火绒草种子萌发特性的研究

杨金部， 袁桢燕， 苟 萍， 魏鸿雁， 逯永满， 唐 馨

(1.新疆大学生命科学与技术学院， 乌鲁木齐 830046；2.甘肃省轻工研究院有限责任公司， 兰州 730000；3.新疆维吾尔自治区中药民族药研究所， 乌鲁木齐 830002)

火绒草(Leontopodiumleontopodioides(Wild.) Beauv)是菊科火绒草属的多年生草本植物，多生长在干旱草原、山坡草地、阳坡灌木丛等高原地带，海拔一般为1 500～3 500 m，野生资源较为丰富[1,2]。在民间医学中，火绒草可用来治疗急、慢性肾炎、尿道炎、蛋白尿、血尿等多种肾脏疾病，以及风热感冒、创伤出血等疾病[3,4]。近年来，发现火绒草中含有降糖[5-7]、降脂、抗炎镇痛、预防痴呆、保护心血管和神经系统等多种活性成分[8-11]。现已将火绒草提取物用于治疗腹部疾病、心绞痛、心脏病、支气管炎、腹泻、痢疾、发热、肺炎、风湿性疼痛、扁桃体炎和各种癌症等多种人类和牲畜疾病[12-15]。除此之外，火绒草还具有显著的抗氧化活性[16]，不仅可防治冠心病、动脉粥样硬化、癌症、神经退行性疾病等[17]，还被用于化妆品的工业生产，如抗衰老和防晒等产品[3,4]。目前，从自然生境大量收集野生火绒草难以满足各种需要，火绒草的数量大大减少，野生资源匮乏，资源和生态环境受到破坏，许多国家禁止采集野生火绒草[18,19]。为了保护野生资源，在瑞士已大量种植火绒草[3,4]。此外，火绒草可通过组织培养技术繁殖，为药学及商业用途开发利用提供原料[20]。长期以来，对火绒草化学成分和药理作用进行了研究，但对其种子繁殖尚无详细的报道。本研究从温度、光照、冠毛、浸种处理等方面对火绒草种子萌发特性进行了初步探讨，为火绒草资源保护提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

火绒草于2014年9月中旬在乌鲁木齐南山大西沟水库附近阳坡(海拔1 850 m) 采集，除去泥土，自然晾干，收集种子。

1.2 火绒草生物性状考察

考察野生火绒草表观性状，包括根长、株高、叶、花、果实的外部形态特征，以及周边的环境概况，包括气候、土壤、温度和光照等。

1.3 种子千粒重测定

火绒草种子人工去除冠毛，用卡片随机数出3组试样，以每1 000粒种子为单位进行称重(g)，3次重复，取其平均值。

1.4 温度对种子发芽率的影响

选择饱满种子，以50粒为一组，设3个重复。将种子放入铺有2层湿润滤纸的培养皿中，在光照和水分相同的条件下，温度分别控制在5，10，15，20，25 ℃和30 ℃，观察萌发情况。试验期间每24 h记录发芽种子数，逐日定时记录发芽数，整个试验过程持续14 d。以肉眼看到白色的幼芽出现为标准判断种子是否萌发。在种子萌发期间，每2 d向培养皿中加入少量无菌水，以保证湿润环境。

1.5 光照处理对种子发芽率的影响

火绒草种子每组50粒，设3个重复。种子置于25 ℃智能光照培养箱，分别在全光照、光照/黑暗(12 h/12 h)和全黑暗条件下进行萌发，每24 h统计发芽个数，试验持续14 d。第4 天计算发芽势，发芽至结束时(14 d)计算发芽率和发芽指数。

1.6 冠毛对种子萌发的影响

选择冠毛完好和人工去除冠毛的种子各50粒，设3个重复。在恒温培养箱中，25 ℃的条件下进行萌发试验，每24 h统计种子发芽个数，试验持续14 d。

1.7 浸种时间对种子萌发的影响

将人工去除冠毛的饱满种子分别进行12、24、36、48、60 h浸种处理，以未浸种作为对照，每次处理50粒，3次重复，每24 h统计发芽个数，试验持续14 d。

1.8 各项指标测定

根据每日定时统计日发芽量，第4天统计发芽势，第7天统计发芽率和发芽指数，各项参数计算公式如下：

发芽势(%)=(前7 d发芽种子粒数/每处理供试种子数量)×100%；

发芽率(%)=(10 d种子发芽数/每处理供试种子数量)×100%；

发芽指数=∑Gt/Dt。

式中，Gt为在时间t天的发芽数；Dt为相应的发芽天数。

试验数据使用GraphPad Prism 5统计软件进行分析以及T检验。

2 结果与分析

2.1 生境及形态特征

火绒草是山坡草地的常见种，在新疆多分布在1 500～3 700 m的干旱草原、山坡草地、阳坡灌木丛及林缘带等。火绒草常呈现聚集式分布，群落中常见植物种类有：全叶青兰，黄花蒿，小米草，高山黄耆，紫花苜蓿，亚麻荠，草原糙苏，猪殃殃，柴胡属，穗花婆婆纳，马先蒿属等。火绒草全株密被白色茸毛、簇生，株高15～35 cm之间，根为褐色，根须长5～15 cm。茎为细圆柱形，通常从基部丛生，直立、不分支。叶互生，无柄，披针形，长2～5 cm，宽0.5～1.5 cm，叶顶端较尖，有长尖头。头状花序，一般是8～9个密集排列，密被白色茸毛，每年6月中下旬开花，直到9月初结束，花期维持2个月左右。火绒草种子小而轻，为连萼瘦果，由瘦果、喙以及白色冠毛组成，一般在9月中旬成熟。

