夏枯草種子萌發及其幼苗生長對干旱脅迫的響應

王媛媛 彭亮 王晶 楊冰月 杜疏煬 胡本祥

摘要 [目的]探討干旱脅迫對夏枯草種子及其幼苗生長的影響。[方法]采用不同濃度的聚乙二醇（PEG-6000）對夏枯草種子進行處理，測定種子發芽率、發芽指數、發芽勢以及幼苗的主根長、株高、鮮重、干重等指標。[結果]隨干旱強度的增加，不同濃度的PEG干旱脅迫對夏枯草種子萌發及幼苗生長產生不同程度的影響。[結論]低濃度（2.5%～5.0%）PEG脅迫作用小，高濃度（10.0%～15.0%）PEG脅迫作用大；10.0%濃度PEG促使地下根長生長；對于地上部分，低濃度抑制不明顯，高濃度各指標均產生顯著抑制。

關鍵詞 夏枯草；聚乙二醇；干旱脅迫；種子萌發；幼苗生長

中圖分類號 S567.23+9 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2017）07-0104-03

Seed Germination and Seedling Growth of Prunella vulgaris L. in Response to Drought Stress

WANG Yuan-yuan， PENG Liang*， WANG Jing， HU Ben-xiang* et al

（College of Pharmacy， Shaanxi University of Chinese Medicine， Xianyang， Shaanxi 712046）

Abstract [Objective] To discuss the effects of drought stress on germination of Prunella vulgaris L. seeds and seedling growth. [Method] By using different concentrations of polyethylene glycol（PEG-6000）， seed germination rate （Gr）， germination index （GI） ， germination potential （Gp）and seedling root length， plant height， fresh weight and dry weight indicators were determined. [Result] The results indicated that different PEG concentrations had different effects on the germination of P. vulgaris seeds and seedlings growth with the increase of drought intensity. [Conclusion] Low concentrations（2.5%-5.0%） of PEG have the little effects on P. vulgaris seeds， while high concentrations（10.0%-15.0%） have a large effects， 10.0% concentration promotes the growth of underground part， for the overground part， low concentration suppression is not obvious， high concentrations of various indexes significantly inhibit.

Key words Prunella vulgaris L.；PEG-6000；Drought stress；Seed germination；Seedling growth

夏枯草（Prunella vulgaris L.）為唇形科夏枯草屬的多年生草本植物，果穗入藥，主產于安徽、江西、江蘇、浙江、山東等地，具有清肝瀉火、消腫散結的功效，主治眩暈、目赤腫痛、瘰疬、癭瘤等癥[1]。由于其重要的藥用價值和養生保健作用，市場需求量也在逐步增加。近年來，夏枯草人工栽培工作已在各地開展起來，但在實際大田生產過程中發現夏枯草的出苗率及幼苗生長極易受到土壤干旱的危害[2]。種子萌發期的生長情況不僅會影響自身正常的生長，還會影響到植株下一代的繁育，因此水分脅迫是種子萌發出苗情況最直觀的表現，種子萌發期是研究植物抗旱性的重要時期[3]。研究表明，不同程度的干旱脅迫對種子發芽的影響表現不同[4-5]。該試驗以夏枯草種子為材料，采用不同濃度的聚乙二醇（PEG-6000）模擬干旱脅迫環境，研究夏枯草種子萌發及幼苗生長特性的變化情況，為夏枯草種子的育種和種植栽培提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

供試夏枯草種子購于西安萬壽路中藥材市場，經陜西中醫藥大學生藥教研室胡本祥教授鑒定為唇形科植物夏枯草的種子。供試藥劑為PEG（分子量為6 000的聚乙二醇，即PEG-6000），購于西安永屹化學試劑品公司。

1.2 方法

選取大小均一、飽滿、無病蟲害的優質夏枯草種子，用60%乙醇消毒液浸泡5 min，1%次氯酸鈉浸泡10 min，用自來水沖洗至無味，蒸餾水沖洗多次。采用紙上發芽法，用直徑9 cm的玻璃培養皿墊雙層濾紙作為發芽床，將供試種子分別加入8 mL質量分數2.5%、5.0%、10.0%、15.0%PEG溶液和CK（對照組），每皿50粒，重復3次，加蓋后置于室溫條件下，將胚根與種子等長視為種子發芽標準，每天觀察統計種子萌發情況，2 d更換1次同條件濾紙。第7天統計發芽勢，第9天統計發芽率，從第8天往后每個培養皿隨機選取8株測量根長、株高，以后固定位置，每隔2 d測量1次（不足8株全部測定），試驗結束后，分根長與株高部分，分別測鮮重，干燥恒重后，測干重。

