夏枯草種子萌發(fā)及其幼苗生長對干旱脅迫的響應(yīng)

王媛媛 彭亮 王晶 楊冰月 杜疏煬 胡本祥

摘要 [目的]探討干旱脅迫對夏枯草種子及其幼苗生長的影響。[方法]采用不同濃度的聚乙二醇（PEG-6000）對夏枯草種子進(jìn)行處理，測定種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、發(fā)芽勢以及幼苗的主根長、株高、鮮重、干重等指標(biāo)。[結(jié)果]隨干旱強(qiáng)度的增加，不同濃度的PEG干旱脅迫對夏枯草種子萌發(fā)及幼苗生長產(chǎn)生不同程度的影響。[結(jié)論]低濃度（2.5%～5.0%）PEG脅迫作用小，高濃度（10.0%～15.0%）PEG脅迫作用大；10.0%濃度PEG促使地下根長生長；對于地上部分，低濃度抑制不明顯，高濃度各指標(biāo)均產(chǎn)生顯著抑制。

關(guān)鍵詞 夏枯草；聚乙二醇；干旱脅迫；種子萌發(fā)；幼苗生長

中圖分類號 S567.23+9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2017）07-0104-03

Seed Germination and Seedling Growth of Prunella vulgaris L. in Response to Drought Stress

WANG Yuan-yuan， PENG Liang*， WANG Jing， HU Ben-xiang* et al

（College of Pharmacy， Shaanxi University of Chinese Medicine， Xianyang， Shaanxi 712046）

Abstract [Objective] To discuss the effects of drought stress on germination of Prunella vulgaris L. seeds and seedling growth. [Method] By using different concentrations of polyethylene glycol（PEG-6000）， seed germination rate （Gr）， germination index （GI） ， germination potential （Gp）and seedling root length， plant height， fresh weight and dry weight indicators were determined. [Result] The results indicated that different PEG concentrations had different effects on the germination of P. vulgaris seeds and seedlings growth with the increase of drought intensity. [Conclusion] Low concentrations（2.5%-5.0%） of PEG have the little effects on P. vulgaris seeds， while high concentrations（10.0%-15.0%） have a large effects， 10.0% concentration promotes the growth of underground part， for the overground part， low concentration suppression is not obvious， high concentrations of various indexes significantly inhibit.

Key words Prunella vulgaris L.；PEG-6000；Drought stress；Seed germination；Seedling growth

夏枯草（Prunella vulgaris L.）為唇形科夏枯草屬的多年生草本植物，果穗入藥，主產(chǎn)于安徽、江西、江蘇、浙江、山東等地，具有清肝瀉火、消腫散結(jié)的功效，主治眩暈、目赤腫痛、瘰疬、癭瘤等癥[1]。由于其重要的藥用價值和養(yǎng)生保健作用，市場需求量也在逐步增加。近年來，夏枯草人工栽培工作已在各地開展起來，但在實(shí)際大田生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)夏枯草的出苗率及幼苗生長極易受到土壤干旱的危害[2]。種子萌發(fā)期的生長情況不僅會影響自身正常的生長，還會影響到植株下一代的繁育，因此水分脅迫是種子萌發(fā)出苗情況最直觀的表現(xiàn)，種子萌發(fā)期是研究植物抗旱性的重要時期[3]。研究表明，不同程度的干旱脅迫對種子發(fā)芽的影響表現(xiàn)不同[4-5]。該試驗(yàn)以夏枯草種子為材料，采用不同濃度的聚乙二醇（PEG-6000）模擬干旱脅迫環(huán)境，研究夏枯草種子萌發(fā)及幼苗生長特性的變化情況，為夏枯草種子的育種和種植栽培提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

供試夏枯草種子購于西安萬壽路中藥材市場，經(jīng)陜西中醫(yī)藥大學(xué)生藥教研室胡本祥教授鑒定為唇形科植物夏枯草的種子。供試藥劑為PEG（分子量為6 000的聚乙二醇，即PEG-6000），購于西安永屹化學(xué)試劑品公司。

1.2 方法

選取大小均一、飽滿、無病蟲害的優(yōu)質(zhì)夏枯草種子，用60%乙醇消毒液浸泡5 min，1%次氯酸鈉浸泡10 min，用自來水沖洗至無味，蒸餾水沖洗多次。采用紙上發(fā)芽法，用直徑9 cm的玻璃培養(yǎng)皿墊雙層濾紙作為發(fā)芽床，將供試種子分別加入8 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.5%、5.0%、10.0%、15.0%PEG溶液和CK（對照組），每皿50粒，重復(fù)3次，加蓋后置于室溫條件下，將胚根與種子等長視為種子發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)，每天觀察統(tǒng)計種子萌發(fā)情況，2 d更換1次同條件濾紙。第7天統(tǒng)計發(fā)芽勢，第9天統(tǒng)計發(fā)芽率，從第8天往后每個培養(yǎng)皿隨機(jī)選取8株測量根長、株高，以后固定位置，每隔2 d測量1次（不足8株全部測定），試驗(yàn)結(jié)束后，分根長與株高部分，分別測鮮重，干燥恒重后，測干重。