千粒重是体现种子大小、饱满程度和种子质量的重要指标。通常种子大小与种子数量呈负相关。小种子具有较强的拓殖能力，而大种子能贮藏更多的营养物质，有利于种子萌发，并能产生较大的幼苗，对光和营养缺少以及各种危害有潜在的耐受力。火绒草种子平均千粒重为(0.074 4±0.001 2)g(表1)，属于小粒种子。

表1 火绒草种子的千粒重

组别粒数千粒重/g110000.0755210000.0747310000.0731平均10000.0744±0.0012

2.2 温度对种子萌发的影响

火绒草种子随温度升高萌发率上升(图1)。温度低，种子起始萌发时间长，发芽率低。在15、10、5 ℃时起始萌发时间为4～7 d；发芽结束时种子发芽率均较低，分别为54%、35%和30%。在25 ℃和20 ℃时，起始萌发时间短，为2～3 d，发芽率分别为76%和60%。在30 ℃时，起始萌发时间类似于25 ℃，但发芽率低于25 ℃时，发芽势为66.5%，发芽指数为33.1。因此，火绒草种子在较低温度和较高温度下，均不利于萌发，最适的萌发温度为25 ℃。

图1 温度对种子萌发的影响

表2 光照对种子萌发的影响

注：同列不同大写字母表示差异极显著(p<0.01)；不同小写字母表示差异显著(p<0.05)。

2.3 光照对种子萌发的影响

分别在3种不同光照处理下统计火绒草种子的发芽个数，根据种子的发芽情况统计发芽势、发芽指数、发芽率。由表2可知，火绒草种子在全光照和全黑暗条件下的萌发率为55.5% 和60.0%。 而在光照(12 h)/黑暗(12 h)条件下的萌发率为77.5%，各组之间差异极显著(p<0.01)。结果表明光照(12 h)/黑暗(12 h)有利于种子的萌发，且生活力强，发芽整齐。

表3 冠毛对种子萌发的影响(150粒)

组别总萌发量/粒平均萌发量/粒萌发平均时间/d初次萌发时间/d发芽势/%发芽率/%冠毛7625.25±1.265.30±0.53.15±0.518±0.550.5±1.26无冠毛11638.75±0.96**4.26±0.52.35±0.560±0.5**77.5±0.96**

注：无冠毛与有冠毛的种子比较“*”p<0. 05，“**”p<0. 01。

2.4 冠毛对种子萌发的影响

种子经14 d培养，发现去除冠毛的火绒草种子总萌发量、平均萌发量、萌发平均时间、初次萌发时间、发芽势及发芽率都优于带有冠毛的种子(表3)。与有冠毛的种子相比较，无冠毛的种子总萌发量和平均萌发量增加了27%，差异达到极显著水平(p<0.01)，萌发平均时间和初次萌发时间分别缩短了24 h，发芽势及发芽率分别提高了42%和27%，差异达极显著水平(p<0.01)。因此，去除冠毛对火绒草种子萌发是有利的。

2.5 浸种对种子萌发的影响

不同的浸种时间对火绒草种子发芽率影响不同(图2)。以未浸种组为对照，浸种36 h发芽率可达到90%，差异达显著水平(p<0.05)。浸种时间小于和大于36 h发芽率均降低，因此36 h浸种有利于火绒草种子萌发。

图2 不同浸种时间对种子萌发的影响

3 讨 论

种子萌发是植物生活史中的重要阶段，发芽率、发芽势和发芽指数是评价种子发芽和种子活力的常用指标，能够反映种子的发芽整齐程度、发芽时间和发芽速度。饱满的种子，内部储藏营养物质较多，发芽时间短、整齐度和出苗率高。火绒草种子是种子世界中较小的种子，体内贮藏物质含量很少，对外界环境条件的影响十分敏感。通过对火绒草种子萌发的几个重要因素进行单因素分析，发现温度对种子的发芽率影响较大，温度在25 ℃发芽率较高，低于或高于25 ℃发芽率都受到不同程度的影响，尤其低温情况下，种子萌发受到严重抑制。光照也是影响火绒草种子萌发的一个重要因素，在全光照和全黑暗条件下的发芽率、发芽势和发芽指数均低于光照/黑暗(12 h/12 h)条件下的。Sheldons等研究发现，菊科植物蒲公英冠毛对水分的吸取具有重要的作用，可以保证湿润介质与种脐之间的接触[13]，有冠毛的斑叶蒲公英种子较无冠毛的发芽率显著提高[14]，而实验结果则相反，火绒草种子去除冠毛有利于萌发。由此可见，火绒草种子萌发的最优条件是种子去除冠毛、36 h的浸种、温度25 ℃左右，光照/黑暗为12 h/12 h，发芽率可以达到80%以上。

本研究探索了火绒草种子萌发特性，对种子萌发的条件有了初步的了解，温度、光照条件、冠毛等在种子萌发过程中所起的作用还需要进一步的研究，对以后火绒草野生资源保护和开发、利用有着十分重要的意义。