甘草种子萌发特性的研究

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(陕西中医药大学/陕西省中药资源产业化协同创新中心， 陕西 咸阳 712083)

甘草为豆科(Leguminosae)甘草属(Glycyrrhiza)多年生草本植物，以干燥根入药，为我国著名传统大宗中药[1]。甘草具有补脾益气，祛痰止咳，缓急止痛，清热解毒，调和诸药之功效，素有“国老”之称，《神农本草经》中列为上品[2]。我国野生甘草多生长于“三北”地区，人工变家种的研究工作始于20世纪60年代，多年以来，农户所用栽培甘草种子基本来自于野生或农家自留种，种子调拨混乱，种源混杂，种子质量良莠不齐[3]。目前，对甘草种子生物学的研究多集中于环境因子对其萌发的影响[4-6]、引发处理[7-8]，甘草种子与其他植物化感作用[9-10]以及种子质量检测[3,11]等方面，对甘草种子萌发特性的系统性研究尚未见报道。

甘草种子萌发特性的研究是建立甘草优质种子种苗标准的基础，是甘草中药资源种群建构的过程之一，也是甘草中药材质量形成的起点。基于此，本实验通过对甘草种子进行不同处理，探讨提高甘草种子发芽率的最适条件，以期为甘草人工栽培过程中适宜播种期的确定和甘草规范化栽培提供参考。

1 材料和方法

1.1 材 料

供试甘草种子于2014年、2015年和2016年采自陕西中医药大学药用植物标本园，采收后及时晾干保存备用。

1.2 方 法

选取颗粒饱满的甘草种子，放置于铺有发芽滤纸的培养皿中，每培养皿50粒种子，每处理3 次重复，加蒸馏水、pH 溶液或GA3溶液。温度、光照、pH和GA3实验置于光照培养箱中进行，光照强度为2 000 lx。水分、覆土厚度和贮藏时间实验于室内进行，室温为24 ℃左右。胚根突出种皮的长度为种子长度的1/2即为发芽的种子。发芽率和发芽势计算公式如下：

发芽率(%) = 10 d内发芽的总粒数/供试种子总数×100%；

发芽势(%) = 5 d内发芽种子数/供试种子总数×100%；

萌发时滞(d) = 第1粒种子发芽时间-种子种植的时间。

1.2.1 温度对种子萌发的影响

分别调节光照培养箱温度至5，10，15，20，25，30 ℃和35 ℃，光照12 h/黑暗12 h，光照强度2 000 lx，向培养皿中加入蒸馏水并计算甘草种子发芽率、发芽势和萌发时滞。

1.2.2 光照对种子萌发的影响

种子置于加有蒸馏水的培养皿中，温度分别设置15 ℃和25 ℃进行全天光照(光2 000 lx)和无光照2种处理。

1.2.3 覆土厚度对种子萌发的影响

将甘草种子播于育苗盘，覆盖细沙土0，0.5，1，1.5 cm和2 cm，在室内自然光下进行种子出苗试验。

1.2.4 水分对种子萌发的影响

将甘草种子播于含有一定质量细沙土的小育苗盘中，再覆盖一定质量细沙土(约1 cm厚)，标好编号后准确称重，向育苗盘中缓慢加入蒸馏水使沙土土壤含水量分别达10%、15%、20%和25%，从播种第1天起每天称重，及时补充并保持土壤水分，进行出苗试验。

1.2.5 pH值对种子萌发的影响

将甘草种子置于pH 值为2、4、6、8、10 的溶液中，以蒸馏水为对照，重复3 次，在光照培养箱中25 ℃，光照12 h/黑暗12 h，光照强度2 000 lx下培养。

1.2.6 赤霉素对种子萌发的影响

将种子分别置于蒸馏水、50，100，200，400，800 mg/L的GA3溶液中浸泡24 h，在温度25 ℃，光照12 h/黑暗12 h，光照强度2 000 lx条件下于光照培养箱中进行发芽试验，重复3 次。

1.2.7 贮藏时间对种子萌发的影响

贮藏时间分别设为0，1，3，6，12，18，24，36个月，在温度25 ℃，光照12 h/黑暗12 h，光照强度2 000 lx条件下于光照培养箱中进行发芽试验，3次重复。

1.3 数据处理

试验数据采用Microsoft Excel和SPSS 12.0软件进行整理和分析。

2 结果与分析

2.1 甘草种子的形态特征

甘草果实为长圆形荚果，有时呈镰刀状或环状弯曲，密被棕色刺毛状腺毛。种子扁圆形，颜色黄绿色或褐色，种子直径2～3 mm，平均千粒重约为8 g。

2.2 温度对甘草种子萌发的影响

由表1可知，甘草种子在5 ℃低温下不萌发，温度10 ℃时种子逐渐萌发，但发芽时滞最长为3.33 d。在温度20～30 ℃之间，甘草种子均能正常萌发，但几组处理间发芽势和发芽率差异并不显著；25 ℃时发芽率最高，达82.45%，发芽时滞最短，仅为1.66 d。35 ℃高温明显抑制了甘草种子的萌发，发芽率仅为12.54%。

表1 温度对甘草种子萌发的影响

温度(℃)发芽势(%)发芽率(%)萌发时滞(d)50e0d—1017.54d26.52c3.331535.55c40.5b2.662046.52bc78.45a2.002556.52ab82.45a1.663062.5a80.54a2.00358.52d12.54c2.00

