孫云波，陳翔，陳垣，周傳猛，白德濤

(1.甘肅農業(yè)大學,甘肅省作物遺傳改良與種質創(chuàng)新重點實驗室,甘肅省中藥材規(guī)范化生產技術創(chuàng)新重點實驗室，農學院,甘肅 蘭州 730070；2.中國科學院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所,沙漠與沙漠化重點實驗室，甘肅 蘭州 730000；3.隴西中天藥業(yè)有限責任公司,甘肅省特色藥用植物資源保護與利用工程實驗室,甘肅省特色藥材規(guī)范化可追溯栽培工程技術研究中心，甘肅 定西 748100；4.中國醫(yī)學科學院藥用植物研究所，北京 100193)

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種莢預處理對紅芪種子發(fā)芽特性的影響

孫云波1,4，陳翔2，陳垣1*，周傳猛1，白德濤3

(1.甘肅農業(yè)大學,甘肅省作物遺傳改良與種質創(chuàng)新重點實驗室,甘肅省中藥材規(guī)范化生產技術創(chuàng)新重點實驗室，農學院,甘肅 蘭州 730070；2.中國科學院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所,沙漠與沙漠化重點實驗室，甘肅 蘭州 730000；3.隴西中天藥業(yè)有限責任公司,甘肅省特色藥用植物資源保護與利用工程實驗室,甘肅省特色藥材規(guī)范化可追溯栽培工程技術研究中心，甘肅 定西 748100；4.中國醫(yī)學科學院藥用植物研究所，北京 100193)

采用去除果莢浸種、不去除果莢浸種莢和燜種莢等方法對紅芪種子預處理12 h后再行發(fā)芽試驗，以不去果莢不浸種干種莢為對照，旨在探尋改善紅芪種子發(fā)芽特性的種子預處理方法。結果表明，春播季節(jié)20℃/18℃自然光照條件下，各處理紅芪種子發(fā)芽率隨發(fā)芽天數(shù)的動態(tài)變化均呈“S型”變化趨勢，符合Logistic曲線方程。紅芪種莢從置發(fā)芽床后第2～6天開始，種子先后啟動發(fā)芽，第14～19天發(fā)芽陸續(xù)結束。整個發(fā)芽過程中，種子各發(fā)芽指標均表現(xiàn)出預處理間的顯著差異性，預處理使紅芪種子發(fā)芽提早1～4 d，發(fā)芽高峰持續(xù)期延長2 d。去果莢浸種12 h顯著加快了種子發(fā)芽進程，燜種莢處理有效延長了發(fā)芽持續(xù)期。各處理發(fā)芽指標從高到低依次為去果莢浸種12 h(發(fā)芽率80.7%，發(fā)芽勢54.0%，發(fā)芽指數(shù)7.083)>不去果莢燜種莢12 h(發(fā)芽率64.0%，發(fā)芽勢13.3%，發(fā)芽指數(shù)3.462)>不去果莢水浸種莢12 h(發(fā)芽率48.0%，發(fā)芽勢22.0%，發(fā)芽指數(shù)3.007)>對照干種莢(發(fā)芽率34.7%，發(fā)芽勢4.0%，發(fā)芽指數(shù)1.865)。以上說明種莢果皮造成的吸水障礙是限制紅芪種子發(fā)芽的主要因素，播種前將紅芪種莢浸種12 h或燜種12 h再行播種均可顯著改善紅芪種子發(fā)芽特性，去除果莢后再浸種效果更佳，發(fā)芽率可達80.0%以上。

預處理；紅芪種莢；去皮浸種；燜種莢；發(fā)芽特性

紅芪(radix hedysari)為豆科植物多序巖黃芪(Hedysarumpolybotrys)的干燥根。春、秋二季采挖，除去須根和根頭，曬干[1]。紅芪味甘、微溫。歸肺、脾經，具有固表止汗、生津養(yǎng)血等功效。用于中氣下陷、表虛自汗等病癥[1]。紅芪與黃芪(astragali radix)同科異屬[2]，兩者在種莢形態(tài)上差異性較大，紅芪種莢莢果在單粒種子處縊縮呈串珠形扁葫蘆狀，成熟飽滿種子黑褐色，種子與莢果皮結合緊密，難以脫粒，而黃芪莢果不縊縮，種子成熟后種莢易開裂散出種子。

