不同處理方法對重樓種子萌發(fā)的Meta分析

樊華 李森 席歡 涂衛(wèi)國 茍小林

摘要：應(yīng)用Meta分析方法，通過中英文數(shù)據(jù)庫篩選了1990-2019年關(guān)于重樓（Paris polyphylla）種子萌發(fā)的文獻(xiàn)24篇，得到78個(gè)獨(dú)立試驗(yàn)組，分析溫度、機(jī)械、生長素、復(fù)合處理對重樓種子萌發(fā)的影響，并探討較高海拔下重樓種子繁育的可能性。結(jié)果表明，恒溫處理促進(jìn)重樓種子萌發(fā)是一種簡單可靠的方法，恒溫、變溫、沙藏方式的交互處理能夠有效提高重樓種子發(fā)芽率（相對發(fā)芽率為0.61）。生長素使用不當(dāng)會(huì)抑制重樓種子萌發(fā)。在相同處理?xiàng)l件下，滇重樓[ Paris polyphylla Sm.var.yunnanensis （Franch.） Hand.一Mazz]比華重樓[Paris polyphylla Sm.var.chinese（ Franch.）H.Hara]具有更好的發(fā)芽效率和穩(wěn)定性。針對適宜重樓生長的較高海拔生境下種子發(fā)芽相關(guān)研究缺乏，需要針對較高海拔重樓繁育技術(shù)進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：重樓（Paris polyphylla）;種子;萌發(fā);Meta分析

中圖分類號(hào)：S567.23

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114[ 2020） 20-0096-06

DOl：10.1408 8/j .cnki.issn0439-8114.2020.20.021

重樓（Paris polyphylla）是百合科（Liliaceae）重樓屬（ Paris）的一種多年生草本[1]，其作為一種名貴的中藥材，主以干燥根莖人藥，是中成藥的重要成分[2]。重樓人藥的主要種為滇重樓（寬瓣重樓）[Paris polyphylla Sm. var. yunnanensis （Franch.）Hand. -Mazz]和華重樓[Paris polyphylla Sm.Var.chinese （Franch.）H.Hara]，滇重樓主要分布在海拔1 400-3 100 m，產(chǎn)自貴州、四川、云南等地;而華重樓分布在海拔2 800-3 000 m.產(chǎn)自中國西南、華南、華中和華東;2種重樓都喜偏酸性有機(jī)質(zhì)土壤的林下、灌叢和草地的陰濕生境[3]。隨著醫(yī)藥市場對重樓需求的日益增加，重樓的質(zhì)量和產(chǎn)量需求擴(kuò)大，但是野外資源已處于匱乏狀態(tài)，因此，現(xiàn)階段主要是通過人工撫育來緩解市場對重樓的需求，并且高質(zhì)量的重樓已經(jīng)成為滿足市場發(fā)展的重要基礎(chǔ)。海拔3 000 m以下的濕冷林區(qū)和山區(qū)是重樓的主要產(chǎn)地之一，這些區(qū)域海拔相對較高，晝夜溫差較大，為重樓的物質(zhì)積累提供了良好的條件，是高質(zhì)量重樓生產(chǎn)的理想?yún)^(qū)域[4]。但是這些地區(qū)重樓在自然條件下繁育率較低，對高質(zhì)量重樓的生產(chǎn)造成了阻礙。

現(xiàn)階段人工撫育重樓主要通過種子繁殖和塊根繁殖，其中，種子繁殖是重樓最主要也相對簡單的繁殖方式[5]。但是重樓種子的發(fā)育屬于后熟生長類型，自然條件下其達(dá)到成熟并且萌芽階段需要1-3年，發(fā)育周期漫長[6]。前期有較多的研究關(guān)注重樓種子的萌發(fā)，主要集中在：①溫度處理，通過恒定溫度、溫度變化、沙藏等方式來處理重樓種子，促進(jìn)重樓種子萌發(fā);②機(jī)械處理，通過去除種子外殼、表皮、超聲波等方式刺激種子，提早結(jié)束休眠來促進(jìn)種子萌發(fā);③生長素處理，通過赤霉素（GA）、2，4-二 氯苯氧乙酸（2，4-D）等催化種子，促進(jìn)種子萌發(fā)，或通過多種不同因子綜合作用來促進(jìn)種子萌發(fā)。目前，鮮見對較高海拔下重樓種子撫育的研究報(bào)道。

