两种处理方式对川芎种子萌发的影响

陈云飞 任启飞 刘芳 欧明烛 马菁华

(贵州省植物园，贵州 贵阳 550004)

川芎(Ligusticum chuanxiong)为伞形科的多年生草本，其性温，味辛、微苦，具有活血行气、祛风止痛的功效[1]，川芎入药历史悠久，临床应用广泛。近年来，随着对川芎的药理药效研究不断深入，其药用价值与保健价值日益得以体现，对川芎的需求量也逐年增加。但是在川芎的生产上一般采用茎节(芎苓子)作种[2]，利用茎节作种不仅成本投入高，而且长期进行无性繁殖会引起种质退化[3]，利用种子繁殖是解决这一问题的有效途径，但目前尚未见到使用川芎种子作为繁殖材料的报道，也未见到川芎种子萌发方面的研究，推测可能是由于川芎种子发芽力不强。本文拟采用2种处理方式，即采用不同超声时长和不同浓度的赤霉素对川芎种子进行处理，探讨其对川芎种子发芽的影响。

1 材料和方法

1.1 材料

试验所用的川芎种子由千惠美农业科技有限公司提供，试验在贵州省植物园内开展。

1.2 研究方法

1.2.1 川芎种子千粒重的测定

将所有川芎种子剔除杂质和残缺的坏种子，保留外观完整、颗粒饱满的种子，过8目筛(直径≥3mm)和10目筛(直径≥2mm)，得到Ⅰ级种和Ⅱ级种，2个级别各按照每份1000粒，重复3次，用电子天平称重，取平均值，得到千粒重。

1.2.2 川芎种子吸水量测定

采用浸种法测定吸水量，Ⅰ级种和Ⅱ级种分别取3份1000粒种子，称取初始重量。因川芎种子坚硬，种皮厚且蜡质化，故设定较长浸泡时间，分别为12h、24h、48h，取出用滤纸吸干水分，分别称取重量，取平均值。

吸水量(%)=(吸水后重量-吸水前重量)÷吸水前重量×100%

1.2.3 川芎种子活力和坏种率的测定

分别取Ⅰ级种和Ⅱ级种置于纯水中，在35℃条件下浸泡24h，之后取出浸泡好的种子，用滤纸吸干种子表面的水分，分别选取外观完整、颗粒饱满的Ⅰ级种和Ⅱ级种各50粒，重复3次，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1/2种子，置于培养皿内备用。同时取Ⅰ级种和Ⅱ级种50粒种子置于100℃的沸水中煮20min，作为染色的对照组。利用1%的TTC溶液进行染色，将TTC倒入相应培养皿中，以刚好淹没种子为宜，在35℃条件放置3h，后取出种子，用蒸馏水冲洗干净，用滤纸吸干种子表面的水分，观察胚和胚乳的染色效果，并记录染色情况。

种子活力(%)=染色种子数÷供试种子数×100%

分别取外观完整、颗粒饱满的Ⅰ级种和Ⅱ级种各100粒，重复3次，用解剖刀将种子沿种脐纵切，观察种子，若胚和胚乳变黑坏死则定为坏种子。

坏种率(%)=坏种数÷供试种子数×100%

1.2.4 川芎种子的超声波处理

将川芎种子用纯水泡发24h后进行消毒，利用10%次氯酸浸泡消毒10min，取出用无菌水冲洗10遍，再用酒精浸泡消毒2min，无菌水冲洗10遍。利用超声清洗机(频率为40kHz)对川芎种子进行处理，设置超声波时间为0min、5min、10min、15min、20min、25min 6个时间梯度，每个处理100粒种子，重复3次。发芽盘、镊子等用75%酒精擦拭，后用无菌水冲洗3遍，铺上无菌滤纸，放在紫外下杀菌30min。发芽试验采用纸床法，在消毒完毕的发芽盘内放上处理好的种子，保持合适间距和湿度，置于25℃恒温弱光培养箱内培养。

1.2.5 川芎种子的赤霉素(GA3)处理

将川芎种子和所用器具消毒，方法同上。设置赤霉素浓度为0mg·L-1、100mg·L-1、200mg·L-1、300mg·L-1、400mg·L-15个浓度梯度，每个处理100粒种子，重复3次，分别浸泡24h。发芽试验采用纸床法，在消毒完毕的发芽盘内放上处理好的种子，保持合适间距和湿度，置于25℃恒温弱光培养箱内培养。

