不同濃度赤霉素處理對杜仲種子萌發的影響

李佳 周素華 賈娜 劉揚 孫曉東

摘要[目的]杜仲種子由于有膠質果翅包裹，不易出芽，為了解除杜仲種子的休眠、提高發芽能力，利用不同濃度的赤霉素對杜仲種子進行處理，為其繁殖培育和開發利用提供參考依據。 [方法]觀察不同濃度赤霉素處理后，培養皿培養和土壤培養下杜仲種子的發芽情況，并對種子的發芽率、發芽勢、丙二醛含量、呼吸強度、浸泡液電導率進行測定。[結果]隨著赤霉素濃度的上升，杜仲種子的發芽勢、發芽率呈現先上升后下降的趨勢，在赤霉素濃度為400 mg/L時，發芽率和發芽勢最高。培養皿培養的發芽勢、發芽率均低于土壤培養，其中，土壤培養種子發芽率最高達76.7%，而培養皿最高僅50%。此外，隨著赤霉素濃度的上升，丙二醛含量逐漸增加，浸泡液的電導率逐漸下降，種子呼吸強度逐漸減弱。[結論]赤霉素能在一定范圍內打破杜仲種子的休眠，從而促進種子發芽，并且用土壤培養的方法更適合杜仲種子生長。

關鍵詞杜仲;赤霉素;種子萌發;土壤培養

中圖分類號S567.1+9文獻標識碼A

文章編號0517-6611（2019）03-0144-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.03.046

杜仲（Eucommia ulmoides），又稱膠木，屬杜仲科杜仲屬[1]。杜仲生長在陽光充足、溫暖濕潤的地方，大多分布在我國陜西南邊、四川、云南、貴州等省區[2]。杜仲在經濟和藥用方面的價值都很高[3]，杜仲皮可入藥，其味甘，性溫[4]，可用于治療肝腎不足、腰膝酸痛、筋骨無力、頭暈目眩等，是古代著名藥典的佳品[5]。此外，杜仲葉片提取物也可以入藥[6]。杜仲在生產中一般用種子繁殖，但種子外部的果翅含有杜仲膠[7]，因此，需要滿足一定的條件才會發芽。

赤霉素是植物生長中常用的一種激素，它能調節植物生長、影響植物各階段發育過程，包括促進枝條的生長;打破種子的休眠，促進種子發芽;使植物提前開花，抑制葉和果實的老化等[8]。在促進種子發芽方面，對于不同植物，赤霉素的最適濃度不盡相同。對于同一種植物，即使同一赤霉素濃度，使用方法不同，其促進種子發芽的效果也不一樣。赤霉素濃度不夠或超過適宜濃度，種子感受性低或遭受逆境，都會使種子不能發芽。該研究試圖通過不同濃度的赤霉素對杜仲種子進行浸種處理，探究赤霉素促進杜仲種子發芽的最適濃度及其對杜仲種子發芽的影響。

目前，已有諸多學者對赤霉素促進杜仲種子發芽的最適濃度以及最適溫度進行了研究，也有去除杜仲種子膠質果翅后進行培養，來提高杜仲種子的發芽率，但其在去除果翅后，都使用培養皿培養。考慮到杜仲本身適合生長于山地，且實際生產應用中都是通過大面積土壤培養進行生產。因此該研究通過使用不同濃度赤霉素處理杜仲種子，并將其分別置于培養皿和土壤中進行培養，統計不同濃度下杜仲種子的發芽勢、發芽率，測定丙二醛含量、浸泡液電導率、種子呼吸強度，研究不同濃度赤霉素處理對杜仲種子發芽的影響，探討保持和提高杜仲種子活力適宜的赤霉素濃度，為杜仲種子播種苗提供理論依據。

1材料與方法

1.1試驗材料

杜仲種子于2017年11月采集于陜西省略陽縣，采集后置于冰箱冷藏室保存。

1.2試驗方法

1.2.1種子前處理。采用溫水浸種催芽，即選取顆粒飽滿、新鮮且有光澤的杜仲種子，用溫水清洗，于恒溫培養箱內40 ℃浸種48 h，期間換水1次。種子吸水膨脹后，撈出上浮種子，剩余種子用蒸餾水沖洗干凈。

1.2.2消毒處理。

將清洗干凈的杜仲種子放入0.02%的高錳酸鉀溶液中，浸泡30 min進行滅菌，撈出后用蒸餾水沖洗2次。

1.2.3不同濃度赤霉素處理杜仲種子。

采用去胚乳發芽法[9]，即將杜仲種子先剝除果翅后，再用鑷子輕輕搗毀種子的一端果翅約1 mm。以蒸餾水浸種催芽作為對照，將去除果翅后的杜仲種子分別置于100、200、300、400、500、600 mg/L的赤霉素溶液中，在常溫下浸種24 h后，取出杜仲種子用蒸餾水清洗3次，分別置于培養皿培養和土壤培養。

