甘草種子萌發(fā)特性的研究

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(陜西中醫(yī)藥大學/陜西省中藥資源產(chǎn)業(yè)化協(xié)同創(chuàng)新中心， 陜西 咸陽 712083)

甘草為豆科(Leguminosae)甘草屬(Glycyrrhiza)多年生草本植物，以干燥根入藥，為我國著名傳統(tǒng)大宗中藥[1]。甘草具有補脾益氣，祛痰止咳，緩急止痛，清熱解毒，調(diào)和諸藥之功效，素有“國老”之稱，《神農(nóng)本草經(jīng)》中列為上品[2]。我國野生甘草多生長于“三北”地區(qū)，人工變家種的研究工作始于20世紀60年代，多年以來，農(nóng)戶所用栽培甘草種子基本來自于野生或農(nóng)家自留種，種子調(diào)撥混亂，種源混雜，種子質(zhì)量良莠不齊[3]。目前，對甘草種子生物學的研究多集中于環(huán)境因子對其萌發(fā)的影響[4-6]、引發(fā)處理[7-8]，甘草種子與其他植物化感作用[9-10]以及種子質(zhì)量檢測[3,11]等方面，對甘草種子萌發(fā)特性的系統(tǒng)性研究尚未見報道。

甘草種子萌發(fā)特性的研究是建立甘草優(yōu)質(zhì)種子種苗標準的基礎，是甘草中藥資源種群建構的過程之一，也是甘草中藥材質(zhì)量形成的起點?；诖耍緦嶒炌ㄟ^對甘草種子進行不同處理，探討提高甘草種子發(fā)芽率的最適條件，以期為甘草人工栽培過程中適宜播種期的確定和甘草規(guī)范化栽培提供參考。

1 材料和方法

1.1 材 料

供試甘草種子于2014年、2015年和2016年采自陜西中醫(yī)藥大學藥用植物標本園，采收后及時晾干保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 方 法

選取顆粒飽滿的甘草種子，放置于鋪有發(fā)芽濾紙的培養(yǎng)皿中，每培養(yǎng)皿50粒種子，每處理3 次重復，加蒸餾水、pH 溶液或GA3溶液。溫度、光照、pH和GA3實驗置于光照培養(yǎng)箱中進行，光照強度為2 000 lx。水分、覆土厚度和貯藏時間實驗于室內(nèi)進行，室溫為24 ℃左右。胚根突出種皮的長度為種子長度的1/2即為發(fā)芽的種子。發(fā)芽率和發(fā)芽勢計算公式如下：

發(fā)芽率(%) = 10 d內(nèi)發(fā)芽的總粒數(shù)/供試種子總數(shù)×100%；

發(fā)芽勢(%) = 5 d內(nèi)發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù)×100%；

萌發(fā)時滯(d) = 第1粒種子發(fā)芽時間-種子種植的時間。

1.2.1 溫度對種子萌發(fā)的影響

分別調(diào)節(jié)光照培養(yǎng)箱溫度至5，10，15，20，25，30 ℃和35 ℃，光照12 h/黑暗12 h，光照強度2 000 lx，向培養(yǎng)皿中加入蒸餾水并計算甘草種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢和萌發(fā)時滯。

1.2.2 光照對種子萌發(fā)的影響

種子置于加有蒸餾水的培養(yǎng)皿中，溫度分別設置15 ℃和25 ℃進行全天光照(光2 000 lx)和無光照2種處理。

1.2.3 覆土厚度對種子萌發(fā)的影響

將甘草種子播于育苗盤，覆蓋細沙土0，0.5，1，1.5 cm和2 cm，在室內(nèi)自然光下進行種子出苗試驗。

1.2.4 水分對種子萌發(fā)的影響

將甘草種子播于含有一定質(zhì)量細沙土的小育苗盤中，再覆蓋一定質(zhì)量細沙土(約1 cm厚)，標好編號后準確稱重，向育苗盤中緩慢加入蒸餾水使沙土土壤含水量分別達10%、15%、20%和25%，從播種第1天起每天稱重，及時補充并保持土壤水分，進行出苗試驗。

