77份山西恒山野生蒙古黄芪种子萌发特性研究

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(1.山西省农业科学院旱地农业研究中心， 山西 太原 030031；2.农业部黄土高原作物基因资源与种质创制重点实验室， 山西 太原 030031；3.山西省农业科学院农产品贮藏保鲜研究所， 山西 太原 030031；4.山西农业大学园艺学院， 山西 太谷 030801； 5.山西省农业科学院， 山西 太原 030031)Study on Seed Germination Characteristics of 77 Wild Astragalus membranaceus var.mongholicus Accessions from Shanxi HengshanGUO Xianlong1, FENG Jin3, WANG Junjie2, NIU Tiequan4, GU Rong5,LIANG Gaimei1, LIAN Aixiang5, GAO Xiuping1,2

蒙古黄芪[Astragalusmembranaceus(Fisch.) Bge.var.mongholicus(Bge.)Hsiao]为豆科多年生草本植物，具增强免疫力、抗衰老、抗肿瘤、降压、降血糖等多种作用[1]，是大宗常用的药食同源中药材[2]。蒙古黄芪主要分布于内蒙古、山西、河北等地[3]。山西恒山产的野生蒙古黄芪品质上乘，堪称“世界之最”，倍受国内外市场欢迎[4]。目前蒙古黄芪野生资源濒临枯竭，人工栽培的蒙古黄芪成为商品黄芪的主要来源[5]。蒙古黄芪主要以种子播种繁殖，其种子发芽率低、出苗不整齐，严重影响蒙古黄芪的标准化栽培生产[6-7]。选育自然发芽率高的品种是解决这一重大问题的根本途径。本试验开展了野生蒙古黄芪种子萌发能力的比较研究，旨在筛选自然萌发能力强的野生蒙古黄芪种质，为蒙古黄芪标准化栽培生产与优良品种选育提供优异的种质材料。

1 材料与方法

1.1 材 料

供试的77份野生蒙古黄芪种子，是项目组2016年7月在山西恒山东经113°22′～113°58′、北纬39°27′～39°43′、海拔1 384～1 973 m处收集(收集信息见表1)，经山西农业大学王玉庆教授鉴定确认为豆科植物蒙古黄芪[Astragalusmembranaceus(Fisch.)Bge.var.mongholicus(Bge.)Hsiao]的种子。

表2 77份山西恒山野生蒙古黄芪种子发芽与硬实特性

编号发芽率 (%) 发芽势 (%) 发芽指数 初始发芽时间(d)硬实率 (%) H13.86±0.26rst3.86±0.26uvw7.84±0.62qr294.19±1.06bcdefH212.76±1.02ij12.76±1.02jkl20.20±1.46kl268.41±1.97uvH34.21±0.42qrst4.21±0.42stuvw7.78±1.05qr291.76±1.41def-ghiH414.73±0.53hi14.73±0.52ij18.60±1.13lm350.10±2.16xH50u0x0y-92.78±2.08cdefgH60u0x0y-93.53±0.68bcdefH70u0x0y-93.93±0.90bcdefH82.66±0.50stu2.66±0.50vwx3.06±0.20uvwx385.96±4.04jklm-noH96.20±0.69nopqr6.29±0.69qrstu12.44±1.44o293.76±0.96bcdefH106.11±0.33opqr6.11±0.33rstu10.30±0.74opq293.33±3.30bc-defgH110u0x0y84.50±1.87mnopH124.08±0.54qrst4.08±0.54tuvw7.90±1.18qr293.78±3.00bcdefH130u0x0y96.56±2.86abcH142.27±0.36stu2.27±0.36wx4.06±0.45tuvwx287.25±2.48ijklmnH150u0x0y-100.00±0.00aH160u0x0y-93.83±3.06bcdefH176.05±0.57opqr6.05±0.57rstu12.28±1.22op296.08±1.54abcdH187.91±0.54mnop7.91±0.54pqr15.12±1.26n282.83±0.85nopH199.90±0.93klm9.90±0.93nop19.86±2.32kl290.19±3.28fghijH205.43±0.60pqr5.43±0.60rstu10.60±1.02op295.10±0.95bcdeH219.68±0.69lm0x5.05±1.26stuvw6100.00±0.00aH2210.25±0.37jklm10.25±0.37mnop15.71±0.98n294.00±2.45bcdefH236.44±0.60nopqr5.00±1.01stuv6.93±1.06rs297.67±2.05abH2426.04±2.22e24.13±1.79g38.83±1.42g278.08±0.72qr

