温度条件对三种药用植物种子萌发的影响

2020-10-17窦焱艳李青丰刘重阳李诗琪苏欢欢

草原与草业 2020年3期

窦焱艳，李青丰，曲艳，刘重阳，李诗琪，苏欢欢

(内蒙古农业大学草原与资源环境学院，呼和浩特 010018)

随着我国人口数量的不断增长，人们愈发重视健康问题，注重养生。然而，自然环境污染导致人类疾病不断涌现，对医药的需求量增加[1]，所以对药用植物引种繁殖的重要性逐渐显现。药用植物在引种过程中受水分、温度、光照、土壤等因素影响，在北方地区温度条件对引种繁殖十分重要，因此温度成为北方地区引种成功的制约条件。目前，北方地区对于药用植物应用十分广泛，其中酸模(Rumexacetosa)、蓖麻(Ricinuscommunis)、麦瓶草(Sileneconoidea)为常见的引种植物。

酸模为蓼科酸模属多年生草本植物，主要分布在中国南北方各省区，对环境的适应性很强，较耐阴、耐寒，喜阳光，适于酸度适中的土壤，其植株高达100cm，根为肉质须根，不分枝，具深沟槽。酸模富含维生素A、维生素C及草酸，不仅可作料理调味用，还可全草入药，有凉血止血、解毒利尿、泄热通便之效，其茎、叶可作饲料[2]。蓖麻为大戟科蓖麻属一年生或多年生草本植物，原产于印度和埃及，中国蓖麻引进于印度，从黑龙江至海南均有分布，主要分布在华北、东北、西北和华东地区。蓖麻的适应性较强，耐干旱、耐盐碱、耐瘠薄，喜温暖湿润气候，各种土壤均可种植；全株光滑，高2～3m，茎粗而高大，多分枝。作为世界十大油料作物之首，其加工产品在国防、化工、航空、医药、机械等领域有无法取代的地位。蓖麻可全株入药，叶有消肿拔毒、止痒之效，根有祛湿通络、止痛镇静之效；蓖麻中提取的毒蛋白可作为抗癌物质在临床中应用[3]。麦瓶草为石竹科蝇子草属一年生草本植物，在我国主要分布于华北、西北、西南及长江流域，生长于麦田中或荒草地；株高20～50cm,全株密被腺毛，主根较粗，茎直立,多分枝[4～5]。麦瓶草含有较多人体必需的营养成分，可供食用、药用等，作为中药可全草入药，味甘微苦，有养阴、清热、止血之效[6]。经查阅资料，戴泽龙[7]等研究了酸模对重金属的富集作用，梁丽丽[8]等研究了剪口处理与土壤水分对酸模种子的影响；王亚[9]等对蓖麻种子萌发对盐胁迫的响应进行了研究，吕冬梅[10]等研究了蓖麻萌发对重金属胁迫的响应；马光恕[11]等研究了氮钾肥对麦瓶草品质性状的影响，刘保东[12]等对麦瓶草生态习性进行了研究。但是，目前关于三种药用植物种子对温度条件的响应研究较少，所以本试验重点采用六种恒温条件对三种药用植物种子萌发温度进行筛选，旨在为药用植物在北方建植提供基础理论，为生产推广应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为酸模、蓖麻和麦瓶草种子，均于2017年10月采集于内蒙古呼和浩特市郊区合创农业开发园区引种圃，采集的种子经收获、去除杂质、自然风干后于室温下干燥贮藏备用。试验于2018年3～4月期间在内蒙古农业大学草原与资源环境学院草地资源重点实验室进行。