1.2.5 pH值對種子萌發(fā)的影響

將甘草種子置于pH 值為2、4、6、8、10 的溶液中，以蒸餾水為對照，重復3 次，在光照培養(yǎng)箱中25 ℃，光照12 h/黑暗12 h，光照強度2 000 lx下培養(yǎng)。

1.2.6 赤霉素對種子萌發(fā)的影響

將種子分別置于蒸餾水、50，100，200，400，800 mg/L的GA3溶液中浸泡24 h，在溫度25 ℃，光照12 h/黑暗12 h，光照強度2 000 lx條件下于光照培養(yǎng)箱中進行發(fā)芽試驗，重復3 次。

1.2.7 貯藏時間對種子萌發(fā)的影響

貯藏時間分別設為0，1，3，6，12，18，24，36個月，在溫度25 ℃，光照12 h/黑暗12 h，光照強度2 000 lx條件下于光照培養(yǎng)箱中進行發(fā)芽試驗，3次重復。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel和SPSS 12.0軟件進行整理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 甘草種子的形態(tài)特征

甘草果實為長圓形莢果，有時呈鐮刀狀或環(huán)狀彎曲，密被棕色刺毛狀腺毛。種子扁圓形，顏色黃綠色或褐色，種子直徑2～3 mm，平均千粒重約為8 g。

2.2 溫度對甘草種子萌發(fā)的影響

由表1可知，甘草種子在5 ℃低溫下不萌發(fā)，溫度10 ℃時種子逐漸萌發(fā)，但發(fā)芽時滯最長為3.33 d。在溫度20～30 ℃之間，甘草種子均能正常萌發(fā)，但幾組處理間發(fā)芽勢和發(fā)芽率差異并不顯著；25 ℃時發(fā)芽率最高，達82.45%，發(fā)芽時滯最短，僅為1.66 d。35 ℃高溫明顯抑制了甘草種子的萌發(fā)，發(fā)芽率僅為12.54%。

表1 溫度對甘草種子萌發(fā)的影響

溫度(℃)發(fā)芽勢(%)發(fā)芽率(%)萌發(fā)時滯(d)50e0d—1017.54d26.52c3.331535.55c40.5b2.662046.52bc78.45a2.002556.52ab82.45a1.663062.5a80.54a2.00358.52d12.54c2.00

注:表中小寫字母表示差異顯著(p<0.05)。

2.3 光照對甘草種子萌發(fā)的影響

從表2可以看出，光照對甘草種子的萌發(fā)有顯著的影響，無論是在15 ℃還是在25 ℃下，光照處理均能增加甘草種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率，并能夠縮短萌發(fā)時滯。

2.4 覆土厚度對甘草種子萌發(fā)的影響

覆土厚度對甘草種子發(fā)芽率有一定的影響(表3)，不覆土和土層過厚(2 cm)均會影響甘草發(fā)芽率，覆土厚度在0.5～1.5 cm之間甘草種子出苗較齊，覆土厚度為1 cm時發(fā)芽率最高，為90.5%。

表2 光照對甘草種子萌發(fā)的影響

15℃ 25℃ 光暗光暗發(fā)芽勢(%)42.45b20.54c68.52a50.68b發(fā)芽率(%)65.52b46.55c88.56a72.45b萌發(fā)時滯(d)22.661.662

表3 覆土厚度對甘草種子萌發(fā)的影響

覆土厚度(cm)00.511.52發(fā)芽率(%)76.52b88.54a90.5a87.54a72.55b

2.5 土壤水分對甘草種子萌發(fā)的影響

由表4可知，在土壤水分為10%時，甘草種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率均較低，萌發(fā)時滯最長，為2.66 d；土壤水分在15%～25%時，種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率差異不明顯，萌發(fā)時滯均為2 d，其中，土壤水分為15%時發(fā)芽率最高，達86.54%。

表4 土壤水分對甘草種子萌發(fā)的影響

水分(%)發(fā)芽勢(%)發(fā)芽率(%)萌發(fā)時滯(d)1032.45b64.52b2.661550.55a86.54a22055.42a78.54a22552.45a74.5a2

2.6 pH值對甘草種子萌發(fā)的影響

甘草對pH值的適應范圍較寬，在pH值為2～10之間均能萌發(fā)，pH值為6、8和10時甘草種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率較高，說明甘草種子在中性和弱堿性的環(huán)境中萌發(fā)能力較強。酸性環(huán)境下，甘草種子發(fā)芽率較低，萌發(fā)時滯增加。