1.3 測定指標(biāo)

1.3.1

種子萌發(fā)指標(biāo)。從種子培養(yǎng)次日起每天定時統(tǒng)計發(fā)芽種子數(shù)。第9天統(tǒng)計發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)，第7天統(tǒng)計發(fā)芽率。發(fā)芽率指測試種子發(fā)芽數(shù)（n1）占測試種子總數(shù)（N1）的百分比[6]。發(fā)芽勢指發(fā)芽試驗(yàn)規(guī)定期限的最初1/3期間內(nèi)的種子發(fā)芽數(shù)（n2）占測試種子總數(shù)（N2）的百分比[7]。發(fā)芽指數(shù)反映發(fā)芽的種子數(shù)和發(fā)芽速度，尤其強(qiáng)調(diào)發(fā)芽速度[8]，是指不同時間發(fā)芽的種子數(shù)（Gt）與相應(yīng)的發(fā)芽時間（Dt）比值的總和[9]。其計算公式如下：

發(fā)芽率=n1/N1×100%

發(fā)芽勢=n2/N2×100%

發(fā)芽指數(shù)=（Gt/Dt）

1.3.2

幼苗生長指標(biāo)。種子培養(yǎng)8 d后，從每個培養(yǎng)皿中隨機(jī)選取8株幼苗，用游標(biāo)卡尺（精度0.01 mm）測量根長、株高，結(jié)果取平均值。

1.4 數(shù)據(jù)處理方法

采用Excel 2010對數(shù)據(jù)進(jìn)行繪圖分析，利用SPSS 20.0 統(tǒng)計分析軟件進(jìn)行單因素方差分析（one-way ANO-VA），同時采用LSD法檢驗(yàn)其顯著性差異水平。每個指標(biāo)均為3次重復(fù)的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 干旱脅迫對夏枯草種子發(fā)芽動態(tài)的影響

2.1.1 發(fā)芽率。

由圖1可知，夏枯草每日萌芽比例隨著PEG濃度的增加呈下降趨勢，且表現(xiàn)程度不同，說明不同濃度的PEG 溶液對夏枯草種子發(fā)芽脅迫程度不同。對照組（CK）夏枯草自培養(yǎng)第3天就開始發(fā)芽，發(fā)芽率為0.67%，第11天達(dá)到90.00%，之后幾天發(fā)芽比例趨于平穩(wěn)，培養(yǎng)第15天發(fā)芽率為92.00%；PEG濃度為2.5%的處理，培養(yǎng)第4天發(fā)芽率為13.34%，與CK組數(shù)據(jù)較為接近，培養(yǎng)第11天發(fā)芽率達(dá)到85.33%，脅迫作用較小；PEG 濃度為5.0%的處理水平，發(fā)芽率從培養(yǎng)第4天的6.66%增加至第11天的84.00%，第11天往后的發(fā)芽數(shù)變化率較??；PEG 濃度為10.0%時，從第7天往后的發(fā)芽率較前3組的濃度處理呈低增長模式，第15天時剛過70.00%，而15.0%PEG濃度處理的發(fā)芽率此時為65.33%，這2個PEG濃度的發(fā)芽比例與對照組相比明顯降低，說明此濃度下的PEG 對夏枯草種子萌發(fā)已經(jīng)產(chǎn)生了顯著的脅迫作用。

從表1可以看出，夏枯草種子的發(fā)芽率隨著PEG濃度的增加基本上均呈下降趨勢。對照的發(fā)芽率為80.66%，是全部處理中的最大值。2.5%PEG濃度處理的發(fā)芽率為78.66%，雖低于對照組水平，但未達(dá)到顯著差異；隨著PEG處理濃度的增加，發(fā)芽率呈逐步遞減趨勢；當(dāng)PEG濃度為10.0%時，發(fā)芽率與對照表現(xiàn)出顯著差異；當(dāng)PEG濃度為15.0%時，發(fā)芽率的下降程度尤為明顯，較之前所有濃度下的PEG處理均表現(xiàn)出顯著差異，說明此濃度明顯抑制了夏枯草種子的萌發(fā)。

