不同道地隴藥種子萌發特性及抗旱性研究

崔翠雪　豐王妹　張燦燦　禹廣琴　郭鵬輝

摘 要：以黃芪、黃芩、秦艽3種道地隴藥種子作為試材，使用不同濃度的PEG-6000（聚乙二醇）溶液模擬干旱脅迫，在不同的濃度指標基礎上對種子進行不同時長處理。濃度指標分別為10%、20%，處理時長分別為40min、1h、4h、8h、16h，以蒸餾水為對照（CK），通過分析萌發率、發芽勢、發芽指數等形態指標，研究干旱脅迫對3種道地隴藥種子萌發特性的影響。結果表明：在不同程度的干旱脅迫下，3種隴藥種子都有一定的抗旱能力，但種子間萌發差異大，隨著PEG-6000（聚乙二醇）溶液濃度與時間的增加，種子的發芽率、發芽勢、發芽指數呈降低趨勢，抑制作用增強。不同隴藥種子的抗旱能力也不盡相同，黃芩種子的發芽率與發芽指數最優，黃芪種子次之，秦艽種子最低。

關鍵詞：干旱脅迫;隴藥種子;生長狀況;生理指標

中圖分類號 Q945.34 ? 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2021）17-0041-04

Study on the Germination Characteristics and Drought Resistance of Different Kinds of Longyao Seeds

CUI Cuixue

（College of Life Science and Engineering， Northwest University of Nationalities， Lanzhou 730000， China）

Abstract： The seeds of Astragalus membranaceus， Scutellaria baicalensis and Gentiana macrophylla were used to simulate drought stress with different concentrations of PEG-6000 （polyethylene glycol）， and the seeds were treated at different time on the basis of different concentrations. The effects of drought stress on the germination characteristics of three genuine Longyao seeds were studied by morphological indexes， such as germination rate， germination potential and germination index， with distilled water as control （CK）. The results showed that： under different degrees of drought stress， the three kinds of seeds had certain drought resistance ability， and the germination differences among seeds were large. With the increase of PEG-6000 concentration and time， the germination rate， germination potential and germination index of seeds decreased， and the inhibition effect increased. In conclusion， the germination rate and germination index of Scutellaria baicalensis Georgi seeds were the best， followed by Astragalus membranaceus seeds， and Gentiana macrophylla seeds were the lowest.

Key words： Drought stress; Longyao seed; Growth status; Physiological index

道地藥材是我國醫藥界在長期實踐中總結出的品質優良、藥效穩定的中藥材，對于中醫藥發展具有非常重要的意義，也是國際上具有優勢地位的重要內容。我國西北地區常年處于干旱狀態，降雨量稀少使當地土壤內水分含量較低，不是植物生長的良好環境[1]。中藥種子在萌發過程中會受到許多外界因素的影響，鹽脅迫和干旱脅迫是植物最容易遭受的逆境脅迫，能夠通過滲透脅迫造成植物損傷，導致植物體內活性氧積累，這是植物生長的限制性因素之一[2]。而中藥種子作為分布較廣的一系列植物，其生長容易受到干旱的影響，我國大部分產區種子在生長過程中均會遭遇階段性不同程度的干旱及鹽脅迫，且對其生長與藥效成分合成有直接影響[3]。隨著近幾年中藥材市場的不斷擴大，國內外中藥材需求量不斷提升，如何有效地提高中藥材種植的質量和產量已經成為需要重點解決的難題。

研究表明，外界脅迫下種子的萌發特性在種內和種間都表現出一定的差異[4]。本研究探討了不同溫度下黃芪、黃芩、秦艽3種道地隴藥種子的生長狀況與最適溫度下干旱脅迫對3種道地隴藥種子萌發特性的影響，探究在不同PFE濃度與處理時間脅迫下不同中藥種子或同一中藥種子的萌發及耐受能力的差異性，以期為提高中藥產量以及利用干旱地及鹽堿地種植中藥材提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料 試驗道地隴藥為黃芪、黃芩、秦艽種子。精選大小一致、重量差別不大的種子，種植于同樣規格的培養皿中，并置于光照、濕度、溫度等適宜的同等環境中進行培養。試驗材料的平均長度與千粒重見表1。

