不同處理方法對重樓種子萌發的Meta分析

樊華 李森 席歡 涂衛國 茍小林

摘要：應用Meta分析方法，通過中英文數據庫篩選了1990-2019年關于重樓（Paris polyphylla）種子萌發的文獻24篇，得到78個獨立試驗組，分析溫度、機械、生長素、復合處理對重樓種子萌發的影響，并探討較高海拔下重樓種子繁育的可能性。結果表明，恒溫處理促進重樓種子萌發是一種簡單可靠的方法，恒溫、變溫、沙藏方式的交互處理能夠有效提高重樓種子發芽率（相對發芽率為0.61）。生長素使用不當會抑制重樓種子萌發。在相同處理條件下，滇重樓[ Paris polyphylla Sm.var.yunnanensis （Franch.） Hand.一Mazz]比華重樓[Paris polyphylla Sm.var.chinese（ Franch.）H.Hara]具有更好的發芽效率和穩定性。針對適宜重樓生長的較高海拔生境下種子發芽相關研究缺乏，需要針對較高海拔重樓繁育技術進行研究。

關鍵詞：重樓（Paris polyphylla）;種子;萌發;Meta分析

中圖分類號：S567.23

文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114[ 2020） 20-0096-06

DOl：10.1408 8/j .cnki.issn0439-8114.2020.20.021

重樓（Paris polyphylla）是百合科（Liliaceae）重樓屬（ Paris）的一種多年生草本[1]，其作為一種名貴的中藥材，主以干燥根莖人藥，是中成藥的重要成分[2]。重樓人藥的主要種為滇重樓（寬瓣重樓）[Paris polyphylla Sm. var. yunnanensis （Franch.）Hand. -Mazz]和華重樓[Paris polyphylla Sm.Var.chinese （Franch.）H.Hara]，滇重樓主要分布在海拔1 400-3 100 m，產自貴州、四川、云南等地;而華重樓分布在海拔2 800-3 000 m.產自中國西南、華南、華中和華東;2種重樓都喜偏酸性有機質土壤的林下、灌叢和草地的陰濕生境[3]。隨著醫藥市場對重樓需求的日益增加，重樓的質量和產量需求擴大，但是野外資源已處于匱乏狀態，因此，現階段主要是通過人工撫育來緩解市場對重樓的需求，并且高質量的重樓已經成為滿足市場發展的重要基礎。海拔3 000 m以下的濕冷林區和山區是重樓的主要產地之一，這些區域海拔相對較高，晝夜溫差較大，為重樓的物質積累提供了良好的條件，是高質量重樓生產的理想區域[4]。但是這些地區重樓在自然條件下繁育率較低，對高質量重樓的生產造成了阻礙。

現階段人工撫育重樓主要通過種子繁殖和塊根繁殖，其中，種子繁殖是重樓最主要也相對簡單的繁殖方式[5]。但是重樓種子的發育屬于后熟生長類型，自然條件下其達到成熟并且萌芽階段需要1-3年，發育周期漫長[6]。前期有較多的研究關注重樓種子的萌發，主要集中在：①溫度處理，通過恒定溫度、溫度變化、沙藏等方式來處理重樓種子，促進重樓種子萌發;②機械處理，通過去除種子外殼、表皮、超聲波等方式刺激種子，提早結束休眠來促進種子萌發;③生長素處理，通過赤霉素（GA）、2，4-二 氯苯氧乙酸（2，4-D）等催化種子，促進種子萌發，或通過多種不同因子綜合作用來促進種子萌發。目前，鮮見對較高海拔下重樓種子撫育的研究報道。

Meta分析，又稱薈萃分析，是1976年Glass按照前人的思想對P值進行合并，進一步發展為“合并統計量”[7]，是對具備特定條件的、同課題的諸多研究結果進行綜合的一類統計方法，在醫學、生物、生態等諸多領域被廣泛應用，對于大尺度現象的研究以及多因素對同一效應整合的定性綜合具有非常好的效果[8，9]。

為了明確不同的研究結果對重樓種子萌發的效應，本研究將綜合前期研究成果，通過Meta分析方法，分析不同處理方法對重樓種子萌發的促進效應，為高海拔重樓種子的撫育研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 數據來源

本研究設計的重樓種子萌發和撫育檢索年限為1990-2019年。用于Meta分析的中文文獻數據庫來源于中國知網、維普、萬方、百度學術、谷歌學術等，以“重樓/種子/萌發”為主題詞進行檢索;英文數據庫來源于Web of science、Elesvier、Coogle scholar等，以“Paris polyphytla/seed/germination”為主題詞進行檢索。檢索的類型包括已發表的研究論文、書籍、專利、會議論文或摘要、畢業論文等。

