不同处理方法对重楼种子萌发的Meta分析

樊华 李森 席欢 涂卫国 苟小林

摘要：应用Meta分析方法，通过中英文数据库筛选了1990-2019年关于重楼（Paris polyphylla）种子萌发的文献24篇，得到78个独立试验组，分析温度、机械、生长素、复合处理对重楼种子萌发的影响，并探讨较高海拔下重楼种子繁育的可能性。结果表明，恒温处理促进重楼种子萌发是一种简单可靠的方法，恒温、变温、沙藏方式的交互处理能够有效提高重楼种子发芽率（相对发芽率为0.61）。生长素使用不当会抑制重楼种子萌发。在相同处理条件下，滇重楼[ Paris polyphylla Sm.var.yunnanensis （Franch.） Hand.一Mazz]比华重楼[Paris polyphylla Sm.var.chinese（ Franch.）H.Hara]具有更好的发芽效率和稳定性。针对适宜重樓生长的较高海拔生境下种子发芽相关研究缺乏，需要针对较高海拔重楼繁育技术进行研究。

关键词：重楼（Paris polyphylla）;种子;萌发;Meta分析

中图分类号：S567.23

文献标识码：A

文章编号：0439-8114[ 2020） 20-0096-06

DOl：10.1408 8/j .cnki.issn0439-8114.2020.20.021

重楼（Paris polyphylla）是百合科（Liliaceae）重楼属（ Paris）的一种多年生草本[1]，其作为一种名贵的中药材，主以干燥根茎人药，是中成药的重要成分[2]。重楼人药的主要种为滇重楼（宽瓣重楼）[Paris polyphylla Sm. var. yunnanensis （Franch.）Hand. -Mazz]和华重楼[Paris polyphylla Sm.Var.chinese （Franch.）H.Hara]，滇重楼主要分布在海拔1 400-3 100 m，产自贵州、四川、云南等地;而华重楼分布在海拔2 800-3 000 m.产自中国西南、华南、华中和华东;2种重楼都喜偏酸性有机质土壤的林下、灌丛和草地的阴湿生境[3]。随着医药市场对重楼需求的日益增加，重楼的质量和产量需求扩大，但是野外资源已处于匮乏状态，因此，现阶段主要是通过人工抚育来缓解市场对重楼的需求，并且高质量的重楼已经成为满足市场发展的重要基础。海拔3 000 m以下的湿冷林区和山区是重楼的主要产地之一，这些区域海拔相对较高，昼夜温差较大，为重楼的物质积累提供了良好的条件，是高质量重楼生产的理想区域[4]。但是这些地区重楼在自然条件下繁育率较低，对高质量重楼的生产造成了阻碍。

现阶段人工抚育重楼主要通过种子繁殖和块根繁殖，其中，种子繁殖是重楼最主要也相对简单的繁殖方式[5]。但是重楼种子的发育属于后熟生长类型，自然条件下其达到成熟并且萌芽阶段需要1-3年，发育周期漫长[6]。前期有较多的研究关注重楼种子的萌发，主要集中在：①温度处理，通过恒定温度、温度变化、沙藏等方式来处理重楼种子，促进重楼种子萌发;②机械处理，通过去除种子外壳、表皮、超声波等方式刺激种子，提早结束休眠来促进种子萌发;③生长素处理，通过赤霉素（GA）、2，4-二 氯苯氧乙酸（2，4-D）等催化种子，促进种子萌发，或通过多种不同因子综合作用来促进种子萌发。目前，鲜见对较高海拔下重楼种子抚育的研究报道。

Meta分析，又称荟萃分析，是1976年Glass按照前人的思想对P值进行合并，进一步发展为“合并统计量”[7]，是对具备特定条件的、同课题的诸多研究结果进行综合的一类统计方法，在医学、生物、生态等诸多领域被广泛应用，对于大尺度现象的研究以及多因素对同一效应整合的定性综合具有非常好的效果[8，9]。

为了明确不同的研究结果对重楼种子萌发的效应，本研究将综合前期研究成果，通过Meta分析方法，分析不同处理方法对重楼种子萌发的促进效应，为高海拔重楼种子的抚育研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 数据来源

本研究设计的重楼种子萌发和抚育检索年限为1990-2019年。用于Meta分析的中文文献数据库来源于中国知网、维普、万方、百度学术、谷歌学术等，以“重楼/种子/萌发”为主题词进行检索;英文数据库来源于Web of science、Elesvier、Coogle scholar等，以“Paris polyphytla/seed/germination”为主题词进行检索。检索的类型包括已发表的研究论文、书籍、专利、会议论文或摘要、毕业论文等。

