镰形棘豆的种子萌发特性研究

孙悦 包旭宏 陈红刚 王彦峰 徐晓娟

摘要 ［目的］研究镰形棘豆种子萌发特性，提高镰形棘豆种子发芽率。［方法］对镰形棘豆种子进行形态特征鉴定，并测定净度、百粒重、生活力、吸水率、发芽率等指标，比较不同处理方法和浓硫酸浸泡时间对镰形棘豆种子萌发的影响。［结果］镰形棘豆种子净度为93.2%，百粒重为0.339 9 g，生活力为80%，浓硫酸浸泡种子的发芽率均显著高于对照组（P<0.05），其中浸泡8 min的种子发芽率高达93.33%。［结论］镰形棘豆种子有硬实现象，用浓硫酸浸泡8 min可有效破除其硬实现象，提高种子发芽率。

关键词 镰形棘豆；种子形态特征；萌发特性；发芽率

中图分类号 S 567.23  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2023）12-0154-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.12.035

Study on Germination Characteristics of Oxytropis falcata Seeds

SUN Yue1，BAO Xu-hong2，3，CHEN Hong-gang1 et al

（1.Gansu University of Chinese Medicine，Lanzhou， Gansu 730000;2.Tibet Qizheng Tibetan Medicine Co.， Ltd.，Linzhi，Tibet 860000;3.Gansu Qizheng Tibetan Medicine Co.， Ltd.，Lanzhou，Gansu 730000）

Abstract ［Objective］To study the germination characteristics of Oxytropis falcata seeds and improve the germination rate of Oxytropis falcata seeds. ［Method］The morphological characteristics of Oxytropis falcata seeds were identified， and the clarity， 100-grain weight， vitality， water absorption， germination rate and other indexes were determined， and the effects of different treatment methods and soaking time in concentrated sulfuric acid on the germination of Oxytropis falcata seeds were compared. ［Result］The clarity of the Oxytropis falcata seeds was 93.2%， the weight of 100 seeds was 0.339 9 g， the viability was 80%， and the germination rate of concentrated sulfuric acid soaked seeds was significantly higher than that of the control group （P<0.05）， among which the germination rate of 8 min concentrated sulfuric acid-soaked seeds was as high as 93.33%. ［Conclusion］The seeds of Oxytropis falcata have a hard image， and soaking with concentrated sulfuric acid for 8 min can effectively break the hard realization image and improve the germination rate of seeds.

Key words Oxytropis falcata;Seed morphological characteristics;Germination characteristics;Germination rate

基金項目 国家重点研发计划项目（2019YFC1712305）。

作者简介 孙悦（1999—），女，甘肃天水人，硕士研究生，研究方向：中药炮制与制剂工艺。*通信作者，正高级工程师，从事中藏药材资源及新药制剂研究开发工作。

收稿日期 2022-07-18；修回日期 2022-08-18

镰形棘豆（Oxytropis falcata Bunge）为豆科（Leguminosae）棘豆属（Oxytropis D.C.）多年生草本植物，又名镰荚棘豆、九头草、莪大夏;生于海拔2 700～4 500 m的山坡、河谷、河漫滩草甸，分布于甘肃、青海、新疆、四川和西藏等地［1］；其味辛、性寒，入肺、脾二经，可治高热、喉炎、黄水疮、便血等外用治刀伤［2］。据《晶本株草》等藏药药典记载其全草可入药，在藏药中被称作草药之王，镰形棘豆可治扁桃体炎、气管炎、流行性感冒、炭疽病、麻风病等［3-4］。镰形棘豆是多种复方藏药制剂的主要组成药材，如奇正青鹏软膏、奇正消痛贴膏、六味镰形棘豆散、九味青鹏散、十八味欧曲丸、二十九味羌活散、达斯玛保丸等制剂［5］。

目前对镰形棘豆的研究多集中在化学成分和临床药理等方面，对镰形棘豆种子萌发特性和人工繁育鲜有报道。有研究调查发现，镰形棘豆分布区域狭窄，植被稀疏，自身繁殖率低下，种群更新十分缓慢，恢复能力极差［6］，由于人们的过度开采，在藏区已很难找到分布的野生资源，其野生资源濒临灭绝。该试验对镰形棘豆种子进行形态特征鉴定，并测定净度、百粒重、生活力、吸水率、发芽率等指标，系统分析镰形棘豆的种子质量，旨在为镰形棘豆规范化种植提供可靠基源，使这一民族药材得以可持续利用与开发。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 试材。镰形棘豆种子于2021年12月收集于甘肃奇正藏药公司青海海南种植基地，海拔3 000～3 400 m（99°～101.5°E，35.5°～37.0°N），主要位于日月山隆起帶及青海湖盆地，植被以高原草甸为主，为青海省主要牧区之一，同时耕作油菜和牧草。土壤以砂壤土、草甸土为主。由甘肃中医药大学杜弢教授鉴定为镰形棘豆（Oxytropis falcata Bunge）种子，阴干后4 ℃冰箱储存（图1）。试验在甘肃中医药大学和平校区栽培实验室完成。