Meta分析，又稱薈萃分析，是1976年Glass按照前人的思想對P值進(jìn)行合并，進(jìn)一步發(fā)展為“合并統(tǒng)計(jì)量”[7]，是對具備特定條件的、同課題的諸多研究結(jié)果進(jìn)行綜合的一類統(tǒng)計(jì)方法，在醫(yī)學(xué)、生物、生態(tài)等諸多領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，對于大尺度現(xiàn)象的研究以及多因素對同一效應(yīng)整合的定性綜合具有非常好的效果[8，9]。

為了明確不同的研究結(jié)果對重樓種子萌發(fā)的效應(yīng)，本研究將綜合前期研究成果，通過Meta分析方法，分析不同處理方法對重樓種子萌發(fā)的促進(jìn)效應(yīng)，為高海拔重樓種子的撫育研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本研究設(shè)計(jì)的重樓種子萌發(fā)和撫育檢索年限為1990-2019年。用于Meta分析的中文文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫來源于中國知網(wǎng)、維普、萬方、百度學(xué)術(shù)、谷歌學(xué)術(shù)等，以“重樓/種子/萌發(fā)”為主題詞進(jìn)行檢索;英文數(shù)據(jù)庫來源于Web of science、Elesvier、Coogle scholar等，以“Paris polyphytla/seed/germination”為主題詞進(jìn)行檢索。檢索的類型包括已發(fā)表的研究論文、書籍、專利、會(huì)議論文或摘要、畢業(yè)論文等。

1.2數(shù)據(jù)篩選標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)前期已有的研究和現(xiàn)階段較為實(shí)用的重樓種子促進(jìn)萌芽技術(shù)，將促進(jìn)重樓種子萌芽方法分為四大類，分別為溫度、機(jī)械、生長素、復(fù)合（表1）。根據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)視其為有效文獻(xiàn)：①文獻(xiàn)是屬于重樓種子相關(guān)的技術(shù)或研究內(nèi)容。②文獻(xiàn)主要針對重樓種子萌發(fā)內(nèi)容進(jìn)行的研究或試驗(yàn)。③文獻(xiàn)必須具有實(shí)際的研究數(shù)據(jù)，并且通過文字、表格或圖文方式進(jìn)行描述。④符合四大類方法中的任意一種、多種或混合進(jìn)行試驗(yàn)研究，具體包括恒定溫度處理、變化溫度處理、沙藏處理、混合溫度處理;去除種子外殼、去除種子表皮、超聲波、混合機(jī)械處理;GA3、細(xì)胞分裂素（KT）、6-芐氨基嘌呤（6BA）、乙烯利（Ethephon）、2，4-二氯苯氧乙酸（2，4-D）、萘乙酸（NAA）、玉米素核苷（ZR）、吲哚-3-乙酸（IAA）、生根劑、混合生長素處理;溫度和機(jī)械共同作用;溫度和生長素共同作用;機(jī)械和生長素共同作用;溫度一機(jī)械一生長素共同作用。