1.2数据筛选标准

根据前期已有的研究和现阶段较为实用的重楼种子促进萌芽技术，将促进重楼种子萌芽方法分为四大类，分别为温度、机械、生长素、复合（表1）。根据以下标准视其为有效文献：①文献是属于重楼种子相关的技术或研究内容。②文献主要针对重楼种子萌发内容进行的研究或试验。③文献必须具有实际的研究数据，并且通过文字、表格或图文方式进行描述。④符合四大类方法中的任意一种、多种或混合进行试验研究，具体包括恒定温度处理、变化温度处理、沙藏处理、混合温度处理;去除种子外壳、去除种子表皮、超声波、混合机械处理;GA3、细胞分裂素（KT）、6-苄氨基嘌呤（6BA）、乙烯利（Ethephon）、2，4-二氯苯氧乙酸（2，4-D）、萘乙酸（NAA）、玉米素核苷（ZR）、吲哚-3-乙酸（IAA）、生根剂、混合生长素处理;温度和机械共同作用;温度和生长素共同作用;机械和生长素共同作用;温度一机械一生长素共同作用。

1.3 数据库建立

将筛选的文献进行数据的提取和数据库建立。数据主要提取各试验组对重楼种子萌发的作用，以各自的对照组为参照，处理后的发芽率作为提取量。筛选标准：①重楼品种只采用华重楼和云南重楼;②一篇文献中有任意一组独立的、完整的试验内容，将作为一组独立的样本进行试验数据提取;③任何一组独立的试验完整的处理方法必须全部包含在已经列出四大类方法中，部分出现将不能作为本研究基础数据;④任何一组处理方法的独立试验在所有文献中必须具有2篇以上的文献，才能够进入统计分析过程，否则在本研究中将不具有统计意义。最终筛选出24篇可用文献，并且提取出78组独立试验样本（表1）。其中，单一的机械处理中去除外壳、去除表皮、超声波3种单一因素处理的文献量不足，不进入分析流程。涉及滇重楼的文献17篇，涉及华重楼的文献6篇，滇重楼和华重楼都有涉及的1篇。

1.4 数据分析

利用R软件中的Meat软件分析包进行分析[33]。数据提取不同处理下重楼种子发芽率为效应值，得到不同处理下种子发芽率及其95%的置信区间。采用加权均数差（WMD）的随机效应模型（RE模型）来衡量各处理对重楼种子萌发的影响。若包含0，则与对照比无法明显促进重楼种子发芽;若小于0，则说明该处理显著抑制了重楼种子的萌发;若大于0，则说明该处理明显促进了重楼种子的萌发。

2 结果与分析

2.1 不同处理下重楼种子的相对发芽率

在所收集的文献中，机械处理方式下的去除外壳、去除种子表皮、超声波处理都只出现在1篇文献中，并且属于1个品种，同一试验组在本研究中缺乏统计意义，因此不做机械處理的统计分析，而其他因素的Meta分析表明（图1），与对照组相比，温度处理条件下的4个处理方案都促进了重楼种子的萌发过程。其中，温度混合处理条件下重楼种子相对发芽率最高，平均达到0.61，而恒定温度处理下重楼种子相对发芽率只有0.42，但是恒定温度下重楼种子的置信区间波动最小，其处理效果也最为稳定，沙藏条件下置信区间波动最大，在温度处理中效果最不稳定。与对照组相比，生长素处理条件下，使用一种生长素和多种生长素混合都促进了重楼种子的相对萌芽率，并且均值分别达到了0.16和0.47，但是其95%的置信区间中出现了小于零的部分，生长素的处理也可能导致重楼种子相对发芽率减小。通过随机效应模型拟合，发现重楼种子在温度和生长素处理条件下发芽率相对提高了0.40，并且效果相对稳定。

在所有的文献中，温度、机械、生长素方法2种及2种以上的复合处理下，并没有出现温度、机械和生长素3种方法的共同作用，所以只有两两因素之间相互作用（图2）。复合处理下，3种因素两两作用都对重楼种子的萌发具有促进作用，其中机械和温度共同作用下，重楼种子的相对发芽率最高，达到了0.42，并且95%的置信区间都在大于零的区间范围内。温度和生长素共同作用虽然也使重楼种子的相对发芽率增加了，达到0.22，但是在95%的置信区间中有部分区间小于零，部分试验结果抑制了重楼种子萌发。机械作用和生长素共同作用下，重楼种子相对萌芽率也提高了，达到了0.34。在复合作用下，重楼种子相对萌芽率提高量大小顺序为温度×机械>机械×生长素>温度×生长素。通过随机模型拟合复合作用下重楼种子相对发芽率达到0.34，且95%的置信区间相对稳定。