1.2 試驗設計 最適溫度試驗設3個處理，分別為15、20、25℃，每個溫度下每種種子處理設3個平行對照，測定不同種子的最適萌發溫度。干旱脅迫試驗，用聚乙二醇-6000（PEG-6000，簡寫為PEG）模擬干旱環境在最適溫度下，對不同隴藥種子分別進行處理。設定2種PEG濃度，分別為10%、20%;每種濃度下設5個處理時間，分別為40min、1h、4h、8h。以蒸餾水為對照（CK）。每個處理均設置3個平行對照組。

1.3 試驗方法 試驗前對種子進行預處理，將種子放入75%酒精中消毒30s后浸種，用消過毒的鑷子夾住種子逐粒均勻置于2層濾紙的培養皿中，并保證胚部向上且朝向同一側。將3種隴藥種子以每種每溫度3組平行組用涼蒸餾水（0～20℃）浸種24h后做發芽試驗。每種種子放入已做好標記消毒培養皿中，放入數量視種子大小而定，然后放入恒溫箱，統計5～15d后（統計天數以種子持續2d不再萌發為準），觀察種子發芽情況，以胚根露出為發芽標準，記錄不同溫度下每種種子的發芽率。

1.4 測定項目 萌發判定標準為：胚根伸出種皮2mm，在每天同一時間段對種子萌發情況進行觀察、記錄，記錄后將萌發的種子取出。持續觀察，待連續萌發14d后不再有種子萌發時試驗結束。采用種子活力參數有萌發率、發芽勢和發芽指數，相關計算公式如下：

萌發率（%）=（n/N）×100

式中，n為萌發種子數，N為所用種子總數。

發芽率（%）=規定日期內全部發芽子粒數;

發芽勢=發芽高峰期發芽的種子數/供試種子數×100

發芽勢用來評價種子的發芽速度和發芽整齊度的指標。一般種子起初僅少量發芽，日后發芽數驟增而達到最高峰，其后又逐漸減退。發芽勢系指從發芽開始到發芽最高峰為止的發芽率，即在規定的時間內，發芽種子的數量占全部種子的百分比。

發芽指數：GI=∑（Gt/Dt）

式中：Gt：逐日發芽數，Dt：相應發芽天數，發芽指數高，種子活力就高。

2 結果與分析

2.1 不同培養溫度對種子生長特性的影響 由表2可知，不同溫度培養對不同類型種子生長特性的影響不同，黃芪種子在25℃時發芽指數為39.64，15℃時發芽指數為33.41，20℃時發芽指數為36.28;黃芩種子在20℃時發芽指數為30.23，15℃時發芽指數為20.06，25℃時發芽指數為12.27;秦艽種子在20℃時發芽指數為12.57，15℃時發芽指數為0.87，25℃時發芽指數為9.83。可見，黃芩在25℃時發芽指數最高，黃芩、秦艽在20℃時發芽指數最高，在干旱脅迫試驗中可采用20℃處理這2種種子;黃芪在25℃時發芽指數最高，干旱脅迫試驗中可采用25℃處理黃芪種子，（見表3）。

2.2 不同PEG濃度處理對種子生長特性的影響

2.2.1 10%PEG-6000濃度處理 從種子第1天萌發開始，每24h觀察并記錄不同濃度PEG-6000溶液處理中的種子萌發情況。由圖1可知，在PEG-6000溶液濃度相同時，隨著處理時間的增加，發芽率呈下降趨勢，種子萌發所受到的抑制作用增強，在高處理時間時，種子萌發情況相對極低。在處理40min時，黃芩的發芽率為63%，黃芪的發芽率為35%，秦艽的發芽率為17%。在處理1h時，黃芩的發芽率為63%，黃芪的發芽率為31%，秦艽的發芽率為5%。在處理4h時，黃芩的發芽率為56%，黃芪的發芽率為30%，秦艽的發芽率為3%。在處理8h時，黃芩的發芽率為46%，黃芪的發芽率為26%，秦艽的發芽率為2%。綜上所述，40min是3種道地隴藥植物種子萌發的最適條件，在該條件下，秦艽的發芽率最低，黃芩的發芽率最高。