1.3 數(shù)據(jù)庫建立

將篩選的文獻(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)的提取和數(shù)據(jù)庫建立。數(shù)據(jù)主要提取各試驗(yàn)組對重樓種子萌發(fā)的作用，以各自的對照組為參照，處理后的發(fā)芽率作為提取量。篩選標(biāo)準(zhǔn)：①重樓品種只采用華重樓和云南重樓;②一篇文獻(xiàn)中有任意一組獨(dú)立的、完整的試驗(yàn)內(nèi)容，將作為一組獨(dú)立的樣本進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)提取;③任何一組獨(dú)立的試驗(yàn)完整的處理方法必須全部包含在已經(jīng)列出四大類方法中，部分出現(xiàn)將不能作為本研究基礎(chǔ)數(shù)據(jù);④任何一組處理方法的獨(dú)立試驗(yàn)在所有文獻(xiàn)中必須具有2篇以上的文獻(xiàn)，才能夠進(jìn)入統(tǒng)計(jì)分析過程，否則在本研究中將不具有統(tǒng)計(jì)意義。最終篩選出24篇可用文獻(xiàn)，并且提取出78組獨(dú)立試驗(yàn)樣本（表1）。其中，單一的機(jī)械處理中去除外殼、去除表皮、超聲波3種單一因素處理的文獻(xiàn)量不足，不進(jìn)入分析流程。涉及滇重樓的文獻(xiàn)17篇，涉及華重樓的文獻(xiàn)6篇，滇重樓和華重樓都有涉及的1篇。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用R軟件中的Meat軟件分析包進(jìn)行分析[33]。數(shù)據(jù)提取不同處理下重樓種子發(fā)芽率為效應(yīng)值，得到不同處理下種子發(fā)芽率及其95%的置信區(qū)間。采用加權(quán)均數(shù)差（WMD）的隨機(jī)效應(yīng)模型（RE模型）來衡量各處理對重樓種子萌發(fā)的影響。若包含0，則與對照比無法明顯促進(jìn)重樓種子發(fā)芽;若小于0，則說明該處理顯著抑制了重樓種子的萌發(fā);若大于0，則說明該處理明顯促進(jìn)了重樓種子的萌發(fā)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理下重樓種子的相對發(fā)芽率

在所收集的文獻(xiàn)中，機(jī)械處理方式下的去除外殼、去除種子表皮、超聲波處理都只出現(xiàn)在1篇文獻(xiàn)中，并且屬于1個(gè)品種，同一試驗(yàn)組在本研究中缺乏統(tǒng)計(jì)意義，因此不做機(jī)械處理的統(tǒng)計(jì)分析，而其他因素的Meta分析表明（圖1），與對照組相比，溫度處理?xiàng)l件下的4個(gè)處理方案都促進(jìn)了重樓種子的萌發(fā)過程。其中，溫度混合處理?xiàng)l件下重樓種子相對發(fā)芽率最高，平均達(dá)到0.61，而恒定溫度處理下重樓種子相對發(fā)芽率只有0.42，但是恒定溫度下重樓種子的置信區(qū)間波動(dòng)最小，其處理效果也最為穩(wěn)定，沙藏條件下置信區(qū)間波動(dòng)最大，在溫度處理中效果最不穩(wěn)定。與對照組相比，生長素處理?xiàng)l件下，使用一種生長素和多種生長素混合都促進(jìn)了重樓種子的相對萌芽率，并且均值分別達(dá)到了0.16和0.47，但是其95%的置信區(qū)間中出現(xiàn)了小于零的部分，生長素的處理也可能導(dǎo)致重樓種子相對發(fā)芽率減小。通過隨機(jī)效應(yīng)模型擬合，發(fā)現(xiàn)重樓種子在溫度和生長素處理?xiàng)l件下發(fā)芽率相對提高了0.40，并且效果相對穩(wěn)定。

