不同浓度GA3浸种和浸种时间对马鞭草种子萌发的影响

邓子贤, 马 磊， 张 俻， 葛德助， 李翔宇， 谢冬梅

(1.安徽普康中药资源有限公司， 安徽 亳州 236800； 2.安徽济人药业有限公司， 安徽 亳州 236800；3.安徽中医药大学 药学院&现代中药安徽省重点实验室， 合肥 230012)

马鞭草(VerbenaofficinalisL.)是马鞭草科马鞭草属多年生直立草本植物，分布于温带至热带地区，其干燥全草作为中药材马鞭草供药用，主产于河南、贵州，安徽、浙江、江西、福建、湖北、四川等地亦产，且以野生来源为主[1]。研究表明，马鞭草种子存在季节性休眠，于3 ℃层积处理28周后，种子的休眠可解除，种子发芽率达80%以上[2]。然而在使用马鞭草种子作为繁殖材料进行育苗的过程中，发现休眠马鞭草种子的层积处理耗时长，且破除休眠后的种子发芽势弱，难以满足实际生产需求。

植物种子的休眠类型不同，解除休眠主要有温湿层积处理、生长调节剂处理、机械破皮和化学药剂处理等不同方式[3]。在很多研究和实践生产中常使用GA3作为外源激素用来解除种子休眠。研究表明，GA3可诱导淀粉酶和其他水解酶的合成，促进胚的生长，并通过拮抗抑制由ABA调控的种子休眠来破除休眠并诱导萌发[4-5]；适宜浓度的GA3处理能够解除多叶棘豆[6]、华重楼[7]、防风[8]、栝楼[9]等药用植物种子的休眠，显著促进种子萌发。

目前用GA3处理马鞭草种子的相关研究未有报道。本文以休眠的马鞭草种子为材料，研究GA3对种子萌发的影响，寻找GA3促进马鞭草种子萌发的最适浓度和最佳作用时间，为马鞭草的标准化育苗提供理论依据和技术指导。

1 材料与方法

1.1 材 料

马鞭草种源为大别山区野生居群，2018年10月移栽至安徽济人药业有限公司。2020年8月采集40株栽培马鞭草植株的成熟果穗，净选风干，选取籽粒饱满、健康种子用于实验。

1.2 方 法

1.2.1不同浓度GA3对马鞭草种子萌发的影响

GA3浓度设[0(ck),200,400,600,800,1 000,1 200,1 400 mg·L-1]8个处理水平，每水平用种100颗，3次重复，对照用去离子水处理。种子萌发实验采用纸床纸上(TP)培养法，将种子置于铺有单层滤纸的90 mm培养皿，在黑暗环境下于25 ℃恒温箱培养萌发。为保证试验过程中每处理GA3浓度的稳定，空气湿度控制在90%左右，期间每3 d更换一次GA3溶液。从萌发培养开始每天进行一次萌发统计，以可见约1 mm的白色胚根露出种孔为萌发标准[2]。

1.2.2GA3不同浸种浓度和浸种时间对马鞭草种子萌发的影响

GA3浸种浓度设[0(ck),500,1 000,2 000,3 000,4 000 mg·L-1]6个处理水平，浸泡时间设(12，24，36，48 h)4个处理水平，每处理用种100颗，3次重复，对照用去离子水处理。浸种过程中每处理用GA3溶液100 mL，马鞭草种子0.5 g。浸泡时间结束后将种子捞出，用滤纸吸去种子表面残液，然后随机取浸泡完毕的种子100颗置于加入去离子水的纸床培养皿，在黑暗环境下于25 ℃恒温箱培养萌发。由于浸种处理时间偏长，为去除种子吸胀吸水时间的误差，培养时间以浸种实验开始时计算发芽率。

1.2.3指标测定

发芽率、发芽势和发芽指数3个指标根据以下公式[10]计算。发芽率(%)=(14 d内的种子发芽数/种子总数)×100%，发芽势(%)=(7 d内的种子发芽数/种子总数)×100%，发芽指数=∑(Gt/Dt)×100%(Gt为t日种子发芽数，Dt为对应的统计日数)。

