不同温度和化学试剂对广西莪术种子萌发及幼苗生长的影响

黄宝优 朱艳霞 黄雪彦 吴庆华 周芸伊 韦莹

（广西壮族自治区药用植物园/广西中药资源普查与整理研究重点实验室 广西南宁 530023）

植物种子萌发和幼苗生长作为植物生命周期中关键的阶段，受到内部因素和外部因素共同调控[1]。温度是影响种子萌发以及种苗生长的一个重要因素，适宜的温度条件下种子发芽速度快、出苗一致整齐、种子生命力强[2]。植物激素或生长调节剂能够使酶类以及内部营养物质发生变化，促进或抑制植物种子萌发或幼苗生长，在植物生活史的其他进程中也起着重要的作用[3]。近年来，温度调节法和外源激素法在揭示种子萌发和幼苗生长调控机理方面发挥了重要作用，已成为植物有性繁殖研究的重要手段[4]。

广西莪术Curcuma kwangsiensisS. G. Lee et C.F. Liang 为姜科多年生宿根草本植物，栽培或野生于山坡草地及灌木丛中[5]。广西莪术以干燥根茎、块根入药，分别为传统中药莪术、郁金的基原植物之一[6]，习称桂莪术、桂郁金（广郁金、莪苓），均为广西大宗道地药材，具有行气破血、消积止痛、清心凉血、利胆退黄等功效。现代研究表明，广西莪术根茎、块根药用活性成分主要为挥发油类、姜黄素类及多糖，具有抗肿瘤、抗炎镇痛、抗凝血、抗血小板聚集、抗血栓、抗组织纤维化、保肝、降血糖等作用[7]，在医药领域具有广泛的应用前景。

广西莪术主产于广西，自20 世纪60 年代人工种植获得成功，至今已有六十多年的历史，栽培区主要分布在钦州、玉林、贵港和南宁等，常年种植面积4 000 余公顷，是商品郁金的主流品种[8]。广西莪术繁殖方式有有性繁殖（种子繁殖）和无性繁殖（根茎繁殖）[9-11]，开花多不结实[12]。目前关于广西莪术种子繁殖技术研究尚未见报道，田间生产习惯采用根茎进行无性繁殖，这种繁殖方式需种量大，成本高，增加了资源短缺的压力，而且长期连续的无性繁殖致使广西莪术种性普遍发生退化，药材产量和质量受到影响[13]。因此，探讨广西莪术种子特征和萌发特性，采用有性繁殖进行品种复壮或杂交育种，以培育优良品种势在必行。本研究在探索广西莪术种子萌发温度条件的基础上，研究不同种类及浓度的化学试剂对广西莪术种子萌发和幼苗生长的影响，旨在探索一种实用的、有效的种子处理方法，为广西莪术种子育苗提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料

供试种子采集于广西钦州市灵山县三隆镇陆东村，采种植株为广西莪术Curcuma kwangsiensisS. G. Lee et C. F. Liang 的栽培植株。6—7 月将萎蔫的果穗（花序托及其内瘦果）剪下，晒干，抖出种子（千粒重为8.398～8.897 g），室内阴干，4℃冰箱保存。

1.2 方法

1.2.1 种子萌发特性试验 （1）温度处理：设置10、15、20、25、30℃的恒温和10/20℃、15/25℃、20/30℃变温8 个温度条件。采用滤纸培养法测定，随机挑选100 粒种子为一个重复，4 个重复，每天记录种子发芽数并将发芽种子挑出。

（2）化学试剂处理：按表1 配制不同浓度的赤霉素（GA3）、脱落酸（ABA）、水杨酸（SA）、褪黑素（MT）、生长素（IAA）溶液；将种子浸泡于不同化学试剂中，24 h 后取出，用清水洗净；采用滤纸培养法进行种子萌发测试，每处理设4个重复，每重复100 粒种子，以蒸馏水浸种处理为对照（CK）。发芽期间保持25℃恒温，光周期为每天12 h 光照/12 h 黑暗。每天定时观察记录发芽粒数，以15 d 为限计算种子萌发率。播种后第16 天测量幼苗胚轴芽、胚根长度及鲜重。

