不同調節劑浸種對苦苣菜種子萌發及幼苗生長的影響

郭愛華 曹媛

摘要：研究溫度、浸種時間、赤霉素（GA 3）用量、褪黑素用量和2，4-D溶液用量對苦苣菜種子萌發特性及幼苗生長生理的影響，為苦苣菜選擇良好的萌發和生長條件。設置不同溫度、浸種時間、生長調節劑濃度處理苦苣菜種子，研究對苦苣菜發芽率、發芽勢等發芽指標及苗質量、根長、苗高等生長生指標，以及對脯氨酸含量、淀粉酶活性、過氧化物酶（POD）活性等生理代謝的影響。結果表明，25 ℃、浸種6 h時，苦苣菜的種子萌發指標及幼苗生長狀況顯著高于其他試驗組;200 mg/L GA 3溶液對苦苣菜種子萌發和幼苗生長顯著有效;100 μmol/L褪黑素溶液可顯著促進苦苣菜細胞生理活性物質含量的增加，脯氨酸含量、淀粉酶活性、POD活性分別較對照組高20.93 μg/g鮮質量、2.28 U、26.66 U/（g·min）;10 mg/L 2，4-D溶液可顯著促進苦苣菜種子萌發和幼苗生理代謝?？嘬牟朔N子最適宜的萌發溫度是25 ℃，最適宜的浸種時間是6 h;3種調節劑都不同程度地對苦苣菜種子萌發及幼苗生長具有促進作用，其中 200 mg/L GA 3、100 μmol/L褪黑素、10 mg/L 2，4-D溶液處理的效果最顯著。

關鍵詞：苦苣菜;生長調節劑;種子萌發;幼苗;赤霉素;褪黑素;2，4-D溶液

中圖分類號： S636.904+.1? 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2022）09-0148-06

苦苣菜（Sonchus oleraceus L.），別稱苦菜，屬菊科苦苣屬，是純天然、藥食同源的野生草本植物[1]，含有多種有效活性成分，如維生素C、類胡蘿卜素、短鏈脂肪酸、多糖、芹菜素、木樨素及其衍生苷類[2-3]，具有較高的營養價值?？嘬牟诵晕⒑犊?，其嫩莖葉可涼食，是臨床上常用的清熱解毒、消暑保健、防治貧血、殺菌消炎、提高免疫力的藥物[4]，近年來受到較多學者的關注。Widderick等研究發現，苦苣菜喜光，暗黑可使其發芽率降低72%[5]。Ting等在2016年發表的研究發現，苦苣菜提取物對HepG-2、K562等腫瘤細胞有抑制作用，可防治癌癥[6]?？嘬牟说母⑷~有較強的抗氧化活性[1]，具有抗潰瘍[7]、鎮痛的效果，對糖尿病、心血管疾病有一定的防治作用[8]?？嘬牟瞬粌H可作為蔬菜食用，還可作為藥劑開發，由于其有抗氧化及抑菌效果，還可作為化妝品添加劑及果蔬采后保鮮劑。目前，人們對苦苣菜的喜愛程度越來越深，對其需求量也相應增長。赤霉素（GA 3）、褪黑素和2，4-二氯苯氧乙酸（2，4-D）等調節劑對植物種子萌發、幼苗生長有一定影響，但對苦苣菜的作用尚未見報道。

本研究以苦苣菜種子為材料，研究溫度、浸種時間、GA 3、褪黑素、2，4-D等調節劑對苦苣菜種子萌發及幼苗生長生理代謝的影響，從而得出較適宜苦苣菜的生長條件，為苦苣菜的人工開發、大量種植提供技術方面的支持。由于野生苦苣菜資源有限，且晚秋及冬季缺乏，因此有關苦苣菜的培養及開發研究顯得極其重要。本研究旨在探討不同條件因素對苦苣菜種子萌發及幼苗生長生理的影響，找尋最適宜苦苣菜的生長條件，為提高苦苣菜的產率提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

苦苣菜種子品牌為琪龍特選，試驗為2019年在呂梁學院生命科學系細胞生物學實驗室進行。

1.2 試驗方法

1.2.1 苦苣菜種子萌發和幼苗的培養 將苦苣菜種子浸泡在裝有蒸餾水的燒杯中，浸泡一定時間后按間距擺放在有2層濕紗布的培養皿中，每皿放30粒，在生化培養箱中，使種子見光催芽、長成幼苗。