由圖2、3可知，當PEG-6000溶液濃度一定時，隨著處理時間的增加，3種道地隴藥種子的發芽勢與發芽指數呈下降的趨勢，與萌發率基本相似。在處理40min時，黃芩的發芽勢為61%，發芽指數為42;黃芪的發芽勢為34%，發芽指數為22;秦艽的發芽勢為15%，發芽指數為5。在處理1h時，黃芩的發芽勢為60%，發芽指數為44;黃芪的發芽勢為27%，發芽指數為12;秦艽的發芽勢為5%，發芽指數為1。在處理4h時，黃芩的發芽勢為42%，發芽指數為41;黃芪的發芽勢為33%，發芽指數為14;秦艽的發芽勢為3%，發芽指數為2。在處理8h時，黃芩的發芽勢為57%，發芽指數為19;黃芪的發芽勢為22%，發芽指數為8;秦艽的發芽勢為1%，發芽指數為1。黃芪和秦艽種子在1、4、8h處理時間時的發芽指數大概持平，總體隨著處理時間的增加呈下降趨勢，黃芩在8h時發芽指數下降明顯。綜上所述，40min是3種道地隴藥植物種子萌發的最適條件，在該條件下，秦艽的發芽率最低，黃芩的發芽率最高。通過對比實驗，黃芩對干旱比較耐受，在作用不同時間后其發芽指數呈平穩后下降，黃芪和秦艽對干旱脅迫敏感程度更高，隨著作用時長的增加，其發芽指數顯著下降。由此可見，10%PEG濃度的處理時間下黃芩種子更適宜環境有干旱脅迫時生長，秦艽更易受到干旱脅迫抑制。

2.2.2 20%PEG-6000濃度處理 該試驗從種子第1天萌發開始，每24h觀察并記錄不同濃度PEG-6000溶液處理中的種子萌發情況。由圖4可知，在PEG-6000溶液濃度相同時，隨著處理時間的增加，發芽率呈下降的趨勢，種子萌發所受到的抑制作用增強，在高處理時間時，秦艽種子萌發情況相對極低。在處理40min時，黃芩的發芽率為70%，黃芪的發芽率為46%，秦艽的發芽率為18%。在處理1h時，黃芩的發芽率為64%，黃芪的發芽率為30%，秦艽的發芽率為8%。在處理4h時，黃芩的發芽率為53%，黃芪的發芽率為33%，秦艽的發芽率為5%。在處理8h時，黃芩的發芽率為60%，黃芩的發芽率為18%，秦艽的發芽率為4%。綜上所述，40min是3種道地隴藥植物種子萌發最適條件，在該條件下，秦艽的發芽率最低，黃芩的發芽率最高。

由圖5、6可知，當PEG-6000溶液濃度一定時，隨著處理時間的增加，3種道地隴藥種子的發芽勢與發芽指數總體呈下降的趨勢，與萌發率基本相似。在處理40min時，黃芩的發芽勢為69%，發芽指數為44;黃芩的發芽勢為38%，發芽指數為14;秦艽的發芽勢為9%，發芽指數為6。在處理1h時，黃芩的發芽勢為64%，發芽指數為38;黃芪的發芽勢為30%，發芽指數為16;秦艽的發芽勢為6%，發芽指數為3。在處理4h時，黃芩的發芽勢為48%，發芽指數為37;黃芪的發芽勢為26%，發芽指數為12;秦艽的發芽勢為3%，發芽指數為2。在處理8h時，黃芩的發芽勢為59%，發芽指數為27;黃芪的發芽勢為17%，發芽指數為7;秦艽的發芽勢為4%，發芽指數為2。綜上所述，通過對比實驗，黃芪在作用不同時間后其發芽指數在1h時更高，且40min、1h、4h時發芽勢差距不大，說明黃芪對干旱也較耐受，秦艽對干旱脅迫敏感程度更高，隨著作用時長的增加，其發芽指數顯著下降。由此可見，在20%PEG濃度的處理時間中黃芪種子更適宜環境有干旱脅迫時生長，秦艽更易受到干旱脅迫抑制。

