正交設計優選牛大力種子發芽條件研究

朱惠 牛俊奇 莫昭展 楊麗萍 蘇建睦

摘? ? 要：通過正交設計方法，研究了牛大力種子在不同浸種時間、培養溫度、赤霉素濃度、基質、光照條件下的萌發情況，篩選出牛大力種子萌發的最佳條件，為牛大力規范化、規模化種植提供種苗繁育途徑和方法。試驗結果表明，牛大力種子萌發的最佳條件為：浸種時間0 h，培養溫度30 ℃，赤霉素濃度30 mg/L，基質脫脂棉，光照強度1 000 lx。

關鍵詞：正交設計;牛大力;種子;發芽條件

文章編號： 1005-2690（2021）06-0003-03? ? ? ?中國圖書分類號： S567.239? ? ? ?文獻標志碼： B

牛大力（Millettia speciosa Champ）為蝶形花科雞血藤屬的干燥塊根，外表灰黃色至土黃色，呈不規則的縱向粗皺紋和橫向細紋，俗稱為血藤九龍串珠、甜牛大力、扒山虎、大力薯、山蓮藕、美麗崖豆藤、豬腳笠等，其主要成分為蛋白質、淀粉、生物堿等[1]，性平、味甘、歸肺、腎經，具有補虛潤肺、強筋活絡的功能，臨床已證實其對多種慢性疾病有治療作用[2]。

目前，牛大力主要以種子方式進行繁殖，但是種子在自然狀態下發芽慢、發芽率低、出苗不整齊[3]。本試驗旨在通過正交設計，找到種子萌發的最佳條件組合，并比較出對牛大力種子萌發影響最大的因素，為牛大力規模化生產中的種苗繁育提供科學依據和方法。

1? ?材料與方法

1.1? ?材料

牛大力種子于2016年10月采收于廣西靈山縣，試驗選取籽粒飽滿、質地均勻、無病蟲害的種子。

1.2? ?方法

1.2.1? ?種子的篩選及處理

將飽滿、均勻的牛大力種子平均分成25份，每份100粒，先用洗潔精清洗，之后用清水清洗干凈后再用75%的酒精浸泡30 s，最后用清水清洗4～5次，將種子置于無菌培養皿中培養。

1.2.2? ?不同激素組合正交設計

使用不同濃度的吲哚丁酸（IBA）、萘乙酸（NAA）、赤霉素（GA3）和6-芐氨基嘌呤（6-BA）對牛大力種子進行浸種，激素組合使用L9（34）正交表，各因素水平見表1。浸種后，將種子置于25 ℃條件下催芽，7 d后統計發芽率。

1.2.3? ?不同培養方法正交設計

采用正交設計表 L16（45）設計試驗，優選牛大力的浸種時間A（h）、培養溫度 B（℃）、GA3濃度C（mg/L）、基質D、光照強度E（lx）的工藝條件，正交設計的因素水平見表2。將牛大力種子按每份60粒分裝到3個培養皿中，將種子置于不同的培養條件下進行催芽，觀察并記錄每個處理水平下種子的生理變化及發芽情況。

1.2.4? ?測定指標

發芽率Gr（%）=∑Gt（14 d）/NT×100%，其中Gt表示t日時的發芽數，NT表示種子總數。

2? ?結果與分析

相應結果見表3～表6和圖1。

2.1? ?不同激素組合正交設計

從表3可以看出，GA3浸種時發芽率的極差最大，為17.000;IBA浸種時發芽率極差最小，為2.110。由此可知，在試驗4種激素中，GA3浸種對牛大力種子萌發率的影響最大，IBA浸種對牛大力種子萌發率的影響最小。

由表4方差分析結果顯示，NAA和GA3對牛大力種子萌發率的影響具有顯著性，IBA和6-BA對牛大力種子萌發率的影響不顯著。

2.2? ?不同條件正交試驗對牛大力種子發芽率的影響

從表5數據可以看出，培養溫度的極差最大，為42.43;基質的極差最小，為15.75。說明培養溫度對牛大力種子萌發的影響最大，基質的影響最小。在16個試驗組合中，試驗3（浸種時間0 h+培養溫度30 ℃+GA3 30 mg/L+脫脂棉+光照強度1 000 lx）的萌發率最高，達88.33%。試驗16（浸種時間36 h+培養溫度35 ℃+

GA310 mg/L+脫脂棉+光照強度500 lx）的萌發率最低，為6.67%。

由圖1可以看出，不同處理中牛大力種子的發芽率由高到低的順序為：A1B3C3D2E3>A1B2C2D4E2>A2B3C4D1E2>A4B2C3D1E4>A2B2C1D3E3>A3B3C1D4E4>A3B2C4D2E1>A2B4C3D4E1>A1B4C4D3E4>A3B4C2D1E3>A4B3C2D3E1>A4B1C4D4E3>A2B1C2D2E4>A1B1C1D1E1>A3B1C3D3E2>A4B4C1D2E2。

