兩種處理方式對川芎種子萌發的影響

陳云飛 任啟飛 劉芳 歐明燭 馬菁華

(貴州省植物園，貴州 貴陽 550004)

川芎(Ligusticum chuanxiong)為傘形科的多年生草本，其性溫，味辛、微苦，具有活血行氣、祛風止痛的功效[1]，川芎入藥歷史悠久，臨床應用廣泛。近年來，隨著對川芎的藥理藥效研究不斷深入，其藥用價值與保健價值日益得以體現，對川芎的需求量也逐年增加。但是在川芎的生產上一般采用莖節(芎苓子)作種[2]，利用莖節作種不僅成本投入高，而且長期進行無性繁殖會引起種質退化[3]，利用種子繁殖是解決這一問題的有效途徑，但目前尚未見到使用川芎種子作為繁殖材料的報道，也未見到川芎種子萌發方面的研究，推測可能是由于川芎種子發芽力不強。本文擬采用2種處理方式，即采用不同超聲時長和不同濃度的赤霉素對川芎種子進行處理，探討其對川芎種子發芽的影響。

1 材料和方法

1.1 材料

試驗所用的川芎種子由千惠美農業科技有限公司提供，試驗在貴州省植物園內開展。

1.2 研究方法

1.2.1 川芎種子千粒重的測定

將所有川芎種子剔除雜質和殘缺的壞種子，保留外觀完整、顆粒飽滿的種子，過8目篩(直徑≥3mm)和10目篩(直徑≥2mm)，得到Ⅰ級種和Ⅱ級種，2個級別各按照每份1000粒，重復3次，用電子天平稱重，取平均值，得到千粒重。

1.2.2 川芎種子吸水量測定

采用浸種法測定吸水量，Ⅰ級種和Ⅱ級種分別取3份1000粒種子，稱取初始重量。因川芎種子堅硬，種皮厚且蠟質化，故設定較長浸泡時間，分別為12h、24h、48h，取出用濾紙吸干水分，分別稱取重量，取平均值。

吸水量(%)=(吸水后重量-吸水前重量)÷吸水前重量×100%

1.2.3 川芎種子活力和壞種率的測定

分別取Ⅰ級種和Ⅱ級種置于純水中，在35℃條件下浸泡24h，之后取出浸泡好的種子，用濾紙吸干種子表面的水分，分別選取外觀完整、顆粒飽滿的Ⅰ級種和Ⅱ級種各50粒，重復3次，用解剖刀將種子沿種臍縱切，以不損傷胚為佳，選取保留胚的1/2種子，置于培養皿內備用。同時取Ⅰ級種和Ⅱ級種50粒種子置于100℃的沸水中煮20min，作為染色的對照組。利用1%的TTC溶液進行染色，將TTC倒入相應培養皿中，以剛好淹沒種子為宜，在35℃條件放置3h，后取出種子，用蒸餾水沖洗干凈，用濾紙吸干種子表面的水分，觀察胚和胚乳的染色效果，并記錄染色情況。

種子活力(%)=染色種子數÷供試種子數×100%

分別取外觀完整、顆粒飽滿的Ⅰ級種和Ⅱ級種各100粒，重復3次，用解剖刀將種子沿種臍縱切，觀察種子，若胚和胚乳變黑壞死則定為壞種子。

壞種率(%)=壞種數÷供試種子數×100%

1.2.4 川芎種子的超聲波處理

將川芎種子用純水泡發24h后進行消毒，利用10%次氯酸浸泡消毒10min，取出用無菌水沖洗10遍，再用酒精浸泡消毒2min，無菌水沖洗10遍。利用超聲清洗機(頻率為40kHz)對川芎種子進行處理，設置超聲波時間為0min、5min、10min、15min、20min、25min 6個時間梯度，每個處理100粒種子，重復3次。發芽盤、鑷子等用75%酒精擦拭，后用無菌水沖洗3遍，鋪上無菌濾紙，放在紫外下殺菌30min。發芽試驗采用紙床法，在消毒完畢的發芽盤內放上處理好的種子，保持合適間距和濕度，置于25℃恒溫弱光培養箱內培養。

1.2.5 川芎種子的赤霉素(GA3)處理

將川芎種子和所用器具消毒，方法同上。設置赤霉素濃度為0mg·L-1、100mg·L-1、200mg·L-1、300mg·L-1、400mg·L-15個濃度梯度，每個處理100粒種子，重復3次，分別浸泡24h。發芽試驗采用紙床法，在消毒完畢的發芽盤內放上處理好的種子，保持合適間距和濕度，置于25℃恒溫弱光培養箱內培養。