過去，紅芪藥材主要來源于野生品，但隨著以紅芪為原料的保健品和中成藥的研發(fā)，野生紅芪遠不能滿足藥材市場的需求，人工栽培紅芪受到關注，現(xiàn)已形成以甘肅省隴南市武都區(qū)米倉山、安化鎮(zhèn)一帶為中心的紅芪道地產區(qū)，生產的紅芪藥材質量優(yōu)異，2011年獲國家農產品地理標志登記產品保護[3]。紅芪主要以種子播種育苗栽培為主，生產上一般整莢播種，由于莢果內果皮與種子連在一起，莢膜包藏著種子，果莢硬質，種皮又厚，吸水吸脹時間長，種子在萌發(fā)過程中易爛種，發(fā)芽率很低，嚴重影響紅芪規(guī)范化育苗成效。盡管對紅芪種子發(fā)芽特性相關研究也有少量報道，研究揭示成熟風干后的紅芪種子具有明顯的硬實和休眠特性[4-7]，種子發(fā)芽期間對水分要求高，浸種30 h以上才能達到飽和吸水狀態(tài)[5]，土壤水分是影響紅芪種子發(fā)芽和出苗的一個主要因素，當土壤含水量低于9.0%時，紅芪種子不能發(fā)芽。采用使紅芪種子外果皮受損的方法對促進種子發(fā)芽出苗有顯著效果[6]。水浸種也可提高紅芪種子發(fā)芽率[7]，鮮種子秋播紅芪種子發(fā)芽率也較高[4]，說明紅芪種子在成熟后風干過程中果莢和種皮加厚硬化是造成種子吸水吸脹困難的主要原因，適宜的種子預處理可改善紅芪種子的發(fā)芽特性，提高種子發(fā)芽率。由于紅芪種子一般在9月中下旬陸續(xù)成熟，鮮種莢的果莢和種皮較嫩軟，水分易進入，播種后發(fā)芽率雖高，但出苗后由于有效積溫低，越冬前生長量小，幼苗抗凍性差，越冬返青率低，規(guī)范化育苗成效差。因此，探尋提高風干紅芪種子發(fā)芽率的種莢預處理方法具有重要意義，可為紅芪GAP(good agricultural production)基地建設中確立播前種子預處理操作技術規(guī)程提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

發(fā)芽試驗用紅芪種子為2011年9月中旬從甘肅紅芪主產區(qū)隴南市農戶生產田隨機劃分60個樣點采集的紅芪種莢，經甘肅農業(yè)大學中草藥栽培與鑒定系陳垣教授鑒定確認屬多序巖黃芪的種莢。首先剔除雜質、癟種和蟲食種莢后手工混合均勻，然后裝入網袋掛涼在實驗室靠陽通風處，待種子自然陰干后保存于4℃冰箱中備用于發(fā)芽試驗。

1.1 種子預處理方法

種子預處理試驗采用單因素試驗方案，預處理因素有4個水平，即去果莢浸種12 h，不去果莢浸種莢12 h，不去果莢燜種莢12 h，以不去果莢不浸種的種莢為對照(以下去果莢簡稱去莢)。具體操作方法是首先用剪刀將上述備用于發(fā)芽試驗的串珠種莢分成單粒莢，隨機數(shù)取大小和飽滿度基本一致的帶莢種子600粒，用0.1%氯化汞對種莢表面消毒3 min，然后用清水沖洗4次，隨機分為4組，每組150粒，分別置4個經滅菌并已編號的燒杯(直徑9.6 cm)內，于2012年4月29日20:00隨機分別實施上述4個處理。其中，去果莢處理中事先磨搓去除果莢，挑選完整種子150粒，其余處理均不去除果莢。燜種莢處理是將150粒種莢置燒杯后加水搖勻后用濕潤砂子包埋杯口。同時選擇規(guī)格一致的12個培養(yǎng)皿(直徑9.6 cm)高壓滅菌后備用于發(fā)芽試驗。