1.2 试验方法

1.2.1种子形态观测

分别随机选取每种供试材料30粒成熟饱满的种子，观测其颜色、形状及表面纹饰等特征，并用游标卡尺多次测量种子的长度和宽度，取其均值。

1.2.2种子千粒重测定

分别随机数取每种供试材料100粒成熟种子，利用精度为0.001g的天平称重，共重复八次，得到种子的百粒重，并计算千粒重(取其平均值)。

1.2.3种子休眠特性测定

将干燥储存的种子取出，分别随机挑选出50粒，设置3个重复。利用纸上发芽法进行种子发芽试验。将双层灭菌滤纸平铺于培养皿底部，每皿分别滴入蒸馏水润湿，均匀放入50粒种子，然后加入适量蒸馏水，作好标记记录。将培养皿放入25℃恒温箱中，每日观察种子萌发情况并及时补水，连续培养15d后再无种子萌发时结束试验，记录正常发芽和死亡的种子数，余下的即为休眠种子。

1.2.4种子萌发适宜温度的筛选

通过预试验可知，酸模、蓖麻及麦瓶草种子几乎不存在休眠现象。设恒温水平分别为10℃、15℃、20℃、25℃、30℃和35℃共6个温度梯度，每个水平设三次重复，进行萌发试验，筛选最适萌发温度。每日记录萌发种子数目，及时清理因污染而导致发霉的种子并记录数目，统计发芽率、发芽势及发芽指数。计算公式如下：

发芽率GR=(n/N)×100%(n为试验结束正常发芽种子数；N为供试种子数)[13]

发芽指数GI=∑(Gt/Dt)(Gt为t日萌发数；Dt为发芽天数)[13]

发芽势GP=(m/N)×100%(m为高峰期发芽数；N为供试种子数)[13]

1.3 数据处理

采用Excel 2016软件进行数据汇总及分析，用Sigma Plot 14.0软件制图，用SAS 9.4软件进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 种子形态特征

酸模果实为瘦果，椭圆形，长约2mm，有三条尖棱，黑褐色，有光泽，千粒重为1.834g。蓖麻果实为蒴果，有刺或无刺；种子为椭圆形，种皮硬，有光泽并有棕、黑、白三色斑纹，千粒重为258.601g。麦瓶草果实为蒴果，卵形；种子肾形，有瘤状突起，千粒重为0.751g。

2.2 温度对酸模种子萌发的影响

由图1可知，不同温度处理对酸模种子发芽率(GR)存在不同程度的影响。其中，35℃条件下种子的发芽率显著低于其他温度处理(P<0.05)，仅为17.78%；在25℃处理下酸模种子的GR最高(为86.67%)，15℃和20℃处理下种子的GR次之，分别为78.89%和75.56%。

不同温度处理对酸模种子的发芽势(GP)存在一定差异(图2)，其中25℃处理下的GP最高为78.89%，在35℃处理下GP急剧下降，仅为13.33%，与其余5个温度处理的GP存在显著差异(P<0.05)。酸模种子在10℃、15℃、20℃及30℃下GP情况较好，与25℃处理下的GP差异不显著(P>0.05)。从发芽指数(GI)来看(图3)，酸模种子在不同温度下的GI总体上随温度的升高呈先增加后下降趋势，在20～25℃下GI增加幅度较10～15℃大，25～35℃处理下GI急剧下降。在15℃、20℃、30℃条件下GI较高，分别为7.21、6.79和6.51；在25℃处理下GI高达11.82,而35℃处理下GI最低为2.41，两者存在显著差异。

2.3 温度对蓖麻种子萌发的影响

不同温度处理下蓖麻种子的发芽率(GR)变化如图4所示。由图4可见，20℃为蓖麻种子发芽的最低温度，低于20℃蓖麻种子不萌发(GR为0)。25℃、30℃及35℃为适宜蓖麻种子萌发的温度，GR均高于60%。当温度为25℃时，GR达到最高值(为90%)，显著(P<0.05)高于20℃(5.55%)、30℃(61.11%)和35℃(66.67%)。

