环境因子对繁缕种子萌发的影响

于金萍 刘亦学 李琦 张惟 白鹏华

摘要：繁缕[Stellaria media （L.） Vill.]逐渐成为天津设施蔬菜田中的恶性杂草，研究环境因子对其种子萌发的影响对预防及治理繁缕具有重要意义，开展了温度、pH值、干旱胁迫、盐胁迫、埋藏深度等对繁缕萌发的影响试验。结果表明，最适于繁缕种子萌发的温度为10 ℃，其次是15、5 ℃，随着温度升高，萌发率降低，芽长随温度升高而逐渐增加。10 ℃时，不同pH值（5.0、6.0、7.0、8.0、9.0）培养液处理之间种子萌发率无显著差异。在5、20 ℃时，不同pH值对繁缕种子萌发率有显著影响。较高浓度的NaCl、PEG（聚乙二醇）培养液及较深的埋藏深度，皆不利于繁缕种子的萌发。温度、埋藏深度、土壤状况（如盐分含量、pH值、干旱程度）均能影响繁缕种子萌发及幼苗的生长。

关键词：繁缕;种子萌发;环境因子

中图分类号：S451  文献标志码：A  文章编号：1003-935X（2021）03-0015-06

Abstract：Stellaria media （L.） Vill. has gradually become the worst weed in greenhouse vegetable fields of Tianjin. It is of great significance to study the influence of environmental factors on the weed for its prevention and control. Experiments were conducted on the seed germination of S. media under different temperatures，pH，drought stress，salt stress and burial depth. The optimum germination temperature was 10 ℃，followed by 15 ℃ and 5 ℃. The germination rate decreased but the bud length gradually increased with the increase of temperature. There was no significant difference in germination rate among different pH values （5.0、6.0、7.0、8.0、9.0） at 10 ℃，but there were significant difference at 5，20 ℃. The germination rate decreased at higher concentration of NaCl and PEG and the deeper burial depth. Temperature，burial depth，soil conditions （such as salt concentration，pH value，drought） can affect the seed germination and seedling growth of S. media.

Key words：Stellaria media （L.） Vill.;seed germination;environmental factor

繁缕（Stellaria media）为石竹科（Caryophyllaceae）繁缕属（Stellaria L.）一年或二年生草本植物[1]，又名鹅肠草，发生于路旁、田间、溪边，为常见的田间杂草之一，全国各地均有发生。繁缕匍匐茎纤细平卧，节上生出多数直立枝，枝圓柱形，折断中空，茎表一侧有1行短柔毛，其他部分无毛。单叶对生，上部叶无柄，下部叶有柄，叶片卵圆形或卵形;花两性，花单生枝腋或呈顶生的聚伞花序;萼片5张，披针形;花瓣为5瓣，白色，短于萼片，2个深裂直达基部;雄蕊10个，花药紫红色后变为蓝色;子房卵形，花柱3～4个。蒴果卵形，先端6裂。种子多数，黑褐色，表面密生疣状小突点[2] 。

目前有关繁缕的研究主要集中在以下几个方面：一是关于小麦、油菜田等大田作物中除草方法及除草剂的研究。陆剑飞等报道50%草除灵悬浮剂在187.5～225 mL/hm2剂量下对繁缕的防治效果达到85%以上[3];张家喜等对阔世玛防除繁缕效果研究表明，药后40 d株防效、鲜重防效均能达到95%以上[4];丁君等对草除灵与高效氟吡甲禾灵混用对稗草、牛繁缕都有较高的防效[5]。二是关于繁缕的抗药性研究。Kudsk等报道，繁缕对磺酰脲类除草剂有高抗性，并从分子方面对抗性机理进行研究[6-9]。三是繁缕的化学成分分析，研究指出，繁缕体内含有丰富的环肽、黄酮、甾醇、挥发油等化学成分，且由于具有明显的药理活性，在医药研究方面引起了广泛的关注[10-16]。四是对繁缕属组织解剖学进行研究。这为药学繁缕鉴定提供依据[17-18]。

种子萌发是植物发育过程中的关键阶段之一，每种植物的种子萌发都有其特定的环境条件[19]，环境因子如温度、湿度、光照、pH值等能影响种子的萌发[20-21]。明确影响繁缕的环境因子对农事操作中繁缕的预防及治理具有重要的理论意义。