1.2.2 發芽溫度的測定 將擺放好的種子分別置于15、20、25、30、35 ℃培養箱中，根據發芽指標測定苦苣菜種子的最適發芽溫度，每組試驗重復3次。

1.2.3 浸種時間的測定 設置5組浸種時間，分別為1、6、12、18、24 h。浸種后將苦苣菜在“1.2.2”節中所得最適溫度下培養，每組試驗重復3次。

1.2.4 GA 3、褪黑素、2，4-D溶液的配制 分別配制質量濃度為50、100、150、200、250、300 mg/L的GA 3溶液，質量濃度為50、100、150、200、250 μmol/L的褪黑素溶液，質量濃度為0.5、1、10、100、1 000 mg/L 的2，4-D溶液，將苦苣菜種子浸泡在不同濃度的溶液中，用篩選出的最佳浸種時間浸種，取出苦苣菜種子后，用清水沖洗若干次并用吸水紙吸干種子表面的水分，置于“1.2.2”節中所得最適溫度下培養，以清水處理作為對照，每組試驗重復3次。

1.3 相關指標的測定方法

發芽率、發芽勢、發芽指數（GI）、活力指數的測定參考孔佳茜等的方法[9]。

種子培養10 d后，選取長勢一致的3株幼苗，測量平均根長、苗高[9]。

脯氨酸含量的測定采用茚三酮顯色法;淀粉酶活性的測定采用硝基水楊酸法[10]。

過氧化物酶（POD）活性的測定采用愈創木酚法[11]。

數據統計使用Excel 2010，作圖使用GraphPad Prism 8.0.2，數據分析使用SAS 8.0。

2 結果與分析

2.1 溫度對苦苣菜種子萌發及幼苗生長的影響

如圖1-a所示，在15～35 ℃的培養溫度處理下，除25、30 ℃處理苦苣菜種子的發芽率，30、35 ℃處理的發芽勢差異不顯著外，其他各組發芽率、發芽勢、發芽指數和活力指數差異顯著（P<0.05）。在25 ℃的培養溫度處理下，苦苣菜種子的發芽率、發芽勢、發芽指數和活力指數均達到了最大值，分別為78.8%、70.0%、9.25、2.3。如圖1-b所示，在15～35 ℃的培養溫度處理下，苦苣菜苗高、根長、苗質量呈先上升后下降的趨勢，在培養溫度為25 ℃時達到最高值，當培養溫度為25、30 ℃時，苗質量差異不顯著，但與其他各組間在苗高、根長、苗質量方面的差異均顯著（P<0.05）。隨著溫度繼續升高，各指標均隨之降低，并影響幼苗發育。綜上分析可知，苦苣菜種子較適宜的發芽及培養溫度為25 ℃。5C0A1166-DC98-4EA5-8E9E-C74A9947F4B0

2.2 浸種時間對苦苣菜種子萌發和幼苗生長的影響

如圖2-a所示，浸種6 h對苦苣菜種子發芽率、發芽勢、發芽指數、活力指數都有顯著性影響，分別較浸種1 h時提高了46.7百分點、53.33百分點、7.08、1.62。浸種6～18 h，各試驗處理對種子萌發的影響差異不顯著。由圖2-b可以看出，不同浸種時間對苦苣菜幼苗生長的影響規律與影響種子萌發的規律相似，且浸種6～18 h對幼苗根長和苗質量的影響差異不顯著，浸種 24 h 反而不利于種子萌發和幼苗生長。由此可見，在本研究中，最佳浸種時間為6 h。

2.3 不同濃度GA 3溶液浸種對種子萌發和幼苗生理的影響

從圖3-a、圖3-b可看出，不同濃度的GA 3溶液對苦苣菜種子萌發和幼苗生長有一定影響，尤其對發芽率、發芽勢、苗高的影響較大。低濃度的GA 3溶液對苦苣菜種子及幼苗發育有促進作用，在濃度為200 mg/L時的促進作用最明顯，與對照組相比，其發芽率、發芽指數差異不顯著，而發芽勢、活力指數、根長、苗質量、苗高的差異均顯著（P<0.05）。此外，研究發現， 浸種溶液濃度較高時，對種子萌發及幼苗發育有一定的抑制作用。

從圖4可以看出，添加不同濃度的GA 3對苦苣菜幼苗生理物質含量有一定的影響。與對照組相比，GA 3溶液對淀粉酶活性和POD活性有促進作用，且濃度需在150～250 mg/L以上。200 mg/L GA 3溶液對脯氨酸含量（以鮮質量計）有增加作用，較對照組增加了3.89 μg/g。