1.1.2 仪器。体式显微镜，型号SN71，宁波舜宇仪器有限公司；光照培养箱，型号GTOP-500Y，浙江托普仪器有限公司；人工气候箱，型号LRH-550-G，广东泰宏科学仪器股份有限公司；电子分析天平，型号PTX-FA210S，华志电子科技有限公司；精密鼓风干燥箱，型号101-2SB，杭州绿博仪器有限公司；立式压力蒸汽灭菌器，型号LDZX-50KBS，上海申安医疗机械厂。

1.1.3 试剂。TTC溶液，批号070601，上海蓝李科技发展有限公司；8%次氯酸钠溶液，批号20190601，天津市大茂化学试剂厂；

98%浓硫酸，批号20210903，天津市大茂化学试剂厂。

1.2 试验方法

1.2.1 种子形态特征观察。随机挑选20粒种子，观察种子的颜色、形状、纵剖面及表面特征，测量种子长度、宽度、厚度。

1.2.2 种子净度测定。

参照GB/T 3543.3—1995《农作物种子检验规程净度分析》方法［7］，随机称取供试种子3 g，将种子进行净选，分好种子、其他种子、有生命杂质和无生命杂质，分别称重，重复3次。

1.2.3 种子百粒重测定。

取净选后的种子，参照GB/T 3543.7—1995《农作物种子检验规程其他项目》方法［8］，随机选取3组种子，每组100粒，精密称重（0.000 1 g），重复5次。

1.2.4 种子吸水率测定。

随机称取镰形棘豆种子2份，每份2.0 g。其中一份用研钵研磨种子至种皮脱落，但不损伤胚为宜，另一份为完整种子，不做处理（CK），每个处理加入75 mL蒸馏水浸泡，置于25 ℃恒温培养箱，于2、4、6、8、24、36、48 h取出种子，用吸水纸把表面多余水分吸干再称重，重复3次。计算种子吸水率，并绘制吸水率图。

吸水率=种子吸水后质量-种子干重种子干重×100%

1.2.5 种子生活力测定。

参照范为等［9］的研究方法测定镰形棘豆种子生活力。

生活力=有生活力种子数供试种子数×100%

1.2.6 不同处理方法对镰形棘豆种子萌发的影响。

1.2.6.1 机械处理种皮 。

随机挑选备用种子1 000粒，将种

子置于石英砂的研钵中研磨，研破种皮，但不伤及内部的胚，以种子表面失去光泽为止，用蒸馏水浸泡24 h，置于吸水纸上晾干待用。

1.2.6.2 化学处理。

随机选取1 000粒镰形棘豆种子，放入盛有浓硫酸的烧杯中，浓硫酸浸泡（2、5、8、11、14 min）后，用孔径0.8～1.0 mm的滤网将种子过滤出来，用蒸馏水冲洗种子至pH试纸检测呈中性后，用5%次氯酸钠溶液消毒5 min，后用无菌水漂洗3次［10］，置于吸水纸上晾干待用。

1.2.6.3 热水处理。

随机挑选备用种子1 000粒，放入盛有80 ℃热水的小烧杯中，用玻璃棒搅拌使所有种子均匀受热，5 min后将种子取出，置于吸水纸上晾干待用。

将处理完的种子移入培养箱，采用纸上法对不同方法处理后的种子进行萌发行为［11］。开始发芽后，每日定时检查并记载每组重复的种子发芽数，同时取出已发芽的种子。以蒸馏水浸泡种子24 h为对照（CK）。每皿播种50粒，每个处理3次重复，25 ℃全光照恒温培养，测定发芽率和发芽指数，第6天统计发芽势，直到连续15 d后不再有发芽种子出现时为止，萌发试验结束。

按下列公式计算种子的发芽率、发芽势等萌发指标。

发芽率=发芽种子总数供试种子总数×100%

发芽势=第6天发芽种子数供试种子数×100%

发芽指数＝GtDt

式中，Gt为第t天种子的发芽数；Dt为相应的发芽天数。

1.3 数据分析 使用Microsoft Excel 2019进行数据整理及作图，采用SPSS 17.0进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 镰形棘豆种子形态特征

通过外部形态观测，镰形棘豆种子颜色在褐色至黑色之间，形状主要为肾形，表面有光泽，较坚硬。种子长为（2.34±0.26）mm，宽为（1.91±0.14）mm，厚为（0.97±0.10）mm，百粒重为（0.339 9±0.009 0）g。种脐位于腹面微凹处，2片子叶，胚根呈环状弯曲并短于子叶（图2）。