1 材料与方法

1.1 供试材料

繁缕种子于2019年1月中旬采集于天津市西青区辛口镇设施萝卜种子田中，种子采集时已呈成熟状态，带回实验室，自然风干，室温保存。

RXZ-280C人工气候箱，购自浙江省宁波市江南仪器厂。

1.2 试验方法

1.2.1 温度对繁缕种子萌发影响试验 设5、10、15、20、25 ℃等5个温度梯度，光照-黑暗为 12 h-12 h。利用培养皿法，发芽床采用2层湿润滤纸，每个处理放45粒繁缕种子，重复4次，置于人工气候箱中培养，当胚芽长度等于种子长度时视为萌发，不再有种子萌发时试验结束。试验结束时记录种子萌发数量并测量种子芽长。

1.2.2 不同pH值培养液对繁缕种子萌发影响试验 配制5.0、6.0、7.0、8.0、9.0等5个pH值梯度的培养液，采用培养皿法于培养箱10 ℃下进行培养，其他处理同“1.1”节。

1.2.3 干旱胁迫对繁缕种子萌发影响试验 采用培养皿法，选用PEG6000（聚乙二醇），设质量浓度为0.05、0.10、0.15、0.20 g/mL等4个梯度，与之对应的渗透势为-0.1、-0.2、-0.4、-0.6 MPa[22]，蒸馏水作为空白对照，于培养箱 10 ℃ 下进行培养，其他处理同“1.1”节。

1.2.4 NaCl胁迫对繁缕种子萌发影响试验 采用培养皿法，设0.05、0.10、0.20、0.40 mol/L等4个NaCl浓度梯度，水作为空白对照，于培养箱 10 ℃ 下进行培养，其他处理同“1.1”节。

1.2.5 土壤埋藏深度对繁缕种子萌发影响试验 试验采用盆栽法，选用上口正方形、边长 10 cm、高8.5 cm塑料花盆，分别设0.0、0.5、1.0、1.5、20、2.5、3.0、3.5 cm共8个梯度的埋藏深度，使用的土是常用育苗土，培养箱10 ℃，光照-黑暗为12 h-12 h。

1.3 数据分析

种子萌发率计算方法如下：种子萌发率=正常发芽种子数/供试种子数×100%。

采用单因素方差分析 （one-way ANOVA）对不同处理下的种子萌发率及芽长进行分析，用多因素方差分析（general linear model）对pH值和温度互作对种子萌发率进行分析。所用分析软件为SPSS 17.0，确定种子萌发率及芽长在同种处理因素的不同处理水平间及2种因素互作下是否存在显著性差异。

2 結果与分析

2.1 温度对繁缕种子萌发的影响

由图1可知，繁缕适合萌发温度在5～20 ℃间，在10 ℃下繁缕种子萌发率最高，达到9667%，其次是5、15 ℃，萌发率分别为8815%、89.63%，在20 ℃时萌发率为60.03%，当温度为25 ℃时繁缕种子未见萌发。繁缕芽长随着温度的升高而增加，且不同温度之间存在显著性差异。

2.2 pH值对繁缕种子萌发的影响

由图2可知，在温度为10 ℃、培养液pH值分别为5.0、6.0、7.0、8.0、9.0等5个水平下，繁缕种子萌发率分别为99.44%、98.89%、96.67%、98.33%、100.00%，处理间无显著性差异。不同pH值培养液下的芽长也无显著性差异。

2.3 干旱胁迫对繁缕种子萌发的影响

由图3可知，在PEG浓度为0.05、0.10 g/mL时，繁缕种子萌发率与空白对照相比差异显著，但萌发率仍能达到76.7%、80.6%。PEG浓度为015、0.2 g/mL时，萌发率分别为61.7%、3.3%，显著低于0.05、0.1 g/mL浓度下的萌发率。对芽长测量后分析，PEG浓度为0.05 g/mL时平均芽长最长，其次是0.10 g/mL条件下，方差分析表明，0.05、0.10 g/mL浓度条件下的芽长差异不显著。PEG浓度为0.10 g/mL与空白对照、0.15 g/mL 处理之间的芽长差异不显著。