1.2 方 法

1.2.1 种子发芽试验

采用培养皿法。每个培养皿摆放种子50粒，3次重复。种子经5%次氯酸钠消毒20 min，取出后用蒸馏水漂洗干净，置于垫有2层洁净滤纸的灭菌培养皿中。加入适量消毒水，保持滤纸湿润，于25 ℃、光照12 h条件下培养。每天定时观察记录发芽种子数(以胚根突破种皮视为发芽)，并记录种子初始发芽时间。按照以下公式计算发芽率、发芽势和发芽指数。

发芽率(%)=(10 d内发芽种子数/供试种子总数)×100%；

发芽势(%)=(4 d内发芽种子数/供试种子总数)×100%；

发芽指数=∑(Gt/Dt)，式中，Gt为t天的发芽数，Dt为相应的发芽天数。

1.2.2 种子重量和大小测定

种子重量用万分之一电子天平称量。每份材料随机取100粒种子称重，重复称取8次，计算平均值，换算成千粒重。

种子大小用游标卡尺测量。每份材料随机取20粒种子，分别测量种子扁平面的长度和宽度，计算平均值。

1.2.3 种子硬实率测定

每份材料随机取种子100粒，置刻度试管中，加入蒸馏水20 mL，室温(24 ℃)下浸泡24 h，取出，统计硬实种子数(没有明显膨胀的种子记为硬实种子)，计算种子硬实率，重复3次。

硬实率(%)=硬实种子数/供试种子总数×100%。

1.2.4 统计分析

采用Excel 2003软件和SAS 8.2软件进行数据整理与统计分析。

2 结果与分析

2.1 77份山西恒山野生蒙古黄芪种子发芽特性

由表2可知，在10 d发芽试验期间，77份山西恒山野生蒙古黄芪种子发芽率变异范围为0.00%～53.61%，材料间发芽率差异显著。其中，17份材料(占材料总数的22.1%)在10 d发芽试验结束时无一发芽；54份材料(占材料总数的70.1%)种子发芽率在30%以下；6份材料(占材料总数的7.8%)发芽率在30%以上，其中3份材料发芽率超过40%，最高的达到53.61%。