2.4 不同濃度褪黑素溶液對苦苣菜種子萌發和幼苗生理指標的影響

由圖5可以看出，過低或過高濃度的褪黑素都不利于苦苣菜種子萌發和幼苗生長。100 μmol/L褪黑素溶液處理對苦苣菜發芽指標及幼苗生長有促進作用，但與對照組相比，發芽率、發芽勢、發芽指數差異不顯著;100 μmol/L褪黑素溶液處理苦苣菜苗高、根長、苗質量的促進作用顯著高于對照組。250 μmol/L褪黑素溶液處理對苦苣菜種子的抑制作用較明顯，其發芽率、發芽勢、發芽指數均顯著低于對照組，而對苦苣菜幼苗苗高、苗質量的抑制作用卻不顯著。

從圖6可以看出，大于100 μmol/L濃度的褪黑素溶液處理可顯著促進苦苣菜細胞生理活性物質含量的提高，且隨著褪黑素濃度的進一步增加，其促進作用降低。

2.5 不同濃度2，4-D溶液浸種對苦苣菜種子萌發的影響

不同濃度2，4-D溶液浸種對苦苣菜種子萌發及幼苗生長的影響不同。從圖7可以看出，用 10 mg/L 2，4-D溶液浸種的種子發芽率、發芽勢分別較對照組提高了8.89%、11.12%，且差異顯著（P<0.05）;10 mg/L 2，4-D溶液浸種后萌發的幼苗苗高、苗質量也較對照顯著增高。

圖8顯示，2，4-D溶液對脯氨酸含量、淀粉酶活性、POD活性均有一定的影響。2～20 mg/L 2，4-D 溶液對淀粉酶活性均具有增強作用，且組內差異不顯著。10 mg/L 2，4-D溶液對脯氨酸含量和POD活性都有顯著的促進作用。

3 討論

苦苣菜不僅可以鮮食，還可加工成各類食品和飲料，如苦苣菜掛面、苦苣菜茶。Su等研究發現，苦苣菜對O 3敏感，可作為特殊的指示植物[12]?？嘬牟司哂休^強的抗氧化及抑菌功能[13]，是可進一步開發的天然人工添加劑的潛在資源，同時可成為化妝品的加工原料。由此可見，加大苦苣菜產量、豐富其資源勢在必行。

苦苣菜種子較小，容易被風吹散，在土壤中保留的時間較短，其萌發、生長受溫度、水勢、光照等條件影響[5]，在5～35 ℃均可發芽，0～0.2 MPa為其最佳萌發水勢條件，當光照不充分時，萌發率顯著降低。本研究發現，苦苣菜種子浸種6 h后，在培養溫度為25 ℃條件下的發芽率、發芽勢等發芽指標和生長生理代謝較高，有利于種子萌發及幼苗生長，浸種時間過長或溫度過高反而不利于種子萌發和幼苗生長。

生長調節劑具有效率高、低毒性等特點，符合現代農業綠色可持續發展的要求。GA 3是一種赤霉酸生長調節劑，外源施加GA 3可促進種子萌發，在種子萌發過程中，GA 3從胚中釋放出來，通過α-淀粉酶刺激特定基因的mRNA轉錄[14]，900 mg/L GA 3浸種可使番茄在較短時間內獲得較旺盛的幼苗，且田間發育狀況較好。在本研究中，200 mg/L GA 3溶液對苦苣菜種子萌發和幼苗生理指標的影響顯著，其原因可能是GA 3的吸收增加了蛋白質的積累，以滿足能量需求、氧化還原調節和代謝活化[15-16]。褪黑素于1995年首次在植物中被發現，現有研究結果表明，褪黑素可調節植物細胞膜的穩定性，提高抗氧化性能[17]，影響根系生長，從而增加根系吸收水分和營養物質的能力，提高生物量產量，調節基因表達[18]，促進甘藍、黃瓜、大豆、番茄等植物種子的發芽，同時對干旱、 鹽脅迫、重金屬等脅迫有修復作用[19]。這也解釋了為什么在本研究中，褪黑素處理顯著促進了幼苗苗高、根長、苗質量、脯氨酸含量、淀粉酶活性及POD活性的增加。2，4-D是一種常用的生長素類似物，可促進細胞分裂和伸長，影響根系發育及物質運輸[20]，低濃度2，4-D溶液就可促進種子萌發及幼苗生長代謝。

4 結論

在本研究的溫度、浸種時間范圍內，25 ℃條件下種子的萌發效果最好，浸種6 h萌發及活力較高且有利于幼苗生長。不同調節劑對苦苣菜種子萌發及幼苗生長代謝均有低濃度促進、高濃度抑制的功效，200 mg/L GA 3、100 μmol/L褪黑素、10 mg/L 2，4-D溶液的效果最明顯。褪黑素對于幼苗的作用顯著高于對種子的作用。

參考文獻：

[1] 韓陽陽，王天曉，朱海芳，等. 苦菜不同部位提取物的抗氧化活性[J]. 食品科學，2010，31（19）：45-48.5C0A1166-DC98-4EA5-8E9E-C74A9947F4B0

[2]Rangika M S M M. Antioxidant activities of Sonchus oleraceus L.[D]. Wellington：Victoria University of Wellington，2014.