在所有的文獻(xiàn)中，溫度、機(jī)械、生長素方法2種及2種以上的復(fù)合處理下，并沒有出現(xiàn)溫度、機(jī)械和生長素3種方法的共同作用，所以只有兩兩因素之間相互作用（圖2）。復(fù)合處理下，3種因素兩兩作用都對重樓種子的萌發(fā)具有促進(jìn)作用，其中機(jī)械和溫度共同作用下，重樓種子的相對發(fā)芽率最高，達(dá)到了0.42，并且95%的置信區(qū)間都在大于零的區(qū)間范圍內(nèi)。溫度和生長素共同作用雖然也使重樓種子的相對發(fā)芽率增加了，達(dá)到0.22，但是在95%的置信區(qū)間中有部分區(qū)間小于零，部分試驗(yàn)結(jié)果抑制了重樓種子萌發(fā)。機(jī)械作用和生長素共同作用下，重樓種子相對萌芽率也提高了，達(dá)到了0.34。在復(fù)合作用下，重樓種子相對萌芽率提高量大小順序?yàn)闇囟取翙C(jī)械>機(jī)械×生長素>溫度×生長素。通過隨機(jī)模型擬合復(fù)合作用下重樓種子相對發(fā)芽率達(dá)到0.34，且95%的置信區(qū)間相對穩(wěn)定。

2.2 不同重樓種子的相對發(fā)芽率

在所篩選的文獻(xiàn)中，重樓品種為滇重樓和華重樓，并且大部分的研究成果主要集中在滇重樓中（圖3）。本研究所篩選的文獻(xiàn)中涉及滇重樓相對發(fā)芽率的研究共計(jì)66組獨(dú)立試驗(yàn)，而涉及華重樓的只有11組獨(dú)立的試驗(yàn)。通過不同的處理，發(fā)現(xiàn)滇重樓種子相對發(fā)芽率擬合值達(dá)到0.34，并且95%的置信區(qū)間相對較小，全部為正值，而華重樓在所有獨(dú)立組試驗(yàn)中通過擬合后，相對發(fā)芽率也達(dá)到了0.32，并且置信區(qū)間也全部為正值，而2種重樓種子的隨機(jī)模型擬合后的相對發(fā)芽率為0.34，95%的置信區(qū)間全部為正值。

2.3 重樓種子較高海拔的萌發(fā)潛力

在現(xiàn)有的研究中，通過不同處理來研究不同海拔下重樓種子萌發(fā)的結(jié)果缺乏，而針對較高海拔的相關(guān)研究較少。在篩選的文獻(xiàn)中，僅有一篇研究就不同海拔下重樓種子的萌發(fā)做了相應(yīng)的試驗(yàn)處理，通過機(jī)械去皮和生長素共同作用下，發(fā)現(xiàn)重樓種子的相對發(fā)芽率提高，并且在其研究中提出不同處理下重樓種子萌芽率大小順序?yàn)槿テぁ辽L素>去皮>帶皮。在該文中主要的結(jié)論也說明在較高的海拔下（1 069 m）滇重樓種子即使在機(jī)械和生長素共同處理下種子萌芽率依然較低，且?guī)げ惶幚矸N子基本不萌芽。

3 討論

3.1 重樓種子萌發(fā)

名貴中藥材重樓的繁育主要依靠重樓種子和塊根繁育[32]，但是受限于重樓塊根資源，所以現(xiàn)階段重樓繁育策略仍然主要依靠重樓種子進(jìn)行繁育，這得益于重樓種子單株產(chǎn)量較高，每年能夠從成熟植株獲得較多的重樓種子，但是重樓種子的自然繁育過程較漫長，從種子離體到種子萌芽需要1-3年的時(shí)間，并且自然萌發(fā)效率較低[1]。所以諸多的研究關(guān)注重樓種子萌芽，并積極尋求方法打破種子休眠，促進(jìn)重樓種子快速和高效的萌發(fā)。綜合現(xiàn)有的研究成果，溫度處理、生長素處理以及復(fù)合的處理方法都對重樓種子的萌發(fā)具有不同的促進(jìn)作用。