1.2.4種子發芽勢、發芽率的測定。

每個赤霉素濃度下選取30粒種子，重復3次，于光照恒溫培養箱25 ℃進行培養。視情況適宜定量噴灑蒸餾水，保持芽床和種子濕潤，每天觀察不同芽床的發芽情況（當芽長足種子長度的2/3時視為發芽）。6 d后統計各濃度處理下不同芽床發芽種子數量，計算發芽勢;12 d后統計各濃度處理下發芽種子數量，計算發芽率。

發芽勢=第6天發芽種子數/種子總數×100%;

發芽率=第12天發芽種子數/種子總數×100%。

1.2.5種子浸泡液電導率、丙二醛含量、呼吸強度的測定。

丙二醛含量的測定用硫代巴比妥酸法[10]。選取經過赤霉素處理后的種子，倒入研磨缸充分研磨，加入5 mL 5%的三氯乙酸，取等量的研磨液進行離心，離心后取上清液2 mL，放入試管中，再加入2 mL 0.6%硫代巴比妥酸于試管中，于100 ℃下的恒溫水浴鍋中反應，然后迅速放入常溫水中冷卻，使反應終止，取2 mL放入比色皿，分別在450、523、600 nm處測定吸光度，吸光度的測定用722N可見分光光度計。

電導率的測定：將不同濃度赤霉素浸泡杜仲種子24、36 h的浸泡液過濾到200 mL燒杯中，用ST3100C電導率儀測定電導率。種子呼吸強度的測定用小籃子法[11]。

2結果與分析

2.1赤霉素浸種對杜仲種子萌發的影響

觀察不同濃度赤霉素處理對杜仲種子發芽勢的影響，其結果如圖1所示。于培養皿中培養的杜仲種子，赤霉素濃度在0～400 mg/L時，發芽勢逐漸上升;在400～600 mg/L，隨赤霉素濃度升高，發芽勢下降明顯，濃度為400 mg/L時，發芽勢最高，達40.0%。土壤培養基本上與培養皿培養呈現相同的趨勢，即在赤霉素濃度為0～400 mg/L時，隨著赤霉素濃度升高，發芽勢逐漸上升，大于400 mg/L時，隨赤霉素濃度升高，發芽勢逐漸下降。該研究結果顯示，經土壤培養的杜仲種子發芽勢基本高于培養皿培養，說明杜仲種子更適合于土壤培養。

不同濃度赤霉素處理杜仲種子的發芽率如圖2所示。培養皿培養的杜仲種子，在0～400 mg/L時，隨著赤霉素濃度升高，發芽率逐漸上升，濃度在300、400 mg/L時，種子發芽率相同且最高，均為50%;在400～600 mg/L時，隨著赤霉素濃度升高，發芽率明顯下降。土壤培養與培養皿培養呈現了相同的趨勢。土壤培養中，當赤霉素濃度為400 mg/L時，此時杜仲種子的發芽率最高，為76.7%。培養皿培養與土壤培養2種方法均支持400 mg/L的赤霉素浸種最能促進杜仲種子發芽。而且，在各個赤霉素濃度下，土壤培養發芽率均高于培養皿培養，表明土壤培養法更適宜促進杜仲種子發芽。

2.2赤霉素浸種對杜仲種子丙二醛含量的影響

從圖3可看出，赤霉素處理在濃度0～400 mg/L時，丙二醛含量總體趨勢變化不是很大，只在100和200 mg/L 時稍微有所增加。但當赤霉素濃度為600 mg/L 時，丙二醛含量大幅度提高。在濃度為300、400 mg/L時，與被試濃度范圍內其他濃度下丙二醛含量相比較低，但又高于0 mg/L，結合此濃度下杜仲種子發芽率和發芽勢又最高，說明此時的赤霉素濃度剛好打破種子休眠，而又不破壞種子內部結構，加快種子新陳代謝，促進種子發芽。當赤霉素濃度高于400 mg/L時，丙二醛含量顯著增加，表明高于此濃度會使杜仲種子遭受逆境傷害，抑制種子活力，降低發芽率。因此超過400 mg/L的赤霉素浸種處理不再適宜促進杜仲種子發芽。

