鐮形棘豆的種子萌發特性研究

孫悅 包旭宏 陳紅剛 王彥峰 徐曉娟

摘要 ［目的］研究鐮形棘豆種子萌發特性，提高鐮形棘豆種子發芽率。［方法］對鐮形棘豆種子進行形態特征鑒定，并測定凈度、百粒重、生活力、吸水率、發芽率等指標，比較不同處理方法和濃硫酸浸泡時間對鐮形棘豆種子萌發的影響。［結果］鐮形棘豆種子凈度為93.2%，百粒重為0.339 9 g，生活力為80%，濃硫酸浸泡種子的發芽率均顯著高于對照組（P<0.05），其中浸泡8 min的種子發芽率高達93.33%。［結論］鐮形棘豆種子有硬實現象，用濃硫酸浸泡8 min可有效破除其硬實現象，提高種子發芽率。

關鍵詞 鐮形棘豆；種子形態特征；萌發特性；發芽率

中圖分類號 S 567.23? 文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2023）12-0154-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.12.035

Study on Germination Characteristics of Oxytropis falcata Seeds

SUN Yue1，BAO Xu-hong2，3，CHEN Hong-gang1 et al

（1.Gansu University of Chinese Medicine，Lanzhou， Gansu 730000;2.Tibet Qizheng Tibetan Medicine Co.， Ltd.，Linzhi，Tibet 860000;3.Gansu Qizheng Tibetan Medicine Co.， Ltd.，Lanzhou，Gansu 730000）

Abstract ［Objective］To study the germination characteristics of Oxytropis falcata seeds and improve the germination rate of Oxytropis falcata seeds. ［Method］The morphological characteristics of Oxytropis falcata seeds were identified， and the clarity， 100-grain weight， vitality， water absorption， germination rate and other indexes were determined， and the effects of different treatment methods and soaking time in concentrated sulfuric acid on the germination of Oxytropis falcata seeds were compared. ［Result］The clarity of the Oxytropis falcata seeds was 93.2%， the weight of 100 seeds was 0.339 9 g， the viability was 80%， and the germination rate of concentrated sulfuric acid soaked seeds was significantly higher than that of the control group （P<0.05）， among which the germination rate of 8 min concentrated sulfuric acid-soaked seeds was as high as 93.33%. ［Conclusion］The seeds of Oxytropis falcata have a hard image， and soaking with concentrated sulfuric acid for 8 min can effectively break the hard realization image and improve the germination rate of seeds.

Key words Oxytropis falcata;Seed morphological characteristics;Germination characteristics;Germination rate

基金項目 國家重點研發計劃項目（2019YFC1712305）。

作者簡介 孫悅（1999—），女，甘肅天水人，碩士研究生，研究方向：中藥炮制與制劑工藝。*通信作者，正高級工程師，從事中藏藥材資源及新藥制劑研究開發工作。

收稿日期 2022-07-18；修回日期 2022-08-18

鐮形棘豆（Oxytropis falcata Bunge）為豆科（Leguminosae）棘豆屬（Oxytropis D.C.）多年生草本植物，又名鐮莢棘豆、九頭草、莪大夏;生于海拔2 700～4 500 m的山坡、河谷、河漫灘草甸，分布于甘肅、青海、新疆、四川和西藏等地［1］；其味辛、性寒，入肺、脾二經，可治高熱、喉炎、黃水瘡、便血等外用治刀傷［2］。據《晶本株草》等藏藥藥典記載其全草可入藥，在藏藥中被稱作草藥之王，鐮形棘豆可治扁桃體炎、氣管炎、流行性感冒、炭疽病、麻風病等［3-4］。鐮形棘豆是多種復方藏藥制劑的主要組成藥材，如奇正青鵬軟膏、奇正消痛貼膏、六味鐮形棘豆散、九味青鵬散、十八味歐曲丸、二十九味羌活散、達斯瑪保丸等制劑［5］。

目前對鐮形棘豆的研究多集中在化學成分和臨床藥理等方面，對鐮形棘豆種子萌發特性和人工繁育鮮有報道。有研究調查發現，鐮形棘豆分布區域狹窄，植被稀疏，自身繁殖率低下，種群更新十分緩慢，恢復能力極差［6］，由于人們的過度開采，在藏區已很難找到分布的野生資源，其野生資源瀕臨滅絕。該試驗對鐮形棘豆種子進行形態特征鑒定，并測定凈度、百粒重、生活力、吸水率、發芽率等指標，系統分析鐮形棘豆的種子質量，旨在為鐮形棘豆規范化種植提供可靠基源，使這一民族藥材得以可持續利用與開發。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 試材。鐮形棘豆種子于2021年12月收集于甘肅奇正藏藥公司青海海南種植基地，海拔3 000～3 400 m（99°～101.5°E，35.5°～37.0°N），主要位于日月山隆起帶及青海湖盆地，植被以高原草甸為主，為青海省主要牧區之一，同時耕作油菜和牧草。土壤以砂壤土、草甸土為主。由甘肅中醫藥大學杜弢教授鑒定為鐮形棘豆（Oxytropis falcata Bunge）種子，陰干后4 ℃冰箱儲存（圖1）。試驗在甘肅中醫藥大學和平校區栽培實驗室完成。

