不同处理方式对桔梗种子萌发的影响

刘艳梅 陈凯 张同林

摘要：以桔梗种子为研究对象，研究不同预处理方式对桔梗种子萌发的影响，旨在筛选出一种简便、成本低且环保的能促进种子萌发的方法，为大规模种植桔梗提供理论依据。结果表明：种子千粒质量为0.863 5 g，吸水率为6110%，种子内存在活性较高的内源抑制物。在25 ℃条件下，用一定浓度的木醋酸、赤霉素和硝酸钾溶液处理能明显促进种子萌发，其中100 mg/L赤霉素处理种子的发芽率最高，为47.78%;稀释500倍的木醋酸处理种子的发芽率为4111%;5 mg/mL硝酸钾溶液处理种子的发芽率为31.11%。因此，从经济、简便的角度考虑，建议在生产实践中，桔梗种子预处理方式为：25 ℃条件下用稀释500倍的木醋酸浸种24 h后再播种，可有效提高种子萌发率，此方法对桔梗的种子育苗及人工栽培具有重要的指导意义。

关键词：桔梗;试剂处理;种子萌发;种子休眠;内源抑制物

中图分类号：S567.23+9.01   文献标志码： A  文章编号：1002-1302（2020）20-0141-05

桔梗[Platycodon grandiflorum（Jacq.）A.DC]是桔梗科桔梗属多年生双子叶草本植物，同时也是一种药食兼有观赏价值的植物[1]。桔梗作为一种传统中药，以根入药，在我国最早的本草《神农本草经》中已有记载，其主要活性成分是皂苷，具有镇咳、抗炎、降血压、降血糖、减肥、抗肿瘤、提高人体免疫力等广泛的药理活性[2-3]。桔梗除作药用外，其嫩苗和根都可以食用，在我国东北以及日本、韩国、朝鲜等是一种常见蔬菜，具有很高的营养价值[4]。另外，由于桔梗花期较长，花色鲜艳，有紫色、白色、黄色和粉色等，是我国重要的鲜切花之一，同时也是园林造景中常采用的药用花卉[5]。随着桔梗越来越多的药用价值与经济价值被发现，人们对桔梗的需求量越来越大，我国许多地区已经开始人工种植。但是在自然状态下，桔梗种子结籽率低，种子寿命短，生活力不高，萌发周期长且易发霉，这极大地限制了桔梗大规模生产和应用[6]。因此，有必要找到一种合适的萌发方式可以应用在生产实践中。

种子是植物繁衍和度过不良环境的主要载体，种子萌发由遗传因素和外界环境条件共同决定[7-8]。不同植物由于种子形态结构迥异，因此影响种子萌发的因素也差异较大[9]。桔梗不属于深度休眠的种子，而是因为其内部含有较高活性的内源抑制性物质[10-11]。目前，国内关于桔梗种子方面的研究大多集中在逆境胁迫和栽培方面[12-14]。虽然在浸种处理方面也开展了较多研究，但从研究结果看，大多数研究主要是局限于实验室的理想萌发条件的筛选，在生产实践中可操作性差[15-17]。因此，本研究通过对比不同处理方式的发芽情况，旨在筛选出一种简便且环境友好的种子浸种剂，来指导桔梗种子生产实践，为实现人工大规模栽培奠定基础。1 材料与方法

1.1 材料

桔梗干燥成熟种子购于北京绿鑫生物科技发展有限公司，市售普通大白菜[Brassica campestris L. spp. chinensis （L.） Makino]种子，保存于4 ℃冰箱中。本试验于2018年12月开始，在南昌师范学院生物系植物生理实验室进行。

1.2 方法

1.2.1 种子形态观察和千粒质量测定 种子的千粒质量代表种子的饱满程度，是农业生产上的重要指标之一，可以计算单位质量的粒数和播种量。随机选取100粒桔梗种子，观察种子的颜色，测量种子的长度和宽度，8次重复。采用百粒质量法测定种子的千粒质量。计算公式为：千粒质量 （g）=10×（m1+m2+…+m8）/8，其中m1，m2，…，m8为随机选取的每100粒桔梗种子的质量。

1.2.2 种子吸水规律测定 随机称取3份桔梗种子，每份50粒，质量分别为26.7、25.6、26.9 mg。将其置于25 ℃下的培养箱中，用纱布包好放入烧杯中，加自来水吸胀，分别于1、2、3、4、6、8、10、12、24、36、48 h后取出种子，用滤纸吸干种子表面水分。采用质量法测定種子吸水情况，根据吸水前后质量的变化计算吸水率。具体公式如下：