注:表中小写字母表示差异显著(p<0.05)。

2.3 光照对甘草种子萌发的影响

从表2可以看出，光照对甘草种子的萌发有显著的影响，无论是在15 ℃还是在25 ℃下，光照处理均能增加甘草种子发芽势和发芽率，并能够缩短萌发时滞。

2.4 覆土厚度对甘草种子萌发的影响

覆土厚度对甘草种子发芽率有一定的影响(表3)，不覆土和土层过厚(2 cm)均会影响甘草发芽率，覆土厚度在0.5～1.5 cm之间甘草种子出苗较齐，覆土厚度为1 cm时发芽率最高，为90.5%。

表2 光照对甘草种子萌发的影响

15℃ 25℃ 光暗光暗发芽势(%)42.45b20.54c68.52a50.68b发芽率(%)65.52b46.55c88.56a72.45b萌发时滞(d)22.661.662

表3 覆土厚度对甘草种子萌发的影响

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

2.5 土壤水分对甘草种子萌发的影响

由表4可知，在土壤水分为10%时，甘草种子发芽势和发芽率均较低，萌发时滞最长，为2.66 d；土壤水分在15%～25%时，种子发芽势和发芽率差异不明显，萌发时滞均为2 d，其中，土壤水分为15%时发芽率最高，达86.54%。

表4 土壤水分对甘草种子萌发的影响

水分(%)发芽势(%)发芽率(%)萌发时滞(d)1032.45b64.52b2.661550.55a86.54a22055.42a78.54a22552.45a74.5a2

2.6 pH值对甘草种子萌发的影响

甘草对pH值的适应范围较宽，在pH值为2～10之间均能萌发，pH值为6、8和10时甘草种子发芽势和发芽率较高，说明甘草种子在中性和弱碱性的环境中萌发能力较强。酸性环境下，甘草种子发芽率较低，萌发时滞增加。

表5 pH值对甘草种子萌发的影响

pH值246810发芽势(%)24.45b36.52b58.52a60.54a55.45a发芽率(%)38.54c76.54b88.5a86.54a84.54a萌发时滞(d)2.6621.661.662

2.7 赤霉素对甘草种子萌发的影响

由表6可知，GA3对甘草种子萌发的影响主要表现在提高其发芽势、加快发芽速度上，50 mg/L和100 mg/L的GA3处理使甘草种植萌发时滞减少至1.33 d。高浓度的GA3对甘草种子萌发有明显的抑制作用，800 mg/L GA3处理下，甘草种子的发芽势和发芽率均为最低，与其他处理组差异显著。

表6 GA3对甘草种子萌发的影响

浓度(mg/L)发芽势(%)发芽率(%)萌发时滞(d)054.52a82.55a1.665062.55a85.45a1.3310065.54a85.45a1.3320058.52a84.54a1.6640034.54b72.52ab280028.52b62.42b2

2.8 贮藏时间对甘草种子萌发的影响

从图1可知，甘草种子在收获后3个月内发芽势较高，可保持在60%以上；贮藏期在1年内的甘草种子发芽率可保持在80%以上。随着贮藏时间的增加，甘草种子发芽率逐渐降低，贮藏期超过1年的种子发芽率低于80%，贮藏2年和贮藏3年的种子发芽率仅有40%和20%左右。

图1 贮藏时间对甘草种子萌发的影响

3 结论和讨论

种子萌发是植物体生活史中重要的阶段, 直接影响到植物体后期的生长发育和形态建成, 因此种子能够迅速整齐地萌发也是产量与质量形成的基础[12]。本研究发现，甘草种子在10 ℃以上能够逐渐萌发，在中高温(20～30 ℃)情况下发芽势和发芽率较高，萌发时滞短，种苗状态较好。过高的温度(35 ℃)明显抑制了甘草种子的萌发。因此在实际生产中，甘草适宜在3—4月春播，或在8—9月秋播。在全光照和黑暗中甘草种子均能萌发，全光照下发芽率更高，这与魏胜利等[13]的研究结果相一致。水分处理实验表明，较低土壤含水量(<10%)不利于甘草种子的萌发，土壤含水量在15%时甘草种子发芽率最高，这与甘草种子较为耐旱的特性相一致[5]；增加土壤含水量对甘草种子发芽势和发芽率的提高无显著影响，且过高的土壤含水量易导致甘草种子霉变[4]。覆土厚度在0.5～1.5 cm时，甘草种子发芽率较高，出苗整齐，不覆土或覆土过多不利于甘草种子的萌发。甘草种子能够适应较宽的pH值范围，中性或弱碱性的环境更适宜甘草种子的萌发，酸性环境下甘草种子发芽率降低，萌发时滞增加。低浓度的赤霉素催芽效果明显，能够显著增加甘草种子的发芽势，降低萌发时滞，但对增加甘草发芽率的影响不显著；赤霉素浓度大于400 mg/L时，甘草种子发芽势和发芽率均下降，表现为抑制作用。贮藏时间与甘草种子发芽率呈负相关关系，贮藏时间越久种子的发芽率越低，采用硅胶干燥法超干燥处理甘草种子，有利于提高种子贮藏时间保持种子活力[14]。采收3年的种子发芽率仅为24.54%，建议生产上使用新采收或贮藏期在一年内的种子进行播种，既降低了种子贮藏的成本也利于甘草出苗齐苗。