GA3与机械破皮结合处理对破除芍药种子下胚轴休眠的影响

雷慧霞，于 营，刘亚苓，张新静，邢丽伟，鲁海坤，吴健勇，郭 靖

(中国农业科学院特产研究所，长春 130112)

芍药(PaeonialactifloraPall.)为芍药科芍药属多年生草本植物[1]，以干燥根入药。芍药种子具有上、下胚轴双重休眠特性[2]，破除休眠时必须先打破下胚轴休眠，再打破上胚轴休眠[3]，致使芍药种子在萌发时需要的时间长而且发芽率低，制约了芍药有性繁殖及种子检验工作的开展。研究发现，其休眠主要由种皮的机械阻碍作用和内源抑制物质作用引起[4-6]。陶新宇等[5]用机械破皮处理芍药种子，使生根启动日由27 d提前至22 d，生根天数为70 d，生根率由35%提高到66.7%。孙晓梅等[7]将芍药种子用500 mg·L-1GA3浸种12 h，使生根启动日提前至15 d，生根率提高82.10%；用500 mg·L-1GA3浸种12 h后用80%的浓硫酸处理2 min，生根率达89.90%。以上处理方法均能促进芍药种子打破休眠，但仍然存在生根启动较晚、生根天数较长的问题。本试验将GA3浸种处理和机械破皮处理结合起来进行研究，优化打破芍药种子下胚轴休眠的条件，为种子质量检测和生产实践提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验所用的芍药种子于2017年8月初购自辽宁省抚顺市东洲区哈达镇，经中国农业科学院特产研究所郭靖研究员鉴定为芍药种子，千粒重为150.08 g，含水量为40.98%，保存于4 ℃冰箱内，备用。

1.2 种子生活力测定

采用2,3,5-氯化三苯基四氮唑染色法(TTC法)测定芍药种子生活力。将种子放入装有蒸馏水三角瓶中，置于30 ℃恒温箱内浸泡。12 h后取出，用解剖刀将种子沿种脐纵切，以不损伤胚为佳，选取保留胚的一半种子，放入盛有0.3% TTC 溶液的培养皿，置于30 ℃恒温箱内进行避光染色。12 h后取出，观察染色结果，胚及胚乳全部染色、胚全部染色但是胚乳20%未染色的种子为有生活力的种子[8]。每个处理组合30粒种子，4次重复。

1.3 种子前处理

先将种子用蒸馏水冲洗干净后，用0.5%的高锰酸钾溶液消毒40 min，再用蒸馏水冲洗干净。将消毒后的种子分别放入浓度为100 mg·L-1、200 mg·L-1、300 mg·L-1、400 mg·L-1、500 mg·L-1、600 mg·L-1、700 mg·L-1、800 mg·L-1GA3溶液中，蒸馏水处理作为对照(ck)，置于45 ℃恒温箱避光浸种[9]。48 h后取出，用蒸馏水冲洗干净，1/2种子直接进行萌发实验；1/2种子经机械破皮处理，即用解剖刀在种脐附近削去一小片种皮，以不伤及胚乳为度，而后进行萌发试验[10]。

1.4 种子萌发

将沙子用0.5%高锰酸钾溶液消毒1 h，蒸馏水冲洗干净后沥水，放入干燥箱122 ℃烘干，加入蒸馏水待沙子湿度达到手握成团，松手后一触即散即可。将湿沙与种子以3∶1的体积混匀，置于25 ℃恒温培养箱进行沙藏层积。每个处理组合30粒种子，3次重复。生根以胚根突破种皮2 mm以上为标准，从第5天开始，每5 d统计1次，连续15 d没有新生根的种子视为生根结束[9,11]。

