不同条件对白术种子萌发特性的影响

刘文东，李金玲，赵 致，曹国璠1，刘红昌，王华磊，罗春丽

(1.贵州大学，贵阳 550025； 2.贵州省药用植物繁育与种植重点(工程)实验室，贵阳 550025)

白术为菊科植物白术(AtractylodesmacrocephalaKoidz.)的干燥根茎，性温，味甘、苦[1]，具有健脾益气，燥湿利水，止汗，安胎等功效，主要用于脾虚食少，腹胀泄泻，痰饮眩悸，水肿，自汗及胎动不安；主要分布于四川、云南、贵州等山区湿地[2]。白术的主要用药成分有苍术酮、白术内酯Ⅰ、双白术内酯、白术内酯Ⅱ、白术内酰胺、白术内酯Ⅲ等[3]。

种子与种苗是农业生产最基础的生产材料，其价值与生产活动有着密切关系，而且种子与种苗的质量也会对整个农业产量产生严重的影响[4]。白术的野生资源濒于灭绝，市场上白术药材主要源于人工栽培[5]。而通过种子繁殖是白术生产的主要方式之一，目前对于白术种子的研究主要集中于种子分级[6-8]；陈怡等[9]，彭芳丽等[10]研究了不同贮藏温度对白术种子质量的影响；沈宇峰等[11]通过四唑染色法、红墨水染色法、BTB法和农家简易法4种方法快速测定白术种子萌发，发现四唑染色法测定的效果最好；而刘小丽等[12]研究了不同浓度的NaClO对白术种子消毒效果和对其萌发的影响[12]。但是对于白术种子在不同的处理条件下的萌发情况却鲜见报道。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试白术种子于2018年采自贵州省铜仁市玉屏县朱家场镇铁柱山中药材园区白术种植基地，经贵州大学季祥彪老师鉴定为菊科苍术属白术。

1.2 试验方法

1.2.1白术种子吸水特性测定

使用千分之一天平精确称取3份白术种子各4 g，用蒸馏水浸泡48 h，分别每2 h取出用吸水纸吸干表面水分后称重1次并记录，共12 h，随后每6 h取出称重1次，共12 h，最后每12 h取出称重2次，共24 h。绘制种子吸水曲线获得种子吸水高峰时间。

1.2.2不同条件下白术种子发芽率测定

1) 不同发芽床下白术发芽率测定。

将选净后的白术种子用多菌灵可湿性粉剂500倍液消毒20 min后捞出晾干，然后用蒸馏水浸泡24 h，置于椰糠、滤纸、棉花和纱网4种不同材质的发芽床中。一共4个处理，每个处理设置3个重复，每个重复放入30粒种子，放入25 ℃恒温培养箱无光照培养。

2) 不同浸种温度条件下白术发芽率测定。

将选净后的白术种子用多菌灵可湿性粉剂500倍液消毒20 min后捞出晾干，分别用15 ℃、20 ℃、25 ℃、30 ℃和35 ℃ 5个温度梯度蒸馏水浸泡24 h，蒸馏水清洗3次，置于用双层滤纸的消毒培养皿中，共5个处理，每个处理设置3个重复，每个重复放入30粒种子。放入25 ℃恒温培养箱无光照培养。

3) 不同盐浓度胁迫条件下白术发芽率测定。

将选净后的白术种子用多菌灵可湿性粉剂500倍液消毒20 min后捞出晾干，分别用0.0、0.5、1、2、4 g·L-1的NaCl溶液浸泡白术种子24 h，蒸馏水清洗3次，置于铺有2层滤纸的消毒培养皿中，蒸馏水处理为对照，每个处理3个重复，每个重复30粒，放入25 ℃恒温培养箱无光照培养。

4) 不同GA浓度条件下白术发芽率测定。

将选净后的白术种子用多菌灵可湿性粉剂500倍液消毒20 min后捞出晾干，分别用0、10、20、40、80 mg·L-1的GA溶液浸泡白术种子24 h，蒸馏水清洗3次，置于铺有2层滤纸的消毒培养皿中，蒸馏水处理为对照，每个处理3个重复，每个重复30粒，放入25 ℃恒温培养箱无光照培养。

适时补水，保持湿润和透气，每天观察并记录种子发芽状况，统计发芽率、霉变率、发芽势、发芽指数、相对发芽率、种子盐害率、激素诱导率。计算公式如下：

发芽率(%)=(第9天统计发芽总数/供试种子数)×100%；

发芽势(%)=(前5天发芽种子数/供试种子数)×100%；

霉变率(%)=(第11天霉变种子总数/供试种子数)×100%；

发芽指数=∑Gt/Dt(Gt为时间t内的发芽数，Dt为相应的发芽时间)。

相对发芽率(%)=(供试种子发芽数/对照种子发芽数)×100%;

种子相对盐害率(%)=[(对照发芽数-盐溶液处理发芽数)/供试种子发芽数]×100%;