溫度是種子萌發(fā)的必要條件之一[34]。利用恒溫條件下處理重樓種子發(fā)育，提高了重樓種子的發(fā)芽率，而相對的溫度處理.模擬自然變溫的沙藏和人為處理的變溫雖然都提高了重樓種子相對發(fā)芽率，但是提高的相對發(fā)芽率都小于恒溫狀態(tài)，因此從機(jī)理上而言，重樓種子可能不需要通過溫度變化或者較低溫的處理，也能得到較好的萌發(fā)，這與前期的研究成果相似[14.25]。而在沙藏處理下，95%的置信區(qū)間波動(dòng)較大，這可能是由于模擬了自然條件，溫度變化不均勻?qū)е轮貥欠N子受溫度影響不均產(chǎn)生的[26]。在混合溫度的處理過程中，提高了重樓種子相對發(fā)芽率，即在恒溫、沙藏、變溫交互處理下，重樓種子更加容易打破休眠，且提高發(fā)芽率，因此，在溫度處理?xiàng)l件下，建議使用恒溫、沙藏或者變化溫度來進(jìn)行交互處理，以提高重樓種子的萌芽效率。

使用生長素處理重樓種子，發(fā)現(xiàn)無論單一的生長素處理還是使用混合的生長素處理重樓種子，都提高了重樓種子相對發(fā)芽率。使用一種生長素處理重樓種子對種子相對發(fā)芽率提高效果要小于使用多種生長素混合效果，但是使用生長素在95%的置信區(qū)間中都出現(xiàn)了負(fù)值，即使用生長素也可能使重樓種子的發(fā)芽率降低，從而導(dǎo)致出苗量減產(chǎn)，因此在使用生長素處理重樓種子的過程中必須要進(jìn)行慎重的選擇。首先，不同生長素對重樓種子的生理作用不一，如GA3、IAA等生長素的濃度增加可能促進(jìn)種子的后熟與萌發(fā)，而ABA的濃度增加則可能抑制種子的后熟與萌發(fā)[28]。其次，同一生長素在不同濃度或不同時(shí)間的作用下，可能對種子的后熟與萌發(fā)作用也不相同，選擇合適的生長素與相適應(yīng)的處理方法，對種子的萌發(fā)具有很大的作用[35.36]。

在綜合了前期的研究結(jié)果后，發(fā)現(xiàn)利用不同類型的處理方法對重樓種子進(jìn)行處理的過程中，溫度和機(jī)械交互處理下重樓種子的相對發(fā)芽率最高，且在95%的置信區(qū)間波動(dòng)小，相對穩(wěn)定且全部為正值。因此，在選用復(fù)合方法對重樓種子進(jìn)行處理時(shí)，建議使用溫度和機(jī)械作用交互進(jìn)行，以促進(jìn)重樓種子的萌發(fā)。在交互的作用下，溫度和生長素處理在95%的置信區(qū)間中出現(xiàn)了負(fù)值，這表明該處理可能導(dǎo)致發(fā)芽率相對減小。這可能是在選擇生長素的過程中使用了不當(dāng)?shù)纳L素或者不當(dāng)?shù)奶幚矸椒?，?dǎo)致重樓種子萌芽降低[35.36]。因此，在使用溫度和生長素的交互過程中，需要注意使用方法的適用性，以避免造成重樓種子的發(fā)芽率減少，從而造成減產(chǎn)。

相對而言，在現(xiàn)階段利用重樓種子進(jìn)行萌發(fā)用以生產(chǎn)，滇重樓種子的表現(xiàn)效果強(qiáng)于華重樓種子。雖然滇重樓和華重樓種子在處理后相對發(fā)芽率相似，都達(dá)到了0.30以上，但是就其置信區(qū)間而言，滇重樓相對變化更小，重樓種子發(fā)芽率更加穩(wěn)定。雖然都屬于重樓屬七葉一枝花的變種，但是滇重樓和華重樓已經(jīng)完全成為2個(gè)獨(dú)立的變種，在形態(tài)、生境、生殖上都存在一定的差異。而不同的條件可能造成2種重樓種子在生長和發(fā)育過程中的差異，從而導(dǎo)致在發(fā)芽率上產(chǎn)生了差異37J。