2.2 不同重楼种子的相对发芽率

在所筛选的文献中，重楼品种为滇重楼和华重楼，并且大部分的研究成果主要集中在滇重楼中（图3）。本研究所筛选的文献中涉及滇重楼相对发芽率的研究共计66组独立试验，而涉及华重楼的只有11组独立的试验。通过不同的处理，发现滇重楼种子相对发芽率拟合值达到0.34，并且95%的置信区间相对较小，全部为正值，而华重楼在所有独立组试验中通过拟合后，相对发芽率也达到了0.32，并且置信区间也全部为正值，而2种重楼种子的随机模型拟合后的相对发芽率为0.34，95%的置信区间全部为正值。

2.3 重楼种子较高海拔的萌发潜力

在现有的研究中，通过不同处理来研究不同海拔下重楼种子萌发的结果缺乏，而针对较高海拔的相关研究较少。在筛选的文献中，仅有一篇研究就不同海拔下重楼种子的萌发做了相应的试验处理，通过机械去皮和生长素共同作用下，发现重楼种子的相对发芽率提高，并且在其研究中提出不同处理下重楼种子萌芽率大小顺序为去皮×生长素>去皮>带皮。在该文中主要的结论也说明在较高的海拔下（1 069 m）滇重楼种子即使在机械和生长素共同处理下种子萌芽率依然较低，且带皮不处理种子基本不萌芽。

3 讨论

3.1 重楼种子萌发

名贵中药材重楼的繁育主要依靠重楼种子和块根繁育[32]，但是受限于重楼块根资源，所以现阶段重楼繁育策略仍然主要依靠重楼种子进行繁育，这得益于重楼种子单株产量较高，每年能够从成熟植株获得较多的重楼种子，但是重楼种子的自然繁育过程较漫长，从种子离体到种子萌芽需要1-3年的时间，并且自然萌发效率较低[1]。所以诸多的研究关注重楼种子萌芽，并积极寻求方法打破种子休眠，促进重楼种子快速和高效的萌发。综合现有的研究成果，温度处理、生长素处理以及复合的处理方法都对重楼种子的萌发具有不同的促进作用。

温度是种子萌发的必要条件之一[34]。利用恒温条件下处理重楼种子发育，提高了重楼种子的发芽率，而相对的温度处理.模拟自然变温的沙藏和人为处理的变温虽然都提高了重楼种子相对发芽率，但是提高的相对发芽率都小于恒温状态，因此从机理上而言，重楼种子可能不需要通过温度变化或者较低温的处理，也能得到较好的萌发，这与前期的研究成果相似[14.25]。而在沙藏处理下，95%的置信区间波动较大，这可能是由于模拟了自然条件，温度变化不均匀导致重楼种子受温度影响不均产生的[26]。在混合温度的处理过程中，提高了重楼种子相对发芽率，即在恒温、沙藏、变温交互处理下，重楼种子更加容易打破休眠，且提高发芽率，因此，在温度处理条件下，建议使用恒温、沙藏或者变化温度来进行交互处理，以提高重楼种子的萌芽效率。

使用生长素处理重楼种子，发现无论单一的生长素处理还是使用混合的生长素处理重楼种子，都提高了重楼种子相对发芽率。使用一种生长素处理重楼种子对种子相对发芽率提高效果要小于使用多种生长素混合效果，但是使用生长素在95%的置信区间中都出现了负值，即使用生长素也可能使重楼种子的发芽率降低，从而导致出苗量减产，因此在使用生长素处理重楼种子的过程中必须要进行慎重的选择。首先，不同生长素对重楼种子的生理作用不一，如GA3、IAA等生长素的浓度增加可能促进种子的后熟与萌发，而ABA的浓度增加则可能抑制种子的后熟与萌发[28]。其次，同一生长素在不同浓度或不同时间的作用下，可能对种子的后熟与萌发作用也不相同，选择合适的生长素与相适应的处理方法，对种子的萌发具有很大的作用[35.36]。