2.1.2 發(fā)芽勢。

由表1可知，夏枯草的發(fā)芽勢隨PEG溶液濃度的增加總體呈下降趨勢。在低濃度PEG 脅迫處理下，其發(fā)芽勢與對照組相比差異不明顯，說明在此條件下夏枯草的萌動速度變化不大，表明種子萌發(fā)整齊度較好；隨著PEG 濃度不斷的增加，夏枯草種子的發(fā)芽勢與對照組的差異明顯。當(dāng)PEG溶液濃度超過5.0%以上時，其發(fā)芽勢明顯低于對照組，表現(xiàn)出顯著性差異，說明高濃度PEG脅迫對種子的萌發(fā)具有顯著的抑制作用。

2.1.3 發(fā)芽指數(shù)。

從表1可以看出，在PEG模擬干旱脅迫的前提下，夏枯草種子的發(fā)芽指數(shù)隨PEG濃度的增加整體呈下降趨勢，并且種子的發(fā)芽指數(shù)變化較明顯。對照組（CK）的發(fā)芽指數(shù)為19.68，是所有組中的最大值。2.5% PEG處理的發(fā)芽指數(shù)與對照組未產(chǎn)生顯著性差異，說明此濃度下的PEG脅迫未降低夏枯草的發(fā)芽指數(shù)；5.0%濃度以上的PEG 處理已經(jīng)對夏枯草種子的萌發(fā)表現(xiàn)出顯著影響。當(dāng)PEG 濃度達(dá)到15.0%時，夏枯草的發(fā)芽指數(shù)僅為5.67，不足對照的1/2，表明該濃度顯著地抑制了夏枯草種子的萌發(fā)。

2.2 干旱脅迫對夏枯草種子萌發(fā)后主要形態(tài)指標(biāo)的影響

2.2.1 幼苗根長。

植株幼苗時期，根長的生長是為補(bǔ)給植物生長所需的水分[10-11]。由表2可見，夏枯草幼苗的根長在不同測量期均呈平穩(wěn)增長趨勢，但隨著PEG濃度的增加，對各組幼苗根長出現(xiàn)不同程度的影響。PEG濃度在5.0%范圍以內(nèi)時，幼苗根長呈逐漸增長趨勢；PEG濃度為10.0%時，根長明顯高于其他組，與各組均呈現(xiàn)顯著性差異，說明此濃度下促進(jìn)幼苗地下部分根部生長；當(dāng)PEG濃度增大為15.0%時，夏枯草幼苗根長顯著降低，且各測量期夏枯草幼苗根長變化不顯著，說明高濃度嚴(yán)重抑制幼苗生長。

2.2.2 幼苗株高。

由表2可見，隨著PEG濃度的增加，夏枯草種子幼苗的株高呈下降趨勢。在不同測量期，PEG處于低濃度范圍時，株高增長趨勢基本平穩(wěn)。PEG濃度為10.0%～15.0%時，夏枯草幼苗株高生長水平趨于平穩(wěn)，對幼苗株高生長促進(jìn)作用呈現(xiàn)顯著性差異?？偟膩碚f，2.5%～5.0%濃度的PEG對夏枯草幼苗株高生長抑制作用不明顯。

2.3 干旱脅迫對夏枯草地上地下部分重量的影響

從表3可以看出，隨著PEG濃度的增加，夏枯草種子的地上部分鮮重干重呈下降趨勢，低濃度時差異性不明顯，PEG濃度在10.0%～15.0%與對照組比較表現(xiàn)出顯著性差異，進(jìn)一步佐證了高濃度PEG抑制夏枯草幼苗株高生長，使得地上部分重量少。此外，夏枯草地下部分重量隨著PGE濃度增大先增后降，且10.0%濃度的PEG與其他組相比較呈現(xiàn)顯著性差異，證明該濃度促進(jìn)根部生長，也證明了植株在干旱脅迫下會靠根長生長汲取自身所需水分；濃度為15.0%時，嚴(yán)重抑制幼苗生長發(fā)育，造成重量下降。

2.4 干旱脅迫對夏枯草幼苗形態(tài)的影響

水分虧缺常會引起植物形態(tài)特征的相應(yīng)改變，特別是植物葉片特征的改變更為明顯[12]。由表4可知，與對照組相比，低濃度處理夏枯草幼苗葉片顏色亮綠，無明顯受害癥狀，隨著濃度的增大，葉片顏色逐漸加深，色澤也由亮變暗，出現(xiàn)葉面萎蔫皺縮現(xiàn)象，表明干旱脅迫濃度越大，夏枯草自身會根據(jù)環(huán)境表現(xiàn)不同現(xiàn)象，以減少水分散失。

