人参种子胚后发育与生理后熟处理方法研究

杨 威 郑德龙 蔡世霞 薛 爽

（吉林市农业科学院 吉林吉林 132000）

人参种子具有休眠的特性，需要经过处理，解除休眠，才能发芽。科学研究证明，人参种子休眠主要原因是种子胚没有发育完成，需要经过后熟期。自然环境中，人参种子的休眠期是在冬季低温条件下进行，是一个漫长的过程，需要几个月的时间种子胚才能发育完成。人参种皮厚实紧密，通透性差，难以吸收水分，交换气体，种子中还含有抑制发芽的活性物质，必须经过沙藏处理或者应用植物生长调节剂进行化学处理，才能完成种子胚后发育和生理后熟，解除休眠，发芽生长[1]。

人参种子休眠受多种因素的影响和多种物质的控制，脱落酸就是抑制人参种子萌发的主要化学物质之一。脱落酸不耐高温，在温度高的条件下容易分解，但是仅利用高温分解脱落酸，并不能解除人参种子的休眠。植物种子休眠是一种复杂的自我保护机制，经过漫长的生物进化过程，形成完善的基因控制过程。解除人参种子休眠是科研工作者一直探索的重点和难点。经过多年的理论研究和科学实践，已经探索出了比较可行的技术方法，取得了一定的科研成果，应用于人参生产实践当中[2]。

本科研团队从2002年开展人参研究，主攻人参野化栽培，籽播林下参，尤其是林下参采收后的加工技术，在人参种子人工处理解除休眠方面也做了一些研究，近几年取得了一些成果，可以为人参科研提供学术参考，为人参栽培提供技术指导。本试验从2017年开始确定方案，收集材料，于2018-2021年完成所有试验程序。

1 材料与方法

1.1 试验材料

人参品种为‘吉参1号’，是我国第一个通过品种审定委员会审定的人工培育的人参新品种，是由中国农业科学院特产研究所选育的高产优质型人参新品种，非常适合吉林地区种植[3]。

实验室是吉林市农业科学院中心化验室，试验场地是吉林市农业科学院园艺试验区。实验室用水为纯净水，试验地为沙壤，pH为7，试验地用水为深井自来水。

1.2 试验方法

每个处理使用筛选后的人参种子1 000粒，随机称取。在中心化验室进行种子处理和发芽试验，在园艺试验区进行出苗试验。恒温恒时处理试验，设计为4个温度处理、1个对照，每1个温度处理设计4个时间处理，共设计20个处理。人参种子胚后发育试验和生理后熟试验连续进行。

恒温恒时处理试验完成后，确定最佳试验组合，再进行变温变时和野外自然环境处理试验，与最佳组合进行验证，设计3个处理，即最佳恒温恒时组合处理、变温变时组合处理、野外自然环境处理，室内常温环境处理为对照。

各处理试验在同一环境下进行，随机区组排列，统一时间调查，计算平均值。

精选当年采收的‘吉参1号’人参种子，先用清水浸泡种子36 h，然后捞出，按照种子与细沙1∶3的比例混拌均匀，细沙含水量10%，放入塑料盒中进行沙藏处理。实验室用的细沙采用高温消毒。

1.3 试验设计

1.3.1 种子胚后发育试验试验设计4个温度处理，1个对照（CK），分别为5℃、10℃、15℃、20℃，对照为常温。每个温度处理设计4个时间处理：60 d、90 d、120 d、150 d。选用当年采收的‘吉参1号’人参种子，浸泡处理和消毒处理后，与细沙混拌均匀，装入塑料盒中，放入实验室冰箱，设好温度，7 d翻动1次。

1.3.2 种子生理后熟试验试验设计4个温度处理，1个对照（CK），分别为0℃、5℃、10℃、15℃、对照为常温，每个温度处理设计4个时间处理：30 d、60 d、90 d、120 d。将经过种子胚后发育试验处理后的种子，清除未开口的失效种子，重新沙藏，与细沙混拌均匀，放入实验室冰箱，继续进行生理后熟解除休眠处理，7 d翻动1次。

1.3.3 种子出苗试验选用生理后熟沙藏处理完成的种子，进行实验室培养皿发芽试验和试验田直接播种出苗试验。每个处理随机选用处理后的种子1 000粒，用50%多菌灵500倍水溶液浸泡种子10 min进行消毒处理。试验田出苗试验采用大垄点播，播种深度3 cm，间距5 cm，覆土后撒施50%多菌灵，覆盖遮阳网。

1.3.4 变温处理试验为验证最佳恒温恒时处理组合的有效性，设计变温处理试验，种子胚后发育试验设计4个变温处理：5℃、30 d；10℃、30 d；15℃、30 d；20℃、30 d。种子生理后熟试验设计3个变温处理：0℃、30 d；5℃、30 d；10℃、30 d。野外自然环境处理是将沙藏的种子埋入试验区，覆盖10 cm土中，进行沙藏越冬处理。对照（CK）是将沙藏种子放在实验室常温储藏。野外处理不翻动，其他处理7 d翻动1次。

2 结果与分析

人参种子沙藏60 d时，20℃处理种子种皮开始出现开口，发育不全的种子胚开始继续发育，种子胚的后发育与温度有密切关系，沙藏时间继续延长，20℃处理的试验材料，开口率出现下降，可见沙藏时间也是人参种子胚后发育成熟的重要因素。

