白花蛇舌草種子萌發(fā)的光敏感性

程凱龍 李曉琳 王瑞霞 楊鳳玲 劉大偉 劉宗瑞 王妮娜 郭元棣 馮佳麗 朱夢(mèng)婷

摘要：探求白花蛇舌草種子的光敏感性，以期為白花蛇舌草野外資源的恢復(fù)和栽培生產(chǎn)提供技術(shù)支持。研究溫度、光照、植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑（GA3、6-BA、乙烯和IAA）和含氮化合物（NaNO2、硝普鈉和NaNO3）等對(duì)白花蛇舌草種子萌發(fā)的影響。結(jié)果顯示，在25～30℃時(shí)，光照促進(jìn)白花蛇舌草種子的萌發(fā)，黑暗則抑制其種子的萌發(fā)，光周期和光質(zhì)分別以24h光照/0h黑暗和白光的效果最好;GA3、IAA、6-BA、NaNO2和NaNO3會(huì)顯著抑制白花蛇舌草種子的萌發(fā)，不能在黑暗條件下促進(jìn)種子萌發(fā)，而0.0001～0.01mmol/L的乙烯利可以顯著促進(jìn)白花蛇舌草種子的萌發(fā)，0.01mmol/L硝普鈉可適當(dāng)提高白花蛇舌草種子的發(fā)芽率。白花蛇舌草種子萌發(fā)的最佳技術(shù)體系：在25～30℃、24h光照/0h黑暗的白光下，用0.0001～0.01mmol/L的乙烯利處理種子，可以提高發(fā)芽率;同時(shí)，0.01mmol/L硝普鈉可以代替光照誘導(dǎo)萌發(fā)。

關(guān)鍵詞：白花蛇舌草;光敏感性;萌發(fā);植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑;含氮化合物

中圖分類號(hào)：S567.21+9.01文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2020）22-0164-05

通信作者：王瑞霞，博士，副教授，主要從事種子生物學(xué)的研究。E-mail：wrx_happy@163.com。

白花蛇舌草（HedyotisdiffusaWilld.）為茜草科（Rubiaceae）耳草屬，1年生無毛纖細(xì)披散草本。產(chǎn)于廣東、香港、廣西、海南、安徽、云南等地。據(jù)2010年《中華人民共和國(guó)藥典》記載，白花蛇舌草以全草入藥，具有清熱解毒、利濕消腫、活血止痛、抗腫瘤等功效[1]。內(nèi)服用于治療腫瘤、蛇咬傷、小兒疳積等;外用用于治療泡瘡、刀傷、跌打等。是近年來研究較多的抗癌中草藥之一，廣泛用于治療多種惡性腫瘤，市場(chǎng)需求量大增。因此，提高白花蛇舌草的栽培產(chǎn)量和質(zhì)量，對(duì)于滿足其市場(chǎng)供應(yīng)和保護(hù)其野生資源具有重要作用。白花蛇舌草的繁殖是播種繁殖，研究白花蛇舌草種子萌發(fā)特性對(duì)白花蛇舌草資源的恢復(fù)和栽培標(biāo)準(zhǔn)化操作規(guī)程的制定具有重要意義。

種子萌發(fā)是通過播種繁殖的第一步，而植物種子萌發(fā)是一個(gè)復(fù)雜的過程，受多種內(nèi)外因素的影響，如水分、溫度、光、激素及化學(xué)試劑等。其中，溫度和光照是植物生長(zhǎng)和發(fā)育重要的環(huán)境因子，影響種子的萌發(fā)。王鴻彬等通過研究不同恒溫和變溫條件對(duì)江南油杉種子萌發(fā)的影響，確定了江南油杉的最佳萌發(fā)溫度[2]。黃振英等研究發(fā)現(xiàn)，梭梭種子萌發(fā)的最適溫度是10℃，當(dāng)溫度超過20℃時(shí)，溫度越高，萌發(fā)率越低[3]。光對(duì)不同植物種子萌發(fā)的影響不同。光對(duì)有些植物種子的萌發(fā)起著重要的調(diào)節(jié)作用，如龍膽草[4]、紅掌[5]、鵝不食[6]、無芒隱子草及條葉車前[7]等的種子在黑暗條件下萌發(fā)受到抑制，而矮沙冬青和梭梭的種子萌發(fā)在光照和黑暗條件下無顯著差異[3，8]。此外，不同光質(zhì)和光周期對(duì)種子萌發(fā)的作用效果不同。紅光可以促進(jìn)萵苣種子萌發(fā)，藍(lán)光提高了種子發(fā)芽指數(shù)[9];光暗周期處理可以促進(jìn)鵝不食種子的萌發(fā)[6]。