1.2.6 川芎种子发芽势以及发芽率的测定

以胚根伸出2mm为标准统计发芽势，以长出叶子为标准，连续3d不再发芽来统计发芽率。

发芽势=发芽初期正常发芽种子数÷供试种子数×100%

发芽率=发芽末期全部正常发芽种子数÷供试种子数×100%

2 结果与分析

2.1 川芎种子千粒重

不同大小的种子之所以存在差异，主要是其在发育过程中积累的物质多少存在差异，大粒种子营养物质积累多，为种子萌发和幼苗生长提供了良好的物质基础，小粒种子营养物质积累少，相对处于劣势。有研究表明，种子大小能够影响种子的萌发能力，直接影响幼苗的建成，最终影响整个群落的结构[4]。经测定，得出川芎种子千粒重和平均直径如表1所示，Ⅰ级种平均千粒重为15.89g，Ⅱ级种平均千粒重为9.81g，Ⅰ级种较Ⅱ级种重了61.98%，Ⅰ级种较Ⅱ级种平均直径多出1mm。故而推测Ⅰ级种较Ⅱ级种在发芽率、种子活力及出苗率上有更好的表现。

表1 川芎种子千粒重及平均直径

2.2 川芎种子吸水量

种子的萌发是从吸水开始的，处于短暂休眠状态的种子只有在有足够的水分条件下才能萌发，经试验得出结果如图1所示。Ⅰ级种和Ⅱ级种在12h内快速吸水，两者均表现为在24h后和48h后的吸水量相差不超过1%，说明Ⅰ级种和Ⅱ级种在24h内就达到最大吸收值。种子的吸水量与种皮透性有关，而种皮的通透性控制着种胚与外界环境间水分、气体和养分的交换，对种子的萌发、休眠和贮藏等具有重要的作用[5]，川芎Ⅰ级种的最大吸水量为44.66%，Ⅱ级种最大吸水量为40.82%，相较于其它研究中其它物种的种子吸水量来说，川芎种子的吸水量较小，可能与其种皮厚且蜡质化有关，说明其种皮的通透性较低。

图1 川芎种子吸水情况

2.3 川芎种子活力及坏种率

经测定，本批次川芎种子的坏种率及种子活力如表2所示。虽然选择的种子均为外观完成饱满的种子，但是其依然有一定程度的坏种率，Ⅰ级种的坏种率38.98%，较Ⅱ级种的坏种率30.17%多出了8.81%，同时，Ⅰ级种和Ⅱ级种表现出来的活力均不强，分别为42.67%和40.67%，Ⅰ级种的活力略微高于Ⅱ级种，对照组的种子着色率均为0，说明此方法是具参考价值的。

表2 川芎种子活力及坏种率

2.4 不同超声时长处理下的川芎种子萌发情况

经测定，在不同时长的超声波处理下，川芎种子的发芽势如表3所示，发芽势在发芽培养的第15天进行统计。结果显示，Ⅰ级种和Ⅱ级种的发芽势均不高，但是可以很明显看到随着超声时间的增加，Ⅰ级种和Ⅱ级种的发芽势呈现一定的变化规律；Ⅰ级种的发芽势在0～10min处理下势呈现上升的趋势，在10min处理下达到最大，为13%；15～25min时间段呈现先下降后又略微上升的趋势；Ⅱ级种在0～5min时间段势呈现上升的趋势，在5min达到最大，为14%；10～25min处理下呈现明显的下降趋势，变化幅度不大。

表3 不同超声时长处理下的川芎种子发芽势

川芎种子的发芽率如表4所示，发芽率在发芽培养的第35天进行统计，此时川芎种子已连续3d基本不再发芽。结果显示，Ⅰ级种和Ⅱ级种的发芽率均不高，但是随着超声时间的增加，依然呈现出明显的规律性；Ⅰ级种的发芽势在0～10min处理下势呈现上升的趋势，在10min达到最大，为38%；15～25min处理下呈现先下降后又略微上升的趋势；Ⅱ级种在在0～5min处理下势呈现上升的趋势，在5min达到峰顶，为14%；10～25min处理下呈现一个先下降再略微上升，又下降再略微上升的趋势，各处理下变化幅度不大。

表4 不同超声时长处理下的川芎种子发芽率

总的看来，Ⅰ级种在超声10min处理下发芽势最大，为13.00%，发芽率也最大，为38.00%，说明10min的超声对Ⅰ级种作用较为明显。Ⅱ级种在超声5min处理下作用明显，发芽势最大，为14.00%，发芽率也最大，为30.00%。说明合适的超声处理有助于种子萌发，过长的超声处理对种子的萌发反而起到抑制作用。同时可以看到，在超声的处理下，Ⅰ级种的最大发芽势较Ⅱ级种的最大发芽势略低，说明Ⅱ级种的发芽速度较快，但发芽结束后Ⅰ级种的最大发芽率却明显高于Ⅱ级种，说明Ⅰ级种出苗率更高，推测原因可能是Ⅰ级种质量和体积较大，能为发芽提供的能量物质更为充足。