续表2

编号发芽率 (%) 发芽势 (%) 发芽指数 初始发芽时间(d)硬实率 (%) H2510.42±0.59jklm6.22±0.31rstu9.88±0.32opq298.01±0.46abH264.12±0.49qrst2.67±0.94vwx5.75±0.79rstu298.08±1.54abH2710.34±0.64jklm2.83±0.85vw5.00±0.74stuvw594.99±1.41bcdeH2817.75±0.54g13.17±2.39jkl23.72±1.09j284.42±1.01mnopH2918.42±0.43g11.15±1.63lmno18.81±0.78lm285.91±3.16jklmnoH302.16±0.18stu2.16±0.18wx4.02±0.30tuvwx276.08±2.55rsH3141.08±1.68b41.08±1.68b80.01±1.83b260.04±1.68wH3216.74±0.99gh14.23±1.08ijk28.77±1.77i287.97±1.40hijklmH3314.73±0.58hi11.93±2.36klmn21.71±1.43jk292.02±1.87cdefghH3411.86±1.28jkl8.80±1.14opq16.41±1.46mn292.19±1.41cdefghH3543.31±2.77b35.36±2.13c50.32±1.80e288.75±0.89ghijklmH3626.26±1.44e26.26±1.44fg54.75±2.27d273.75±2.77stH3729.73±1.74d29.73±1.74e51.91±1.63e264.57±1.23vH382.34±0.39stu2.34±0.39wx2.44±0.49wxy424.08±1.73zH3924.48±2.25e24.48±2.25g39.15±2.28g268.08±3.36uvH4010.42±2.07jklm6.80±1.14qrs10.02±1.37opq297.91±0.92abH4120.86±1.86f16.22±1.90i27.48±1.88i291.99±1.43cdefghH420u0x0y-100.00±0.00aH430u0x0y-86.12±1.78jklmnoH446.71±1.01nopq6.71±1.01qrs12.42±0.88o294.04±0.77bcdefH452.47±0.66stu2.47±0.66vwx3.93±0.60uvwx290.04±2.40fghijkH468.95±1.78mn0x2.57±0.38wxy688.12±0.16hijklmH471.99±1.62tu1.99±1.62wx2.69±2.13vwxy391.97±1.60cdefghH480u0x0y-100.00±0.00aH490u0x0y-100.00±0.00aH500u0x0y-100.00±0.00aH518.23±1.19mno0x3.79±0.68uvwx695.97±1.67abcdeH522.74±0.99stu2.74±0.99vwx3.29±0.41uvwx393.44±2.22bcdefH532.80±0.86stu2.80±0.86vw3.49±1.03uvwx3100.00±0.00aH540u0x0y-97.99±0.92abH556.74±1.46nopq0x1.78±0.42xy886.04±2.49jklmnoH564.88±1.25qrs0x1.52±0.32xy8100.00±0.00aH574.44±1.18qrst2.03±0.04wx5.36±0.54rstuv297.53±1.39abH586.15±1.19opqr3.74±1.04uvw6.64±0.55rst298.12±1.54abH596.75±1.16nopq6.75±1.16qrs12.46±1.33o291.22±2.47efghiH600u0x0y-91.92±3.37cdefghH612.35±1.05stu0x1.31±0.10xy6100.00±0.00aH627.88±0.91mnop7.88±0.91pqr11.40±1.34op382.39±1.36opH6353.61±3.31a53.61±3.31a94.49±2.45a231.93±2.49yH6412.38±1.20ijk12.38±1.20jklm20.41±2.13kl278.04±1.68qrH6521.13±1.50f21.13±1.50h32.02±1.84h275.97±0.78rsH666.71±1.01nopq6.71±1.01qrs11.71±1.18op289.97±1.67fghijkH6716.53±1.56gh16.53±1.56i29.08±1.38i270.06±4.01tuH6829.72±2.20d27.39±1.42f45.96±1.91f289.86±1.64fghijklH695.93±0.90opqr5.93±0.90rstu9.57±0.90pq285.28±1.99lmnoH706.65±0.67nopq6.65±0.67qrst9.83±1.05opq359.86±1.65wH7132.63±2.45c32.63±2.45d58.35±2.40c259.94±2.52wH720u0x0y-47.50±2.04xH730u0x0y-85.51±2.09klmnoH740u0x0y-87.83±1.65hijklmH755.78±1.85opqr5.78±1.85rstu11.47±1.26op281.83±0.62opqH7614.72±1.34hi14.72±1.34ij28.49±1.46i280.17±3.16pqrH776.48±1.14nopqr4.62±0.59stuvw7.63±0.86qrs295.22±2.51bcde

注：同列不同小写字母表示差异显著(p<0.05)。

在发芽试验第4天统计发芽势，结果表明，77份供试材料种子发芽势变异范围为0.00%～53.61%，材料间发芽势差异显著。其中，23份材料(占材料总数的29.90%)发芽势为0.00%；47份材料(占材料总数的61.00%)发芽势小于25%；7份材料(占材料总数的9.10%)发芽势高于25%，其中，2份材料超过40%，最高达到53.61%(表2)。

表2结果也显示，77份材料种子发芽指数差异显著，最小的为0.00，最大的为94.49，材料间差异显著。发芽指数为0.00的材料有17份，占材料总数的22.1%；发芽指数小于40的材料有53份，占材料总数的68.8%；发芽指数高于40的材料有7份，占材料总数的9.1%，其中2份材料的发芽指数达到80以上。

从表2还可见，77份材料种子发芽时间差异显著，最早的在培养第2天即发芽，最晚的在培养10 d时仍无发芽。在培养第2天开始发芽的材料有45份，占材料总数的58.4%；第3～5天开始发芽的有9份，占材料总数的11.7%；第6～8天开始发芽的有6份，占材料总数的7.8%；17份(占材料总数的22.1%)初始发芽时间在11 d以上。参试的6份发芽率较高的材料初始发芽时间均在第2天。