吸水率=吸水量/浸前量×100%。

1.2.3 桔梗种子内含抑制物测定 随机称取4份桔梗种子，每份0.5 g。将称取的种子置于烧杯中，分别用自来水浸泡桔梗种子12、24、36、48 h，然后取其浸泡液处理白菜种子 30 min，每次处理50粒，每个处理重复3次。然后将白菜种子放入双层滤纸培养皿中，以自来水浸种作为对照。将其放置在光照培养箱（25 ℃）中培养，1 d后观察白菜种子的萌发状况，并统计其萌发率。

1.2.4 浸种时间对桔梗种子萌发的影响 用自来水分别浸泡桔梗种子4、8、12、16、24、48 h，以筛选最佳浸种时间。每个处理取30粒桔梗种子，重复3次。双层滤纸放入培养皿中作为发芽床，将培养皿置于25 ℃左右的光照培养箱中培养（光照12 h，黑暗12 h）。

1.2.5 不同试剂对桔梗种子萌发的影响 设置3种不同外源物质处理桔梗种子，具体如下：（1）GA3处理，浓度分别为10、20、50、80、100、150、200 mg/L。（2）KNO3处理，浓度分别为2.5、5、10、15、20 mg/mL 的KNO3。（3）木醋液处理，设稀释50、100、200、500、1 000、1 500倍的木醋液。以上处理均浸种24 h，每个处理取50粒桔梗种子，重复3次，以自来水浸种24 h为对照，所有处理结束后，用蒸馏水洗涤桔梗种子2～3次，双层滤纸放入培养皿中作为发芽床，置于25 ℃的培养箱中（光照12 h，黑暗12 h）培养。

1.2.6 数据统计与分析 每天观察桔梗种子的萌发情况，1周后统计桔梗种子的发芽率。试验过程中保持滤纸湿润，以胚根突破种皮1 mm，作为种子发芽的标准。

每天定时统计日发芽量，10 d后统计发芽势：

发芽势=前10 d发芽种子数/种子总数×100%;

发芽率=前20 d发芽种子数/供试种子数×100%。

使用SPSS 19.0对数据进行单因素方差分析，Origin 7.5进行作图。

2 结果与分析

2.1 种子形态观察、千粒质量测定和吸水规律

桔梗种子多为椭圆形、深褐色、有光泽，非常小，长0.21～0.29 cm，宽0.08～0.19 cm，种子的千粒质量约为0.863 5 g。桔梗种子48 h吸水的吸水率见图1。桔梗种子的吸水过程可分为3个阶段：0～2 h种子快速吸水，2～12 h种子开始缓慢吸水，12 h后吸水基本停止，最高吸水率约为61.11%。

2.2 桔梗种子内含物的测定

从表1可知，桔梗种子水浸液对白菜种子的发芽有较显著的抑制作用。随着浸种时间的延长，各水浸液的抑制活性呈先升高后降低的趋势。浸泡24 h后的桔梗种子水浸液对白菜种子萌发抑制作用最强，白菜发芽率为53.33%，与对照组相比，其发芽率降低了34百分点且差异显著，随后随着浸泡时间的延长，其抑制作用减弱。由此可见，桔梗种子水浸液中存在抑制种子发芽的水溶性抑制物，且其抑制物的抑制强度随浸泡时间的变化而变化。

2.3 浸种时间和温度对桔梗种子萌发的影响

由表2可知，桔梗种子的发芽率随着浸种时间的延长，呈现先上升后下降的趋势，但各处理之间差异不显著。当浸种24 h时，发芽率达到最高，为26.67%，但 24 h 后发芽率开始下降。因此，在桔梗种子播种前，建议用水浸泡24 h。