1.3 測定指標

1.3.1

種子萌發指標。從種子培養次日起每天定時統計發芽種子數。第9天統計發芽勢和發芽指數，第7天統計發芽率。發芽率指測試種子發芽數（n1）占測試種子總數（N1）的百分比[6]。發芽勢指發芽試驗規定期限的最初1/3期間內的種子發芽數（n2）占測試種子總數（N2）的百分比[7]。發芽指數反映發芽的種子數和發芽速度，尤其強調發芽速度[8]，是指不同時間發芽的種子數（Gt）與相應的發芽時間（Dt）比值的總和[9]。其計算公式如下：

發芽率=n1/N1×100%

發芽勢=n2/N2×100%

發芽指數=（Gt/Dt）

1.3.2

幼苗生長指標。種子培養8 d后，從每個培養皿中隨機選取8株幼苗，用游標卡尺（精度0.01 mm）測量根長、株高，結果取平均值。

1.4 數據處理方法

采用Excel 2010對數據進行繪圖分析，利用SPSS 20.0 統計分析軟件進行單因素方差分析（one-way ANO-VA），同時采用LSD法檢驗其顯著性差異水平。每個指標均為3次重復的平均值。

2 結果與分析

2.1 干旱脅迫對夏枯草種子發芽動態的影響

2.1.1 發芽率。

由圖1可知，夏枯草每日萌芽比例隨著PEG濃度的增加呈下降趨勢，且表現程度不同，說明不同濃度的PEG 溶液對夏枯草種子發芽脅迫程度不同。對照組（CK）夏枯草自培養第3天就開始發芽，發芽率為0.67%，第11天達到90.00%，之后幾天發芽比例趨于平穩，培養第15天發芽率為92.00%；PEG濃度為2.5%的處理，培養第4天發芽率為13.34%，與CK組數據較為接近，培養第11天發芽率達到85.33%，脅迫作用較小；PEG 濃度為5.0%的處理水平，發芽率從培養第4天的6.66%增加至第11天的84.00%，第11天往后的發芽數變化率較小；PEG 濃度為10.0%時，從第7天往后的發芽率較前3組的濃度處理呈低增長模式，第15天時剛過70.00%，而15.0%PEG濃度處理的發芽率此時為65.33%，這2個PEG濃度的發芽比例與對照組相比明顯降低，說明此濃度下的PEG 對夏枯草種子萌發已經產生了顯著的脅迫作用。

從表1可以看出，夏枯草種子的發芽率隨著PEG濃度的增加基本上均呈下降趨勢。對照的發芽率為80.66%，是全部處理中的最大值。2.5%PEG濃度處理的發芽率為78.66%，雖低于對照組水平，但未達到顯著差異；隨著PEG處理濃度的增加，發芽率呈逐步遞減趨勢；當PEG濃度為10.0%時，發芽率與對照表現出顯著差異；當PEG濃度為15.0%時，發芽率的下降程度尤為明顯，較之前所有濃度下的PEG處理均表現出顯著差異，說明此濃度明顯抑制了夏枯草種子的萌發。

2.1.2 發芽勢。

由表1可知，夏枯草的發芽勢隨PEG溶液濃度的增加總體呈下降趨勢。在低濃度PEG 脅迫處理下，其發芽勢與對照組相比差異不明顯，說明在此條件下夏枯草的萌動速度變化不大，表明種子萌發整齊度較好；隨著PEG 濃度不斷的增加，夏枯草種子的發芽勢與對照組的差異明顯。當PEG溶液濃度超過5.0%以上時，其發芽勢明顯低于對照組，表現出顯著性差異，說明高濃度PEG脅迫對種子的萌發具有顯著的抑制作用。

2.1.3 發芽指數。

從表1可以看出，在PEG模擬干旱脅迫的前提下，夏枯草種子的發芽指數隨PEG濃度的增加整體呈下降趨勢，并且種子的發芽指數變化較明顯。對照組（CK）的發芽指數為19.68，是所有組中的最大值。2.5% PEG處理的發芽指數與對照組未產生顯著性差異，說明此濃度下的PEG脅迫未降低夏枯草的發芽指數；5.0%濃度以上的PEG 處理已經對夏枯草種子的萌發表現出顯著影響。當PEG 濃度達到15.0%時，夏枯草的發芽指數僅為5.67，不足對照的1/2，表明該濃度顯著地抑制了夏枯草種子的萌發。