1.2 種子發(fā)芽試驗

紅芪種莢經上述方法預處理后種子發(fā)芽試驗在甘肅省中藥材規(guī)范化生產技術創(chuàng)新重點實驗室(原中草藥栽培與鑒定實驗室)20℃/18℃自然光照條件下進行。發(fā)芽試驗于2012年4月30日開始，5月20日結束。即種子經上述方法預處理結束后，立即依次用蒸餾水沖洗3次，將各組150粒種子依次擺放在已滅菌對應編號的3個培養(yǎng)皿(重復3次)，每皿50粒種子，種子床由2層組成，下層為脫脂棉(厚2 mm)，上層為濾紙。為了保證試驗過程中的唯一差異性原則，提高試驗的精確性，發(fā)芽試驗采用隨機區(qū)組設計，3次重復，根據(jù)實驗室試驗臺光照條件差異劃分為3個區(qū)組，每區(qū)組擺放4個處理培養(yǎng)皿，共擺放12個培養(yǎng)皿。加水時沿培養(yǎng)皿邊緣加經滅菌冷卻后的自來水，以傾斜培養(yǎng)皿無水滲出為度，記錄加水量，其他培養(yǎng)皿加水量和方法均一致。在皿底部和蓋外均標記處理號及重復號，將50粒種子均勻擺放在培養(yǎng)皿內。發(fā)芽過程中每隔12 h換水1次，以胚根突破種皮1 mm左右作為種子發(fā)芽的標準，每天早晨8:00觀察記載發(fā)芽種子數(shù)，最后計算發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)[8-9]。

發(fā)芽率(germination rate，%)=終發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù)×100

發(fā)芽勢(germination power，%)=發(fā)芽高峰期種子的發(fā)芽數(shù)/供試種子總數(shù)×100

發(fā)芽指數(shù)(germination index，GI)=∑(Gt/Dt)

式中，Gt為第t天的發(fā)芽種子數(shù)，Dt為對應的發(fā)芽天數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

2 結果與分析

2.1 不同方法預處理對紅芪種子發(fā)芽過程的影響

圖1顯示出經不同方法預處理后種子發(fā)芽率隨發(fā)芽持續(xù)時間的動態(tài)變化過程。各處理中，紅芪種子發(fā)芽率的動態(tài)變化過程均呈“S型”曲線變化趨勢(圖1a)。從種子置發(fā)芽床后第2～6天內各處理種子逐漸啟動發(fā)芽，隨著發(fā)芽天數(shù)的延長，發(fā)芽率均顯著提高并達到最大值，但整個發(fā)芽過程均表現(xiàn)出處理間的顯著差異性。在發(fā)芽第6天開始，各處理種子發(fā)芽率和每天發(fā)芽種子數(shù)均已達到顯著差異性水平(F=7.143，P<0.05)，直到發(fā)芽全部結束。在整個種子發(fā)芽過程中，去莢浸種12 h后種子發(fā)芽率始終處于最高水平，不處理對照種子的發(fā)芽率始終處于最低水平，不去莢燜種12 h和不去莢浸種12 h后種子的發(fā)芽率介于兩者之間。

圖1b還顯示，對照不處理干種莢置發(fā)芽床后在第6天3個重復百粒種子平均僅有1粒發(fā)芽，而種子經去莢浸種、不去莢浸種和不去莢燜種莢12 h后分別已有16，14和7粒種子發(fā)芽。顯然，與對照相比較，預處理顯著促進了紅芪種子的發(fā)芽進程(圖1)。其中，對照種子從第6天開始發(fā)芽，第17天發(fā)芽結束，發(fā)芽持續(xù)期為12 d；去莢浸種12 h后種子從第2天開始發(fā)芽，第13天發(fā)芽結束，發(fā)芽持續(xù)期為12 d；不去莢浸種和不去莢燜種12 h后種子均從第6天開始發(fā)芽，但前者第14天發(fā)芽結束，發(fā)芽持續(xù)期為9 d，后者第18天發(fā)芽結束，發(fā)芽持續(xù)期為13 d。各處理發(fā)芽持續(xù)期最大相差4 d。在整個種子發(fā)芽過程中，預處理明顯提早了種子發(fā)芽高峰期，經燜種處理的種子發(fā)芽持續(xù)期明顯延長。

