栝楼种子育苗萌发因素筛选及优化

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栝楼种子育苗萌发因素筛选及优化

张荣超，辛杰，霍立群，张永清
(山东中医药大学， 济南 250355)

目的：对栝楼种子萌发的主要影响因素进行筛选，确定各因素下栝楼种子的最佳萌发条件，为栝楼种子规模化繁殖提供参考。方法：采用单因素方差分析法对各因素水平进行显著性差异分析。结果：吸胀时间、消毒方式、发芽温度、发芽床、光照时间等因素对栝楼种子萌发均存在不同程度的影响。结论：在各单因素筛选的前提下，30 ℃温水吸胀8～10 h，采用75%乙醇或10%次氯酸钠浸泡15 min，30 ℃发芽温度，采用砂间发芽床，光照处理等均可有效促进栝楼种子萌发。

栝楼； 种子； 萌发

栝楼(TrichosantheskirilowiiMaxim.)为葫芦科多年生宿根攀援草本植物，其果实、种子、果皮、根均可药用，是我国传统常用中药[1]。栝楼为雌雄异株，异花授粉植物，具有易栽培、好管理的特点。现阶段栝楼的繁殖方式主要是根茎繁殖和种子直播。根茎繁殖需占用大量原材料，因此,从长远来看,用种子繁殖实生苗是一种经济实用的方法。但栝楼种壳十分坚硬，种子萌芽时吸水非常困难。通常情况下，未催芽的栝楼种子直播发芽率只有10%～20%，而且出芽时间长，极不整齐，雌雄株比例严重失调(3∶7)，不利于栝楼的生产栽培。因此，本研究从种子吸胀时间、消毒方式、发芽温度、发芽床的选择、光照时间等方面对栝楼种子萌发条件进行因素水平优化筛选，以期为栝楼种子的规模化繁殖提供参考。

1 材料、试剂与方法

1.1 材 料

栝楼果实于2014年11月，采自山东中医药大学栝楼种植圃。采摘后悬挂在室内通风处，至果实晾干后取出种子，放在阴凉干燥处备用。经张永清教授鉴定为葫芦科栝楼属植物栝楼(TrichosantheskirilowiiMaxim.)的干燥成熟种子。

1.2 仪器与试剂

直径9 cm培养皿、恒温培养箱、万分之一分析天平、放大镜、游标卡尺、解剖刀、称量瓶、砂床等实验室常用仪器设备。

0.1%氯化汞溶液、75%乙醇、10%次氯酸钠溶液、四唑、无菌水等。

1.3 方 法

1.3.1 种子吸胀时间研究

精密称量种子单粒重，于冷水中浸泡2，4，6，8，10，12，24，26，28，32，36，48，52，56，60，64，68，72 h取出，用吸水纸吸干种子表面水分后分别称重，记录结果，直至恒重，重复3次。

1.3.2 发芽前消毒效果研究

从混合均匀的净种子中随机取适宜数量的栝楼种子，设置4种消毒处理：75%乙醇浸泡种子15 min、10%次氯酸钠浸泡种子15 min、0.1%氯化汞浸泡种子10 min、蒸馏水冲洗至无味。纸上培养法，每皿20粒，3次重复，观察比较种子霉烂情况，选择最佳的消毒处理方法。

1.3.3 发芽温度的选择

将吸胀后的净种子分别置于20，25，30，35 ℃恒温培养箱中进行纸上发芽试验，每皿20粒，重复3次。观察记录种子的始、末发芽时间和发芽率，从而选择最适宜的发芽温度。

1.3.4 发芽床的选择

设纸上、纸间、砂上、砂间等4种发芽床在已确定的最适宜发芽温度下进行发芽试验，每皿20粒，3次重复，观察记录种子的始、末发芽时间和发芽率，从而选择最适宜的发芽床。

1.3.5 光照条件的选择

设置黑暗和12 h光照2种实验条件，将净种子在已确定的最佳发芽温度和发芽床上进行发芽试验，每皿20粒，重复3次，观察记录种子的始、末发芽时间和发芽率，从而对光照条件进行选择。