2.5 不同浓度赤霉素处理下的川芎种子萌发情况

经测定，在不同赤霉素浓度处理下，川芎种子的发芽势如表5所示，发芽势在发芽培养的第15天进行统计，结果显示，随着赤霉素浓度的升高，Ⅰ级种和Ⅱ级种均呈现出一定的变化规律，Ⅰ级种总体呈现出随着赤霉素浓度的升高，发芽势逐渐上升，在浓度为200mg·L-1的处理下Ⅰ级种的发芽势最高，为23%，较对照组高出9%，随后又呈下降和略微上升的趋势。Ⅱ级种和Ⅰ级种趋势有较大差异，随着赤霉素浓度的升高，其发芽势逐渐上升，在400mg·L-1出现峰值，为29.00%，较对照组高出13%。

表5 不同赤霉素浓度处理下的川芎种子发芽势

赤霉素处理下的发芽率在发芽培养的第22天进行统计，此时川芎种子已连续3d基本不再发芽，发芽率如表6所示，可以看到Ⅰ级种和Ⅱ级种所呈现的规律同发芽势一致，随着赤霉素浓度的升高，Ⅰ级种发芽率逐渐上升，在浓度为200mg·L-1的处理下Ⅰ级种的发芽率最高，为40%，较对照组高出10%，随后又呈下降和略微上升的趋势。Ⅱ级种和Ⅰ级种趋势有较大差异，随着赤霉素浓度的升高，其发芽率逐渐上升，在400mg·L-1出现最大值，为40%，较对照组高出8%。

总体看来，Ⅰ级种的在200mg·L-1的赤霉素浓度作用下发芽势和发芽率都最高，说明该浓度有助于提升Ⅰ级种的发芽力，对Ⅱ级种来说，400mg·L-1的赤霉素浓度处理下，其发芽势和发芽率都最高，由于没有设定比该浓度更大的梯度，故而不确定其是否为峰值，有待进一步探讨，但通过趋势也可发现，赤霉素的处理也在一定程度上有助于提升Ⅱ级种子的发芽力。由表6显示，赤霉素处理下的Ⅱ级种最大发芽势较Ⅰ级种高，说明Ⅱ级种发芽速度更快，但最终的发芽率呈现一样的水平。

表6 不同赤霉素浓度处理下的川芎种子发芽率

3 结论与讨论

种子的萌发受多种因素的影响，有可能受外界环境条件的影响，也有可能受自身活力及品质的影响。经吸水量测定，川芎Ⅰ级种的最大吸水量为44.66%，Ⅱ级种最大吸水量为40.82%，吸水量较小，说明其种皮的透水性、透气性差，种子萌发机械阻碍大，可能与其种皮厚且蜡质化有关。

种子活力是评价种子好坏的重要指标，本次试验虽然选择的种子均为外观完整饱满的种子，但是试验显示Ⅰ级种和Ⅱ级种表现出来的种子活力均不强，分别为42.67%和40.67%，Ⅰ级种的活力略微高于Ⅱ级种，种子的活力较低，说明其出苗率不会很高。且有一定程度的坏种率，Ⅰ级种的坏种率38.98%，Ⅱ级种的坏种率30.17%，坏种率过大会造成生产上的欠收以及人力物力的浪费。说明本批次的川芎种子本身品质较差。综合吸水性、种子活力以及坏种率来看，本批次川芎种子在发芽率上表现欠佳。

超声波是一种弹性机械波，能量高，对生物体活组织具有较强的穿透力[6]。研究发现，适当条件下的超声波处理植物种子，可以提高种子的发芽率、促进种子萌发、提高种子活力，增加种子的抗逆能力及产量[7]，本批次川芎种子在一定时长的超声波作用下发芽率有所提升，Ⅰ级种在超声10min处理下作用较为明显，发芽率最大，为38.00%，较对照提升9%。Ⅱ级种在超声5min处理下作用明显，发芽率最大，为30.00%，较对照提升5%，说明合适的超声处理有助于种子萌发。

赤霉素是一种重要的植物生长调节激素，生理活性大，在植物生长发育中起着重要作用。其能解除种子休眠，并能刺激已结束休眠种胚的生长[8]，本研究中，川芎种在赤霉素处理下发芽率有所提升，Ⅰ级种的在200mg·L-1的赤霉素浓度作用下发芽率较对照提升10%，Ⅱ级种在400mg·L-1的赤霉素浓度处理下发芽率较对照提升11%，说明一定浓度的赤霉素有助于提升川芎种子发芽力。对照超声和赤霉素的处理，发现赤霉素处理下的发芽势和发芽率都较超声处理的高，而且赤霉素处理下的发芽结束的时间也较超声处理的提前了13d，说明赤霉素能更好提升川芎种子的发芽力和缩短发芽时间。

总的来说，本次研究表明川芎虽然结实量大，但是种子本身质量不高、吸水性弱、活力差、发芽率低，超声和赤霉素处理下的发芽力也未得到显著提升，说明川芎的种子繁殖损耗大，应用于生产上收效不好，不宜使用。