在综合了前期的研究结果后，发现利用不同类型的处理方法对重楼种子进行处理的过程中，温度和机械交互处理下重楼种子的相对发芽率最高，且在95%的置信区间波动小，相对稳定且全部为正值。因此，在选用复合方法对重楼种子进行处理时，建议使用温度和机械作用交互进行，以促进重楼种子的萌发。在交互的作用下，温度和生长素处理在95%的置信区间中出现了负值，这表明该处理可能导致发芽率相对减小。这可能是在选择生长素的过程中使用了不当的生长素或者不当的处理方法，导致重楼种子萌芽降低[35.36]。因此，在使用温度和生长素的交互过程中，需要注意使用方法的适用性，以避免造成重楼种子的发芽率减少，从而造成减产。

相对而言，在现阶段利用重楼种子进行萌发用以生产，滇重楼种子的表现效果强于华重楼种子。虽然滇重楼和华重楼种子在处理后相对发芽率相似，都达到了0.30以上，但是就其置信区间而言，滇重楼相对变化更小，重楼种子发芽率更加稳定。虽然都属于重楼属七叶一枝花的变种，但是滇重楼和华重楼已经完全成为2个独立的变种，在形态、生境、生殖上都存在一定的差异。而不同的条件可能造成2种重楼种子在生长和发育过程中的差异，从而导致在发芽率上产生了差异37J。

3.2 较高海拔重楼的繁育

重楼的用药部位主要为根茎，主要的药用成分为甾体皂苷、B蜕皮激素、黄酮苷等根茎中富含的干物质[38]，并且重楼为多年生的直立草本，因此在重楼的生长过程中，需要考虑如何提高重楼根茎的产量和效率。重楼生境为阴凉湿润生境，这些地区大部分属于山区林地、灌丛、草地等。考虑到提高根茎产量以及提高重楼根茎中干物质的产量，那么较高海拔的河谷、林地等区域是理想的生境，这些地区生境阴凉湿润，土壤富含有机质，昼夜温差較大，利于植物根茎生长和干物质的积累39-。如四川西北的汶川、茂县、理县、松潘，云南的丽江、迪庆等区域都属于重楼的优质种植地区，且这些地区都是重楼的产地之一[4]。但是在这些地区进行重楼的种植过程中，在已有的研究中已经揭示了种子繁育过程较为困难且低效，且并没有明确的研究结果来解释较高海拔下重楼种子萌发率低下的机理。模拟自然生境，在较高海拔下，平均气温相对较低，昼夜温差相对较大，且每年低温的持续时间较长，有霜期占全年天数相对较高，鲜见有关模拟较高海拔下重楼种子的自然萌发状态的研究。因此，现阶段缺乏模拟较高海拔自然条件下重楼种子萌发机理的研究。

虽然现阶段在较高海拔下利用种子自然繁殖效率低下，但是为了提高重楼产量，较高海拔下重楼的种植仍然可以寻求其他方法解决育苗问题，并进一步开展科学试验，以完善较高海拔重楼种植技术。首先，可以在低海拔进行重楼种子育苗，利用高效的种子育苗方式进行种苗繁育，再模拟自然条件下对适龄种苗进行环境锻炼，提高对较高海拔的适应能力，然后进行移栽，以缓解较高海拔重楼种子繁育效率低下问题。其次，开展杂交育种试验，筛选较高海拔适应良好的优良重楼，与高产的重楼品种进行杂交试验，筛选出能够适应较高海拔且高产的优良重楼品种，以支撑较高海拔重楼种植业的发展。

4 小结

1）与对照组相比，恒温处理促进重楼种子萌发是一种简单可靠的方法，但是建议使用恒温、变温、沙藏等方式交互处理，能够有效提高重楼种子发芽率（相对发芽率为0.61）。

2）使用生长素对重楼种子进行萌发处理过程中，需要慎重选择生长素类型和生长素使用方法等，以避免造成重楼种子发芽率的降低。

3）滇重楼比华重楼具有更好的发芽效率和稳定性，在生产中适宜于种植2种重楼的地区可挑选品种较好的滇重楼用于种苗繁育。

4）针对适宜重楼生长的较高海拔生境下种子发芽相关研究缺乏，而在较高海拔种植高质量重楼需要进一步研究，解决种苗繁育问题。

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作者简介：樊华（1982-），女，四川宜宾人，副研究员，硕士，主要从事植物学研究，（电话）13668264257（电子信箱）905933934@qq.com;通信作者，涂卫国（1978-），男，四川宜宾人，研究员，博士，主要从事植物学研究，（电话）028-68107638（电子信箱）wgtu028@163.com。