2.4 NaCl胁迫对繁缕种子萌发的影响

如图4所示，在NaCl培养液浓度为0.05、010 mol/L时，繁缕种子萌发率较高，分别是960%、96.1%，与空白对照差异不显著。随着NaCl溶液浓度增加，繁缕种子萌发率降低，在浓度为0.4 mol/L时，萌发率仅为0.6%。繁缕种子对低浓度的NaCl培养液有一定的忍耐力，但在高浓度的培养液下，种子基本不萌发。芽长随NaCl培养液浓度变化的趋势与萌发率变化趋势一致，在浓度为0.05 mol/L时与空白对照相比差异不显著，随着NaCl培养液浓度增加，芽长变短，差异显著。

2.5 土壤埋藏深度对繁缕出苗的影响

由图5可知，土壤埋藏深度≤1.5 cm时，繁缕出苗率均在90%以上，差异不显著;随着埋藏深度增大，出苗率逐渐降低;埋藏深度为2.0、2.5 cm时，出苗率为58.9%、53.3%，在埋藏深度达到35 cm时，繁缕萌发率仅7.79%。方差分析表明，埋藏深度≤1.5 cm与埋藏深度≥2.0 cm，繁缕出苗率呈显著性差异。

2.6 pH值与温度互作对繁缕种子萌发的影响

在5个水平的pH值培养液与5个水平的环境温度下，对繁缕种子萌发率进行方差分析。由表1可知，在环境温度为5 ℃，pH值为5.0、6.0时，繁缕萌发率最高，与其他pH值萌发率相比差异显著。在环境温度为20 ℃、pH值为6.0时，繁缕萌发率最高，与其他pH值萌发率相比差异显著。在温度为10、15 ℃，不同pH值处理下萌发率之间没有显著性差异，且为不同水平温度下萌发率最高。在25 ℃时，繁缕不萌发。

对该双因素进行方差分析，结果（表2）显示pH值、温度对繁缕种子萌发都存在显著差异（P<0.05），二者交互作用（pH值×温度）对繁缕种子萌发亦存在显著性差异（P<0.05）。

3 小结

环境因素是影响种子萌发的重要条件。繁缕的萌发温度在5～20 ℃间，最适萌发温度是 10 ℃，其次是15 ℃，该结果与单宇等的研究结果[23]相似，繁缕芽长随着温度的升高而增加，说明高温不利于繁缕种子的萌发，但适当升高温度有利于幼苗生长。该结果同笔者前期于棚室内调查繁缕发生规律的结果相一致，调查中发现，繁缕最适萌发生长温度为6～18 ℃，低于5 ℃时虽仍有萌发，但数量明显减少[24]，由此解释了繁缕在天津秋茬及越冬设施蔬菜中普遍大量发生的主要原因。

在最适萌发温度10～15 ℃下，不同pH值培养液对繁缕种子萌发率及芽长的影响无显著差异，在5、20 ℃及不同pH值下，不同处理之间繁缕萌发率存在显著差异。在5 ℃下，pH值为5.0、60时繁缕萌发率较高;在20 ℃下，pH值为6.0时繁缕萌发率最高;且萌发率整体呈现出随pH值降低而增加的趋势。赵秋等报道，在大棚蔬菜田中，随着设施年限的增加，土壤pH值逐渐降低[25]，可能是造成设施蔬菜中繁缕发生日趋严重的原因之一[24]。干旱胁迫试验中，较高PEG浓度培养液不利于繁缕种子的萌发。在NaCl培养液浓度为0.05、0.10 mol/L 时，繁缕种子萌发率及芽长较高，萌发率达到96.0%，随着NaCl溶液浓度增加，萌发率及芽长降低;由以上结果说明繁缕对盐胁迫、干旱胁迫有一定的忍耐力，对环境的适应性很强。土壤埋藏深度≤1.5 cm时，繁缕种子萌发率较高，随着埋藏深度增加，萌发率降低，所以对土壤进行深翻，有利于控制浅层土壤中的繁缕种子萌发。

近年来，天津秋茬及越冬设施蔬菜中繁缕发生严重，繁缕现已成为天津设施蔬菜中的恶性杂草，基于繁缕的发生条件及规律，研究一套对繁缕有效的防控措施势在必行。

参考文献：

[1]Heydecker W，Higgins J，Gulliver R L. Accelerated germination by osmotic seed treatment[J]. Nature，1973，246（5427）：42-44.

[2]中国科学院中国植物志编辑委员会.中国植物志[M]. 北京：科学出版社，1996.