圖1 種莢預處理12 h后紅芪種子發(fā)芽率(a)和每天百粒種子發(fā)芽種子數(shù)(b)的動態(tài)變化過程Fig.1 Dynamics of seed germination rate (a) and the germinated seeds every day (b) in 100-seeds after pod pretreated for 12 h

參數(shù)Parameters去莢浸種12hSoakingpeeledseedsfor12h不去莢浸種莢12hSoakingunpeeledseedpodsfor12h不去莢燜種莢12hStewingunpeeledseedpodsfor12h不處理對照Non-treatmentCK發(fā)芽高峰起始期Gt1Maximumgerminationstart-time(d)4578發(fā)芽高峰結束期Gt2Maximumgerminationend-time(d)9101211發(fā)芽終期Gt3Germinationterminatingtime(d)14161915最大發(fā)芽速率到達時間GtMTimeofmaximumgerminationrate(d)781010最大發(fā)芽速率GVMMaximumgerminationrate(Grains/d)12.46.36.83.6種子萌動期持續(xù)天數(shù)GT1Start-germinationduration(d)4578發(fā)芽高峰期持續(xù)天數(shù)GT2Quick-germinationduration(d)5553發(fā)芽緩增期持續(xù)天數(shù)GT3Slow-germinationduration(d)5674

注：表中參數(shù)均由平均發(fā)芽率估算(n=3)。

Note: The parameters estimated by the mean germination rate (n=3).

圖2 種莢預處理12 h后紅芪種子發(fā)芽率與發(fā)芽天數(shù)配合Logistic方程直線化擬合結果及估測的發(fā)芽率變化軌跡Fig.2 Linear result and the germination track estimated by Logistic equation fitting germination rate of H. polybotrys seeds following pretreated for 12 h with germination duration

對4種方法預處理種莢后紅芪種子發(fā)芽率隨發(fā)芽持續(xù)天數(shù)的變化動態(tài)擬合Logistic曲線方程，方程參數(shù)估計的各發(fā)芽參數(shù)列于表1，直線化擬合結果和方程估測的發(fā)芽率變化軌跡見圖2。顯然，對照和經種莢預處理后的紅芪種子發(fā)芽率隨發(fā)芽持續(xù)天數(shù)的變化動態(tài)均符合Logistic曲線方程，方程擬合指數(shù)均達到極顯著水平(P<0.01)(圖2)。方程估測的發(fā)芽參數(shù)(表1)與實際發(fā)芽過程(圖1)基本相符合。根據(jù)“S”型曲線的變化情況，大致可將紅芪種子發(fā)芽進程分為3個時期，即種子萌動期、發(fā)芽高峰期和發(fā)芽緩增期。各處理發(fā)芽最大速率，即每天發(fā)芽種子數(shù)最大相差8～9粒。 利用方程參數(shù)估測的各處理發(fā)芽高峰起始范圍為種子置床后第4～8天， 發(fā)芽終期范圍為種子置床后第14～19天，發(fā)芽持續(xù)期范圍為種子置床后13～18 d。種子預處理使種子發(fā)芽進程提早1～5 d進入發(fā)芽高峰期，發(fā)芽高峰持續(xù)時間延長，不處理對照干種莢種子發(fā)芽高峰持續(xù)時間僅3 d，而去莢浸種、不去莢燜種莢和不去莢浸種莢12 h后種子發(fā)芽高峰持續(xù)時間均較對照延長2 d(表1)。不去莢種莢經燜種處理12 h后置濕潤的發(fā)芽床發(fā)芽，發(fā)芽持續(xù)期最長，而去莢浸種12 h后發(fā)芽持續(xù)時間最短，發(fā)芽最為集中。顯然，浸種處理使最大發(fā)芽速率到達時間提早，去莢后浸種效應更大。在不去莢處理中，發(fā)芽初期燜種莢處理和浸種莢處理12 h后發(fā)芽率差異性不顯著，浸種處理的發(fā)芽率稍高于燜種處理的水平，但隨著發(fā)芽持續(xù)天數(shù)的延長，趨勢發(fā)生轉化，燜種處理12 h后的種子發(fā)芽率在發(fā)芽后第9天趕上浸種處理的水平并逐漸高出，至發(fā)芽終期燜種處理顯著高于浸種處理的水平(P<0.05)。燜種莢處理12 h還較浸種莢處理12 h發(fā)芽持續(xù)期延長2 d左右，兩者均較對照持續(xù)期延長1～3 d，這與實際發(fā)芽過程(圖1)相吻合。各處理對紅芪種子發(fā)芽進程的促進作用依次為去莢浸種12 h>不去莢浸種莢12 h>不去莢燜種莢12 h>不去莢不浸種干種莢(對照)。