2.2 镰形棘豆种子净度 经测定，镰形棘豆种子净度为93.2%，3次重复的结果误差在5%以内。说明种子含有较少的杂质，表明此分析方法准确可行。

2.3 镰形棘豆种子吸水率

镰形棘豆种子的吸水过程可分为快速吸水期、缓慢吸水期和近饱和期3个时期。由图3可知，机械损伤的去种皮种子前2 h的吸水率持续上升，2～8 h的吸水率上升平稳，8 h后吸水率趋于平缓，至48 h吸水率达到133.88%的近饱和期；完整种子（CK）前4 h的吸水率快速上升，4～8 h的吸水率缓慢增加，至48 h吸水率达到47.56%的近饱和状态。该试验表明，镰形棘豆种子存在吸水障碍问题，种皮有较差的透水性，破坏外种皮可促进种子的吸水。

2.4 镰形棘豆种子生活力

镰形棘豆种子在不同处理组合下生活力最高为80%，最低为40%，相差较大。由图4可知，处理组合A1B3C3的种子生活力最高，染色效果也最好（图5），与其他处理组合存在显著差异（P<0.05）。由表1可知，各因素的主次为染色温度、TTC浓度、染色时间，其中染色时间的效应无显著性，染色温度和TTC浓度差异显著（P<0.05）。

2.5 不同处理方法对镰形棘豆种子发芽的影响

对镰形棘豆种子分别进行热水、研磨、浓硫酸浸泡3种方式的处理，分别测其发芽率及发芽势，研究镰形棘豆种子的最佳萌发方式，结果如表2所示，研磨种皮和浓硫酸浸泡2种方法均可以显著提高镰形棘豆的发芽率，加快种子萌发进程，缩短平均萌发时间。由表2可知，用浓硫酸浸泡过的镰形棘豆种子较其他处理方法生长最好，胚根最长且萌发时滞最短，发芽率和发芽势均最高。经热水处理后的种子和CK无差异，发芽率才16.00%，表明热水处理对镰形棘豆种皮机械束缚的解除无效果，说明镰形棘豆种子可能对高温敏感，或是种皮硬实程度较高，通过热水的软化仍不能破除休眠。经研磨处理的种子发芽率可达66.66%，原因可能是研磨过程中对种皮造成一定程度伤害或摩擦不均匀导致种胚冲破种皮的束缚拥有更好的透水性，该结果也证明种皮透性是镰形棘豆种子发芽率低的主要限制因素。

2.6 濃硫酸处理时间对镰形棘豆种子发芽的影响

由表3可知，随着浓硫酸浸泡时间的延长，镰形棘豆种子发芽率呈现

出先上升后下降的趋势；浓硫酸浸泡2、5、8、11、14 min 均能不同程度地破除硬实，且与对照相比差异显著（P<0.05），其中浸泡 8 min的效果最好，浸泡11、14 min 的种子发芽率低于 8 min 处理，可能浸泡时间过长，致部分种胚受损。因此，可选择浓硫酸浸泡8 min作为破除镰形棘豆种子硬实的最佳方法。

3 结论与讨论

硬实是种子休眠的一种形式，是豆科植物中普遍存在的现象，主要是由种皮不透水所致［12-13］。彭幼芬［14］认为，种子硬实数量由基因控制，与种子的成熟度和环境有关。硬实种子可长期保持其生活力，对种质资源的保存有特殊意义［15］，但硬实又会造成发芽率低，种苗稀少，种群更新慢。从该试验吸水率测定可以明显看出镰形棘豆种子的种皮有较差的透水性，从而导致种子发芽率低。

浓硫酸浸种是破除种子硬实最常用的化学方法，酸蚀可以把种皮变薄，增加种皮的透性。陈叶等［16］用浓硫酸处理4、6、8、10 min破除镰形棘豆种子硬实，用蒸馏水浸种24 h，再用激动素（CTK）+硝酸钾（KNO3）组合处理进行种子引发，其中浓硫酸处理8 min效果最好，种子的发芽率达82.7%，与该研究结果一致。贾娟等［17］设置浓硫酸处理镰形棘豆种子5、15、20、40、60 min，其中浓硫酸处理20 min效果最好，发芽率达74%，与该研究相差较大，可能与种源的生境不同相关，年降水量、海拔、年均气温、经纬度、土壤等生态因子的差异［18］及种粒大小、成熟度划分均会影响种子的萌发特性和种子的质量，有待于今后的深入研究。

该试验中，98%的浓硫酸浸泡8 min镰形棘豆种子发芽率可达93.33%，说明浓硫酸浸泡能够很好地破除镰形棘豆种子的硬实，破坏种皮结构，增加种皮的透性，缩短种子完成萌发所需要时间，并加快萌发进程。虽然浓硫酸破除硬实效果显著，但操作时需小心谨慎，种子处理后要完全洗净，否则易造成酸害。

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