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不同处理方法对两种铁包金基原植物种子萌发的影响

2016-09-25马宏亮王吉文

中国现代中药 2016年7期
关键词:基原浓硫酸赤霉素

马宏亮,王吉文

(1.中山市中智药业集团有限公司,广东 中山 528437;2.国家中药管理局中药破壁饮片技术与应用重点研究室,广东 中山 528437)

·中药农业·

不同处理方法对两种铁包金基原植物种子萌发的影响

马宏亮1,2*,王吉文1,2

(1.中山市中智药业集团有限公司,广东 中山528437;2.国家中药管理局中药破壁饮片技术与应用重点研究室,广东 中山528437)

目的:探索打破中药铁包金基原植物铁包金及光叶勾儿茶的种子休眠方法。方法:观察种子外部形态,测定种子千粒重、硬实率、吸水率,通过考察浓硫酸、赤霉素、不同贮藏方法对种子萌发的影响,找出打破铁包金基原植物种子休眠最为适宜的方法。结果:铁包金种子未经处理吸水率为41.49%,经浓硫酸处理为45.67%;光枝勾儿茶种子未经处理吸水率为48.91%,经浓硫酸处理为51.35%。经98%H2SO4处理15min后,光枝勾儿茶种子发芽势为50.48%,发芽率为85.71%。500mg·L-1赤霉素处理6h,铁包金种子发芽势为53.33%,发芽率为55.24%;光枝勾儿茶种子发芽势为41.90%,发芽率为67.62%。经4℃低温沙藏3个月,铁包金种子发芽势为88.57%,发芽率为90.48%;光枝勾儿茶种子发芽势为86.67%,发芽率为91.43%。结论:4℃低温沙藏3个月能完全打破种子休眠,显著提高种子发芽势与发芽率。

铁包金种子;光枝勾儿茶种子;种子休眠;浸种时间;低温沙藏

铁包金为鼠李科植物铁包金Berchemialineate(L.)DC.或光枝勾儿茶Berchemiapolyphyllavar.leioclada(Handel-Mazzetti)Handel-Mazzetti的干燥根或嫩茎藤,具有祛痰止咳,散毒消肿,止血之功效[1],是岭南文化遗产石岐外感凉茶主要成分之一。目前,铁包金药用资源基本依靠野生采收,资源调查发现由于其生长环境人为破坏,野生资源日趋枯竭,开展其人工栽培研究势在必行。

研究表明[2],铁包金种子存在休眠特性,导致其发芽困难,采用浓硫酸或赤霉素有助于打破其休眠特性,提高发芽势。浓硫酸浸种处理不当种子死亡率较高,且存在安全隐患,实际生产中非特殊情况一般不采用。赤霉素虽能将发芽势(第15 d统计发芽势)从对照组21%提升至48%[2],但发芽所需时间仍较长,发芽整齐度也有待提高。本实验分别采用不同赤霉素、浓硫酸处理时间,不同储藏方法对2种铁包金基原植物种子进行处理,进一步优化了其萌发的方法,为铁包金人工栽培奠定理论基础及提供技术支持。

1 材料与方法

1.1实验材料

于2014年12月在广东省化州市采集紫黑色成熟、饱满、无病虫害的铁包金Berchemialineate(L.)DC.果实;于2014年12月在广东中山市采集紫黑色成熟、饱满、无病虫害光枝勾儿茶B.polyphyllavar.leioclada(Handel-Mazzetti)Handel-Mazzetti果实,均由中智药业集团有限公司贾世清主管中药师鉴定,其标本均储存于中智药业集团标本室。果实趁鲜除去果肉,洗净,晾干,放入纸质信封中置于室温阴凉处备用。

RTOP-260Y智能人工气候箱(浙江托普仪器有限公司),HYC-260医用冷藏箱(青岛海尔特种电器有限公司),赤霉酸(上海悦联化工有限公司),浓硫酸(广州化学试剂厂)。

1.2方法

1.2.1种子千粒重、硬实率测定 从2种铁包金基原植物种子样品中各随机取8个重复,每个重复100粒,分别称重,计算平均重量与标准差[3-4]。

分别随机选取2种铁包金基原植物种子各100粒,置于培养皿中,25℃蒸馏水浸泡24h,统计未吸涨种子的数量,计算硬实率,3次重复。

1.2.2种子吸水曲线测定 分别取2种铁包金基原植物种子2份,每份100粒,一份未经任何处理,另一份经浓硫酸处理10min,在25℃条件下分别放入装有足量蒸馏水的小烧杯中吸水,分别于2、4、6、8、10、12、24、32h取出种子,用滤纸吸干表面水分,称重,试验重复3次,计算吸水率[4]。