表1 外源激素处理浓度

1.2.2 计算方法 发芽率＝种子发芽数／供试种子数×100%。发芽势＝15 d 内种子发芽数／供试种子数×100%。发芽指数(GI)＝∑(Gt/Dt)，Dt指发芽天数，Gt指与Dt相对应的每天发芽种子数。

1.2.3 数据处理 用Excel 软件处理数据并获得标准差，用SPSS 17.0 软件进行处理组间差异显著性分析及相关性分析，用Excel 软件作图。

2 结果与分析

2.1 温度对广西莪术种子萌发的影响

由表2 可知，温度对广西莪术种子的发芽率、发芽势、发芽指数均有显著影响。广西莪术种子在20～30℃均可发芽，在温度为25℃时，发芽率、发芽势、发芽指数各项指标最佳。低温（≤20℃）或高温（≥30℃）条件下几乎无发芽，其发芽势、发芽率和发芽指数很低甚至为0。从发芽进程（图1）上看，25、30℃发芽时间最早，播种后第5 天开始发芽；10、15℃恒温和10/20℃昼夜变温发芽时间最晚，在观测时间内没有发芽。可见，广西莪术种子萌发适宜温度为20～30℃，其中25℃是广西莪术种子萌发最佳条件，高温或低温条件不利于广西莪术种子萌发。

图1 不同温度条件广西莪术种子萌发进程

表2 不同温度对广西莪术种子萌发的影响

2.2 化学试剂对广西莪术种子萌发和幼苗生长的影响

2.2.1 赤霉素（GA3）溶液对广西莪术种子萌发和幼苗生长的影响 由表3 可知，用浓度为50、100 mg/L 赤霉素溶液处理广西莪术种子后，发芽率、发芽势、发芽指数均有所提高，其中发芽率与对照相比分别提高了7%、6%，说明一定浓度的赤霉素处理对广西莪术种子萌发有促进作用。但随着浓度的进一步增加，种子的发芽率、发芽势、发芽指数不再提高，和对照相比，反而略有降低，说明种子萌发开始受到抑制。从幼苗生长上看，赤霉素浓度为50 mg/L 时，广西莪术幼苗胚芽长、鲜重数值较高；当浓度加大，胚芽长、胚根长、鲜重数值随之降低，说明当赤霉素浓度大于100 mg/L 时，对广西莪术种苗生长有抑制作用。因此，低浓度的赤霉素溶液能有效促进广西莪术种子萌发和幼苗生长，高浓度则抑制其种子萌发和幼苗生长。

表3 赤霉素（GA3）溶液对广西莪术种子萌发幼苗生长的影响

2.2.2 脱落酸（ABA）溶液对种子萌发和幼苗生长的影响 脱落酸溶液处理试验见表4。结果表明，经所有浓度的脱落酸溶液处理后，广西莪术种子发芽势差异不显著。发芽率、发芽指数、胚芽长、胚根长以及鲜重在浓度为0～10 mg/L 的脱落酸处理后，整体呈降低的趋势；当浓度增加到20～40 mg/L 时，这些指标又开始升高，直至与对照无显著的差异。说明低浓度的脱落酸溶液对广西莪术幼苗生长有一定的抑制作用。

表4 脱落酸（ABA）溶液对广西莪术种子萌发和幼苗生长的影响

2.2.3 水杨酸（SA）溶液对种子萌发和幼苗生长的影响 水杨酸浓度对广西莪术种子萌发和幼苗生长的影响如表5 所示。试验组与对照组相比，随着水杨酸浓度的增加，广西莪术种子发芽率、发芽势、发芽指数呈下降趋势，说明水杨酸溶液对广西莪术种子萌发有抑制作用。但不同浓度水杨酸处理的幼苗胚芽长与对照相比无显著差异。

表5 水杨酸（SA）溶液对广西莪术种子萌发和幼苗生长的影响

2.2.4 褪黑素（MT）溶液对种子萌发和幼苗生长的影响 褪黑素溶液对广西莪术种子萌发和幼苗生长的影响见表6。随着褪黑素溶液浓度的增加，广西莪术种子发芽势、发芽率和发芽指数都呈不同程度的下降，说明褪黑素溶液对广西莪术种子萌发有抑制作用，且褪黑素浓度越高，抑制作用越明显。当褪黑素溶液处理浓度为 5、10 mg/L 时，广西莪术幼苗胚根长、鲜重与对照相比略有增加，当浓度达到20 mg/L 以上时胚根长、鲜重反而有所减小。说明低浓度褪黑素溶液对广西莪术幼苗生长有一定的促进作用，但高浓度则抑制其幼苗生长。

