不同溫度和化學試劑對廣西莪術種子萌發及幼苗生長的影響

黃寶優 朱艷霞 黃雪彥 吳慶華 周蕓伊 韋瑩

（廣西壯族自治區藥用植物園/廣西中藥資源普查與整理研究重點實驗室 廣西南寧 530023）

植物種子萌發和幼苗生長作為植物生命周期中關鍵的階段，受到內部因素和外部因素共同調控[1]。溫度是影響種子萌發以及種苗生長的一個重要因素，適宜的溫度條件下種子發芽速度快、出苗一致整齊、種子生命力強[2]。植物激素或生長調節劑能夠使酶類以及內部營養物質發生變化，促進或抑制植物種子萌發或幼苗生長，在植物生活史的其他進程中也起著重要的作用[3]。近年來，溫度調節法和外源激素法在揭示種子萌發和幼苗生長調控機理方面發揮了重要作用，已成為植物有性繁殖研究的重要手段[4]。

廣西莪術Curcuma kwangsiensisS. G. Lee et C.F. Liang 為姜科多年生宿根草本植物，栽培或野生于山坡草地及灌木叢中[5]。廣西莪術以干燥根莖、塊根入藥，分別為傳統中藥莪術、郁金的基原植物之一[6]，習稱桂莪術、桂郁金（廣郁金、莪苓），均為廣西大宗道地藥材，具有行氣破血、消積止痛、清心涼血、利膽退黃等功效?，F代研究表明，廣西莪術根莖、塊根藥用活性成分主要為揮發油類、姜黃素類及多糖，具有抗腫瘤、抗炎鎮痛、抗凝血、抗血小板聚集、抗血栓、抗組織纖維化、保肝、降血糖等作用[7]，在醫藥領域具有廣泛的應用前景。

廣西莪術主產于廣西，自20 世紀60 年代人工種植獲得成功，至今已有六十多年的歷史，栽培區主要分布在欽州、玉林、貴港和南寧等，常年種植面積4 000 余公頃，是商品郁金的主流品種[8]。廣西莪術繁殖方式有有性繁殖（種子繁殖）和無性繁殖（根莖繁殖）[9-11]，開花多不結實[12]。目前關于廣西莪術種子繁殖技術研究尚未見報道，田間生產習慣采用根莖進行無性繁殖，這種繁殖方式需種量大，成本高，增加了資源短缺的壓力，而且長期連續的無性繁殖致使廣西莪術種性普遍發生退化，藥材產量和質量受到影響[13]。因此，探討廣西莪術種子特征和萌發特性，采用有性繁殖進行品種復壯或雜交育種，以培育優良品種勢在必行。本研究在探索廣西莪術種子萌發溫度條件的基礎上，研究不同種類及濃度的化學試劑對廣西莪術種子萌發和幼苗生長的影響，旨在探索一種實用的、有效的種子處理方法，為廣西莪術種子育苗提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 材料

供試種子采集于廣西欽州市靈山縣三隆鎮陸東村，采種植株為廣西莪術Curcuma kwangsiensisS. G. Lee et C. F. Liang 的栽培植株。6—7 月將萎蔫的果穗（花序托及其內瘦果）剪下，曬干，抖出種子（千粒重為8.398～8.897 g），室內陰干，4℃冰箱保存。

1.2 方法

1.2.1 種子萌發特性試驗 （1）溫度處理：設置10、15、20、25、30℃的恒溫和10/20℃、15/25℃、20/30℃變溫8 個溫度條件。采用濾紙培養法測定，隨機挑選100 粒種子為一個重復，4 個重復，每天記錄種子發芽數并將發芽種子挑出。

（2）化學試劑處理：按表1 配制不同濃度的赤霉素（GA3）、脫落酸（ABA）、水楊酸（SA）、褪黑素（MT）、生長素（IAA）溶液；將種子浸泡于不同化學試劑中，24 h 后取出，用清水洗凈；采用濾紙培養法進行種子萌發測試，每處理設4個重復，每重復100 粒種子，以蒸餾水浸種處理為對照（CK）。發芽期間保持25℃恒溫，光周期為每天12 h 光照/12 h 黑暗。每天定時觀察記錄發芽粒數，以15 d 為限計算種子萌發率。播種后第16 天測量幼苗胚軸芽、胚根長度及鮮重。