3 討論與結(jié)論

藥用植物抗旱性是多基因控制表現(xiàn)出的結(jié)果，受到不同因素的綜合影響，干旱脅迫對植物的生長發(fā)育階段產(chǎn)生影響[13]。研究表明，不同程度干旱脅迫對一些植物種子的生長初期呈低濃度促進(jìn)、高濃度抑制的影響[14-16]。該試驗(yàn)PEG模擬干旱脅迫對夏枯草種子萌發(fā)特性的研究也表明夏枯草種子對干旱脅迫反應(yīng)結(jié)果的不同，且低濃度呈現(xiàn)抑制不明顯的狀態(tài)，但高濃度抑制作用明顯；2.5%～5.0% PEG脅迫對夏枯草種子的萌發(fā)影響較小，對發(fā)芽率、發(fā)芽勢及萌發(fā)期的主要形態(tài)指標(biāo)等未表現(xiàn)出顯著差異，但隨著PEG 濃度的增加，夏枯草種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)均呈下降趨勢；當(dāng)PEG脅迫濃度達(dá)到10.0%以上時就產(chǎn)生了顯著差異，高濃度干旱脅迫促進(jìn)夏枯草根長生長，表明干旱脅迫下夏枯草會通過加快根系的生長以吸收水分補(bǔ)充自身不足。對于地上部分，低濃度抑制作用不明顯而高濃度抑制作用明顯；當(dāng)PEG 濃度達(dá)到15.0%時，夏枯草種子萌發(fā)期的所有指標(biāo)均產(chǎn)生了顯著的抑制作用，是PEG模擬夏枯草干旱脅迫的有效濃度，可作為夏枯草萌發(fā)期利用PEG進(jìn)行抗旱性鑒定的試驗(yàn)濃度。幼苗生長形態(tài)也會根據(jù)干旱脅迫程度的不同產(chǎn)生不同表象。該試驗(yàn)僅從夏枯草種子發(fā)芽期對干旱脅迫的響應(yīng)進(jìn)行了初步研究，而其耐干旱的內(nèi)在機(jī)理有待進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)

[1] 國家藥典委員會.中國藥典：一部[S].北京：中國醫(yī)藥科技出版社，2015.

[2] 郭巧生，劉麗，趙榮梅，等.夏枯草種子萌發(fā)特性的研究[J].中國中藥雜志，2006，31（13）：1045-1047.

[3] 張賢秀，郭巧生，沈雪蓮.種子引發(fā)對夏枯草種子耐鹽性的影響[J].中國中藥雜志，2009，34（8）：944-947.

[4] 張宇.干旱脅迫對柴胡生長及有效成分的影響[D].楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2016.

[5] 喻澤莉，何平，張春平，等.干旱脅迫對決明種子萌發(fā)及幼苗生理特性的影響[J].西南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2012，34（2）：39-44.

[6] 陳郡雯，吳衛(wèi)，鄭有良，等.聚乙二醇（PEG-6000）模擬干旱條件下白芷苗期抗旱性研究[J].中國中藥雜志，2010，35（2）：149-153.

[7] 岳樺，孫珊珊，李玉珠.PEG模擬干旱脅迫對玉竹生理特性的影響[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2012，40（5）：43-45，121.

[8] 馬海鴿，蔣齊，王占軍，等.PEG脅迫下野生甘草種子萌發(fā)和幼苗生長[J].草業(yè)科學(xué)，2014，31（8）：1487-1492.

[9] 宋軍生，王芳，魚小軍.PEG脅迫對板藍(lán)根種子萌發(fā)和幼苗生長的影響[J].種子，2011，30（11）：11-14.

[10] 蘇有誼，潘健，周肖琴，等.紫薇種子萌發(fā)對PEG模擬干旱脅迫的響應(yīng)[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，42（32）：11372-11373.

[11] 徐振朋，宛濤，蔡萍，等.PEG模擬干旱脅迫對羅布麻種子萌發(fā)及生理特性的影響[J].中國草地學(xué)報，2015，37（5）：75-80.

[12] 周黎君，郭巧生，胡君，等.水分脅迫對夏枯草幼苗保護(hù)酶活性和滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)的影響[J].中國中藥雜志，2008，33（7）：837-839.

[13] 胡新元，周義龍.PEG脅迫對胡麻種子萌發(fā)的影響[J].甘肅農(nóng)業(yè)科技，2011（7）：22-23.

[14] 郭巧生，張賢秀，沈雪蓮，等.種子引發(fā)對夏枯草種子抗旱性的影響[J].中國中藥雜志，2009，34（10）：1195-1198.

[15] 劉丹，王雪，楊毅，等.PEG脅迫對萌動苦豆子子葉抗旱生理及氧化苦參堿含量的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2016，34（3）：165-168，239.

[16] 杜吉到，屈春媛，李明，等.PEG模擬干旱脅迫對蕓豆萌發(fā)的影響[J].黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報，2015（5）：1-5.