由表6方差分析結果表明，α=0.05水平下，培養溫度對牛大力種子萌發有顯著影響，浸種時間、GA3濃度、基質和光照強度對牛大力種子萌發率影響不顯著，與極差分析的結果一致。

3? ?討論

3.1? ?不同激素浸種對牛大力種子萌發的影響

激素能通過信號傳導對種子內各種生理變化作出響應，調節一系列蛋白質、酶的代謝，從而調控種子的休眠和萌發[4]。種子休眠與萌發的過程受到很多激素的影響，除脫落酸（ABA）、赤霉素（GA）和乙烯（ETH）外，油菜素內酯（BR）、細胞分裂素（CTK）、獨腳金內酯（SL）和生長素（auxin）等也會發揮一定的作用[5-6]。

本試驗使用不同濃度的IBA、NAA、GA3和6-BA浸種，探究其對牛大力種子萌發的影響，結果顯示，GA3對

牛大力種子萌發的影響最大，最適合牛大力種子萌發的GA3濃度為30 mg/L。GAS對種子萌發的促進作用已在擬南芥中得到證實[7]，但不同植物種子萌發所需要的赤霉素濃度不同。

細胞分裂素主要通過與ABA的相互作用來促進種子的萌發，而且與ABA具有一定的拮抗效應。ABA可以抑制不同濃度GAS對種子休眠的破除作用，而這種抑制效應又可被CTK解除，因此CTK又被人們認為是GAS在種子休眠與萌發過程中發揮生物學功能的“許可”因子[8]。6-BA是植物組織培養中常用的細胞分裂素，具有高效、穩定、廉價和易于使用等特點。本試驗結果顯示，在種子萌發試驗中添加6-BA，對牛大力種子萌發的影響較小，各水平間沒有顯著差異。可能是由于牛大力種子本身內源激素已經達到適合萌發量，外源添加激素對牛大力種子的萌發影響不大。

3.2? ?不同培養條件對牛大力種子萌發的影響

溫度在決定種子萌發中可能起雙重作用，即直接影響種子萌發或通過間接調節種子休眠影響種子萌發[9-10]。種子萌發過程中進行著活躍的代謝反應，在一定的溫度范圍內，隨溫度升高種子萌發進程加快，但溫度過高或過低都會使膜透性和酶活性改變而影響萌發[11]。本研究結果表明，在4個條件中，培養溫度對牛大力種子萌發的影響最大，在20～35 ℃范圍內，隨著溫度的升高，牛大力種子萌發率呈現先升高后降低的趨勢，在30 ℃時萌發率最高，其次是25 ℃;溫度過低，種子內部的酶活性沒有達到適合的水平，從而影響下游一系列的生化反應，使種子不能更好地萌發。溫度過高，一方面酶容易失活，另一方面會使種子更容易發霉。在研究中發現，牛大力種子在各溫度條件下均會有少部分發霉的現象，溫度越高，發霉情況越嚴重。種子發霉后，會產生抑制種子萌發的毒素，從而使種子萌發率降低。

根據種子萌發過程對光的不同響應，可將種子分為需光性、忌光性和光中性3類。需光性種子：萌發需要光照，在黑暗下不能萌發或萌發率降低。忌光性種子：光的存在誘導種子產生休眠。光中性種子：光照與否不影響種子萌發[12]。本研究發現，牛大力種子在光照強度為0 lx時，仍可以發芽，但發芽率最低;光照強度為1 000 lx時，發芽率最高;光照強度為1 500 lx時，發芽率又下降。由此可推測，牛大力種子可能為需光性種子。

研究表明，浸種時間過長或過短均不利于種子發芽 [13]。本試驗中，牛大力種子在浸種0 h 后發芽率最高，隨著浸種時間增加，發芽率逐漸降低。姚紹嫦認為，牛大力種子浸種12 h的發芽率最高，本試驗的結果與其研究結果略有差異。原因可能是，在本研究中，雖然牛大力未浸種，但是在進行激素處理時，添加了不同濃度的激素溶液，而且一直保持激素溶液淹沒至種子的1/2，因此，牛大力種子在這個過程中能夠吸收足夠的水分來進行萌發。經過浸種12 h、24 h、36 h的牛大力種子，可能會因缺乏足夠的氧氣進行有機物的分解，且可能會進行無氧呼吸產生毒素，從而造成萌發率降低。

種子萌發是一個復雜的生理過程，需要水分、氧氣、光照和激素等條件協同作用，才能使種子更好地萌發。本研究初步探究了不同激素對種子萌發的影響和不同條件對牛大力種子萌發的影響。試驗結果對牛大力種子育苗具有實踐意義，但若需要闡明其中的機理，還需要更進一步的研究。

參考文獻：

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