激素诱导率(%)=[(激素处理发芽数-对照种子发芽数)/供试种子发芽数]×100%。

1.3 数据处理

利用Microsoft Excel 2010软件进行绘图，运用SPSS 9.0进行单因素方差分析。

2 结果与分析

2.1 白术种子吸水特性

用蒸馏水将白术种子浸泡48 h，并在前12 h内每2 h测定一次含水量，中间12 h每6 h测定一次含水量，后24 h每12 h测定一次含水量，所得结果绘制成图1所示的吸水特性曲线，结果表明，白术种子在最初的6 h内吸水迅速，为其迅速吸水阶段，此时白术种子的吸水率达到80%左右；6～12 h为其缓慢吸水期，在8 h及以上时其吸水率已达到90%以上；在18 h之后白术种子吸水率基本保持不变，即其吸水达到饱和状态。

图1 白术种子吸水特性曲线

表1 不同浓度NaCl条件下白术种子发芽相关指标变化，显著水平(p<5%)

NaCl浓度/(g·L-1)发芽率/%霉变率/%发芽势/%发芽指数相对盐害率/%相对发芽率/%0.058.89±0.019a40.00±0.033d47.78±0.051a196.3±0.064a--0.558.89±0.019a40.00±0.033d52.22±0.051a196.3±0.064a0.000±0.033c100.10±0.057a1.053.33±0.067a45.56±0.051d52.22±0.084a177.8±0.222a5.556±0.051c90.41±0.089a2.037.78±0.069b61.11±0.051c34.44±0.051b125.9±0.231b21.110±0.084b64.38±0.014b4.018.89±0.051c80.00±0.058b14.44±0.069c63.0±0.169c40.000±0.058a32.14±0.088c

2.2 不同条件下白术发芽相关指标测定

2.2.1不同材质发芽床对白术种子发芽的影响

用椰糠、滤纸、棉花和纱网4种不同材料作为白术种子萌发的发芽床，探究不同材质发芽床对白术种子发芽的影响，结果如图2所示。结果表明，白术在椰糠、滤纸、棉花和纱网4种发芽床处理下发芽率分别为70.00%、68.89%、66.67%和51.11%，且其发芽率在椰糠、滤纸和棉花3个处理下差异不显著，但前3个处理的发芽率显著高于纱网处理；其次，在4个处理下白术种子霉变率分别为25.56%、31.11%、30.00%和44.44%，椰糠、滤纸和棉花3个处理之间差异不显著，而纱网处理下白术种子霉变率显著高于前3个处理。说明选用椰糠、滤纸和棉花作为白术萌发的发芽床为宜。

图2 白术种子在不同材质发芽床下的发芽率和霉变率,显著水平(p<5%)

2.2.2不同浸种温度对白术种子发芽的影响

通过15 ℃、20 ℃、25 ℃、30 ℃和35 ℃ 5个温度梯度的蒸馏水浸泡白术种子24 h，探究不同温度对白术种子发芽率和霉变率的影响。结果(图3)表明，当浸泡温度为15 ℃和20 ℃时，白术种子的发芽率分别为56.67%、55.56%，而其霉变率分别为42.22%和43.33%，说明在15～20 ℃下白术种子发芽率和霉变率没有显著差异，且发芽率较低；在20～25 ℃下，白术种子的发芽率显著上升，最高为25 ℃时(67.78%)，此时霉变率也最低(30.00%)；当温度高于25 ℃时其种子发芽率快速下降，且霉变率也迅速上升，当浸泡温度达到35 ℃时其发芽率最低(43.33%)，霉变率最高(52.22%)。说明白术种子萌发的最佳温度为25 ℃左右，温度过高或过低都会使其发芽率降低，霉变率升高。

图3 不同浸种温度下白术种子的发芽率和霉变率

2.2.3不同浓度NaCl对白术种子萌发的影响

从表1可知，随着NaCl浓度增加白术的发芽率、霉变率、发芽势、发芽指数、相对盐害率和相对发芽率的每个水平之间都存在显著差异，其中发芽率、发芽势、发芽指数和相对发芽率随着NaCl浓度的增加而降低，当NaCl浓度为0.5 g·L-1和1.0 g·L-1时，其发芽率、霉变率、发芽势和发芽指数与对照相比没有显著差异，且发芽率分别为58.89%和53.33%，霉变率为40.00%和45.56%，发芽势为52.22%和52.22%，发芽指数为196.3和177.8，说明这2个浓度处理对白术种子萌发没有造成显著影响；当NaCl浓度大于1.0 g·L-1时其发芽率、发芽势、发芽指数和相对发芽率都显著下降，当NaCl浓度达到4.0 g·L-1时，其发芽率、发芽势、发芽指数和相对发芽率仅为18.89%、14.44%、62.96%和32.14%；此外随着NaCl浓度增加白术种子的霉变率、相对盐害率也显著增加，当浓度为4.0 g·L-1时，霉变率和相对盐害率到达最高，分别为80.00%和40.00%；而当浓度为0.5 g·L-1和1.0 g·L-1时，霉变率和相对盐害率最低，分别为40.00%、45.56%和0.00%、5.56%，且2个浓度之间没有显著差异。试验结果表明，当NaCl浓度低于1.0 g·L-1时并不会对白术种子萌发造成显著影响，而当NaCl浓度高于1.0 g·L-1时，随着浓度的增加对白术种子的萌发造成显著影响，甚至丧失萌发能力。

