影響滇重樓種子萌發(fā)及胚根生長因素的研究*

王艷芳，唐 玲，李榮英，李 戈

(中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)科大學(xué)藥用植物研究所云南分所，云南景洪 666100)

滇重樓Paris polyphyllaSmith var.yunnanensis(Franch.)Hand.-Mazz是2010年版《中國藥典》收載的重樓藥材基原植物之一，是“云南白藥”、“宮血寧”等多種中成藥的主要原料［1］。滇重樓可以應(yīng)用根莖或種子進(jìn)行繁育，但由于滇重樓種子存在二次發(fā)育特性，種子繁殖一直未能在生產(chǎn)上應(yīng)用。研究表明［2～3］，滇重樓果實成熟時，里面種子的種胚生長停留在球形期，種子從采集當(dāng)年的9～12月到第二年冬季之前完成形態(tài)成熟及各器官的發(fā)育，在此過程中，胚根最先突破種皮，當(dāng)胚根長于1.5cm時可判斷種子完成胚根及胚芽發(fā)育，大田表現(xiàn)為種子只發(fā)根不出苗，發(fā)育完全的胚芽需經(jīng)過第二年冬季低溫打破胚軸的休眠到第三年春季才出苗，且出苗率很低。孟繁蘊等［4～5］將滇重樓種子的二次發(fā)育歸屬為形態(tài)-生理后熟休眠類型，認(rèn)為溫度和萌發(fā)抑制物等都是影響其休眠的關(guān)鍵因素。本文以滇重樓種子發(fā)根率和胚根發(fā)育長短為指標(biāo)，研究種皮、濕度、外源激素、種子成熟度等因素對滇重樓種子二次發(fā)育過程中種子萌發(fā)及胚根生長的影響，旨在為滇重樓種子種苗繁育提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為2010年9月末到11月末在云南境內(nèi)武定、鶴慶、鎮(zhèn)沅收集的3份新鮮滇重樓種子(表1)，各種源均經(jīng)過本研究通訊作者李戈鑒定。其中武定種子分去皮和帶皮保存，其他2份均去皮保存，各供試材料與濕沙 (濕沙以手握成團落地即散為度)按重量1∶4～1∶6比例混合，置于20℃恒溫人工氣候箱里保存。

表1 各供試材料信息

1.2 方法

1.2.1 種皮處理及溫度實驗

隨機選取武定帶皮和去皮種子各6份，每份100～500粒不等，放入紗布袋，置于人工氣候箱，分20℃恒溫沙藏85d、20-10-20℃變溫沙藏115d(60d-30d-25d)統(tǒng)計總的發(fā)根率和各長度胚根所占比例，每個處理3個重復(fù)。

1.2.2 赤霉素實驗

隨機選取武定去皮種子18份，每份100～500粒不等，分別設(shè)100×10-6和600×10-6赤霉素浸種24h處理，以不處理的為空白對照，然后將對照和經(jīng)赤霉素處理的種子置于人工氣候箱，分20℃恒溫沙藏85d、20-10-20℃變溫沙藏115d，統(tǒng)計總的發(fā)根率和各長度胚根所占比例，每個處理3個重復(fù)。

1.2.3 沙藏濕度實驗

隨機選取武定去皮種子12份，每份30～60粒不等，使用營養(yǎng)袋，以沙子為基質(zhì)，設(shè)置4個不同的沙藏濕度 (表2)，置于20℃恒溫人工氣候箱，每日稱重，補足失去的水分，85d后統(tǒng)計總的發(fā)根率和各長度胚根所占比例，每個濕度梯度水平3個重復(fù)。

表2 沙藏濕度設(shè)計

1.2.4 不同種子來源

選擇野生種源的鶴慶、鎮(zhèn)沅去皮種子及栽培種源的武定去皮種子各3份，每份100～500粒不等，放入紗布袋，置于20℃恒溫人工氣候箱，一定時間后統(tǒng)計總的發(fā)根率和各長度胚根所占比例。

1.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計

本實驗用胚根長度和發(fā)根率來表示重樓種子胚根的萌發(fā)及生長情況，各指標(biāo)計算方法:

發(fā)根率=規(guī)定沙藏日期內(nèi)發(fā)根種子粒數(shù)*100%/供試種子粒數(shù);

胚根長度=規(guī)定沙藏日期內(nèi)胚根達(dá)一定長度的種子*100%/供試種子粒數(shù);