表1 外源激素處理濃度

1.2.2 計算方法 發芽率＝種子發芽數／供試種子數×100%。發芽勢＝15 d 內種子發芽數／供試種子數×100%。發芽指數(GI)＝∑(Gt/Dt)，Dt指發芽天數，Gt指與Dt相對應的每天發芽種子數。

1.2.3 數據處理 用Excel 軟件處理數據并獲得標準差，用SPSS 17.0 軟件進行處理組間差異顯著性分析及相關性分析，用Excel 軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 溫度對廣西莪術種子萌發的影響

由表2 可知，溫度對廣西莪術種子的發芽率、發芽勢、發芽指數均有顯著影響。廣西莪術種子在20～30℃均可發芽，在溫度為25℃時，發芽率、發芽勢、發芽指數各項指標最佳。低溫（≤20℃）或高溫（≥30℃）條件下幾乎無發芽，其發芽勢、發芽率和發芽指數很低甚至為0。從發芽進程（圖1）上看，25、30℃發芽時間最早，播種后第5 天開始發芽；10、15℃恒溫和10/20℃晝夜變溫發芽時間最晚，在觀測時間內沒有發芽?？梢?，廣西莪術種子萌發適宜溫度為20～30℃，其中25℃是廣西莪術種子萌發最佳條件，高溫或低溫條件不利于廣西莪術種子萌發。

圖1 不同溫度條件廣西莪術種子萌發進程

表2 不同溫度對廣西莪術種子萌發的影響

2.2 化學試劑對廣西莪術種子萌發和幼苗生長的影響

2.2.1 赤霉素（GA3）溶液對廣西莪術種子萌發和幼苗生長的影響 由表3 可知，用濃度為50、100 mg/L 赤霉素溶液處理廣西莪術種子后，發芽率、發芽勢、發芽指數均有所提高，其中發芽率與對照相比分別提高了7%、6%，說明一定濃度的赤霉素處理對廣西莪術種子萌發有促進作用。但隨著濃度的進一步增加，種子的發芽率、發芽勢、發芽指數不再提高，和對照相比，反而略有降低，說明種子萌發開始受到抑制。從幼苗生長上看，赤霉素濃度為50 mg/L 時，廣西莪術幼苗胚芽長、鮮重數值較高；當濃度加大，胚芽長、胚根長、鮮重數值隨之降低，說明當赤霉素濃度大于100 mg/L 時，對廣西莪術種苗生長有抑制作用。因此，低濃度的赤霉素溶液能有效促進廣西莪術種子萌發和幼苗生長，高濃度則抑制其種子萌發和幼苗生長。

表3 赤霉素（GA3）溶液對廣西莪術種子萌發幼苗生長的影響

2.2.2 脫落酸（ABA）溶液對種子萌發和幼苗生長的影響 脫落酸溶液處理試驗見表4。結果表明，經所有濃度的脫落酸溶液處理后，廣西莪術種子發芽勢差異不顯著。發芽率、發芽指數、胚芽長、胚根長以及鮮重在濃度為0～10 mg/L 的脫落酸處理后，整體呈降低的趨勢；當濃度增加到20～40 mg/L 時，這些指標又開始升高，直至與對照無顯著的差異。說明低濃度的脫落酸溶液對廣西莪術幼苗生長有一定的抑制作用。

表4 脫落酸（ABA）溶液對廣西莪術種子萌發和幼苗生長的影響

2.2.3 水楊酸（SA）溶液對種子萌發和幼苗生長的影響 水楊酸濃度對廣西莪術種子萌發和幼苗生長的影響如表5 所示。試驗組與對照組相比，隨著水楊酸濃度的增加，廣西莪術種子發芽率、發芽勢、發芽指數呈下降趨勢，說明水楊酸溶液對廣西莪術種子萌發有抑制作用。但不同濃度水楊酸處理的幼苗胚芽長與對照相比無顯著差異。

表5 水楊酸（SA）溶液對廣西莪術種子萌發和幼苗生長的影響

2.2.4 褪黑素（MT）溶液對種子萌發和幼苗生長的影響 褪黑素溶液對廣西莪術種子萌發和幼苗生長的影響見表6。隨著褪黑素溶液濃度的增加，廣西莪術種子發芽勢、發芽率和發芽指數都呈不同程度的下降，說明褪黑素溶液對廣西莪術種子萌發有抑制作用，且褪黑素濃度越高，抑制作用越明顯。當褪黑素溶液處理濃度為 5、10 mg/L 時，廣西莪術幼苗胚根長、鮮重與對照相比略有增加，當濃度達到20 mg/L 以上時胚根長、鮮重反而有所減小。說明低濃度褪黑素溶液對廣西莪術幼苗生長有一定的促進作用，但高濃度則抑制其幼苗生長。

