防风种子休眠机理及处理方法的研究

2021-12-21谢晨阳谭放孙玉娟李实韩书昌陶双勇

中国林副特产 2021年6期

谢晨阳,谭放,孙玉娟,李实,韩书昌,陶双勇

(黑龙江省林业科学院牡丹江分院，黑龙江牡丹江 157010)

防风(Saposhnikoviadivaricata(Trucz.) Schischk.)别名铜芸、回云，为伞形科防风属多年生草本植物，以未抽花茎植株的根部入药，味辛、甘，性微温，具有祛风解表、胜湿止痛、止痉等功效。防风在我国北方各省均有分布，其中以东北及内蒙古东部所产的“关防风”品质最佳。近年来，防风野生资源遭到大量破坏，为了满足药材市场的需求，黑龙江省大力发展防风人工栽培产业，防风育苗及栽培技术得以发展，但也存在诸多问题。其中，防风种子发芽率低、发芽持续时间长是困扰防风产业化发展的瓶颈问题，因此，系统研究防风种子休眠机理及调制方法对推动防风产业化发展具有积极的促进作用。

在相关研究的基础上，以新采收的防风种子为试验材料，以种子休眠和萌发的生理生化理论为依据，系统研究防风种子休眠的原因、不同层积条件下种子粗提物抑制性的变化规律以及播种萌芽率的影响，探索解决防风人工栽培中出芽率低、出苗缓慢的问题，试验结论对防风人工栽培技术的完善及产业化发展具有一定的指导意义。

1 研究内容与方法

1.1 试验种子的采集与测定

试验种子来源于柴河林业局佛塔村防风种植园，属寒温带大陆性季风气候，冬季漫长寒冷干燥，夏季温和多雨，春季少雨易干旱，年平均气温3 ℃，年有效积温2400 ℃，全年日照时数2540 h，年平均降水量550 mm，无霜期125 d左右。种植园呈半野生状态，基本无田间管理措施，留种母株苗龄为6 a。9月下旬，种子成熟后，选择生长健壮、无明显病虫害、种子饱满的母株适时采集种子，经揉搓、筛选后得到试验种子，种子净度为91.24%，千粒重3.7247 g，含水量8.13%。

1.2 防风种子内源抑制物活性的测定

参照王晶英《植物生理生化实验技术与原理》中种子内源抑制物的提取方法，分别取新鲜种子及已萌发种子各5 g，研碎加蒸馏水20 ml，50～60 ℃水浴中浸提0.5 h，加入1 moL/m3HCL调等电点至pH=3，加入10%醋酸铅至蛋白质沉淀完全，过滤后调节pH至2～3，加入无过氧化物乙醚5 mL充分振荡后静置5 min，将上层乙醚溶液移入容量瓶，待乙醚挥发后定容为10 mL，得到提取液。以白菜种子为实验材料，试验两种种子提取液对白菜种子萌发、生长的影响，依此来测定判断内源抑制物的生物活性。

1.3 层积方式对种子内源抑制物活性的影响

试验采用3种层积方式：(1)室温层积，温度15～20 ℃；(2)冷温沙藏，新鲜种子混沙后置于5 ℃左右的冰箱储存；(3)冷冻沙藏，新鲜种子混沙后置于-20 ℃左右的冰箱储存。以室温密封保存种子为对照，层积1月、2月后，分别取不同种子提取粗提液，试验层积方式对种子内源抑制物活性的影响。以新鲜种子发芽实验数据为对照，对比不同层积处理后种子发芽特性的变化规律。

2 结果与分析

2.1 种子浸提物生物效应实验结果

相关研究表明，防风种子具有休眠特性，未经处理的种子播种后，需20 d左右才能萌发，持续时间1个多月。在生产实践中常因种子出苗缓慢、出苗不齐，而受到春旱的影响，这是目前防风栽培中存在的最大问题。

种子的休眠是由种子本身遗传特性所决定的，造成种子休眠的原因很多，其中内源抑制休眠物质的存在常常是造成种子休眠的主要原因。从表1可以看出：新鲜防风种子的浸提液对白菜种子的萌发和生长有一定的抑制作用，且抑制作用随着浸提液浓度的增加而递增，当浸提液浓度达到0.12 g/mL时，完全抑制了白菜种子的萌发。而已萌发防风种子的浸提液对白菜种子的萌发无明显的抑制作用，浸提液浓度的增加对白菜种子发芽率的影响无明显规律，当浸提液浓度达到0.12 g/mL时，白菜种子的发芽率92.8%，略高于对照。但从白菜苗高、根长来看，不同浓度浸提液中依然存在抑制白菜幼苗生长的物质，且抑制作用与浸提液浓度浓度成正比。

表1 不同浸提液浓度对白菜种子萌发、生长的影响

从实验结果分析可以看出：内源抑制物的存在是造成防风种子休眠的主要原因之一，即使种子萌发后，其胚芽中依然存在抑制白菜幼苗生长的物质，这与生产实践中防风种子萌发后胚根发育缓慢、子叶久久不能露土的现象相符。

2.2 层积方式对种子内源抑制物活性的影响

在防风播种育苗时，人们常常以温水浸泡种子，其浸种的废液能够抑制道边杂草的生长，这说明温水浸泡的方法能够减缓防风种子中抑制物的作用，一定程度上提高种子的发芽率，但此方法对于解决防风种子萌发的整齐性、缩短其萌发时间无明显效果。

同类研究表明，层积对于解决种子种子活性，提高种子发芽率常有较好的效果。按照A.A.Khan种子休眠和萌发的生理生化的观点，种子内源抑制物的本质是酶活性水平的调节，而控制抑制作用的主要因素是温度。因此，采用了3种层积温度，从表2可以看出，防风种子室温密封保存30 d后，其种子浸提液对白菜种子的萌发依然有较高的抑制性。而3种温度层积30 d后，防风种子的浸提液对白菜种子的萌发的抑制作用明显减弱，其中冷冻沙藏处理后白菜种子的发芽率最高为92.3%，略高于对照的91.4%，说明层积处理对消除防风种子内源抑制物活性具有较好的效果。

表2 不同层积处理后防风种子浸提液对白菜种子萌发、生长的影响

同时，从不同层积时间的实验数据来看，随着层积时间的增加内源抑制物活性越弱，虽然对白菜幼苗生长的抑制作用依然存在，但这种抑制作用较室温密封保存的防风种子有了明显的减缓。

2.3 层积方式对防风种子发芽特性的影响

从实验效果来看，3种温度层积处理均能消除防风种子内源抑制物活性，进一步以新鲜防风种子的发芽实验数据为对照，试验不同层积温度对防风种子萌发特性的影响。

从表3可以看出,新鲜种子16 d左右开始萌发，28 d左右萌发率达到最高54%；冷冻沙藏12 d左右开始萌发，24 d左右萌发率达到最高28%；冷温沙藏8 d左右开始萌发，28 d左右萌发率达到最高59%；室温沙藏4 d左右开始萌发，20 d左右萌发率达到最高62%。

表3 不同层积温度对防风种子萌发特性的影响

3种温度层积均能使种子开始萌发的时间提前，其中室温层积将开始萌发时间从16 d提前到4 d，提高幅度最大；从种子最大萌发率来看，冷冻沙藏的最大萌发率28%低于对照的54%，室温沙藏、冷温沙藏的最大萌发率均高于对照，分别为62%和59%。综合来看：防风种子在室温条件下层积30 d，能够缩短种子开始萌发时间、提高种子发芽率，是防风种子较为适合的处理方法。