數(shù)據(jù)采用SPSS軟件進(jìn)行S-N-K方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 種皮與溫度

種皮對重樓種子萌發(fā)及胚根生長的抑制作用很明顯 (表3)。在一定時間內(nèi)，無論是在20℃恒溫條件下，還是在20-10-20℃變溫情況下，去皮重樓種子的發(fā)根率都明顯高于帶皮種子，同時去皮重樓種子各長度胚根比例均明顯高于帶皮種子。

重樓種子在20℃恒溫沙藏一定時間完成形態(tài)后熟后，胚根突破胚乳開始生長，但放入10℃低溫環(huán)境下，胚根生長受抑制，待放入20℃恒溫箱后胚根再次開始生長，但胚根生長情況不及一直恒溫沙藏85d的對照處理 (表3)。

表3 溫度及種皮對種子萌發(fā)及胚根生長的影響

2.2 赤霉素處理

表4 赤霉素對種子萌發(fā)及胚根生長的影響

赤霉素處理實驗中 (表4)，20℃恒溫情況下，赤霉素處理對種子萌發(fā)及胚根生長情況影響不顯著(P＞0.05)，20-10-20℃變溫情況下，未經(jīng)赤霉素處理的對照種子受低溫影響，115d后發(fā)根率和各長度胚根比例均較低，赤霉素處理的發(fā)根率和各長度胚根比例均較高，與對照的存在顯著差異 (P＜0.05)，說明赤霉素處理可以打破低溫對種子萌發(fā)及胚根生長的抑制作用。

2.3 沙藏濕度

表5 沙藏濕度對種子萌發(fā)及胚根生長的影響

由于沙子的持水能力弱，在7%～27%的濕度范圍內(nèi)，包括了沙子的水勢范圍，本研究發(fā)現(xiàn)重樓種子在整個實驗的沙藏濕度范圍內(nèi)種子均有萌發(fā)，方差分析表明，在13%濕度下重樓種子的發(fā)根率顯著高于7%濕度和27%濕度 (P＜0.05)，但各濕度之間胚根生長長度不存在顯著差異 (P＞0.05)，且發(fā)根率均高于65%(表5)，所以作者認(rèn)為重樓種子萌發(fā)及胚根生長受沙藏濕度影響不大。

2.4 不同種子來源

表6 種子來源對種子萌發(fā)及胚根生長的影響

武定種子為栽培種源，種子采收于果皮變黃開裂后，種皮較軟，去皮容易，沙藏85d后，發(fā)根率達(dá)77.45%，顯著高于其他兩個種源 (P＜0.05)，各長度胚根比例也顯著高于其他兩個種源 (P＜0.05)。鎮(zhèn)沅種子和鶴慶種子均采自野外，采集時間較早，果皮青綠未開裂，種皮僵硬，去皮困難，沙藏115d后，鎮(zhèn)沅種子發(fā)根率為38.73%，胚根長度比武定種子短很多，鶴慶種子幾乎全部腐爛，發(fā)根率為0(表6)。

3 討論

3.1 種皮對種子萌發(fā)及胚根生長的影響

種皮的作用首先是保護(hù)種子應(yīng)對外界不良環(huán)境，新鮮的重樓種皮是由具有葉肉和一定肉質(zhì)化程度的多漿疏水物質(zhì)構(gòu)成［4］，可以避免種子在野外干燥環(huán)境下過快失水干燥死亡，還有報道種子的種皮有抑制種子萌發(fā)的作用［6］。作者推測種皮的這種抑制作用可能是重樓種子長期適宜自然環(huán)境的結(jié)果，如果沒有種皮的抑制作用，種子在土壤中可能提前萌發(fā)，遇到冬季低溫時胚根還沒有達(dá)到要求的長度，胚芽也還未形成，造成種子無法破土出苗，從而對種子造成損傷。從此意義講，種皮的抑制作用可以保護(hù)種子安全過冬。至于種皮抑制種子萌發(fā)及生長的機制，有許多不同看法［4，6］，有人認(rèn)為是疏水的種皮含有抑制物質(zhì)，或阻止了種子內(nèi)部的萌發(fā)抑制物質(zhì)的溢出，具體到重樓種子種皮的抑制機理還需要進(jìn)一步的研究。