2.2 干旱脅迫對夏枯草種子萌發后主要形態指標的影響

2.2.1 幼苗根長。

植株幼苗時期，根長的生長是為補給植物生長所需的水分[10-11]。由表2可見，夏枯草幼苗的根長在不同測量期均呈平穩增長趨勢，但隨著PEG濃度的增加，對各組幼苗根長出現不同程度的影響。PEG濃度在5.0%范圍以內時，幼苗根長呈逐漸增長趨勢；PEG濃度為10.0%時，根長明顯高于其他組，與各組均呈現顯著性差異，說明此濃度下促進幼苗地下部分根部生長；當PEG濃度增大為15.0%時，夏枯草幼苗根長顯著降低，且各測量期夏枯草幼苗根長變化不顯著，說明高濃度嚴重抑制幼苗生長。

2.2.2 幼苗株高。

由表2可見，隨著PEG濃度的增加，夏枯草種子幼苗的株高呈下降趨勢。在不同測量期，PEG處于低濃度范圍時，株高增長趨勢基本平穩。PEG濃度為10.0%～15.0%時，夏枯草幼苗株高生長水平趨于平穩，對幼苗株高生長促進作用呈現顯著性差異。總的來說，2.5%～5.0%濃度的PEG對夏枯草幼苗株高生長抑制作用不明顯。

2.3 干旱脅迫對夏枯草地上地下部分重量的影響

從表3可以看出，隨著PEG濃度的增加，夏枯草種子的地上部分鮮重干重呈下降趨勢，低濃度時差異性不明顯，PEG濃度在10.0%～15.0%與對照組比較表現出顯著性差異，進一步佐證了高濃度PEG抑制夏枯草幼苗株高生長，使得地上部分重量少。此外，夏枯草地下部分重量隨著PGE濃度增大先增后降，且10.0%濃度的PEG與其他組相比較呈現顯著性差異，證明該濃度促進根部生長，也證明了植株在干旱脅迫下會靠根長生長汲取自身所需水分；濃度為15.0%時，嚴重抑制幼苗生長發育，造成重量下降。

2.4 干旱脅迫對夏枯草幼苗形態的影響

水分虧缺常會引起植物形態特征的相應改變，特別是植物葉片特征的改變更為明顯[12]。由表4可知，與對照組相比，低濃度處理夏枯草幼苗葉片顏色亮綠，無明顯受害癥狀，隨著濃度的增大，葉片顏色逐漸加深，色澤也由亮變暗，出現葉面萎蔫皺縮現象，表明干旱脅迫濃度越大，夏枯草自身會根據環境表現不同現象，以減少水分散失。

3 討論與結論

藥用植物抗旱性是多基因控制表現出的結果，受到不同因素的綜合影響，干旱脅迫對植物的生長發育階段產生影響[13]。研究表明，不同程度干旱脅迫對一些植物種子的生長初期呈低濃度促進、高濃度抑制的影響[14-16]。該試驗PEG模擬干旱脅迫對夏枯草種子萌發特性的研究也表明夏枯草種子對干旱脅迫反應結果的不同，且低濃度呈現抑制不明顯的狀態，但高濃度抑制作用明顯；2.5%～5.0% PEG脅迫對夏枯草種子的萌發影響較小，對發芽率、發芽勢及萌發期的主要形態指標等未表現出顯著差異，但隨著PEG 濃度的增加，夏枯草種子的發芽率、發芽勢、發芽指數均呈下降趨勢；當PEG脅迫濃度達到10.0%以上時就產生了顯著差異，高濃度干旱脅迫促進夏枯草根長生長，表明干旱脅迫下夏枯草會通過加快根系的生長以吸收水分補充自身不足。對于地上部分，低濃度抑制作用不明顯而高濃度抑制作用明顯；當PEG 濃度達到15.0%時，夏枯草種子萌發期的所有指標均產生了顯著的抑制作用，是PEG模擬夏枯草干旱脅迫的有效濃度，可作為夏枯草萌發期利用PEG進行抗旱性鑒定的試驗濃度。幼苗生長形態也會根據干旱脅迫程度的不同產生不同表象。該試驗僅從夏枯草種子發芽期對干旱脅迫的響應進行了初步研究，而其耐干旱的內在機理有待進一步研究。

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