1.2.3浓硫酸处理 将贮藏2个月的光枝勾儿茶种子分别于98%浓硫酸中浸泡5、10、15min,取出洗净后蒸馏水中恒温25℃浸泡24h。对照为蒸馏水中恒温25℃浸泡24h。

1.2.4赤霉素处理 将室温贮藏2个月的光枝勾儿茶种子分为4组,每组处理如下:①于500mg·L-1赤霉素中恒温25℃浸泡6h,取出种子洗净,再用蒸馏水浸泡18h。②于500mg·L-1赤霉素中恒温25℃浸泡12h,取出种子洗净,再用蒸馏水浸泡12h。③于500mg·L-1赤霉素中恒温25℃浸泡24h,取出种子蒸馏水洗净。④对照为蒸馏水中恒温25℃浸泡24h。将室温贮藏3个月的铁包金种子同上分组处理。

1.2.5不同贮藏条件处理 将2种铁包金基原植物种子各分为6组,每组处理如下:①将晾干备用的种子4℃下冷藏2个月,取出置于蒸馏水中恒温25℃浸泡24h。②将晾干备用的种子4℃下冷藏3个月,取出置于蒸馏水中恒温25℃浸泡24h。③将室温贮藏2个月的种子,取出置于蒸馏水中恒温25℃浸泡24h。④将室温贮藏3个月的种子,取出置于蒸馏水中恒温25℃浸泡24h。⑤将晾干备用的种子与过筛细湿沙混合(细沙湿度以手握成团,松手即散为度,种子与细沙体积比为1∶3),放入4℃下层积2个月,取出置于蒸馏水中恒温25℃浸泡24h。⑥将晾干备用的种子与过筛细湿沙混合(细沙湿度以手握成团,松手即散为度,种子与细沙体积比为1∶3),放入4℃下层积3个月,取出置于蒸馏水中恒温25℃浸泡24h。

1.3发芽方法

试验设置每个处理35粒种子,3次重复。将上述各处理方法下的种子放入垫有2层滤纸的培养皿中,加入适量蒸馏水润湿滤纸,置于人工气候箱中进行发芽试验,人工气候箱设置温度25℃,湿度80%,光照12h/黑暗12h,光照强度5500lx。种子发芽以胚根突破种皮的长度为种子长度一半为计数标准,规定第14d计算种子发芽势,第35d统计发芽率。每天定时记录当日发芽种子数,并用蒸馏水清洗种子,防止种子发霉,及时补水充分保持滤纸湿润。

1.4统计分析

所得数据采用SPSS19.0处理,处理间均值比较采用完全随机设计单因素方差分析中的LSP多重比较。

2 结果与分析

2.1种子形态特征

2种铁包金基原植物形态性状极为相似,种子皆呈卵形,种皮淡黄白色,质坚硬。铁包金种子千粒重(9.34±0.27)g,硬实率为100%;光枝勾儿茶种子千粒重(7.29±0.12)g,硬实率为100%。

2.2种子吸水特性

由图1、图2可看出,2种铁包金基原植物种子吸水趋势基本一致,未经处理的种子在0~2h内吸水迅速,4h后吸水速度逐渐放缓,直至24h基本达到吸水平衡;经浓硫酸处理10min的种子0~8h吸水较迅速,之后吸水非常缓慢,12h后逐渐趋于吸水平衡。浓硫酸腐蚀种皮能加快种子吸水速率,说明2种铁包金基原植物种皮对种子发芽存在物理阻碍作用。一般干燥种子含水量极低,原生质呈凝胶态,代谢水平极低,种子吸水后,一方面促使原生质从凝胶态转变为溶胶态,代谢水平提高;另一方面,水分可使种皮膨胀软化,氧气容易通过种皮,增强胚的呼吸作用,同时也有利于胚根突破种皮[5]。为促进铁包金种子萌发,建议其播种前浸种24h以上使其充分吸水。