3.2 低溫對種子萌發(fā)及胚根生長的影響

重樓種子休眠和萌發(fā)是一個非常奇特的現(xiàn)象，同樣是低溫在重樓種子發(fā)育的不同時期作用是不同的，在重樓種子兩冬一夏的休眠史中，第二個冬天是打破重樓種子胚軸休眠的關(guān)鍵環(huán)境因素［5］，但第一個冬天卻可能是抑制重樓種子萌發(fā)及胚根生長的主要外界因素［2］，陳翠［7］等研究表明，重樓種子胚根的最適萌發(fā)溫度在18～20℃之間，高溫或低溫都會不同程度的抑制重樓種子萌發(fā)和胚根生長，9℃時發(fā)根率為0。本實驗觀察10℃低溫對重樓種子萌發(fā)及胚根生長的影響，發(fā)現(xiàn)低溫仍會抑制種子萌發(fā)和胚根的生長，并且在低溫處理后還會影響重樓種子胚根在最適溫度下的萌發(fā)及生長速度，這可能是溫度的突然轉(zhuǎn)換，種子內(nèi)部與萌發(fā)相關(guān)的激素等物質(zhì)相應(yīng)需要轉(zhuǎn)換造成的一個時間滯后，至于是否會對種子最后總的發(fā)根率造成影響，以及重樓種子胚根可以耐受的最低溫是多少，還需要進(jìn)一步研究。

3.3 赤霉素對種子萌發(fā)及胚根生長的影響

袁理春等［2］研究結(jié)果表明，在適溫條件下，由于重樓種子內(nèi)部各種激素水平平衡，外源赤霉素對重樓種子的二次發(fā)育沒有明顯促進(jìn)作用。本實驗在常溫下研究結(jié)果與袁理春相似，同時發(fā)現(xiàn)赤霉素可以打破低溫對滇重樓種子萌發(fā)及胚根生長的抑制作用。根據(jù)孟繁蘊［5］的研究，低溫會使重樓種子內(nèi)赤霉素的含量下降，而本研究中外源赤霉素的加入，補充了低溫造成的赤霉素的不足，使重樓種子在低溫下可以正常萌發(fā)。

3.4 種子來源對種子萌發(fā)及胚根生長的影響

本實驗中，野生種源重樓種子和栽培種源重樓種子萌發(fā)及胚根生長情況差異明顯，經(jīng)分析作者認(rèn)為不同來源種子由于其本身的遺傳差異和生長壞境的影響可能造成其種子萌發(fā)及胚根生長不同，但在本實驗中作者認(rèn)為各來源種子成熟度不同可能是導(dǎo)致種子萌發(fā)及胚根生長差異的主要因素。實驗中三分不同來源種子中，鎮(zhèn)沅和鶴慶種源屬于野生重樓種子，在野外屬于隨見隨采的情況，成熟度很難保證，而家種的武定重樓種子可以等到完全成熟再采集，保證了種子的成熟度。所以作者建議，在生產(chǎn)中，要盡量選擇在正常生長期，成熟度好的栽培重樓種子作為種源進(jìn)行種苗繁育，這樣才可以確保種子的正常萌發(fā)，提高種子的萌發(fā)速度和萌發(fā)率。

另外，重樓種子胚根萌發(fā)和生長對土壤濕度的適應(yīng)范圍很大，說明濕度可能不是引起重樓種子休眠的關(guān)鍵因素。

［1］武姍姍，高文遠(yuǎn)，段宏泉，等.重樓化學(xué)成分和藥理作用研究進(jìn)展［J］.中草藥，2004，35(3):344-347.

［2］袁理春，陳翠，楊麗云，等.溫度和赤霉素對重樓種子二次發(fā)育的影響［J］.種子，2003，(5):33-34.

［3］陳翠，康平德，楊麗云，等.云南重樓種苗繁育技術(shù)［J］.中國現(xiàn)代中藥，2010，12(2):23-24.

［4］黃瑋，孟繁蘊，張文生，等.重樓種子休眠機理研究［J］.中國農(nóng)學(xué)通報，2008，24(12):242-246.

［5］孟繁蘊，汪麗婭，張文生，等.重樓種胚休眠和發(fā)育過程中內(nèi)源激素變化的研究［J］.中醫(yī)藥學(xué)報，2006，34(4):36-38.

［6］魏建和，李昆同，程惠珍，等.種子成熟度及種皮對北柴胡和三島柴胡種子萌發(fā)的影響［J］.中國中藥雜志，2003，28(7):614-617.

［7］陳翠，楊麗云，呂麗芬，等.云南重樓種子育苗技術(shù)研究［J］.中國中藥雜志，2007，32(19):1979-1983.