1.2數據篩選標準

根據前期已有的研究和現階段較為實用的重樓種子促進萌芽技術，將促進重樓種子萌芽方法分為四大類，分別為溫度、機械、生長素、復合（表1）。根據以下標準視其為有效文獻：①文獻是屬于重樓種子相關的技術或研究內容。②文獻主要針對重樓種子萌發內容進行的研究或試驗。③文獻必須具有實際的研究數據，并且通過文字、表格或圖文方式進行描述。④符合四大類方法中的任意一種、多種或混合進行試驗研究，具體包括恒定溫度處理、變化溫度處理、沙藏處理、混合溫度處理;去除種子外殼、去除種子表皮、超聲波、混合機械處理;GA3、細胞分裂素（KT）、6-芐氨基嘌呤（6BA）、乙烯利（Ethephon）、2，4-二氯苯氧乙酸（2，4-D）、萘乙酸（NAA）、玉米素核苷（ZR）、吲哚-3-乙酸（IAA）、生根劑、混合生長素處理;溫度和機械共同作用;溫度和生長素共同作用;機械和生長素共同作用;溫度一機械一生長素共同作用。

1.3 數據庫建立

將篩選的文獻進行數據的提取和數據庫建立。數據主要提取各試驗組對重樓種子萌發的作用，以各自的對照組為參照，處理后的發芽率作為提取量。篩選標準：①重樓品種只采用華重樓和云南重樓;②一篇文獻中有任意一組獨立的、完整的試驗內容，將作為一組獨立的樣本進行試驗數據提取;③任何一組獨立的試驗完整的處理方法必須全部包含在已經列出四大類方法中，部分出現將不能作為本研究基礎數據;④任何一組處理方法的獨立試驗在所有文獻中必須具有2篇以上的文獻，才能夠進入統計分析過程，否則在本研究中將不具有統計意義。最終篩選出24篇可用文獻，并且提取出78組獨立試驗樣本（表1）。其中，單一的機械處理中去除外殼、去除表皮、超聲波3種單一因素處理的文獻量不足，不進入分析流程。涉及滇重樓的文獻17篇，涉及華重樓的文獻6篇，滇重樓和華重樓都有涉及的1篇。

1.4 數據分析

利用R軟件中的Meat軟件分析包進行分析[33]。數據提取不同處理下重樓種子發芽率為效應值，得到不同處理下種子發芽率及其95%的置信區間。采用加權均數差（WMD）的隨機效應模型（RE模型）來衡量各處理對重樓種子萌發的影響。若包含0，則與對照比無法明顯促進重樓種子發芽;若小于0，則說明該處理顯著抑制了重樓種子的萌發;若大于0，則說明該處理明顯促進了重樓種子的萌發。

2 結果與分析

2.1 不同處理下重樓種子的相對發芽率

在所收集的文獻中，機械處理方式下的去除外殼、去除種子表皮、超聲波處理都只出現在1篇文獻中，并且屬于1個品種，同一試驗組在本研究中缺乏統計意義，因此不做機械處理的統計分析，而其他因素的Meta分析表明（圖1），與對照組相比，溫度處理條件下的4個處理方案都促進了重樓種子的萌發過程。其中，溫度混合處理條件下重樓種子相對發芽率最高，平均達到0.61，而恒定溫度處理下重樓種子相對發芽率只有0.42，但是恒定溫度下重樓種子的置信區間波動最小，其處理效果也最為穩定，沙藏條件下置信區間波動最大，在溫度處理中效果最不穩定。與對照組相比，生長素處理條件下，使用一種生長素和多種生長素混合都促進了重樓種子的相對萌芽率，并且均值分別達到了0.16和0.47，但是其95%的置信區間中出現了小于零的部分，生長素的處理也可能導致重樓種子相對發芽率減小。通過隨機效應模型擬合，發現重樓種子在溫度和生長素處理條件下發芽率相對提高了0.40，并且效果相對穩定。

在所有的文獻中，溫度、機械、生長素方法2種及2種以上的復合處理下，并沒有出現溫度、機械和生長素3種方法的共同作用，所以只有兩兩因素之間相互作用（圖2）。復合處理下，3種因素兩兩作用都對重樓種子的萌發具有促進作用，其中機械和溫度共同作用下，重樓種子的相對發芽率最高，達到了0.42，并且95%的置信區間都在大于零的區間范圍內。溫度和生長素共同作用雖然也使重樓種子的相對發芽率增加了，達到0.22，但是在95%的置信區間中有部分區間小于零，部分試驗結果抑制了重樓種子萌發。機械作用和生長素共同作用下，重樓種子相對萌芽率也提高了，達到了0.34。在復合作用下，重樓種子相對萌芽率提高量大小順序為溫度×機械>機械×生長素>溫度×生長素。通過隨機模型擬合復合作用下重樓種子相對發芽率達到0.34，且95%的置信區間相對穩定。