2.1 不同处理对人参种子胚后发育的影响

由表1可知，沙藏90 d的试验材料开口率最高，4个温度处理分别达到57%、88%、90%、82%，对照材料也达到59%，其中15℃处理的试验材料，开口率最高，其次是10℃、20℃、CK、5℃。试验证明，处理时间是人参种子胚后发育的主要因素，处理温度是次要因素，不同的时间处理差异显著。

表1 不同时间和温度处理对人参种子胚发育（开口率）的影响（单位：%）

2.2 不同处理对人参种子生理后熟（发芽率）的影响

选用15℃处理90 d的试验材料继续进行发芽率试验。试验材料继续进行沙藏处理，促进生理后熟，分解脱落酸等抑制发芽的生物活性物质，在0℃、5℃、10℃、15℃条件下，继续沙藏30 d、60 d、90 d、120 d，完成生理后熟，彻底解除休眠。选择开口完全的人参种子，进行实验室恒温箱发芽试验。所有处理中，5℃温度下处理90 d的人参种子发芽率最高，达到96%，然后是0℃处理90 d的种子，发芽率为92%，其次是10℃处理90 d的种子，发芽率为86%，3个处理都明显高于对照（表2）。

表2 不同时间和温度处理对人参种子生理后熟（发芽率）的影响（单位：%）

2.3 不同处理对人参种子出苗的影响

选用完成生理后熟的试验材料进行试验田出苗试验，试验田平垄做畦，土壤消毒，覆遮阳网。所有处理中，5℃处理90 d的人参种子出苗率最高，达到90%，然后是0℃处理90 d的种子，发芽率为88%，其次是10℃处理90 d的种子，发芽率为86%，3个处理都明显高于对照（表3）。

表3 不同时间和温度处理对人参种子出苗率的影响（单位：%）

2.4 变温处理对人参种子胚发育和生理后熟的影响

15℃恒温处理人参种子沙藏70 d时，种皮出现开口，种子胚开始发育，变温处理的种子90 d种皮才出现开口，说明前期的低温限制了种子胚的发育，种子胚的后发育与温度密切相关。沙藏处理90 d时，15℃处理的种子已经发育完成，开口率为87%，变温处理120 d的种子开口率只有70%，高于对照和野外处理。

选用15℃恒温处理完成胚发育的种子，继续进行5℃恒温生理后熟试验、变温处理试验，结果表明，5℃恒温处理90 d的种子，实验室发芽率为90%，田间出苗率为89%，变温处理90 d的种子，室内发芽率为75%，田间出苗率为73%，但高于对照和野外处理（表4）。

表4 变温处理对人参种子胚发育和发芽率的影响（单位：%）

3 讨论与结论

3.1 人参种子处理的应用

人参种子处理的时间和温度不同，代表人参种子胚后发育完成的开口率和人参种子生理后熟的出苗率都有明显差异。其中15℃沙藏90 d的人参种子开口率最高，5℃沙藏90 d的人参种子出苗率最高。试验证明，人参种子需要在15℃环境条件下湿沙储藏90 d，发育不全的种子胚才能完成后期发育，而人参种子的生理后熟需要在5℃的环境条件下继续沙藏90 d才能解除休眠，出苗生长。

3.2 人参种子处理方法的有效性

人参种子在野外自然环境下休眠，温度随自然环境变化，加上其他各种因素的影响，出苗率不高，所以真正的野山参十分稀少。本试验证明，变温处理不能促进人参种子胚的发育和生理后熟，具体原因可能是胚发育完成后，温度的剧烈变化，尤其是胚发育完成后高温或低温又造成胚的伤害，影响了发芽和出苗，而恒温条件下，对已经发育成熟的胚具有保护作用，从而提高了发芽率和出苗率。在自然环境中，人参的种子脱落以后，需要经过枯枝落叶或者土壤的覆盖，在一个相对恒温的环境中经过漫长冬季才能完成发育，解除休眠。

3.3 人参种子处理研究展望

人参种子的种皮厚实紧密，通透性不良，种子中含有高含量的生长抑制物质，如脱落酸等，抑制种子发芽。在自然环境中，人参种子被鸟兽啄食，经过动物肠胃的消化过程，破坏了种皮，增加了通透性，同时动物的消化液帮助人参种子中抑制发芽的化学物质分解，经过动物排泄后，落入土中，经过漫长冬季，胚发育成熟，抑制发芽物质分解，解除了休眠。经过动物消化道的人参种子，发芽率提高，为科学研究提供了思路。人参种子处理研究的方向就在于加强种皮的通透性，吸收水分和氧气，在低温环境下利用充分的时间让种子胚继续发育，完全成熟。人参种子人工解除休眠，也是利用低温沙藏的方式，通过长时间的沙藏，分解抑制萌发的化学物质，使其分解转化或者失去活性，以此方法解除休眠。

随着科学发展，传统的方法必将被更加科学有效的方法所取代，人参的基础理论研究已经有所突破，现代育种技术可以实现基因编程，植物生长调节剂的应用也已经可以改变植物的很多特性。未来科学发展的方向，必然会向更加有效、便捷的方向发展，人参种子的处理，也不限于通过传统的低温沙藏，经过漫长时间来完成后熟，解除休眠，也可以通过基因育种或者化学处理的方法，实现科学、高效的处理，促进人参产业的发展[4]。