从6个温度梯度对蓖麻种子发芽势(GP)的影响结果看(图5)，蓖麻种子萌发趋势主要集中在25～35℃阶段，GP均在40%以上。温度为25℃时达到最高，为55.55%；20℃时蓖麻种子GP较25～35℃条件下的GP显著降低(P<0.05)，仅为3.33%。而蓖麻种子的发芽指数(GI)是随着温度(10～35℃)的升高呈先增大再降低后又增大的趋势(图6)，其中15～20℃与30～35℃两个温度梯度GI较缓慢增长，20～25℃条件下GI急速增长，上升幅度高达6.61；25～30℃条件下GI开始急剧下降，下降幅度为3.78。除10℃与15℃外，其余4个温度下的GI均差异显著(P<0.05)，当温度为25℃时GI达到最大(6.78)，更显著高于20℃(0.17)。

2.4 温度对麦瓶草萌发特性的影响

从图7可以看出，不同温度处理下麦瓶草种子的发芽率(GR)不同，在10～35℃条件下种子均可以萌发。35℃与其余5个温度处理相比GR有显著差异(P<0.05)；10～25℃条件下的GR分别高达90.00%、86.66%、91.11%和88.89%；在30℃及35℃温度下GR也在70%以上。

6个不同温度梯度(10～35℃)对麦瓶草种子发芽势(GP)及发芽指数(GI)的影响如图8、图9，不同温度处理下麦瓶草种子发芽势差异显著(P<0.05)。由图8可见，GP随着温度梯度的增加呈先上升后下降的趋势，除35℃条件(41.11%)外其余5个温度梯度下的GP均在60%以上，分别为67.78%、80.00%、84.45%、88.89%和72.22%。图9显示，麦瓶草种子GI随温度增加呈先上升后下降的趋势，曲线呈单峰型，走向与发芽势相同。在10～25℃阶段为GI上升期，由5.73(10℃)增加到最大值15.67(25℃)，25℃后GI开始显著下降，当温度为35℃时GI降到最小值7.77。

3 讨论

温度是影响植物生长发育及分布的重要环境因子之一[14]。不同植物种对温度的响应不同，用植物生长活动过程中的温度三基点(最高温度、最低温度和最适温度)描述，温度过高或过低都会对植物造成一定程度的危害[15]。影响种子萌发的生态因子有水分、温度、氧气、光照、盐分及酸碱等，其中温度因子对发芽率及萌发速率具有强烈作用，适宜的温度有利于种子萌发及幼苗生长[16～17]。本研究发现，酸模种子和麦瓶草种子的发芽温度范围较宽，在10～35℃下均可发芽。萌发温幅宽泛，表明可适应较广泛地区的栽培环境。相关研究发现，这一现象可能与植物原生长地生态条件和现存生境有关[18]；蓖麻种子在10℃与15℃下不可发芽，原因可能是低温胁迫抑制种子萌发或随着温度逐渐升高抑制物含量下降。蓖麻种子在25～35℃下发芽率均在40%以上，说明其适合在较高的温度下萌发。酸模和麦瓶草种子在10℃条件下发芽率均较高(分别为71.11%、90.00%)，说明其可以在早春时播种栽培，利用温度回升促进种子萌发，适宜栽培在北方地区，这与岳永寰[19]等人的研究结果相似。

影响种子萌发的因素除生态因子外还与种子自身的遗传特性有关。在适宜温度范围内种子萌发需进行物质和能量转化及多种酶催化等生理过程[20]。本研究结果表明，蓖麻种子在10℃、15℃条件下不能发芽，低温极大地限制了蓖麻种子萌发，原因可能是低温下酶的活性被抑制导致不发芽。综合发芽率与萌发速率来看，酸模种子最适萌发温度为25℃，适宜温度范围为10～30℃；蓖麻种子萌发最适温度为25℃；麦瓶草种子最适萌发温度为20℃，适宜温度范围为10～35℃，适宜在北方建植栽培，此结果与曲艳[21]等的研究结果相似。种子萌发过程中对温度变化较敏感，本研究结果为三种药用植物在适宜的温度范围内选择建植地区引种扩繁提供了理论依据，可推进药用植物在北方的发展。