2.3浓硫酸不同处理时间对光枝勾儿茶种子萌发的影响 叶燕莹等[2]研究结果表明浓硫酸对破除铁包金种子硬实作用有显著效果,其中浓硫酸处理10min对种子伤害最小,但浓硫酸处理对光枝勾儿茶种子萌发的影响未见报道。表1结果显示,浓硫酸对解除光枝勾儿茶种子硬实作用同样有显著效果,3个处理时间发芽势、发芽率均显著高于对照组。在浓硫酸腐蚀种子的过程中,随着处理时间增加,其发芽势与发芽率均存在升高的趋势,其中15min处理时间效果最好,发芽率由对照组的62.86%提升至85.71%,发芽势由对照组的11.43%提升至50.48%。

表1 浓硫酸不同处理时间对光枝勾儿茶种子萌发的影响 (%)

注:同列不同小写字母表示有显著性差异,P<0.05。

2.4赤霉素不同处理时间对光枝勾儿茶种子萌发的影响

有研究表明,500mg·L-1赤霉素对铁包金种子萌发有促进作用[2],但赤霉素不同处理时间对其影响并未报道,因此本实验选择在此浓度条件下研究赤霉素不同处理时间对其种子萌发的影响。从表2可以看出,不同赤霉素处理时间对2种铁包金基原植物种子萌发的影响基本一致,随着赤霉素处理时间的缩短,发芽势、发芽率均逐渐提高,其中赤霉素处理6h对促进种子萌发效果最好,铁包金种子发芽率由未经赤霉素处理的42.86%提高到55.24%,发芽势由27.62%提高到53.33%,光枝勾儿茶种子未经赤霉素处理与经赤霉素处理对发芽率的影响无显著性差异,对发芽势的影响差异达到显著水平,赤霉素处理6h发芽势由未经赤霉素处理的11.43%提高到41.90%。其中赤霉素处理24h与未经赤霉素处理对2种铁包金基原植物种子发芽率、发芽势影响均无显著性差异。故采用500mg·L-1赤霉素促进铁包金基源植物种子萌发,选择浸泡时间为6h最为适宜。

2.5不同贮藏条件对种子萌发的影响

由表3可知,3种贮藏条件下2种铁包金基原植物种子发芽情况均存在显著差异,其中低温沙藏3个月对破除种子生理性休眠效果最好,铁包金种子发芽率为90.48%,发芽势为88.57%,分别较室温贮藏同样时间提高了47.62%、60.95%。光枝勾儿茶种子低温沙藏3个月发芽率为91.43%,发芽势为86.67%,分别较室温贮藏同样时间提高了44.76%、68.57%。低温贮藏破除种子生理性休眠效果次之,其中低温贮藏3个月铁包金种子发芽率为81.90%,发芽势为75.24%,分别较室温贮藏同样时间提高了39.04%、47.62%。光枝勾儿茶种子发芽率为74.29%,发芽势为21.90,分别较室温贮藏同样时间提高27.62%、3.80%。

同时还可以看出,2种铁包金基原植物种子随着室温贮藏时间增加发芽率有降低的趋势,铁包金贮藏3个月比贮藏2个月发芽率降低了11.58%,光枝勾儿茶贮藏3个月比贮藏2个月发芽率降低了16.19%。

注:同列不同小写字母表示有显著性差异,P<0.05。

注:同列不同小写字母表示有显著性差异,P<0.05。

3 讨论

浓硫酸对打破铁包金基原植物硬实种子物理性休眠虽有显著效果,但浓硫酸属危险品,实际生产中较难获得,且存在安全性问题,若操作不当,种子死亡率非常高,故面对非专业的广大种植户不宜采用。

叶艳莹等[2]采用500mg·L-1赤霉素浸泡铁包金种子24h,结果显示其发芽势由对照组的21%提升至48%,差异达到显著水平。本研究中,500mg·L-1赤霉素处理24h对2种铁包金基原植物种子发芽势的提升作用并不显著,与叶艳莹等研究结果不一致。分析原因,叶艳莹等采用的实验材料为4℃下保存的种子,相当于冷藏与赤霉素协同处理,其结果就不仅仅是赤霉素单因素对种子萌发的影响,其中赤霉素浸种24h对铁包金发芽势实际贡献率需进一步验证。