[3]陆剑飞，何锦豪，韩志能. 50%草除灵悬浮剂防除油菜田阔叶杂草试验[J]. 浙江农业科学，2000（4）：192.

[4]张家喜，沈言根，江培圣. 阔世玛和世玛防除小麦田杂草药效及安全性试验[J]. 安徽农学通报，2006，12（5）：119-120.

[5]丁 君，于天丛，张 猛，等. 草除灵与高效氟吡甲禾灵混用对稗草、牛繁缕防效研究[J]. 农药研究与应用，2007，6（11）：28-30.

[6]Kudsk P，Mathiassen S K，Cotterman J C. Sulfonylurea resistance in Stellaria media [L.]Vill[J]. Weed Research，1995，35（1）：19-24.

[7]Hall L M，Devine M D. Cross-resistance of a chlorsulfuron-resistant biotype of Stellaria media to a triazolopyrimidine herbicide[J]. Plant Physiology，1990，93（3）：962-966.

[8]Devine M D，Maries M A S，Hall L M. Inhibition of acetolactate synthase in susceptible and resistant biotypes of Stellaria media[J]. Pesticide Science，1991，31（3）：273-280.

[9]Coupland D，Lutman P J W，Heath C. Uptake，translocation，and metabolism of mecoprop in a sensitive and a resistant biotype of Stellaria media[J]. Pesticide Biochemistry and Physiology，1990，36（1）：61-67.

[10]Hu Y M，Ye W C，Li Q，et al. C-glycosylflavones from Stellaria media[J]. Chinese Journal of Natural Medicines，2006（6）：420-424.

[11]胡永美，汪 豪，叶文才，等. 繁缕中的水溶性化学成分[J]. 中国药科大学学报，2005，36（6）：523-525.

[12]胡永美，汪 豪，刘 戈，等. 繁缕的黄酮化学成分[J]. 现代中药研究与实践，2005，19（4）：41-43.

[13]乔善义，郭继芬，申晓娟，等. 从中药繁缕中几个黄酮碳苷成分的分离和分析看LC-MS-MS技术的优势与不足[J]. 分析测试学报，2004，23（增刊1）：40-43.

[14]乔善义，郭继芬，赵毅民，等. MS/MS技术快速发现和分析繁缕中的黄酮碳苷成分[J]. 中国天然药物，2003，1（2）：59-62.

[15]董 琦，黄 元，乔善义. 繁缕化学成分研究Ⅰ [J]. 中国中药杂志，2007，32（11）：1048-1051.

[16]黄 元，董 琦，乔善义. 繁缕化学成分研究. Ⅱ[J]. 解放军药学学报，2007，23（3）：185-187.

[17]邹建华.日本民间药的生药学研究（10）：繁缕属及有关植物的叶、叶柄及毛的组织形态[J]. 国外医学（中医中药分册），1994，16（4）：26-27.

[18]邹建华.繁缕属及有关植物的生药学研究（11）：几种繁缕属及相关属植物茎的解剖学特性[J]. 国外医学（中医中药分册），1994，16（4）：27.

[19]Baskin J M，Baskin C C. Physiology of dormancy and germination in relation to seed bank ecology[M]// Leck M A，Parker V T，Simpson R L，et al. Ecology of soil seed banks. San Diego：Academic Press，1989.

[20]Chachalis D，Reddy K N. Factors affecting Campsis radicans seed germination and seedling emergence[J]. Weed science，2000，48（2）：212-216.

[21]Gao X M，Tang T G，Liang Y，et al. An alert regarding biological invasion by a new exotic plant，Flaveria bidentis，and strategies for its control[J]. Biodiversity Science，2004，12（2）：274-279.

[22]陈 京. 抗旱性不同的甘薯品种对渗透胁迫的生理响应[J]. 作物學报，1999，25（2）：232.

[23]单 宇，赵海光，郑玉红，等. 繁缕[Stellaria media （L.） Vill.]种子萌发特性的研究[J]. 种子，2011，30（1）：42-44.

[24]于金萍，刘亦学，李 琦，等. 设施萝卜田繁缕发生动态及对萝卜产量性状的影响[J]. 杂草学报，2019，37（2）：16-20.

[25]赵 秋，高贤彪，宁晓光，等. 天津地区不同年限设施土壤pH及酶活性变化[J]. 华北农学报，2012，27（1）：215-217.