2.2 不同方法預處理對紅芪種子發(fā)芽特性的影響

圖1，圖2和表1顯示，各處理種子置發(fā)芽床后，分別在第4～8天陸續(xù)進入發(fā)芽高峰期，故以第7天的發(fā)芽率作為發(fā)芽勢指標。表2顯示，種子預處理對紅芪種子終發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)等質量指標均具有極顯著影響(F=38.625，P<0.001；F=55.169，P<0.001；F=140.043，P<0.001)，種莢預處理均改善了紅芪種子的發(fā)芽特性，改善程度因預處理的不同而異。去莢浸種12 h后種子發(fā)芽集中，發(fā)芽期縮短(圖1)，發(fā)芽指標最佳(表2)，較對照干種莢發(fā)芽率增加46.0%(P<0.01)，發(fā)芽勢增加50.0%(P<0.01)，發(fā)芽指數(shù)增加5.218(P<0.01)，且種子在發(fā)芽過程中未出現(xiàn)霉變現(xiàn)象。不去莢燜種莢和不去莢浸種莢12 h預處理對紅芪種子發(fā)芽的促進作用次之，兩處理間種子發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均不顯著(P>0.05)，但其終發(fā)芽率間的差異性也達到顯著水平(P<0.05)，兩處理發(fā)芽率均較對照水平顯著提高(P<0.05)，不去莢燜種莢12 h對終發(fā)芽率的促進作用更加顯著，盡管第7天種子發(fā)芽率僅增加9.3%，與對照間的差異性未達到顯著水平(P>0.05)，但其終發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)分別較對照增加29.3%和1.597，與對照間的差異性均達到極顯著水平(P<0.01)。而不去皮浸種莢12 h后種子發(fā)芽勢較對照顯著增加18.0%(P<0.01)，發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)雖均不及燜種處理的水平，但均較對照極顯著提高，發(fā)芽率較對照增加13.3%(P<0.01)，發(fā)芽指數(shù)增加1.142(P<0.01)。浸種12 h條件下，去皮處理較不去皮處理發(fā)芽率增加32.7%(P<0.01)，發(fā)芽勢增加32.0%(P<0.01)，發(fā)芽指數(shù)增加4.076(P<0.01)。不去皮處理中，加水后燜種莢和水浸種莢也均可促進種子吸水吸脹過程，提高發(fā)芽率，而燜種莢促進作用更佳。各處理對紅芪種子發(fā)芽的促進作用從大到小依次為去皮浸種12 h>不去皮燜種莢12 h>不去皮浸種莢12 h>不去皮不浸種(對照)(表2)。

表2 20℃/18℃自然光照條件下種莢預處理對紅芪種子發(fā)芽特性的影響

注：表中數(shù)據(jù)為平均值±標準差。同列數(shù)據(jù)不同小寫字母表示在P<0.05差異顯著，不同大寫字母表示在P<0.01差異極顯著。

Note: The data indicates mean±SD. Different small letters mean significant differences atP<0.05; Different capital letters mean great-significant differences atP<0.01.