1.2.4数据分析

利用IBM SPSS Statistics 23软件进行差异显著性检验和多重比较，使用Excel 2019软件处理数据并做图表。

2 结果与分析

2.1 GA3浓度对马鞭草种子萌发的影响

结果如表1所示，当GA3的浓度为200～800 mg·L-1时，各浓度处理之间的发芽率、发芽势和发芽指数这3个发芽指标均随GA3浓度的增加显著上升(p<0.05)。在GA3浓度为800 mg·L-1时，3个指标均达到最高值，分别为98.33%，73.00%，16.20。当GA3浓度为800～1 400 mg·L-1时，800 mg·L-1、1 000 mg·L-1、1 200 mg·L-13个处理之间的发芽率在趋于稳定后逐渐降低且无显著差异；发芽势和发芽指数则随GA3浓度的进一步增大而显著降低，种子萌发的速度明显减缓。综合分析，GA3浓度对马鞭草种子萌发影响显著，表现促进作用的最佳浓度为800 mg·L-1，发芽率、发芽势和发芽指数分别为98.33%，73.00%，16.20。

表1 GA3浓度对马鞭草种子萌发的影响

2.2 GA3不同浸种浓度和浸种时间对马鞭草种子发芽率的影响

如表2所示，GA3不同浸种浓度，不同浸种时间对马鞭草种子发芽率均有显著影响且两者交互作用也显著(p<0.05)。当GA3浸种浓度处于偏低水平(500 mg·L-1与1 000 mg·L-1)，发芽率随浸种时间的延长增加缓慢。当GA3的浸种浓度达到1 000 mg·L-1和2 000 mg·L-1两个水平时，浸种时间和发芽率之间呈现显著线性正相关的关系，R2分别为0.989和0.991 1，线性方程分别为y=0.419 4x+6.5和y=2.055 6x-7.833 3，如图1所示。当浸种浓度增加到3 000 mg·L-1以上后，发芽率随浸种时间的延长增加缓慢，趋于上限100%。综合分析，适当地增大GA3的浸种浓度或延长浸种时间都能显著地提高马鞭草种子的发芽率。GA3浸种的最佳处理组合为：3 000 mg·L-148 h或4 000 mg·L-124 h，发芽率分别为98.33%和97.67%。

表2 GA3不同浸种浓度和浸种时间对马鞭草种子发芽率的影响

图1 GA3浸种时间和发芽率的线性回归分析

3 结论与讨论

不同植物在漫长的进化过程中形成了各式复杂的休眠类型，从生物学的角度来看植物种子的休眠是一种抵御不利环境的适应性表现，保证了自身的繁殖[11-12]。但这种复杂的休眠却给植物资源的开发和农业生产造成了极大的困难。马鞭草种子严重休眠，经测定发芽率只有0.67%～1.67%。本研究在完全浸润条件下，GA3浓度对马鞭草种子的发芽呈现出低浓度促进而高浓度抑制的典型植物激素特征。适宜浓度的GA3可有效解除马鞭草种子的休眠状态，促进发芽。当GA3浓度高于800 mg·L-1时，马鞭草种子的发芽势和发芽指数都显著降低，这表明高浓度的GA3使马鞭草种子的萌发速度减缓，萌发逐渐受到抑制。

在GA3不同浸种浓度和浸种时间处理马鞭草种子的研究中，GA3的浸种浓度和浸种时间之间交互作用极显著。在试验范围内提高GA3浓度或延长浸种时间都能显著地促进马鞭草种子的发芽。低浓度的GA3(500～1 000 mg·L-1)对马鞭草种子发芽率的影响不显著，只有2 000～4 000 mg·L-1的高浓度GA3才对马鞭草种子的发芽率表现出显著的促进作用，这与在GA3溶液完全浸润下的作用方式不同。在完全浸润实验下，GA3浓度为1 000 mg·L-1时马鞭草种子的发芽率高达95.33%；而在GA3浸种浓度高达1 000 mg·L-1，浸种时间长达48 h时，马鞭草种子的发芽率依然只有26.00%。分析原因可能是完全浸润条件下的GA3作用于整个发芽期，这也间接说明了浸种时间对种子萌发的重要影响。贾鑫等[6]研究发现，当GA3的浸种浓度超过400 mg·L-1，浸种时间超过7 h时，多叶棘豆的萌发开始受到抑制。胡国华[13]研究认为，在浸种时间12 h条件下当GA3浓度高于300 mg·L-1时紫薇种子的发芽势和发芽率都显著降低。李佳等[14]研究认为，在浸种24 h下当GA3的浓度高于400 mg·L-1时，杜仲种子的丙二醛含量显著增加，杜仲种子的开始受到逆境伤害，发芽率降低。本研究在GA3浸种浓度增大到4 000 mg·L-1，浸种时间增加到48 h时，马鞭草种子的发芽率仍高达97.67%，未表现出受到抑制的现象。说明不同植物的种子对GA3的敏感性存在差异，外源GA3促进不同植物种子萌发的最适处理方法不同。