2.2 不同重樓種子的相對發芽率

在所篩選的文獻中，重樓品種為滇重樓和華重樓，并且大部分的研究成果主要集中在滇重樓中（圖3）。本研究所篩選的文獻中涉及滇重樓相對發芽率的研究共計66組獨立試驗，而涉及華重樓的只有11組獨立的試驗。通過不同的處理，發現滇重樓種子相對發芽率擬合值達到0.34，并且95%的置信區間相對較小，全部為正值，而華重樓在所有獨立組試驗中通過擬合后，相對發芽率也達到了0.32，并且置信區間也全部為正值，而2種重樓種子的隨機模型擬合后的相對發芽率為0.34，95%的置信區間全部為正值。

2.3 重樓種子較高海拔的萌發潛力

在現有的研究中，通過不同處理來研究不同海拔下重樓種子萌發的結果缺乏，而針對較高海拔的相關研究較少。在篩選的文獻中，僅有一篇研究就不同海拔下重樓種子的萌發做了相應的試驗處理，通過機械去皮和生長素共同作用下，發現重樓種子的相對發芽率提高，并且在其研究中提出不同處理下重樓種子萌芽率大小順序為去皮×生長素>去皮>帶皮。在該文中主要的結論也說明在較高的海拔下（1 069 m）滇重樓種子即使在機械和生長素共同處理下種子萌芽率依然較低，且帶皮不處理種子基本不萌芽。

3 討論

3.1 重樓種子萌發

名貴中藥材重樓的繁育主要依靠重樓種子和塊根繁育[32]，但是受限于重樓塊根資源，所以現階段重樓繁育策略仍然主要依靠重樓種子進行繁育，這得益于重樓種子單株產量較高，每年能夠從成熟植株獲得較多的重樓種子，但是重樓種子的自然繁育過程較漫長，從種子離體到種子萌芽需要1-3年的時間，并且自然萌發效率較低[1]。所以諸多的研究關注重樓種子萌芽，并積極尋求方法打破種子休眠，促進重樓種子快速和高效的萌發。綜合現有的研究成果，溫度處理、生長素處理以及復合的處理方法都對重樓種子的萌發具有不同的促進作用。

溫度是種子萌發的必要條件之一[34]。利用恒溫條件下處理重樓種子發育，提高了重樓種子的發芽率，而相對的溫度處理.模擬自然變溫的沙藏和人為處理的變溫雖然都提高了重樓種子相對發芽率，但是提高的相對發芽率都小于恒溫狀態，因此從機理上而言，重樓種子可能不需要通過溫度變化或者較低溫的處理，也能得到較好的萌發，這與前期的研究成果相似[14.25]。而在沙藏處理下，95%的置信區間波動較大，這可能是由于模擬了自然條件，溫度變化不均勻導致重樓種子受溫度影響不均產生的[26]。在混合溫度的處理過程中，提高了重樓種子相對發芽率，即在恒溫、沙藏、變溫交互處理下，重樓種子更加容易打破休眠，且提高發芽率，因此，在溫度處理條件下，建議使用恒溫、沙藏或者變化溫度來進行交互處理，以提高重樓種子的萌芽效率。

使用生長素處理重樓種子，發現無論單一的生長素處理還是使用混合的生長素處理重樓種子，都提高了重樓種子相對發芽率。使用一種生長素處理重樓種子對種子相對發芽率提高效果要小于使用多種生長素混合效果，但是使用生長素在95%的置信區間中都出現了負值，即使用生長素也可能使重樓種子的發芽率降低，從而導致出苗量減產，因此在使用生長素處理重樓種子的過程中必須要進行慎重的選擇。首先，不同生長素對重樓種子的生理作用不一，如GA3、IAA等生長素的濃度增加可能促進種子的后熟與萌發，而ABA的濃度增加則可能抑制種子的后熟與萌發[28]。其次，同一生長素在不同濃度或不同時間的作用下，可能對種子的后熟與萌發作用也不相同，選擇合適的生長素與相適應的處理方法，對種子的萌發具有很大的作用[35.36]。

