SA）溶液對種子萌發(fā)和幼苗生長的影響 水楊酸濃度對廣西莪術(shù)種子萌發(fā)和幼苗生長的影響如表5 所示。試驗組與對照組相比，隨著水楊酸濃度的增加，廣西莪術(shù)種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)呈下降趨勢，說明水楊酸溶液對廣西莪術(shù)種子萌發(fā)有抑制作用。但不同濃度水楊酸處理的幼苗胚芽長與對照相比無顯著差異。

表5 水楊酸（SA）溶液對廣西莪術(shù)種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

2.2.4 褪黑素（MT）溶液對種子萌發(fā)和幼苗生長的影響 褪黑素溶液對廣西莪術(shù)種子萌發(fā)和幼苗生長的影響見表6。隨著褪黑素溶液濃度的增加，廣西莪術(shù)種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)都呈不同程度的下降，說明褪黑素溶液對廣西莪術(shù)種子萌發(fā)有抑制作用，且褪黑素濃度越高，抑制作用越明顯。當(dāng)褪黑素溶液處理濃度為 5、10 mg/L 時，廣西莪術(shù)幼苗胚根長、鮮重與對照相比略有增加，當(dāng)濃度達(dá)到20 mg/L 以上時胚根長、鮮重反而有所減小。說明低濃度褪黑素溶液對廣西莪術(shù)幼苗生長有一定的促進(jìn)作用，但高濃度則抑制其幼苗生長。

表6 褪黑素（MT）溶液對廣西莪術(shù)種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

表7 生長素（IAA）溶液對廣西莪術(shù)種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

2.2.5 生長素（IAA）溶液對廣西莪術(shù)種子萌發(fā)和幼苗生長的影響 由表 7 可知，經(jīng)濃度為50 mg/L 的生長素處理后，廣西莪術(shù)種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)與對照相比略有提高，其中發(fā)芽率較對照提高了3%，表明該濃度對廣西莪術(shù)種子萌發(fā)有一定的促進(jìn)作用；隨著生長素濃度的增加，發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)均有所降低，說明低濃度的生長素對廣西莪術(shù)種子萌芽有促進(jìn)作用，高濃度對廣西莪術(shù)種子萌發(fā)反而有抑制作用。經(jīng)濃度為50～200 mg/L 的生長素溶液處理后，廣西莪術(shù)幼苗胚芽長、胚根長和幼苗鮮重與對照相比均有所增加，表明該濃度范圍的生長素對廣西莪術(shù)幼苗生長有促進(jìn)作用；但當(dāng)濃度增加至400 mg/L 時，廣西莪術(shù)胚芽長、胚根長和幼苗鮮重則顯著減少?？梢?，低濃度的生長素溶液可促進(jìn)廣西莪術(shù)種子萌發(fā)和幼苗生長，而高濃度時作用相反。

3 討論與結(jié)論

諸多影響種子萌發(fā)和植物生長的環(huán)境因素中，溫度是影響種子萌發(fā)和幼苗生長的主要因素。本實驗研究表明，廣西莪術(shù)種子萌發(fā)適宜溫度為20～30℃，高溫或低溫條件不利于廣西莪術(shù)種子萌發(fā)。研究發(fā)現(xiàn)，25℃條件下廣西莪術(shù)種子萌發(fā)時間最早，發(fā)芽率最高，是廣西莪術(shù)種子萌發(fā)最佳的溫度條件，接近于其在原產(chǎn)地生長期的自然溫度[14]，說明廣西莪術(shù)種子在常溫條件下可以正常萌發(fā)。

外源激素是一類具有生理調(diào)節(jié)功能的植物生長調(diào)節(jié)劑，能控制植物生長和調(diào)節(jié)生理等[15]。本研究通過探究不同濃度及種類激素處理下的廣西莪術(shù)種子萌發(fā)和幼苗生長指標(biāo)情況發(fā)現(xiàn)，一定濃度（50～100 mg/L）的赤霉素和生長素溶液能有效促進(jìn)種子萌發(fā)和幼苗生長；隨著處理濃度的增加，各萌發(fā)指標(biāo)整體呈現(xiàn)出先升高后降低的變化趨勢，結(jié)果與現(xiàn)有文獻(xiàn)[4，16-17]報道結(jié)果相似。本研究結(jié)果表明，不同濃度的水楊酸、褪黑素溶液可抑制廣西莪術(shù)種子萌發(fā)，但對幼苗生長沒有影響；不同濃度的脫落酸溶液對廣西莪術(shù)種子萌發(fā)沒有顯著影響，低濃度的脫落酸溶液對廣西莪術(shù)幼苗生長有一定的抑制作用。這與陸玉建等[4]、毛晶晶[18]、劉建福等[19]的觀點一致。

莪術(shù)是廣西特色藥材，是入選“桂十味”的廣西道地藥材品種[20]，在廣西擁有悠久的栽培歷史，在生產(chǎn)上長期使用根莖無性繁殖方法繁育種苗，不僅消耗大量的種姜（種莖），還使其生理年齡逐年增加，個體在發(fā)育階段逐漸老化，出現(xiàn)早衰現(xiàn)象，從而導(dǎo)致藥材產(chǎn)量和質(zhì)量下降。種子繁殖不僅具有簡便、經(jīng)濟(jì)、繁殖系數(shù)大的特點，還能克服上述弊端，是種苗生產(chǎn)的首選。關(guān)于姜黃屬甚至姜科植物有性繁殖的研究報道較少，參考資料有限。本研究初步掌握了廣西莪術(shù)種子萌發(fā)和幼苗生長的特性，但不同溫度及不同化學(xué)試劑處理后，廣西莪術(shù)種子發(fā)芽率偏低，其種子是否存在休眠現(xiàn)象或有其他萌發(fā)抑制物質(zhì)影響，仍需進(jìn)一步研究。

綜上所述，適宜的溫度和化學(xué)試劑處理能夠有效促進(jìn)廣西莪術(shù)種子的萌發(fā)及幼苗的生長。綜合本實驗研究結(jié)果認(rèn)為，廣西莪術(shù)種子萌發(fā)適宜溫度為20～30℃，最適溫度為25℃，50、100 mg/L GA 和50 mg/L IAA 能顯著促進(jìn)種子萌發(fā)和幼苗生長。