1.2.6 川芎種子發芽勢以及發芽率的測定

以胚根伸出2mm為標準統計發芽勢，以長出葉子為標準，連續3d不再發芽來統計發芽率。

發芽勢=發芽初期正常發芽種子數÷供試種子數×100%

發芽率=發芽末期全部正常發芽種子數÷供試種子數×100%

2 結果與分析

2.1 川芎種子千粒重

不同大小的種子之所以存在差異，主要是其在發育過程中積累的物質多少存在差異，大粒種子營養物質積累多，為種子萌發和幼苗生長提供了良好的物質基礎，小粒種子營養物質積累少，相對處于劣勢。有研究表明，種子大小能夠影響種子的萌發能力，直接影響幼苗的建成，最終影響整個群落的結構[4]。經測定，得出川芎種子千粒重和平均直徑如表1所示，Ⅰ級種平均千粒重為15.89g，Ⅱ級種平均千粒重為9.81g，Ⅰ級種較Ⅱ級種重了61.98%，Ⅰ級種較Ⅱ級種平均直徑多出1mm。故而推測Ⅰ級種較Ⅱ級種在發芽率、種子活力及出苗率上有更好的表現。

表1 川芎種子千粒重及平均直徑

2.2 川芎種子吸水量

種子的萌發是從吸水開始的，處于短暫休眠狀態的種子只有在有足夠的水分條件下才能萌發，經試驗得出結果如圖1所示。Ⅰ級種和Ⅱ級種在12h內快速吸水，兩者均表現為在24h后和48h后的吸水量相差不超過1%，說明Ⅰ級種和Ⅱ級種在24h內就達到最大吸收值。種子的吸水量與種皮透性有關，而種皮的通透性控制著種胚與外界環境間水分、氣體和養分的交換，對種子的萌發、休眠和貯藏等具有重要的作用[5]，川芎Ⅰ級種的最大吸水量為44.66%，Ⅱ級種最大吸水量為40.82%，相較于其它研究中其它物種的種子吸水量來說，川芎種子的吸水量較小，可能與其種皮厚且蠟質化有關，說明其種皮的通透性較低。

圖1 川芎種子吸水情況

2.3 川芎種子活力及壞種率

經測定，本批次川芎種子的壞種率及種子活力如表2所示。雖然選擇的種子均為外觀完成飽滿的種子，但是其依然有一定程度的壞種率，Ⅰ級種的壞種率38.98%，較Ⅱ級種的壞種率30.17%多出了8.81%，同時，Ⅰ級種和Ⅱ級種表現出來的活力均不強，分別為42.67%和40.67%，Ⅰ級種的活力略微高于Ⅱ級種，對照組的種子著色率均為0，說明此方法是具參考價值的。

表2 川芎種子活力及壞種率

2.4 不同超聲時長處理下的川芎種子萌發情況

經測定，在不同時長的超聲波處理下，川芎種子的發芽勢如表3所示，發芽勢在發芽培養的第15天進行統計。結果顯示，Ⅰ級種和Ⅱ級種的發芽勢均不高，但是可以很明顯看到隨著超聲時間的增加，Ⅰ級種和Ⅱ級種的發芽勢呈現一定的變化規律；Ⅰ級種的發芽勢在0～10min處理下勢呈現上升的趨勢，在10min處理下達到最大，為13%；15～25min時間段呈現先下降后又略微上升的趨勢；Ⅱ級種在0～5min時間段勢呈現上升的趨勢，在5min達到最大，為14%；10～25min處理下呈現明顯的下降趨勢，變化幅度不大。

表3 不同超聲時長處理下的川芎種子發芽勢

川芎種子的發芽率如表4所示，發芽率在發芽培養的第35天進行統計，此時川芎種子已連續3d基本不再發芽。結果顯示，Ⅰ級種和Ⅱ級種的發芽率均不高，但是隨著超聲時間的增加，依然呈現出明顯的規律性；Ⅰ級種的發芽勢在0～10min處理下勢呈現上升的趨勢，在10min達到最大，為38%；15～25min處理下呈現先下降后又略微上升的趨勢；Ⅱ級種在在0～5min處理下勢呈現上升的趨勢，在5min達到峰頂，為14%；10～25min處理下呈現一個先下降再略微上升，又下降再略微上升的趨勢，各處理下變化幅度不大。

表4 不同超聲時長處理下的川芎種子發芽率

總的看來，Ⅰ級種在超聲10min處理下發芽勢最大，為13.00%，發芽率也最大，為38.00%，說明10min的超聲對Ⅰ級種作用較為明顯。Ⅱ級種在超聲5min處理下作用明顯，發芽勢最大，為14.00%，發芽率也最大，為30.00%。說明合適的超聲處理有助于種子萌發，過長的超聲處理對種子的萌發反而起到抑制作用。同時可以看到，在超聲的處理下，Ⅰ級種的最大發芽勢較Ⅱ級種的最大發芽勢略低，說明Ⅱ級種的發芽速度較快，但發芽結束后Ⅰ級種的最大發芽率卻明顯高于Ⅱ級種，說明Ⅰ級種出苗率更高，推測原因可能是Ⅰ級種質量和體積較大，能為發芽提供的能量物質更為充足。