表6 褪黑素（MT）溶液对广西莪术种子萌发和幼苗生长的影响

表7 生长素（IAA）溶液对广西莪术种子萌发和幼苗生长的影响

2.2.5 生长素（IAA）溶液对广西莪术种子萌发和幼苗生长的影响 由表 7 可知，经浓度为50 mg/L 的生长素处理后，广西莪术种子发芽率、发芽势、发芽指数与对照相比略有提高，其中发芽率较对照提高了3%，表明该浓度对广西莪术种子萌发有一定的促进作用；随着生长素浓度的增加，发芽率、发芽势、发芽指数均有所降低，说明低浓度的生长素对广西莪术种子萌芽有促进作用，高浓度对广西莪术种子萌发反而有抑制作用。经浓度为50～200 mg/L 的生长素溶液处理后，广西莪术幼苗胚芽长、胚根长和幼苗鲜重与对照相比均有所增加，表明该浓度范围的生长素对广西莪术幼苗生长有促进作用；但当浓度增加至400 mg/L 时，广西莪术胚芽长、胚根长和幼苗鲜重则显著减少。可见，低浓度的生长素溶液可促进广西莪术种子萌发和幼苗生长，而高浓度时作用相反。

3 讨论与结论

诸多影响种子萌发和植物生长的环境因素中，温度是影响种子萌发和幼苗生长的主要因素。本实验研究表明，广西莪术种子萌发适宜温度为20～30℃，高温或低温条件不利于广西莪术种子萌发。研究发现，25℃条件下广西莪术种子萌发时间最早，发芽率最高，是广西莪术种子萌发最佳的温度条件，接近于其在原产地生长期的自然温度[14]，说明广西莪术种子在常温条件下可以正常萌发。

外源激素是一类具有生理调节功能的植物生长调节剂，能控制植物生长和调节生理等[15]。本研究通过探究不同浓度及种类激素处理下的广西莪术种子萌发和幼苗生长指标情况发现，一定浓度（50～100 mg/L）的赤霉素和生长素溶液能有效促进种子萌发和幼苗生长；随着处理浓度的增加，各萌发指标整体呈现出先升高后降低的变化趋势，结果与现有文献[4，16-17]报道结果相似。本研究结果表明，不同浓度的水杨酸、褪黑素溶液可抑制广西莪术种子萌发，但对幼苗生长没有影响；不同浓度的脱落酸溶液对广西莪术种子萌发没有显著影响，低浓度的脱落酸溶液对广西莪术幼苗生长有一定的抑制作用。这与陆玉建等[4]、毛晶晶[18]、刘建福等[19]的观点一致。

莪术是广西特色药材，是入选“桂十味”的广西道地药材品种[20]，在广西拥有悠久的栽培历史，在生产上长期使用根茎无性繁殖方法繁育种苗，不仅消耗大量的种姜（种茎），还使其生理年龄逐年增加，个体在发育阶段逐渐老化，出现早衰现象，从而导致药材产量和质量下降。种子繁殖不仅具有简便、经济、繁殖系数大的特点，还能克服上述弊端，是种苗生产的首选。关于姜黄属甚至姜科植物有性繁殖的研究报道较少，参考资料有限。本研究初步掌握了广西莪术种子萌发和幼苗生长的特性，但不同温度及不同化学试剂处理后，广西莪术种子发芽率偏低，其种子是否存在休眠现象或有其他萌发抑制物质影响，仍需进一步研究。

综上所述，适宜的温度和化学试剂处理能够有效促进广西莪术种子的萌发及幼苗的生长。综合本实验研究结果认为，广西莪术种子萌发适宜温度为20～30℃，最适温度为25℃，50、100 mg/L GA 和50 mg/L IAA 能显著促进种子萌发和幼苗生长。