表6 褪黑素（MT）溶液對廣西莪術種子萌發和幼苗生長的影響

表7 生長素（IAA）溶液對廣西莪術種子萌發和幼苗生長的影響

2.2.5 生長素（IAA）溶液對廣西莪術種子萌發和幼苗生長的影響 由表 7 可知，經濃度為50 mg/L 的生長素處理后，廣西莪術種子發芽率、發芽勢、發芽指數與對照相比略有提高，其中發芽率較對照提高了3%，表明該濃度對廣西莪術種子萌發有一定的促進作用；隨著生長素濃度的增加，發芽率、發芽勢、發芽指數均有所降低，說明低濃度的生長素對廣西莪術種子萌芽有促進作用，高濃度對廣西莪術種子萌發反而有抑制作用。經濃度為50～200 mg/L 的生長素溶液處理后，廣西莪術幼苗胚芽長、胚根長和幼苗鮮重與對照相比均有所增加，表明該濃度范圍的生長素對廣西莪術幼苗生長有促進作用；但當濃度增加至400 mg/L 時，廣西莪術胚芽長、胚根長和幼苗鮮重則顯著減少?？梢?，低濃度的生長素溶液可促進廣西莪術種子萌發和幼苗生長，而高濃度時作用相反。

3 討論與結論

諸多影響種子萌發和植物生長的環境因素中，溫度是影響種子萌發和幼苗生長的主要因素。本實驗研究表明，廣西莪術種子萌發適宜溫度為20～30℃，高溫或低溫條件不利于廣西莪術種子萌發。研究發現，25℃條件下廣西莪術種子萌發時間最早，發芽率最高，是廣西莪術種子萌發最佳的溫度條件，接近于其在原產地生長期的自然溫度[14]，說明廣西莪術種子在常溫條件下可以正常萌發。

外源激素是一類具有生理調節功能的植物生長調節劑，能控制植物生長和調節生理等[15]。本研究通過探究不同濃度及種類激素處理下的廣西莪術種子萌發和幼苗生長指標情況發現，一定濃度（50～100 mg/L）的赤霉素和生長素溶液能有效促進種子萌發和幼苗生長；隨著處理濃度的增加，各萌發指標整體呈現出先升高后降低的變化趨勢，結果與現有文獻[4，16-17]報道結果相似。本研究結果表明，不同濃度的水楊酸、褪黑素溶液可抑制廣西莪術種子萌發，但對幼苗生長沒有影響；不同濃度的脫落酸溶液對廣西莪術種子萌發沒有顯著影響，低濃度的脫落酸溶液對廣西莪術幼苗生長有一定的抑制作用。這與陸玉建等[4]、毛晶晶[18]、劉建福等[19]的觀點一致。

莪術是廣西特色藥材，是入選“桂十味”的廣西道地藥材品種[20]，在廣西擁有悠久的栽培歷史，在生產上長期使用根莖無性繁殖方法繁育種苗，不僅消耗大量的種姜（種莖），還使其生理年齡逐年增加，個體在發育階段逐漸老化，出現早衰現象，從而導致藥材產量和質量下降。種子繁殖不僅具有簡便、經濟、繁殖系數大的特點，還能克服上述弊端，是種苗生產的首選。關于姜黃屬甚至姜科植物有性繁殖的研究報道較少，參考資料有限。本研究初步掌握了廣西莪術種子萌發和幼苗生長的特性，但不同溫度及不同化學試劑處理后，廣西莪術種子發芽率偏低，其種子是否存在休眠現象或有其他萌發抑制物質影響，仍需進一步研究。

綜上所述，適宜的溫度和化學試劑處理能夠有效促進廣西莪術種子的萌發及幼苗的生長。綜合本實驗研究結果認為，廣西莪術種子萌發適宜溫度為20～30℃，最適溫度為25℃，50、100 mg/L GA 和50 mg/L IAA 能顯著促進種子萌發和幼苗生長。