在綜合了前期的研究結果后，發現利用不同類型的處理方法對重樓種子進行處理的過程中，溫度和機械交互處理下重樓種子的相對發芽率最高，且在95%的置信區間波動小，相對穩定且全部為正值。因此，在選用復合方法對重樓種子進行處理時，建議使用溫度和機械作用交互進行，以促進重樓種子的萌發。在交互的作用下，溫度和生長素處理在95%的置信區間中出現了負值，這表明該處理可能導致發芽率相對減小。這可能是在選擇生長素的過程中使用了不當的生長素或者不當的處理方法，導致重樓種子萌芽降低[35.36]。因此，在使用溫度和生長素的交互過程中，需要注意使用方法的適用性，以避免造成重樓種子的發芽率減少，從而造成減產。

相對而言，在現階段利用重樓種子進行萌發用以生產，滇重樓種子的表現效果強于華重樓種子。雖然滇重樓和華重樓種子在處理后相對發芽率相似，都達到了0.30以上，但是就其置信區間而言，滇重樓相對變化更小，重樓種子發芽率更加穩定。雖然都屬于重樓屬七葉一枝花的變種，但是滇重樓和華重樓已經完全成為2個獨立的變種，在形態、生境、生殖上都存在一定的差異。而不同的條件可能造成2種重樓種子在生長和發育過程中的差異，從而導致在發芽率上產生了差異37J。

3.2 較高海拔重樓的繁育

重樓的用藥部位主要為根莖，主要的藥用成分為甾體皂苷、B蛻皮激素、黃酮苷等根莖中富含的干物質[38]，并且重樓為多年生的直立草本，因此在重樓的生長過程中，需要考慮如何提高重樓根莖的產量和效率。重樓生境為陰涼濕潤生境，這些地區大部分屬于山區林地、灌叢、草地等。考慮到提高根莖產量以及提高重樓根莖中干物質的產量，那么較高海拔的河谷、林地等區域是理想的生境，這些地區生境陰涼濕潤，土壤富含有機質，晝夜溫差較大，利于植物根莖生長和干物質的積累39-。如四川西北的汶川、茂縣、理縣、松潘，云南的麗江、迪慶等區域都屬于重樓的優質種植地區，且這些地區都是重樓的產地之一[4]。但是在這些地區進行重樓的種植過程中，在已有的研究中已經揭示了種子繁育過程較為困難且低效，且并沒有明確的研究結果來解釋較高海拔下重樓種子萌發率低下的機理。模擬自然生境，在較高海拔下，平均氣溫相對較低，晝夜溫差相對較大，且每年低溫的持續時間較長，有霜期占全年天數相對較高，鮮見有關模擬較高海拔下重樓種子的自然萌發狀態的研究。因此，現階段缺乏模擬較高海拔自然條件下重樓種子萌發機理的研究。

雖然現階段在較高海拔下利用種子自然繁殖效率低下，但是為了提高重樓產量，較高海拔下重樓的種植仍然可以尋求其他方法解決育苗問題，并進一步開展科學試驗，以完善較高海拔重樓種植技術。首先，可以在低海拔進行重樓種子育苗，利用高效的種子育苗方式進行種苗繁育，再模擬自然條件下對適齡種苗進行環境鍛煉，提高對較高海拔的適應能力，然后進行移栽，以緩解較高海拔重樓種子繁育效率低下問題。其次，開展雜交育種試驗，篩選較高海拔適應良好的優良重樓，與高產的重樓品種進行雜交試驗，篩選出能夠適應較高海拔且高產的優良重樓品種，以支撐較高海拔重樓種植業的發展。

4 小結

1）與對照組相比，恒溫處理促進重樓種子萌發是一種簡單可靠的方法，但是建議使用恒溫、變溫、沙藏等方式交互處理，能夠有效提高重樓種子發芽率（相對發芽率為0.61）。

2）使用生長素對重樓種子進行萌發處理過程中，需要慎重選擇生長素類型和生長素使用方法等，以避免造成重樓種子發芽率的降低。

3）滇重樓比華重樓具有更好的發芽效率和穩定性，在生產中適宜于種植2種重樓的地區可挑選品種較好的滇重樓用于種苗繁育。

4）針對適宜重樓生長的較高海拔生境下種子發芽相關研究缺乏，而在較高海拔種植高質量重樓需要進一步研究，解決種苗繁育問題。

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作者簡介：樊華（1982-），女，四川宜賓人，副研究員，碩士，主要從事植物學研究，（電話）13668264257（電子信箱）905933934@qq.com;通信作者，涂衛國（1978-），男，四川宜賓人，研究員，博士，主要從事植物學研究，（電話）028-68107638（電子信箱）wgtu028@163.com。