2.2 77份山西恒山野生蒙古黄芪种子大小特征

由表3可见，77份山西恒山野生蒙古黄芪种子大小差别很大。种子的长度、宽度、千粒重变异范围分别为2.93～4.04 mm、2.21～3.02 mm、3.937～9.987 g；最大种子和最小种子的长度、宽度、千粒重分别相差37.9%、36.7%、153.7%。77份材料间种子长度、宽度、千粒重均存在显著差异，但三者均与种子发芽率没有明显相关(表4)。

表3 77份山西恒山野生蒙古黄芪种子大小特征

指标最小值最大值均值F值p值长度(mm)2.934.043.4655.96<0.0001宽度(mm)2.213.022.6743.27<0.0001千粒重(g) 3.937 9.987 6.8601194.25<0.0001

表4 种子特征特性之间的相关分析

指标千粒重长度宽度硬实率发芽率发芽率-0.0030.1960.007-0.487**1硬实率1-0.487**

注：“**”表示极显著相关(p<0.01)。

2.3 山西恒山野生蒙古黄芪种子硬实特性

表2结果表明，77份山西恒山野生蒙古黄芪种子硬实率变异范围为24.08%～100.00%，材料间差异显著。硬实率低于60%的材料仅6份，占供试材料总数的7.80%；硬实率为60%～80%的有10份，占材料总数的13.00%；硬实率高于80%的多达61份，占材料总数的79.2%，其中9份(占材料总数的11.7%)硬实率为100.00%，33份(占材料总数的42.90%)硬实率为90.00%～99.00%。可见，山西恒山野生蒙古黄芪种质种子硬实现象相当严重。77份材料种子硬实率在一定程度上与发芽率间存在显著负相关，相关系数为 -0.487(表4)。

3 结论与讨论

种子萌发是种子繁殖中的关键环节。种子萌发受植物自身萌发能力和外界环境因素双重影响。在正常的温湿度条件下，自然状态(即不加任何处理)的蒙古黄芪种子萌发率很低，一般只有20 %左右[6,8-9]，最高未超过30%[6]。蒙古黄芪种子自然萌发率低的原因，主要是其种子存在较深的硬实休眠现象[6,8-9]。本研究结果显示，在供试的77份山西恒山野生蒙古黄芪种质中，有92%以上的材料种子硬实率高达60%～100%。同时，笔者在观察记录77份材料种子发芽情况的过程中，注意到未发芽的种子绝大部分为未吸胀的硬实种子，这与贾文秀等[8]对蒙古黄芪种子发芽试验中全部未发芽种子进行分析所观察到的情况相似。说明种子的硬实特性确实是导致蒙古黄芪种子自然萌发率很低的重要因素。

破除种子硬实休眠是提高蒙古黄芪种子发芽率的关键。破除种子硬实休眠的方法已有较多报道，有砂磨法、机磨法、硫酸处理法、温水浸泡法、温育+轻度研磨+砂培集成处理等等[6-11]。采用浓硫酸浸种处理，可大幅度提高蒙古黄芪种子发芽率(达80%～96.8%)，但浓硫酸的使用浓度和浸种时间要求严格，较难掌握，特别是在实际操作中存在相当危险性，不宜推广[7,10,12]。用碾米机打磨，可使蒙古黄芪种子发芽率最高达94.8%，但处理时间和操作技术要求比较严格，若处理过重或时间过长，会造成种子严重破损，反而影响种子发芽[4,8]。温育+轻度研磨+砂培集成处理可使蒙古黄芪种子发芽率最高达87.7%，但该法操作烦琐，推广应用有一定难度[7]。砂磨法和温水浸泡法是目前蒙古黄芪生产中普遍采用的2种种子处理方法，这2种方法相对操作简易和安全，处理后种子发芽率最高可达65%左右[9]。

本研究通过对77份山西恒山野生蒙古黄芪种子发芽特性的比较试验，发现6份材料种子自然发芽率高于30%，特别是H 63和H 31种子自然萌发能力较强，发芽率分别达53.61%和41.08%，而且在培养第2天即开始发芽，第3天发芽率分别达51.06%和41.08%，发芽指数分别高达94.49和80.01。说明H 63和H 31种子发芽早，发芽速度快，发芽整齐，发芽率也较高，可作为蒙古黄芪标准化栽培生产和优良品种选育的优异种质资源。H 63和H 31种子能否用砂磨法或温水浸泡法处理，使发芽率提高到80%以上，有待进一步研究。