2.5 不同濃度赤霉素處理下的川芎種子萌發情況

經測定，在不同赤霉素濃度處理下，川芎種子的發芽勢如表5所示，發芽勢在發芽培養的第15天進行統計，結果顯示，隨著赤霉素濃度的升高，Ⅰ級種和Ⅱ級種均呈現出一定的變化規律，Ⅰ級種總體呈現出隨著赤霉素濃度的升高，發芽勢逐漸上升，在濃度為200mg·L-1的處理下Ⅰ級種的發芽勢最高，為23%，較對照組高出9%，隨后又呈下降和略微上升的趨勢。Ⅱ級種和Ⅰ級種趨勢有較大差異，隨著赤霉素濃度的升高，其發芽勢逐漸上升，在400mg·L-1出現峰值，為29.00%，較對照組高出13%。

表5 不同赤霉素濃度處理下的川芎種子發芽勢

赤霉素處理下的發芽率在發芽培養的第22天進行統計，此時川芎種子已連續3d基本不再發芽，發芽率如表6所示，可以看到Ⅰ級種和Ⅱ級種所呈現的規律同發芽勢一致，隨著赤霉素濃度的升高，Ⅰ級種發芽率逐漸上升，在濃度為200mg·L-1的處理下Ⅰ級種的發芽率最高，為40%，較對照組高出10%，隨后又呈下降和略微上升的趨勢。Ⅱ級種和Ⅰ級種趨勢有較大差異，隨著赤霉素濃度的升高，其發芽率逐漸上升，在400mg·L-1出現最大值，為40%，較對照組高出8%。

總體看來，Ⅰ級種的在200mg·L-1的赤霉素濃度作用下發芽勢和發芽率都最高，說明該濃度有助于提升Ⅰ級種的發芽力，對Ⅱ級種來說，400mg·L-1的赤霉素濃度處理下，其發芽勢和發芽率都最高，由于沒有設定比該濃度更大的梯度，故而不確定其是否為峰值，有待進一步探討，但通過趨勢也可發現，赤霉素的處理也在一定程度上有助于提升Ⅱ級種子的發芽力。由表6顯示，赤霉素處理下的Ⅱ級種最大發芽勢較Ⅰ級種高，說明Ⅱ級種發芽速度更快，但最終的發芽率呈現一樣的水平。

表6 不同赤霉素濃度處理下的川芎種子發芽率

3 結論與討論

種子的萌發受多種因素的影響，有可能受外界環境條件的影響，也有可能受自身活力及品質的影響。經吸水量測定，川芎Ⅰ級種的最大吸水量為44.66%，Ⅱ級種最大吸水量為40.82%，吸水量較小，說明其種皮的透水性、透氣性差，種子萌發機械阻礙大，可能與其種皮厚且蠟質化有關。

種子活力是評價種子好壞的重要指標，本次試驗雖然選擇的種子均為外觀完整飽滿的種子，但是試驗顯示Ⅰ級種和Ⅱ級種表現出來的種子活力均不強，分別為42.67%和40.67%，Ⅰ級種的活力略微高于Ⅱ級種，種子的活力較低，說明其出苗率不會很高。且有一定程度的壞種率，Ⅰ級種的壞種率38.98%，Ⅱ級種的壞種率30.17%，壞種率過大會造成生產上的欠收以及人力物力的浪費。說明本批次的川芎種子本身品質較差。綜合吸水性、種子活力以及壞種率來看，本批次川芎種子在發芽率上表現欠佳。

超聲波是一種彈性機械波，能量高，對生物體活組織具有較強的穿透力[6]。研究發現，適當條件下的超聲波處理植物種子，可以提高種子的發芽率、促進種子萌發、提高種子活力，增加種子的抗逆能力及產量[7]，本批次川芎種子在一定時長的超聲波作用下發芽率有所提升，Ⅰ級種在超聲10min處理下作用較為明顯，發芽率最大，為38.00%，較對照提升9%。Ⅱ級種在超聲5min處理下作用明顯，發芽率最大，為30.00%，較對照提升5%，說明合適的超聲處理有助于種子萌發。

赤霉素是一種重要的植物生長調節激素，生理活性大，在植物生長發育中起著重要作用。其能解除種子休眠，并能刺激已結束休眠種胚的生長[8]，本研究中，川芎種在赤霉素處理下發芽率有所提升，Ⅰ級種的在200mg·L-1的赤霉素濃度作用下發芽率較對照提升10%，Ⅱ級種在400mg·L-1的赤霉素濃度處理下發芽率較對照提升11%，說明一定濃度的赤霉素有助于提升川芎種子發芽力。對照超聲和赤霉素的處理，發現赤霉素處理下的發芽勢和發芽率都較超聲處理的高，而且赤霉素處理下的發芽結束的時間也較超聲處理的提前了13d，說明赤霉素能更好提升川芎種子的發芽力和縮短發芽時間。

總的來說，本次研究表明川芎雖然結實量大，但是種子本身質量不高、吸水性弱、活力差、發芽率低，超聲和赤霉素處理下的發芽力也未得到顯著提升，說明川芎的種子繁殖損耗大，應用于生產上收效不好，不宜使用。