种子休眠类型主要分为外源性、内源性和综合休眠三种,外源性休眠即胚以外的各种组织,包括种壳(种皮、果皮或胚乳等)的限制,如种壳的机械阻碍、不透水、不透气性以及种壳中存在发芽抑制物等,通常用物理或化学方法破坏种壳解除。导致内源性休眠的因素即胚本身因素,主要是由于胚形态发育未完成,生理上未成熟,缺少必需激素或存在抑制萌发的物质,通过低温层积、变温处理、干燥、激素处理等方法可破除。综合休眠即多种外源性休眠与内源性休眠的组合[6]。本研究结果表明浓硫酸、赤霉素与低温沙藏处理对解除2种铁包金基原植物种子休眠均有效,说明铁包金基原植物种子休眠类型为综合休眠。其中500mg·L-1赤霉素浸种6h、浓硫酸处理15min并不能完全破除休眠,低温沙藏3个月能完全打破种子休眠,说明胚未发育完全导致的内源性休眠是其综合休眠的主要因素。

本研究还进行了室温湿沙贮藏试验,发现经过15d贮藏种子就开始陆续发芽,由于此条件下贮藏种子易霉烂,种子个体差异导致发芽整齐度不佳等原因,该方法在实际生产中不宜使用。综合比较,4℃低温沙藏3个月能完全打破种子休眠,操作方法简便,适合实际生产中大量种子人工繁殖。

[1] 湖南省食品药品监督管理局.湖南省中药饮片炮制规范[M].长沙:湖南科学技术出版社,2010:105.

[2] 叶燕莹,何梦玲,李东亮,等.铁包金种子休眠及其破除方法初探[J].中药材,2013,36(9):1385-1389.

[3] 国家技术监督局,农作物种子检验规程其他项目检验:GB/T3543.7—1995[S].北京:中国标准出版社,1995.

[4] 张春平,何平,杜丹丹,等.决明子种子硬实及萌发特性研究[J].中草药,2010,41(10):1700-1704.

[5] 李合生.现代植物生理学[M].北京:高等教育出版社,2002:295-296.

[6]YangQH,YeWH,SongSQ,etal.Summarizationoncausesofseeddormancyanddormancypolymorphism[J].ActaBotBorealoccidentSin,2003,23(5):837-843.

TheEffectofDifferentMethodsontheSeedsGerminationofTwoBotanicalOriginsofBerchemiaeRamulusetRadix

MAHongliang1,2*,WANGJiwen1,2

(1.ZhongzhiPharmaceuticalCompany,Zhongshan528437,China;2.KeyLaboratoryofHerbalUltrafineGranularpowderoftechenologyandApplicationofStateAdministrationofTraditionalChineseMedicine,Zhongshan528437,China)

Objective:To explore the method for breaking the dormancy of the seeds of two botanical origins of Berchemiae Ramulus et Radix.Method:To find out the best method of breaking the seed dormancy of two botanical origins of Berchemiae Ramulus et Radix by observing external morphological features of the seeds,measuring the weights per thousand,hard rate,and water absorption rate of the seeds,and investigating the effect on seed germination of different treatment methods,including of sulfuric acid and gibberellin soaking,and different storage methods.Result:The rate of water absorption of untreated seeds ofBerchemialineatawas41.49%,the rate of water absorption of treated seeds by H2SO4was45.67%;and the rate of water absorption untreated seeds ofB.polyphyllavar.leiocladawas48.91%,the rate of water absorption treated by H2SO4was51.35%.Being soaked in98% H2SO4for15min,the germination rate and germination energy ofB.polyphyllavar.leiocladaseeds were50.48%,and85.71%,respectively.The germination rate and germination energy ofB.lineataseed streated by GA3were53.33% and55.24%,respectively;and in the same condition,the germination rateand germination energy ofB.polyphyllavar.leiocladaseed were41.90% and67.62%,respectively.When the seeds were stored for three months in4℃,the seed germination energy ofB.lineataand andB.polyphyllavar.leiocladawere88.57% and86.67%,respectively;and the seed germination rate ofB.lineataandB.polyphyllavar.leiocladawere90.48% and91.43%,respectively.Conclusion:The seeds stored for3months in4℃ with some moistures could improve dramatically its germination rate and germination energy.

Berchemialineata(L.)DC.;Berchemiapolyphyllavar.leioclada(Handel-Mazzetti)Handel-Mazzetti;seed dormancy;soaking time;storing with moisture sand

10.13313/j.issn.1673-4890.2016.7.017

2015-08-19)

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马宏亮,制药工程师,研究方向:中药资源及中药材GAP研究;Tel:(0760)89871863,E-mail:mhl008@126.com

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