植物激素也影響著種子萌發(fā)。一些植物激素可以部分或者全部代替光照，在黑暗條件下促進(jìn)種子萌發(fā)。赤霉素（GA3）、細(xì)胞分裂素和外源乙烯可以促進(jìn)一些植物的種子萌發(fā)，如羊草[10]、油松[11]、擬南芥[12]、番茄[13]和黃獨(dú)腳金[14]等。

含氮化合物能夠與光、植物激素相互作用，促進(jìn)種子的萌發(fā)[15]。一氧化氮（NO）是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、具有水溶性和脂溶性的氣體活性分子，參與植物光調(diào)節(jié)過程，能夠促進(jìn)許多植物種子的萌發(fā)，特別是光敏感種子的萌發(fā)[16]。外源NO供體為硝普鈉（亞硝基鐵氫化鈉，SNP），0.50mmol/LSNP約能產(chǎn)生2μmol/LNO氣體[17]。崔興國(guó)等研究發(fā)現(xiàn)，低濃度的SNP處理可以促進(jìn)黃芪種子萌發(fā)，過高濃度的SNP處理則抑制種子的萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)[18]。土壤中脫氮作用和硝化菌是NO的主要來源，土壤中的硝酸鹽和亞硝酸鹽濃聚物可以影響種子的萌發(fā)[19]。不同種類的硝酸鹽可以影響茄子種子萌發(fā)[20]。

光周期[21]和光照度[22]會(huì)影響白花蛇舌草種子的萌發(fā)。郭巧生等研究發(fā)現(xiàn)，變溫和GA3處理可以提高白花蛇舌草種子的萌發(fā)率，并提出白花蛇舌草種子具有光敏特性[23]。但是，尚不明確光質(zhì)、細(xì)胞分裂素和含氮化合物對(duì)白花蛇舌草種子萌發(fā)的影響。對(duì)于白花蛇舌草種子的光敏感性還缺乏系統(tǒng)的研究。

白花蛇舌草種子具有光敏感性，而在黑暗條件下，植物激素和含氮化合物能部分或全部代替光照促進(jìn)種子萌發(fā)嗎？不同光質(zhì)是否影響種子萌發(fā)？本項(xiàng)目以白花蛇舌草種子為材料，研究溫度、光照、植物激素[GA3、6-芐氨基腺嘌呤（6-BA）、乙烯和吲哚乙酸（IAA）]和含氮化合物（NaNO2、硝普鈉和NaNO3）等對(duì)種子萌發(fā)的影響，以期了解影響其萌發(fā)的主要因子，提高發(fā)芽率，縮短發(fā)芽時(shí)間，建立最佳的白花蛇舌草種子萌發(fā)技術(shù)體系，為野外資源恢復(fù)和栽培生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

白花蛇舌草種子由中國(guó)中醫(yī)科學(xué)院中藥研究所提供。

1.2白花蛇舌草種子形態(tài)學(xué)觀察

選取飽滿的種子，在體式顯微鏡和掃描電子顯微鏡下，觀測(cè)白花蛇舌草種子大小、形狀、顏色和種皮表面紋飾等外部形態(tài)特征。

1.3溫度對(duì)白花蛇舌草種子萌發(fā)的影響

選取飽滿的種子，用75%乙醇消毒30s，再用1%次氯酸鈉消毒20min，用蒸餾水沖洗3次，濾紙吸干表面水分，即為供試種子。

將供試種子分別置于15、20、25、30、35℃，光照設(shè)定周期性光照[光周期為光照14h/黑暗10h，光照度為12μmol/（m2·s）]和全天黑暗2個(gè)處理，每個(gè)處理50粒種子，重復(fù)3次。以雙層濾紙為發(fā)芽床，每天同一時(shí)間觀察并記錄種子萌發(fā)情況，并保持濾紙濕潤(rùn)（下同）。