表2 不同GA浓度条件下白术种子发芽相关指标变化情况，显著水平(p<5%)

GA浓度/(mg·L-1)发芽率/%霉变率/%发芽势/%发芽指数相对诱导率/%相对发芽率/%0.058.89±0.019a40.00±0.033a47.78±0.051a196.3±0.064a--10.065.56±0.069a33.33±0.057a57.78±0.069a218.5±0.231a6.667±0.066a111.4±0.111a20.060.00±0.033a40.00±0.033a52.22±0.069a200.0±0.111a1.111±0.192a101.9±0.032a40.062.22±0.069a36.67±0.057a55.56±0.102a207.4±0.231a3.333±0.088a105.9±0.154a80.065.56±0.138a30.00±0.028a61.11±0.189a218.5±0.463a6.667±0.145a111.5±0.245a

由表2可知，本试验中所用的GA浓度对白术种子的发芽率、霉变率、发芽势、发芽指数、相对诱导率和相对发芽率都没有显著的作用，而每个GA处理浓度与对照之间也不存在显著差异，说明本试验条件下的GA浓度对于白术种子的萌发过程没有显著影响。

3 结论与讨论

3.1 发芽床材质对白术种子萌发的影响

选择最佳的发芽条件，做好种子发芽工作在农业生产上具有很大的意义[13]，不同的发芽床对种子的萌发具有影响[14]。本试验中，白术种子在椰糠、滤纸和棉花发芽床下发芽率较高且不存在显著差异，而在纱网下发芽率较低，与史毅等[15]的研究结果相似，其原因可能是椰糠、滤纸和棉花保水性能较好，进而维持温度波动范围不剧烈，而沙网的保水性能差，水分丢失较快，种子无法吸收足够的水分供以萌发[16-17]。在选择白术种子的发芽床时应尽可能选择保水性好的发芽床，以保证正常发芽。

3.2 浸种温度对白术种子萌发的影响

温度是影响种子萌发的一个重要因素[18]。本试验发现，当浸种温度在10～20 ℃时，白术种子的发芽率和霉变率没有显著差异，而温度在20～25 ℃时其发芽率显著增高，霉变率显著降低，温度高于25 ℃时白术种子的发芽率显著降低，35 ℃时达到最低，且霉变率也显著增加。田静等研究表明，在20～25 ℃下白术种子吸水率最高，且为最适宜的萌发条件[19]，本研究结果与之相似；随着温度的升高，萌发相关酶活性逐渐降低甚至失活，导致霉变率升高。综上，20～25 ℃之间是白术种子最适宜的萌发温度范围。

3.3 NaCl浓度对白术种子萌发的影响

喀斯特地貌富含大量的碳酸盐岩，生态环境脆弱[20-21]。植物种子在萌发阶段对盐的抗性是该植物能否在盐碱地生存的前提[22]，有的植物耐盐能力较差，较低盐浓度就影响萌发力，如万寿菊、红花[23-24]。本试验发现，随着盐浓度的上升白术种子的发芽率、发芽势、发芽指数和相对发芽率显著下降，低盐浓度(低于1.0 g·L-1)对白术种子的萌发没有显著影响，而当浓度高于1.0 g·L-1时其发芽率、发芽势和发芽指数都显著低于对照，相对发芽率也随着盐浓度的增加显著降低，当盐浓度为4.0 g·L-1时影响最显著；而其霉变率随着浓度增加也相应增加，且与对照存在显著差异，其相对盐害率也是如此。有研究表明，当NaCl的浓度高于2.0 g·L-1时北苍术种子发芽相关指标均低于对照[25]，对绿豆[25]、蒙桑[26]、黑果枸杞[27]种子的研究结果与之相似；随着盐浓度的增加霉变率也增加，可能是高浓度的盐破坏种子生理环境的原因。但是在土壤条件下引起种子盐胁迫的盐类不止中性盐，其盐成分构成复杂，有待进一步研究。

3.4 GA浓度对白术种子萌发的影响

在解除植物种子休眠上，植物激素逐渐成为人们关注的重点，而GA(赤霉素)作为调控植物种子萌发的关键因素一直被人们所关注[28]。本试验中GA处理对白术种子萌发没有显著作用，说明GA在促进白术种子萌发生根上可能作用不明显。余杨等[29]用 0.1、0.15、0.2、0.25 g·L-1GA浸泡白术种子后也发现对其萌发没有显著作用；张兆英等指出，白术是不存在休眠的植物，且容易萌发但易丧失生命力，所以一般只能保存一年或更短[30]，本研究结果也与其一致。

总之，水分、温度、盐胁迫和休眠等都会影响种子萌发，并对种子的生活力产生影响。白术种子在萌发过程中应选用保水性较好的发芽床，萌发温度控制在20～25 ℃，浸泡时间控制在8～12 h，且在低于1.0 g·L-1NaCl条件下萌发。