1.3.6 生活力测定

采用TTC(2，3，5-氯化三苯基四氮唑)法[2]。

2 实验结果

2.1 种子吸胀时间结果分析

以12 h为吸胀时间/单位，以种子增重为纵坐标进行绘图统计。由图1可知，种子吸胀速度以A组种子(单粒重gt;0.300 g)在前24 h之内吸水较快，在24～36 h内均吸胀平衡。B组栝楼种子(0.25 glt;单粒重lt;0.300 g)持续吸胀，在72 h后吸胀平衡。C组种子(单粒重lt;0.250 g)吸水速度缓慢，吸水速率较为稳定，种子在60 h后吸胀平衡。对实验后所有种子进行TTC法活性检测，所有种子胚乳均被染成红色，说明种子均具有活性。

鉴于种子吸胀时间较长，采用30 ℃温水进行加速试验，结果见图2。可以看出，30 ℃温水浸泡栝楼种子在前8 h内重量变化比较明显，8 h以后变化比较平坦，12 h后基本不变，可以认为种子已经吸胀饱和，为方便起见，选择8～10 h为栝楼种子最佳吸胀时间。

图1 栝楼种子吸胀速度线形图

图2 种子吸胀30 ℃温水加速试验(n=20)

2.2 消毒效果结果分析

栝楼种子在发芽过程中，会出现霉烂情况，通过采用不同的消毒方法对其进行处理，15 d后统计其结果(表1)，发现采用75%乙醇浸泡15 min其始发芽时间为7 d，15 d后霉烂率为23.33%，消毒效果为53.33%，30 d发芽率为46.67%；采用10%次氯酸钠浸泡15 min其始发芽时间为8.5 d，15 d后霉烂率为25%，消毒效果为41.66%，发芽率为35%；采用0.1%氯化汞浸泡15 min其始发芽时间为11 d，15 d后霉烂率为16.67%，消毒效果为28.33%，30 d发芽率为23.33%；采用水冲洗5～6次其始发芽时间为10 d，15 d后霉烂率为51.67%，30 d发芽率为11.70%。由上述实验可知，75%乙醇和10%次氯酸钠消毒15 min，均能起到良好的消毒效果且能明显促进种子萌发。

2.3 发芽温度的考察结果与分析

由表2可以看出，温度对栝楼种子的发芽率影响比较大，差异性比较显著，发芽率由高到低顺序为：30 ℃gt;25 ℃gt;35 ℃gt;20 ℃；其中在20 ℃和35 ℃时变异系数较大gt;5%，发芽率存在显著性差异，而25、30 ℃时变异系数lt;5%，发芽率较稳定。因此，选择30 ℃为栝楼种子的最佳发芽温度[3]。

表1 栝楼种子消毒实验结果与分析(n=60)

参 数75%乙醇15min10%次氯酸钠15min0．1%氯化汞15min水冲洗5～6次始发芽时间(d)77111015d霉烂率(%)23．332516．6751．6715d消毒效果(%)53．3341．6628．3320．0030d发芽率(%)46．6735．0023．3311．70

表2 温度对栝楼种子萌发的影响(n=20)

温度(℃)均发芽率(%)标准差变异系数(%)显著性差异2025．008．660324．7436a2536．672．88684．3301b3043．332．88683．4641c3533．335．773510．8235d

2.4 发芽床的考察结果与分析

由表3可以看出，砂间发芽床对栝楼种子的发芽率有显著影响，纸上、砂上和纸间没有显著性差异；4种发芽床的发芽率从大到小依次为：砂间gt;纸间=砂上gt;纸上。砂间发芽床的发芽率最高，种子霉变腐烂较少，并且操作方便，水分保持状况良好，所以选择砂间为栝楼种子的最佳发芽床。

表3 发芽床对栝楼种子萌发的影响(n=20)

发芽床均发芽率(%)标准差变异系数(%)显著性差异纸上41．672．88683．5348a砂上43．672．88683．7653a纸间43．672．88684．0280a砂间66．332．88683．9365b

2.5 光照条件的考察结果与分析

由表4可以看出，30 ℃培养温度下，光照条件的不同对栝楼种子发芽率没有显著性影响：种子在黑暗处理下发芽较快(3 d可见发芽)，发芽率达46.67%。光照12 h，出芽较慢(7 d可见出芽)，出芽率达43.33%，光照对种子萌发具有抑制作用[4]。通过观察发现黑暗处理的幼苗须根较多，主根较弱，植株根茎细且长；光照条件下幼苗矮壮，根茎较粗。随后进行了最佳光照时间筛选，发现每日累计光照时间6～8 h，种子萌发较快且幼苗健康。