1.4光照對(duì)種子萌發(fā)的影響

光周期對(duì)白花蛇舌草種子萌發(fā)的影響。將種子分別置于24h/0h、16h/8h、12h/12h、10h/14h、14h/10h、0h/24h的光照/黑暗光周期下，且光照度為12μmol/（m2·s）。

光質(zhì)對(duì)白花蛇舌草種子萌發(fā)的影響。將種子分別置于紅光、藍(lán)光、白光下，連續(xù)照射，光照度為12μmol/（m2·s），溫度為25℃。

1.5植物激素對(duì)種子萌發(fā)的影響

用0、0.0001、0.001、0.01、0.1、1.0mmol/L的GA3、6-BA、乙烯利和IAA處理種子，將種子置于25℃、全天黑暗條件下進(jìn)行萌發(fā)。

1.6含氮化合物對(duì)種子萌發(fā)的影響

用0、0.005、0.01、0.05、0.1、0.5mmol/L的NaNO2、硝普鈉和NaNO3處理種子，將種子置于25℃、全天黑暗條件下進(jìn)行萌發(fā)。

1.7數(shù)據(jù)分析

處理后，每天同一時(shí)間檢查種子發(fā)芽情況，以胚根突破種皮約1mm時(shí)記為萌發(fā)。3d后測(cè)定發(fā)芽勢(shì)，7d后測(cè)發(fā)芽率，計(jì)算發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、相對(duì)萌發(fā)率等各項(xiàng)指標(biāo)，公式如下：

發(fā)芽勢(shì)=3d后發(fā)芽的種子數(shù)/處理的種子總數(shù)×100%;

發(fā)芽率=7d后發(fā)芽的種子數(shù)/處理的種子總數(shù)×100%;

相對(duì)發(fā)芽率=激素或含氮化合物處理種子的發(fā)芽率/對(duì)照種子的發(fā)芽率。

用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析（one-wayANOVA）、多重比較（Student-Newman-Keuls）和一般線性模型分析（generallinearmodelprocedures）（P≤0.05）。

2結(jié)果與分析

2.1白花蛇舌草種子形態(tài)學(xué)觀察

白花蛇舌草種皮呈紅棕色或棕黃色（圖1-A），種子小、微塵樣，長(zhǎng)250～400μm，寬150～250μm。種子外觀上具棱，為不規(guī)則多面體。種皮表皮為長(zhǎng)方形薄壁細(xì)胞，內(nèi)層細(xì)胞網(wǎng)狀（圖1-B）。

2.2溫度對(duì)白花蛇舌草種子萌發(fā)的影響

由圖2可知，溫度會(huì)顯著影響白花蛇舌草種子的萌發(fā)（P<0.05）。在光照條件下，隨著溫度的升高，發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率先升高再降低，25℃時(shí)達(dá)到最高值;而在黑暗條件下，則相反，隨著溫度的升高，發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率均先降低再升高，25～30℃時(shí)最低。在25～30℃時(shí)，光照會(huì)促進(jìn)白花蛇舌草種子的萌發(fā)，而在溫度低于20℃或高于30℃時(shí)，光照則抑制其種子萌發(fā)。

2.3光照對(duì)白花蛇舌草種子萌發(fā)的影響

由圖3可知，光周期可顯著影響白花蛇舌草種子的萌發(fā)。發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率以24h/0h光照/黑暗條件下的值最高，14h/10h的次之，而在16h/8h、12h/12h、10h/14h、0h/24h光照/黑暗條件下萌發(fā)的種子，發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率均較低。

由圖4可知，光質(zhì)（紅光、藍(lán)光、白光）可顯著影響白花蛇舌草種子的萌發(fā)，發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率均以白光時(shí)最高，紅光時(shí)次之，藍(lán)光時(shí)最低。

2.4植物激素對(duì)白花蛇舌草種子萌發(fā)的影響

由表1可知，0.0001～0.01mmol/L的乙烯利可顯著提高白花蛇舌草種子的發(fā)芽率，而施用0.0001～1.0mmol/LGA3、IAA和6-BA的白花蛇舌草種子，不僅發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率多數(shù)顯著低于對(duì)照（0.1mol/LIAA處理和1.0mol/L6-BA處理的發(fā)芽勢(shì)除外），而且相對(duì)發(fā)芽率也低。由此可知，GA3、IAA和6-BA會(huì)抑制白花蛇舌草種子的萌發(fā)，不能代替光照促進(jìn)種子萌發(fā)。