1.1.2 儀器。體式顯微鏡，型號SN71，寧波舜宇儀器有限公司；光照培養箱，型號GTOP-500Y，浙江托普儀器有限公司；人工氣候箱，型號LRH-550-G，廣東泰宏科學儀器股份有限公司；電子分析天平，型號PTX-FA210S，華志電子科技有限公司；精密鼓風干燥箱，型號101-2SB，杭州綠博儀器有限公司；立式壓力蒸汽滅菌器，型號LDZX-50KBS，上海申安醫療機械廠。

1.1.3 試劑。TTC溶液，批號070601，上海藍李科技發展有限公司；8%次氯酸鈉溶液，批號20190601，天津市大茂化學試劑廠；

98%濃硫酸，批號20210903，天津市大茂化學試劑廠。

1.2 試驗方法

1.2.1 種子形態特征觀察。隨機挑選20粒種子，觀察種子的顏色、形狀、縱剖面及表面特征，測量種子長度、寬度、厚度。

1.2.2 種子凈度測定。

參照GB/T 3543.3—1995《農作物種子檢驗規程凈度分析》方法［7］，隨機稱取供試種子3 g，將種子進行凈選，分好種子、其他種子、有生命雜質和無生命雜質，分別稱重，重復3次。

1.2.3 種子百粒重測定。

取凈選后的種子，參照GB/T 3543.7—1995《農作物種子檢驗規程其他項目》方法［8］，隨機選取3組種子，每組100粒，精密稱重（0.000 1 g），重復5次。

1.2.4 種子吸水率測定。

隨機稱取鐮形棘豆種子2份，每份2.0 g。其中一份用研缽研磨種子至種皮脫落，但不損傷胚為宜，另一份為完整種子，不做處理（CK），每個處理加入75 mL蒸餾水浸泡，置于25 ℃恒溫培養箱，于2、4、6、8、24、36、48 h取出種子，用吸水紙把表面多余水分吸干再稱重，重復3次。計算種子吸水率，并繪制吸水率圖。

吸水率=種子吸水后質量-種子干重種子干重×100%

1.2.5 種子生活力測定。

參照范為等［9］的研究方法測定鐮形棘豆種子生活力。

生活力=有生活力種子數供試種子數×100%

1.2.6 不同處理方法對鐮形棘豆種子萌發的影響。

1.2.6.1 機械處理種皮 。

隨機挑選備用種子1 000粒，將種

子置于石英砂的研缽中研磨，研破種皮，但不傷及內部的胚，以種子表面失去光澤為止，用蒸餾水浸泡24 h，置于吸水紙上晾干待用。

1.2.6.2 化學處理。

隨機選取1 000粒鐮形棘豆種子，放入盛有濃硫酸的燒杯中，濃硫酸浸泡（2、5、8、11、14 min）后，用孔徑0.8～1.0 mm的濾網將種子過濾出來，用蒸餾水沖洗種子至pH試紙檢測呈中性后，用5%次氯酸鈉溶液消毒5 min，后用無菌水漂洗3次［10］，置于吸水紙上晾干待用。

1.2.6.3 熱水處理。

隨機挑選備用種子1 000粒，放入盛有80 ℃熱水的小燒杯中，用玻璃棒攪拌使所有種子均勻受熱，5 min后將種子取出，置于吸水紙上晾干待用。

將處理完的種子移入培養箱，采用紙上法對不同方法處理后的種子進行萌發行為［11］。開始發芽后，每日定時檢查并記載每組重復的種子發芽數，同時取出已發芽的種子。以蒸餾水浸泡種子24 h為對照（CK）。每皿播種50粒，每個處理3次重復，25 ℃全光照恒溫培養，測定發芽率和發芽指數，第6天統計發芽勢，直到連續15 d后不再有發芽種子出現時為止，萌發試驗結束。

按下列公式計算種子的發芽率、發芽勢等萌發指標。

發芽率=發芽種子總數供試種子總數×100%

發芽勢=第6天發芽種子數供試種子數×100%

發芽指數＝GtDt

式中，Gt為第t天種子的發芽數；Dt為相應的發芽天數。

1.3 數據分析 使用Microsoft Excel 2019進行數據整理及作圖，采用SPSS 17.0進行數據分析。

2 結果與分析

2.1 鐮形棘豆種子形態特征

通過外部形態觀測，鐮形棘豆種子顏色在褐色至黑色之間，形狀主要為腎形，表面有光澤，較堅硬。種子長為（2.34±0.26）mm，寬為（1.91±0.14）mm，厚為（0.97±0.10）mm，百粒重為（0.339 9±0.009 0）g。種臍位于腹面微凹處，2片子葉，胚根呈環狀彎曲并短于子葉（圖2）。