2.3赤霉素浸種對杜仲種子浸泡液電導率的影響

不同濃度的赤霉素處理杜仲種子后，浸泡液電導率如圖4所示。赤霉素溶液浸種24 h后，隨赤霉素濃度上升，電導率逐漸上升，表明赤霉素可以打破杜仲種子休眠，引起種子內部活動，從而促進種子發芽。當赤霉素濃度高于400 mg/L時，電導率大于30 μS/cm，種子發芽率降低。赤霉素溶液浸泡杜仲種子36 h后，種子浸泡液電導率比浸泡24 h明顯增大，且電導率均大于30 μS/cm，因此，赤霉素浸種時間不易超過24 h，否則會降低種子活力，導致種子不易發芽。

2.4赤霉素浸種對杜仲種子呼吸強度的影響

呼吸作用是指種子內活的組織在酶的參與下將貯藏的營養物質進行一系列氧化分解，同時釋放能量的過程。一般種子在貯藏期間呼吸強度大，容易發生劣變，使得種子活力減少。呼吸強度常被作為研究植物生理器官活性的檢測指標。不同濃度赤霉素處理杜仲種子后的呼吸強度如圖5所示。隨著赤霉素濃度上升，釋放二氧化碳的量逐漸降低，杜仲種子的呼吸強度緩慢下降，表明赤霉素浸種對杜仲種子呼吸有抑制作用。

3結論與討論

種子發芽勢、發芽率可以直觀地表示種子的發芽能力。該研究顯示，當赤霉素濃度為0～400 mg/L時，杜仲種子的發芽勢、發芽率隨赤霉素濃度上升而增加;赤霉素濃度為400～600 mg/L時，杜仲種子發芽勢、發芽率隨赤霉素濃度增加而降低。說明赤霉素濃度能在0～400 mg/L打破杜仲種子休眠，對杜仲種子發芽起促進作用;當赤霉素濃度超過400 mg/L，會抑制杜仲種子發芽。此外，該研究發現土壤培養的杜仲種子發芽效果優于培養皿培養，并且土壤培養的杜仲種子株高顯著高于培養皿培養的種子，長勢也優于培養皿培養的種子，這可能是由于土壤中含有一定的營養物質，并且土壤會起到一定的保溫作用。

當植物遭受不利環境脅迫或種子本身衰老時，細胞膜系統會發生變化[12]，丙二醛是膜脂過氧化的重要產物，因此可用丙二醛含量來表示植物細胞遭受的逆境程度[13]。丙二醛含量的高低，可反映出植物遭受逆境的程度大小。該研究發現，隨赤霉素濃度增加，丙二醛含量呈先升后降再上升的趨勢，當赤霉素濃度高于400 mg/L時，杜仲種子遭受逆境程度過大，種子內部結構被嚴重破壞，不再促進發芽，因此超過400 mg/L 的赤霉素濃度不再適宜促進杜仲種子發芽。

植物細胞膜對維持細胞正常內部結構有保護作用[14]。細胞膜具有選擇透性力[15]，植物在受到外界環境的影響時，細胞膜會受到損壞，不能再選擇性進行膜內外的物質交換，細胞膜透性增大，內外部的電離子會發生變化，而導致浸泡液的電導率發生變化，因此可用浸泡液電導率的大小判斷杜仲種子受到的影響。該研究中，當處理時間為36 h時，各濃度赤霉素處理后的種子浸泡液電導率都在30 μS/cm以上，說明種子受傷害程度較大，活力降低，在試驗中發芽效果也不明顯。處理時間為24 h，濃度高于400 mg/L時，種子的電導率也高于30 μS/cm，且在600 mg/L時，電導率達40 μS/cm，此時種子基本失去活性，不能再發芽。因此，赤霉素溶液處理杜仲種子時間應控制在24 h以內，才能有效促進杜仲種子發芽，達到預期效果，并且赤霉素的濃度應控制在0～400 mg/L。

發芽勢、發芽率、種子呼吸強度、丙二醛含量、電導率等都是衡量種子活性的指標[16]，該研究通過觀察杜仲種子的發芽勢、發芽率、呼吸強度、丙二醛含量、電導率值等，得出赤霉素促進杜仲種子發芽的最適濃度為400 mg/L。培養皿培養和土壤培養2種方法比較，土壤培養更適合于促進杜仲種子發芽。

參考文獻

[1] 杜竹靜，劉鴻巖.杜仲種子繁殖栽培技術[J].現代農業科技，2009（3）：47.

[2] CHEN W D，PENG P H，LI X W，et al.The geochemical features of genuine Eucommia ulmoides Oliv.producing area in longmen mountains[J].Medicinal plant，2013，4（5）：79-82.

[3] OPENSHAW K.A review of Jatropha curcas：An oil plant of unfulfilled promise[J].Biom Bioener，2000，19：1-15.