2.5含氮化合物對(duì)白花蛇舌草種子萌發(fā)的影響

由表2可知，0.005～0.5mmol/L的NaNO2和NaNO3會(huì)顯著抑制白花蛇舌草種子的萌發(fā)，不能在黑暗條件下促進(jìn)種子萌發(fā)，而0.01mmol/L硝普鈉可適當(dāng)提高白花蛇舌草種子的發(fā)芽率，說明0.01mmol/L硝普鈉可代替光照誘導(dǎo)白花蛇舌草種子萌發(fā)。

3結(jié)論與討論

種子發(fā)芽與光的關(guān)系被稱為光敏感性，這與光敏色素有關(guān)[24]。光敏色素和溫度間存在互作，不同溫度下種子的發(fā)芽受到不同光敏色素家族的調(diào)控[25]。在25～30℃時(shí)，光照促進(jìn)白花蛇舌草的種子萌發(fā)，24h/0h的光照/黑暗光周期效果最好，14h/10h的次之，在此溫度范圍內(nèi)，黑暗則抑制其種子的萌發(fā);而當(dāng)溫度低于20℃或[HJ2mm]高于30℃時(shí)，情況則恰恰相反，黑暗促進(jìn)其種子萌發(fā)，而光照則抑制種子萌發(fā)。本研究結(jié)果表明，溫度和光周期同時(shí)影響白花蛇舌草種子的萌發(fā)，這與Lim等的研究結(jié)果[21]一致。此外，光質(zhì)也影響種子萌發(fā)[26]。對(duì)于白花蛇舌草的種子，在紅光和藍(lán)光條件下的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率均低于白光條件下的?？梢?，溫度、光周期和光質(zhì)都會(huì)影響白花蛇舌草種子的萌發(fā)。

GA3、IAA和6-BA抑制白花蛇舌草種子的萌發(fā)。這與郭巧生等的研究結(jié)果[23]相反。而0.0001～0.01mmol/L的乙烯利可以顯著促進(jìn)白花蛇舌草種子的萌發(fā)，這與莫云容等的研究結(jié)果[27]相似。

NaNO2和NaNO3顯著抑制白花蛇舌草種子的萌發(fā)，不能在黑暗條件下促進(jìn)種子萌發(fā)，而0.01mmol/L硝普鈉可以適當(dāng)提高白花蛇舌草種子的發(fā)芽率，可代替光照誘導(dǎo)白花蛇舌草種子萌發(fā)。這與崔興國(guó)等的研究結(jié)果[18]一致。NO在植物體內(nèi)具有雙重作用，低濃度時(shí)參與植物生長(zhǎng)發(fā)育的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程，而高濃度時(shí)則產(chǎn)生過氧亞硝酸，進(jìn)而破壞生物大分子的結(jié)構(gòu)與功能[28]。

溫度、光周期、光質(zhì)、乙烯利和硝普鈉都會(huì)影響白花蛇舌草種子的萌發(fā)，白花蛇舌草種子萌發(fā)的最佳技術(shù)體系：在25～30℃、24h光照/0h黑暗光周期的白光下，用0.0001～0.01mmol/L的乙烯利處理種子，可提高發(fā)芽率;同時(shí)，0.01mmol/L硝普鈉可代替光照誘導(dǎo)萌發(fā)。該研究結(jié)果可為野外資源恢復(fù)和栽培生產(chǎn)提供技術(shù)支持。

參考文獻(xiàn)：

[1]國(guó)家藥典委員會(huì).中華人民共和國(guó)藥典[S].一部.北京：中國(guó)醫(yī)藥科技出版社，2010.

[2]王鴻彬，劉雄盛，李志輝，等.溫度對(duì)江南油杉種子萌發(fā)特性的影響[J].種子，2018，3（1）：46-51.

[3]黃振英，張新時(shí)，GuttermanY，等.光照、溫度和鹽分對(duì)梭梭種子萌發(fā)的影響[J].植物生理學(xué)報(bào)，2001，27（3）：275-280.

[4]程云清，周革，賈飛飛.光照處理對(duì)龍膽草種子萌發(fā)的影響[J].吉林師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2005，26（3）：78-79.

[5]姜蕾，易懋生，蘭天維，等.紅掌種子萌發(fā)特性的研究[J].種子，2006，25（1）：19-22.