2.2 鐮形棘豆種子凈度 經測定，鐮形棘豆種子凈度為93.2%，3次重復的結果誤差在5%以內。說明種子含有較少的雜質，表明此分析方法準確可行。

2.3 鐮形棘豆種子吸水率

鐮形棘豆種子的吸水過程可分為快速吸水期、緩慢吸水期和近飽和期3個時期。由圖3可知，機械損傷的去種皮種子前2 h的吸水率持續上升，2～8 h的吸水率上升平穩，8 h后吸水率趨于平緩，至48 h吸水率達到133.88%的近飽和期；完整種子（CK）前4 h的吸水率快速上升，4～8 h的吸水率緩慢增加，至48 h吸水率達到47.56%的近飽和狀態。該試驗表明，鐮形棘豆種子存在吸水障礙問題，種皮有較差的透水性，破壞外種皮可促進種子的吸水。

2.4 鐮形棘豆種子生活力

鐮形棘豆種子在不同處理組合下生活力最高為80%，最低為40%，相差較大。由圖4可知，處理組合A1B3C3的種子生活力最高，染色效果也最好（圖5），與其他處理組合存在顯著差異（P<0.05）。由表1可知，各因素的主次為染色溫度、TTC濃度、染色時間，其中染色時間的效應無顯著性，染色溫度和TTC濃度差異顯著（P<0.05）。

2.5 不同處理方法對鐮形棘豆種子發芽的影響

對鐮形棘豆種子分別進行熱水、研磨、濃硫酸浸泡3種方式的處理，分別測其發芽率及發芽勢，研究鐮形棘豆種子的最佳萌發方式，結果如表2所示，研磨種皮和濃硫酸浸泡2種方法均可以顯著提高鐮形棘豆的發芽率，加快種子萌發進程，縮短平均萌發時間。由表2可知，用濃硫酸浸泡過的鐮形棘豆種子較其他處理方法生長最好，胚根最長且萌發時滯最短，發芽率和發芽勢均最高。經熱水處理后的種子和CK無差異，發芽率才16.00%，表明熱水處理對鐮形棘豆種皮機械束縛的解除無效果，說明鐮形棘豆種子可能對高溫敏感，或是種皮硬實程度較高，通過熱水的軟化仍不能破除休眠。經研磨處理的種子發芽率可達66.66%，原因可能是研磨過程中對種皮造成一定程度傷害或摩擦不均勻導致種胚沖破種皮的束縛擁有更好的透水性，該結果也證明種皮透性是鐮形棘豆種子發芽率低的主要限制因素。

2.6 濃硫酸處理時間對鐮形棘豆種子發芽的影響

由表3可知，隨著濃硫酸浸泡時間的延長，鐮形棘豆種子發芽率呈現

出先上升后下降的趨勢；濃硫酸浸泡2、5、8、11、14 min 均能不同程度地破除硬實，且與對照相比差異顯著（P<0.05），其中浸泡 8 min的效果最好，浸泡11、14 min 的種子發芽率低于 8 min 處理，可能浸泡時間過長，致部分種胚受損。因此，可選擇濃硫酸浸泡8 min作為破除鐮形棘豆種子硬實的最佳方法。

3 結論與討論

硬實是種子休眠的一種形式，是豆科植物中普遍存在的現象，主要是由種皮不透水所致［12-13］。彭幼芬［14］認為，種子硬實數量由基因控制，與種子的成熟度和環境有關。硬實種子可長期保持其生活力，對種質資源的保存有特殊意義［15］，但硬實又會造成發芽率低，種苗稀少，種群更新慢。從該試驗吸水率測定可以明顯看出鐮形棘豆種子的種皮有較差的透水性，從而導致種子發芽率低。

濃硫酸浸種是破除種子硬實最常用的化學方法，酸蝕可以把種皮變薄，增加種皮的透性。陳葉等［16］用濃硫酸處理4、6、8、10 min破除鐮形棘豆種子硬實，用蒸餾水浸種24 h，再用激動素（CTK）+硝酸鉀（KNO3）組合處理進行種子引發，其中濃硫酸處理8 min效果最好，種子的發芽率達82.7%，與該研究結果一致。賈娟等［17］設置濃硫酸處理鐮形棘豆種子5、15、20、40、60 min，其中濃硫酸處理20 min效果最好，發芽率達74%，與該研究相差較大，可能與種源的生境不同相關，年降水量、海拔、年均氣溫、經緯度、土壤等生態因子的差異［18］及種粒大小、成熟度劃分均會影響種子的萌發特性和種子的質量，有待于今后的深入研究。

該試驗中，98%的濃硫酸浸泡8 min鐮形棘豆種子發芽率可達93.33%，說明濃硫酸浸泡能夠很好地破除鐮形棘豆種子的硬實，破壞種皮結構，增加種皮的透性，縮短種子完成萌發所需要時間，并加快萌發進程。雖然濃硫酸破除硬實效果顯著，但操作時需小心謹慎，種子處理后要完全洗凈，否則易造成酸害。

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