2.4 不同试剂处理对桔梗种子萌发的影响

2.4.1 赤霉素（GA3）对桔梗种子萌发的影响 从表3可以看出，桔梗种子经不同浓度的赤霉素处理后，其发芽率可以得到明显的提高。当分别用50、80、100、150、200 mg/L GA3处理桔梗种子时，桔梗的发芽率表现为先上升后降低的趋势。当用 100 mg/L 赤霉素处理桔梗种子时，其发芽率最高，为47.67%，较对照组高29百分点，与对照组有显著差异。此外，其他处理组的桔梗种子发芽率与对照组相比差异显著。当GA3浓度为200 mg/L时，其发芽率最低，为31.00%，但比对照组高12.33%。由此可见，赤霉素对促进桔梗种子萌发具有明显的促进作用，但是浓度过高对桔梗种子萌发促进作用不明显。其中，当GA3浓度为100 mg/L时，其促进作用最强。2.4.2 硝酸钾（KNO3）对桔梗种子萌发的影响 从表4可知，不同浓度的KNO3溶液对桔梗种子的发芽率有一定影响。其中当硝酸钾浓度为5 mg/mL时，桔梗种子发芽率最高，达到31.11%，较对照组高12.22百分点，但与对照组相比差异不显著。当硝酸钾浓度为20 mg/mL时，桔梗种子发芽率最低，低于对照组8.87百分点，可见高浓度的硝酸钾溶液不利于桔梗种子的萌发。因此，当用KNO3处理种子时，建议使用浓度为5 mg/mL。

2.4.3 木醋液对桔梗种子萌发的影响 由表5可知，桔梗种子的发芽势随着木醋酸液稀释倍数的增加先增大后减小。稀释500倍的木醋酸浸泡桔梗种子，其发芽率最高，可以达到41.11%，其发芽率较对照组高22.22百分点，其发芽势较对照组高1842%。稀释50倍的木醋酸发芽率最低，且低于对照组11.09百分点，可见高浓度的木醋酸有显著抑制桔梗种子萌发的作用。当用稀释500、1 000、1 500 倍的木醋酸处理桔梗种子时，其发芽率均高与对照组且差异显著。可见，将木醋酸稀释100～1 500 倍可以促进桔梗种子的萌发。

3 讨论与结论

桔梗种子中存在着活性较高的内源抑制物质，且种子寿命短，贮藏至12个月，其发芽率不到10%，甚至更低，这极大限制了桔梗的大规模栽培[18-19]。

3.1 桔梗种子休眠原因探究

通过测定桔梗种子吸水特性可以发现，其吸水率约为61.11%。一般认为，在种子吸水萌发阶段，当吸水率达到种子自身质量的35%～37%时，种子便能正常萌发[20]。由此可知，种皮的透水性不是制约桔梗种子萌发的主要因素。

本试验采用桔梗种子水浸液对白菜种子进行浸种处理。结果表明，桔梗种子水浸液能够明显抑制白菜种子发芽，进一步证实了桔梗种子内确实存在较高活性的水溶性内源抑制物。同时通过试验还发现，内源抑制物的抑制作用会随着浸泡时间的延长呈先上升后下降的趋势，这与刘丽等的研究结果[11]一致。这可能是因为桔梗种子内不仅含有内源性抑制物，也有内源性促进物，且其促进物大多比抑制物更难溶于水。因此，随着浸泡时间的延长，水浸液中抑制物与促进物之间的相互作用在一定程度上会相互抵消，从而使桔梗种子水浸液中的水溶性内源抑制物的活性逐渐减弱。

3.2 桔梗种子发芽条件的确定

种子萌发是植物生长发育的起点，它是植物自身更新环节。同时，种子的萌发必须要以水的适度供应为前提[21]。本研究将桔梗种子用自来水浸泡不同时间探讨其对桔梗种子萌发的影响时发现，当浸种24 h时，其发芽率最高，如果超过24 h，则发芽率会降低。由此可见，过多或过少的水分滲入种子都会对种子内的某些化学反应造成一定影响[22]，进而影响种子的萌发。浸种时间过长，种子容易腐烂，不利于种子萌发。因此，在实际生产中浸种时应控制好时间，浸种24 h有利于促进桔梗种子的萌发。

3.3 不同外源物质处理对桔梗种子萌发的影响

在实际生产中，用外源物质处理种子从而提高种子的发芽率是比较常见的一种处理方法。本研究通过用不同浓度的赤霉素、硝酸钾溶液以及稀释不同倍数的木醋酸溶液对桔梗种子进行处理时发现，10～150 mg/L赤霉素、2.5～5.0 mg/mL硝酸钾溶液以及稀释100～1 500倍的木醋酸对桔梗种子的发芽率均有不同程度的提高。但是用200 mg/L赤霉素、10～25 mg/L硝酸钾溶液和稀释50倍的木醋酸处理桔梗种子后，不但没有促进桔梗种子的萌发，反而会抑制桔梗种子的萌发。