[6]張舒娜，潘曉曦，馬琳，等.光對(duì)鵝不食種子萌發(fā)及幼苗的影響[J].種子，2016，35（11）：91-93.

[7]魚小軍，王彥榮，龍瑞軍.光照、鹽分和埋深對(duì)無芒隱子草和條葉車前種子萌發(fā)的影響[J].生態(tài)學(xué)雜志，2006，25（4）：395-398.

[8]楊期和，葛學(xué)軍，葉萬輝，等.矮沙冬青種子特性和萌發(fā)影響因素的研究[J].植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2004，28（5）：651-66.

[9]李雯琳，郁繼華，楊其長(zhǎng).不同光質(zhì)對(duì)葉用萵苣種子萌發(fā)和幼苗酶活性的影響[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，48（3）：44-49.

[10]馬紅媛，梁正偉，黃立華，等.4種外源激素處理對(duì)羊草種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2008，26（2）：69-73.

[11]周建榮.不同激素處理對(duì)油松種子萌發(fā)特性的影響[J].種子，2016，35（1）：85-87.

[12]李鳳玲，陳季楚，趙毓橘.赤霉素和光對(duì)擬南芥種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響[J].植物生理與分子生物學(xué)學(xué)報(bào)，2000，26（2）：101-104.

[13]GrootSPC，KarssenCM.Gibberellinsregulateseedgerminationintomatobyendospermweakening：astudywithgibberellin-deficientmutants[J].Planta，1987，171（4）：525-531.

[14]SugimotoaY，AliaAM，YabutaaS，etal.GerminationstrategyofStrigahermonthicainvolvesregulationofethylenebiosynthesis[J].PhysiologyPlant，2003，119（1）：137-145.

[15]廖卓毅，周健，錢存夢(mèng)，等.一氧化氮調(diào)控種子休眠與萌發(fā)的研究進(jìn)展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43（3）：7-11.

[16]GibaZ，GrubiicD，KonjevicR.Nitrogenoxidesasenviron-mentalsensorsforseeds[J].SeedScienceResearch，2003，13（3）：187-196.

[17]DelledonneM，XiaYJ，DixonRA.Nitricoxidefunctionasasignalinplantdiseaseresistance[J].Nature，1998，394（6693）：585-588.

[18]崔興國(guó)，時(shí)麗冉.NO供體SNP對(duì)黃芪種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響[J].河北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，15（2）：107-108.

[19]JacobsenJV，BarreroJM，HughesT，etal.Rolesforbluelight，jasmonateandnitricoxideintheregulationofdormancyandgerminationinwheatgrain（TriticumaestivumL.）[J].Planta，2013，238：121-138.

[20]貢金梅，吳慧，高杰.4種硝酸鹽對(duì)茄子種子萌發(fā)及根系的影響[J].新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，51（7）：1292-1299.

[21]LimUK，KimSH，LeeHJ.Thegrowth，seedgerminationandanticancereffectofHedyotisdiffusa[J].KoreanJournalofEcology，1994，17（4）：523-531.

[22]ZhangM，TanXH，ZhangY，etal.HedayotisdiffusaWilld.seedgerminationandpartsofallelopathy[J].ChineseWildPlantResources，2012，31（1）：33-37.

[23]郭巧生，吳傳萬，劉俊，等.白花蛇舌草種子萌發(fā)特性[J].中藥材，2001，24（8）：548-550.

[24]姜勇，王文杰，李艷紅，等.光質(zhì)、光強(qiáng)對(duì)入侵植物紫荊澤蘭種子萌發(fā)及幼苗狀態(tài)的影響[J].植物研究，2012，32（4）：415-419.

[25]DonohueK，HeschelMS，ButlerCM，etal.Diversificationofphytohromecontributionstogerminationasafunctionofseed-maturationenvironment[J].NewPhytologist，2008，177（2）：367-379.

[26]王燕，張亞見，何茂盛，等.光質(zhì)對(duì)植物形態(tài)結(jié)構(gòu)和生長(zhǎng)的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，46（19）：22-25.

[27]莫云容，張培欣，朱海山，等.外源乙烯對(duì)不同品種辣椒種子萌發(fā)的影響[J].云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016，30（2）：268-273.

[28]ZhangYY，LiuYL.Sourceandfunctionofnitricoxideinplants[J].ActaBotanicaBoreali-OccidentaliaSinica，2004，24（5）：921-929.