3.2 較高海拔重樓的繁育

重樓的用藥部位主要為根莖，主要的藥用成分為甾體皂苷、B蛻皮激素、黃酮苷等根莖中富含的干物質(zhì)[38]，并且重樓為多年生的直立草本，因此在重樓的生長過程中，需要考慮如何提高重樓根莖的產(chǎn)量和效率。重樓生境為陰涼濕潤生境，這些地區(qū)大部分屬于山區(qū)林地、灌叢、草地等。考慮到提高根莖產(chǎn)量以及提高重樓根莖中干物質(zhì)的產(chǎn)量，那么較高海拔的河谷、林地等區(qū)域是理想的生境，這些地區(qū)生境陰涼濕潤，土壤富含有機(jī)質(zhì)，晝夜溫差較大，利于植物根莖生長和干物質(zhì)的積累39-。如四川西北的汶川、茂縣、理縣、松潘，云南的麗江、迪慶等區(qū)域都屬于重樓的優(yōu)質(zhì)種植地區(qū)，且這些地區(qū)都是重樓的產(chǎn)地之一[4]。但是在這些地區(qū)進(jìn)行重樓的種植過程中，在已有的研究中已經(jīng)揭示了種子繁育過程較為困難且低效，且并沒有明確的研究結(jié)果來解釋較高海拔下重樓種子萌發(fā)率低下的機(jī)理。模擬自然生境，在較高海拔下，平均氣溫相對較低，晝夜溫差相對較大，且每年低溫的持續(xù)時(shí)間較長，有霜期占全年天數(shù)相對較高，鮮見有關(guān)模擬較高海拔下重樓種子的自然萌發(fā)狀態(tài)的研究。因此，現(xiàn)階段缺乏模擬較高海拔自然條件下重樓種子萌發(fā)機(jī)理的研究。

雖然現(xiàn)階段在較高海拔下利用種子自然繁殖效率低下，但是為了提高重樓產(chǎn)量，較高海拔下重樓的種植仍然可以尋求其他方法解決育苗問題，并進(jìn)一步開展科學(xué)試驗(yàn)，以完善較高海拔重樓種植技術(shù)。首先，可以在低海拔進(jìn)行重樓種子育苗，利用高效的種子育苗方式進(jìn)行種苗繁育，再模擬自然條件下對適齡種苗進(jìn)行環(huán)境鍛煉，提高對較高海拔的適應(yīng)能力，然后進(jìn)行移栽，以緩解較高海拔重樓種子繁育效率低下問題。其次，開展雜交育種試驗(yàn)，篩選較高海拔適應(yīng)良好的優(yōu)良重樓，與高產(chǎn)的重樓品種進(jìn)行雜交試驗(yàn)，篩選出能夠適應(yīng)較高海拔且高產(chǎn)的優(yōu)良重樓品種，以支撐較高海拔重樓種植業(yè)的發(fā)展。

4 小結(jié)

1）與對照組相比，恒溫處理促進(jìn)重樓種子萌發(fā)是一種簡單可靠的方法，但是建議使用恒溫、變溫、沙藏等方式交互處理，能夠有效提高重樓種子發(fā)芽率（相對發(fā)芽率為0.61）。

2）使用生長素對重樓種子進(jìn)行萌發(fā)處理過程中，需要慎重選擇生長素類型和生長素使用方法等，以避免造成重樓種子發(fā)芽率的降低。

3）滇重樓比華重樓具有更好的發(fā)芽效率和穩(wěn)定性，在生產(chǎn)中適宜于種植2種重樓的地區(qū)可挑選品種較好的滇重樓用于種苗繁育。

4）針對適宜重樓生長的較高海拔生境下種子發(fā)芽相關(guān)研究缺乏，而在較高海拔種植高質(zhì)量重樓需要進(jìn)一步研究，解決種苗繁育問題。

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作者簡介：樊華（1982-），女，四川宜賓人，副研究員，碩士，主要從事植物學(xué)研究，（電話）13668264257（電子信箱）905933934@qq.com;通信作者，涂衛(wèi)國（1978-），男，四川宜賓人，研究員，博士，主要從事植物學(xué)研究，（電話）028-68107638（電子信箱）wgtu028@163.com。