表5 pH值對甘草種子萌發(fā)的影響

pH值246810發(fā)芽勢(%)24.45b36.52b58.52a60.54a55.45a發(fā)芽率(%)38.54c76.54b88.5a86.54a84.54a萌發(fā)時滯(d)2.6621.661.662

2.7 赤霉素對甘草種子萌發(fā)的影響

由表6可知，GA3對甘草種子萌發(fā)的影響主要表現(xiàn)在提高其發(fā)芽勢、加快發(fā)芽速度上，50 mg/L和100 mg/L的GA3處理使甘草種植萌發(fā)時滯減少至1.33 d。高濃度的GA3對甘草種子萌發(fā)有明顯的抑制作用，800 mg/L GA3處理下，甘草種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率均為最低，與其他處理組差異顯著。

表6 GA3對甘草種子萌發(fā)的影響

濃度(mg/L)發(fā)芽勢(%)發(fā)芽率(%)萌發(fā)時滯(d)054.52a82.55a1.665062.55a85.45a1.3310065.54a85.45a1.3320058.52a84.54a1.6640034.54b72.52ab280028.52b62.42b2

2.8 貯藏時間對甘草種子萌發(fā)的影響

從圖1可知，甘草種子在收獲后3個月內(nèi)發(fā)芽勢較高，可保持在60%以上；貯藏期在1年內(nèi)的甘草種子發(fā)芽率可保持在80%以上。隨著貯藏時間的增加，甘草種子發(fā)芽率逐漸降低，貯藏期超過1年的種子發(fā)芽率低于80%，貯藏2年和貯藏3年的種子發(fā)芽率僅有40%和20%左右。

圖1 貯藏時間對甘草種子萌發(fā)的影響

3 結(jié)論和討論

種子萌發(fā)是植物體生活史中重要的階段, 直接影響到植物體后期的生長發(fā)育和形態(tài)建成, 因此種子能夠迅速整齊地萌發(fā)也是產(chǎn)量與質(zhì)量形成的基礎[12]。本研究發(fā)現(xiàn)，甘草種子在10 ℃以上能夠逐漸萌發(fā)，在中高溫(20～30 ℃)情況下發(fā)芽勢和發(fā)芽率較高，萌發(fā)時滯短，種苗狀態(tài)較好。過高的溫度(35 ℃)明顯抑制了甘草種子的萌發(fā)。因此在實際生產(chǎn)中，甘草適宜在3—4月春播，或在8—9月秋播。在全光照和黑暗中甘草種子均能萌發(fā)，全光照下發(fā)芽率更高，這與魏勝利等[13]的研究結(jié)果相一致。水分處理實驗表明，較低土壤含水量(<10%)不利于甘草種子的萌發(fā)，土壤含水量在15%時甘草種子發(fā)芽率最高，這與甘草種子較為耐旱的特性相一致[5]；增加土壤含水量對甘草種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率的提高無顯著影響，且過高的土壤含水量易導致甘草種子霉變[4]。覆土厚度在0.5～1.5 cm時，甘草種子發(fā)芽率較高，出苗整齊，不覆土或覆土過多不利于甘草種子的萌發(fā)。甘草種子能夠適應較寬的pH值范圍，中性或弱堿性的環(huán)境更適宜甘草種子的萌發(fā)，酸性環(huán)境下甘草種子發(fā)芽率降低，萌發(fā)時滯增加。低濃度的赤霉素催芽效果明顯，能夠顯著增加甘草種子的發(fā)芽勢，降低萌發(fā)時滯，但對增加甘草發(fā)芽率的影響不顯著；赤霉素濃度大于400 mg/L時，甘草種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率均下降，表現(xiàn)為抑制作用。貯藏時間與甘草種子發(fā)芽率呈負相關關系，貯藏時間越久種子的發(fā)芽率越低，采用硅膠干燥法超干燥處理甘草種子，有利于提高種子貯藏時間保持種子活力[14]。采收3年的種子發(fā)芽率僅為24.54%，建議生產(chǎn)上使用新采收或貯藏期在一年內(nèi)的種子進行播種，既降低了種子貯藏的成本也利于甘草出苗齊苗。