表4 光照条件对栝楼种子萌发的影响(n=20)

条件发芽率(%)标准差变异系数显著性差异光照12h43．332．88683．9365a黑暗46．675．773510．1885a

3 结果与讨论

本研究初步筛选了对栝楼种子萌发有显著影响的因素。综合研究结果与分析认为，发芽前30 ℃温水吸胀8～10 h、75%乙醇或10%次氯酸钠浸泡15 min、发芽温度为30 ℃、采用砂间发芽床、光照处理等均能有效促进栝楼种子萌发。

由实验发现，种子萌发吸胀时间与种子单粒重呈负相关，单粒重gt;0.300 g的种子在24～36 h内均吸胀平衡；单粒重介于0.250～0.300 g之间的种子在72 h后吸胀平衡；单粒重lt;0.250 g的种子在60 h后吸胀平衡。随后采用TTC法进行种子胚活性检测，发现单粒重较大的种子染色程度较深，说明种子活性较高；单粒重较小的种子染色程度较浅，种子活性较小。这说明种子吸胀速度与种子活性相关，而单粒重一定程度上与种子活性正相关。

75%乙醇和10%次氯酸钠消毒15 min，对于栝楼种子均能起到良好的消毒效果，而且这2种消毒方式均能明显促进种子萌发。乙醇和次氯酸钠在某种程度上可以改变种子生理生化反应特性,促使其相关酶活性升高或下降,或降低种子萌发的其它不良影响，从而促进植物体的组织器官形态建成和生长发育，提高种子活力[5-6]。

种子黑暗处理须根较长，可以采用BAP/D模型进行解释，即遮阴条件会抑制植物色素的形成，而植物色素会抑制PIF相关蛋白合成，因此，遮阴条件会促进BAP结合，从而促进植物根部细胞伸长[7]。

通过本实验的单因素筛选，认为后期发芽床的选择尤为重要[8]。同时，采用果实水浸液对种子浸泡处理，未发现对种子萌发的显著性抑制作用[9-10]。

种子萌发通常被描述为一个由3个阶段所组成的过程，随着水分吸收开始(阶段Ⅰ，吸胀作用)，重新开启代谢过程(阶段Ⅱ)，胚根突破周围结构完成萌发(阶段Ⅲ)(图1)[11]。其萌发是一个复杂的多步骤过程，与过程中的生理生化反应、有关蛋白的合成，以及植物激素、外源环境等均有关[12-13]。目前，关于栝楼种子萌发技术研究较多，但研究指标杂乱，问题较多。栝楼种子萌发决定因素仍存在争议，各种调控机制仍未清晰，这些都需做进一步的研究及探讨。

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The Selection and Optimization ofTrichosantheskirilowiiSeed Germination Factors

ZHANGRongchao,XINJie,HUOLiqun，ZHANGYongqing
(Shandong University of Traditional Chinese Medicine,Ji’nan 250355，China)

objective:To study the main factors that influence the seeds germination ofTrichosantheskirilowii,and to determine the best conditions of various factors,providing a reference forTrichosantheskirilowiiseed scale breeding.Method:Using single factor analysis of variance to detect the significant difference of each factor level.Results:Imbibition time,disinfection method,germination temperature,germination bed,illumination time have different influences on seed germination.Conclusion:On the premise of each single factor levels,30 ℃ warm water imbibition 8-10 h,with 75% EtoH or 10% sodium hypochlorite for 15 min,30 ℃ germination temperature,using the sand germinating bed,light treatment etc all can effectively promoteTrichosantheskirilowiiseed germination.

Trichosanthiskirilowii; seeds; germination

2016-01-11

国家科技支撑计划(编号：2011 BAI 06 B 06)；山东省科技发展计划项目(编号：2011 GSF 11904)。

张荣超(1987—)，男，山东济南人；博士研究生，主要从事中药质量与资源研究；E-mail：zhronhchao@163.com。

郭庆梅，教授，博士生导师，主要从事中药鉴定和中药资源研究；E-mail：qmguo@sina.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2016.07.031

S 567.23+9

A

1001-4705(2016)07-0031-04