[3]Liu Z W，Zhao X L. Effects of different extraction methods on extraction rate of polysaccharide from Sonchus oleraceus L.[J]. Medicinal Plant，2010，1（5）：35-36，39.

[4]Yin J，Si C L，Wang W H. Antioxidant activity of flavonoids and their glucosides from Sonchus oleraceus L.[J]. Journal of Applied Biological Chemistry，2008，51（2）：57-60.

[5]Widderick M J，Walker S R，Sindel B M，et al. Germination，emergence，and persistence of Sonchus oleraceus，a major crop weed in subtropical Australia[J]. Weed Biology & Management，2010，10（2）：102-112.

[6]Ting H Y，Li Q，Wang Y L，et al. Anti-tumor effect of hot aqueous extracts from Sonchus oleraceus （L.） L. and Juniperus sabina L.—two traditional medicinal plants in China[J]. Journal of Ethnopharmacology，2016，185：289-299.

[7]Alothman E A，Awaad A S，Safhi A A，et al. Evaluation of anti-ulcer and ulcerative colitis of Sonchus oleraceus L.[J]. Saudi Pharmaceutical Journal，2018，26（7）：956-959.

[8]Fabiana C V，Marina de M P，Santos-e-Silva L D，et al. Evaluation of the antinociceptive activity of extracts of Sonchus oleraceus L. in mice.[J]. Journal of Ethnopharmacology，2009，124（2）：306-310.

[9]孔佳茜，趙銘森，孟曉康，等. PEG模擬干旱脅迫對大麻種子萌發的影響[J]. 種子，2020，39（9）：26-30，52.

[10] 趙海蓓，危常州，張新疆，等. 腐殖酸浸種對玉米種子萌發及幼苗生長的影響[J]. 新疆農業科學，2020，57（11）：2118-2125.

[11]張明聰，何松榆，秦 彬，等. 外源褪黑素緩解干旱脅迫對春大豆苗期影響的生理調控效應[J]. 大豆科學，2020，39（5）：742-750.

[12]Su B Y，Zhou M H，Xu H，et al. Photosynthesis and biochemical responses to elevated O 3 in Plantago major and Sonchus oleraceus growing in a lowland habitat of northern China[J]. Journal of Environmental Sciences，2017，53（6）：113-121.

[13]McDowell A，Thompson S，Stark M，et al. Antioxidant activity of Puha （Sonchus oleraceus L.） as assessed by the cellular antioxidant activity （CAA） assay[J]. Phytotherapy Research，2011，25（12）：1876-1882.

[14]Balaguera-López H E，Cárdenas-Hernández J F，lvarez-Herrera J G，et al. Effect of gibberellic acid （GA 3） on seed germination and growth of tomato （Solanum lycopersicum L.）[J]. Acta Horticulturae，2009，821（821）：141-148.

[15]Lando A P，Viana W G，Vale E M，et al. Cellular alteration and differential protein profile explain effects of GA 3 and ABA and their inhibitor on Trichocline catharinensis （Asteraceae） seed germination[J]. Physiologia Plantarum，2020，169（2）：258-275.

[16]文景锜，陳仕勇，柏曉玲，等. H 2O 2處理對3種高寒燕麥種子萌發和幼苗生長的影響[J]. 種子，2020，39（10）：86-88，93.

[17]Castaares J L，Bouzo C A. Effect of exogenous melatonin on seed germination and seedling growth in melon （Cucumis melo L.） under salt stress[J]. Horticultural Plant Journal，2019，5（2）：79-87.

[18]Liu J L，Wang W X，Wang L Y，et al. Exogenous melatonin improves seedling health index and drought tolerance in tomato[J]. Plant Growth Regulation，2015，77（3）：317-326.

[19]Simlat M，Ptak A，Skrzypek E，et al. Melatonin significantly influences seed germination and seedling growth of Stevia rebaudiana Bertoni[J]. PeerJ，2018，6（6）：e5009-e5033.

[20]Clarke C R，Tegg R S，Thompson H K，et al. Low-dose foliar treatments of the auxin analog 2，4-D reduce potato common scab and powdery scab for multiple potato cultivars and enhance root development[J]. Crop Protection，2020，136：105-208.5C0A1166-DC98-4EA5-8E9E-C74A9947F4B0