3 結論與討論

種子萌發是種子吸脹后使種皮變軟或破裂，然后胚根突破種皮，胚軸伸長，子葉生長，最后發育成幼苗的過程[5]。在此過程中，種子自身和外界環境都起著重要的作用。種子自身的生理因素屬于內部因素，主要包括種子的形態特征、種皮結構、內部營養物質以及是否休眠等;外界環境條件屬于外部因素，主要包括水分、溫度、培養介質、光照時間和強度、氧氣、pH值或其他生物條件等。本試驗中，通過利用不同溫度對3種隴藥種子進行試驗，在3種種子相對更合適的溫度下對其進行干旱脅迫處理，測得的各自發芽率、發芽勢和發芽指數，相較未進行干旱處理的種子有些不同的變化。試驗得出黃芪種子萌發最適宜的溫度為25℃，這與徐蓉蓉等[5]研究的黃芪種子萌發的影響的結果相似，黃芩種子萌發最適宜的溫度為20℃，這與雷燕妮等[6]研究的黃芪種子萌發的影響的結果一致，秦艽種子萌發最適宜的溫度為20℃，這與牛曉雪等[7]研究的黃芪種子萌發的影響的結果一致，故在后續的干旱脅迫試驗中黃芪種子置于25℃恒溫條件下，黃芩和秦艽種子在20℃恒溫條件下。在干旱脅迫實驗中，PEG-6000作為理想的滲透壓劑，能保持穩定的滲透壓，不會被植物吸收，無毒害，重復性好，可減少人為和自然因素的干擾，方便對大批量種子進行萌發期耐旱快速鑒定[8，9]。在10%PEG-6000處理時，黃芩受不同處理時間的影響相比較其他種子小，秦艽種子對于不同時間處理相對更加敏感。在20%PEG-6000處理條件下時，隨著處理時間的增加，黃芪種子萌發率差異最大，黃芩種子萌發率差異較小。

由此可見，黃芩種子在不同濃度與不同時間的處理下其發芽率更高，更易生長;黃芪種子次之;秦艽種子發芽率最低，更易受到干旱脅迫的濃度與處理時間的影響。甘肅省地處北溫地帶，地形復雜，大陸性氣候特征明顯，生物類型多樣，資源豐富，具有良好的中藥材生長環境，其中藥材種植歷史悠久，產品市場知名度高，是我國中藥材的優勢產區之一。在現階段，中藥材種植已經成為農民增收的一個重要產業。隨著近幾年中藥材市場的不斷擴大，國內外中藥材需求量不斷提升，如何有效提高中藥材種植的質量和產量已經成為需要重點解決的問題，此實驗結果可為甘肅道地隴藥種子在干旱地的種植提供參考。

基金項目：西北民族大學中央高校基礎科研業務費資助本科生科研創新項目（XBMU-BYL20071）;2021年度甘肅省隴原青年創新創業人才項目;甘肅省科技計劃項目（21JR1RA218）;西北民族大學中央高校基本科研業務費項目（31920190202-03、31920210137）;西北民族大學實驗室開放項目（SYSKF-2020101）。

作者簡介：崔翠雪（1999—），女，重慶人，在讀本科。 通訊作者? 收稿日期：2021-06-10

參考文獻

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[2]程庭峰，王環，陳世龍，等.干旱和鹽脅迫對不同種源地麻花艽幼苗生長和生理特性的影響[J].干旱地區農業研究，2020，38（06）：46-51.

[3]管仁偉，林慧彬，林建強.干旱及鹽脅迫對黃芩種子萌發和黃酮合成關鍵酶活性的影響[J].中藥材，2020，43（01）：9-14.

[4]張子晗，王家源，喻方圓.鹽脅迫對兩種源苦楝種子萌發特性的影響[J].南京林業大學學報（自然科學版），2014，38（05）：107-112.

[5]徐蓉蓉，高靜，任炳浩，等.溫度對干旱、鹽脅迫下兩種黃芪屬種子萌發和幼苗生長的影響[J].生態學雜志，2020，39（09）：2930-2943.

[6]雷燕妮，張小斌.不同溫度和鹽分濃度對商洛黃芩種子萌發的影響[J].陜西農業科學，2018，64（06）：43-45.

[7]牛曉雪，董學會.秦艽種子發芽特性的研究[J].中國種業，2011（02）：40-42.

[8]張健，池寶亮，黃學芳，等.玉米萌芽期水分脅迫的抗旱性分析[J].山西農業科學，2007（02）：34-38.

[9]余貴海，起雪宏，王正啟，等.14個玉米雜交種萌發期抗旱性評價[J].西南農業學報，2016，29（07）：1499-1505.

（責編：張宏民）