1.5 数据处理

采用统计分析软件SAS 9.2对数据进行统计分析，筛选破除芍药种子下胚轴休眠的最佳条件。

种子生活力(%)=(有生活力的种子数/供试种子总数)×100%；

种子生根率(%)=(正常生根的种子数/供试种子总数)×100%。

2 结果与分析

2.1 种子生活力测定结果

经测定，供试种子生活力平均值为100.00%。

2.2 种子生根率测定结果

由表1可知，采用浓度为100～800 mg·L-1的GA3处理种子使生根启动日提前至10～15 d，提前了13～18 d；生根天数缩短至42～72 d，缩短了11～41 d；生根率提高至87.78%～95.56%，提高了7.78%～15.56%。随着GA3浓度的增加，种子的生根启动日逐渐提前，当GA3浓度为400 mg·L-1时，提前至第10天，之后保持不变；种子生根天数逐渐缩短，当GA3浓度为600 mg·L-1时，缩短42 d，之后略微延长；种子生根率逐渐升高，当GA3浓度为600 mg·L-1时，达95.56%，之后下降。芍药种子经600 mg·L-1GA3浸种处理后，第10天平均每个重复有4个种子胚根突破种皮2 mm以上，生根情况如图1所示。

图1 芍药种子经600 mg·L-1 GA3浸种处理后第10天生根情况

表1 不同处理对芍药种子生根率的影响

机械破皮处理使生根启动日提前至第10天，提前了18 d，生根天数缩短为67 d，缩短了15 d，生根率提高到94.44%，提高了14.4%，显著促进种子生根。

将GA3浸种与机械破皮结合起来处理种子使的生根启动日提前至5～8 d，提前了20～23 d；生根天数缩短为18～37 d，缩短了46～65 d；生根率提高为96.67%～100.00%，提高了16.67%～20.00%。随着GA3浓度的增加，种子的生根启动日逐渐提前，当GA3浓度为200 mg·L-1时，提前至第5天，之后保持不变；种子生根天数逐渐缩短，当GA3浓度为200 mg·L-1时，缩短为18 d，之后逐渐延长；种子生根率逐

渐升高，当GA3浓度为200～400 mg·L-1时，达到100.00%，之后略微下降。芍药种子经200 mg·L-1GA3浸种+机械破皮处理后，第10天平均每个重复有13个种子胚根突破种皮2 mm以上，生根情况如图2所示。

图2 芍药种子经200 mg·L-1 GA3浸种+机械破皮处理后第10天生根情况

3 结论与讨论

结果显示，GA3浸种处理、机械破皮处理均对芍药种子生根有极显著的促进作用，将二者结合起来即GA3浸种+机械破皮处理对芍药种子生根的促进效果更佳。通过TTC染色法测得种子生活力为100.00%，GA3浸种+机械破皮处理的种子生根率为96.67%～100.00%，更接近生活力测定值。将GA3浸种处理和机械破皮处理结合起来，既破除了种皮的机械阻碍作用，又破除了内源抑制作用，使芍药种子生根更快、生根率更高。本试验得到的较优处理组合为200～400 mg·L-1GA3浸种+机械破皮处理，使种子生根启动日均提前至第5天，生根率均达到100.00%；当GA3浓度为200 mg·L-1时，生根天数用时最短，为18 d。从节约时间及试剂的角度出发，200 mg·L-1GA3浸种+机械破皮处理为最佳处理组合，该处理组合可使种子的生根启动日提前至第5天，生根天数缩短为18 d，生根率提高至100%；与已报道的结果相比较，其对种子生根的促进作用更明显，其中生根启动日比袁燕波等[11]得到的20 d提前了15 d，生根天数比陶新宇等[5]得到70 d缩短了52 d，生根率比孙晓梅等[7]得到的89.90%提高了10.10%。采用该处理组合测定芍药种子生根率时，浸种处理时间加上层积处理时间需要20 d，所用时间较短，因此当生产中需要了解芍药种子质量时，可以用该组合测定种子的生根率，使种子发芽率检验成为可能。本试验针对打破芍药种子下胚轴休眠的处理方法进行了筛选，关于优化打破上胚轴休眠的处理方法，还有待进一步研究。