3 討論與結論

中藥資源具有明顯的地域性，地道藥材或道地藥材是指特定產地出產的著名優(yōu)質藥材[12]。紅芪是甘肅省隴南市的主要地道中藥材品種之一，主要依賴種子育苗栽培繁殖，屬可再生中藥資源[13]。要獲得高產優(yōu)質的藥材，總是從種子發(fā)芽或育苗開始[14]。因此，種子萌發(fā)是藥用植物個體生長發(fā)育過程中極其重要的環(huán)節(jié),它關系到成苗數(shù)及其質量，進而影響栽培藥材的產量和質量，而種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均可反映種子發(fā)芽的速度和整齊度，是衡量種子質量的重要指標。王進等[15]提出，具有硬實特性的種子是充分成熟的種子，單項的活力指標不能全面反映種子活力的變化，需采用多種指標。

3.1 紅芪種子發(fā)芽率的變化動態(tài)呈“S”型曲線，符合Logistic曲線方程

種子發(fā)芽曲線表示種子在整個發(fā)芽過程中發(fā)芽率的動態(tài)變化趨勢[16]，從發(fā)芽曲線可了解種子發(fā)芽的進程和持續(xù)時間，為育苗生產中出苗階段田間管理提供科學依據(jù)。本研究發(fā)現(xiàn)，在各處理中，紅芪種子發(fā)芽率變化動態(tài)趨勢均呈“S”型曲線，符合Logistic曲線方程。紅芪種子發(fā)芽進程分為3個時期，即種子萌動期、發(fā)芽高峰期和發(fā)芽緩增期。從種子置發(fā)芽床后第2～6天內各處理種子陸續(xù)開始發(fā)芽，發(fā)芽最快時期出現(xiàn)在種子置發(fā)芽床后第8～10天，第14～19天發(fā)芽陸續(xù)結束。浸種預處理有效縮短了種子萌動期，使發(fā)芽提早1～4 d，延長了種子發(fā)芽高峰持續(xù)期，使種子發(fā)芽率顯著提高，去莢后浸種效果更佳。

3.2 果莢是限制紅芪種子萌發(fā)的主要因子

種子的發(fā)芽受各種因素的影響，種子的發(fā)育狀況、種皮結構、后熟特性和休眠特性均是影響種子發(fā)芽的內在因素，而種皮厚度和發(fā)芽期間的環(huán)境條件是影響種子發(fā)芽的外在因素。對具有硬實和休眠特性的種子人們常采用浸種法和砂搓破皮法促進種子吸水吸脹過程，以改善其發(fā)芽特性，因為種子只有在吸脹后才可產生赤霉素，進而誘導水解酶的合成，促進種子的萌發(fā)[16-17]。大田條件下經砂搓的紅芪種子在8 d后發(fā)芽率可達31.7%，而未經處理的干種莢種子發(fā)芽率僅4.0%[6]。蔡子平和王宏霞[18]經溫湯浸種30 min后分別采用清水、50～200 g/L聚乙二醇、1～4 g/L硝酸鉀和50～600 mg/L赤霉素(GA3)等溶劑浸種12 h，然后在室溫自然光照條件下發(fā)芽試驗表明，清水浸種發(fā)芽率為21.0%，乙二醇、硝酸鉀浸種對紅芪種子發(fā)芽均有抑制作用，而GA3浸種對紅芪種子萌發(fā)有促進作用，0.400 g/L的GA3浸種后發(fā)芽率最為顯著水平，發(fā)芽率達34.0%。藺海明等[5]研究揭示，在培養(yǎng)箱自然光照條件下，紅芪種子發(fā)芽的適宜溫度為20～25℃，發(fā)芽率變幅為61.3%～67.3%。本研究在20℃/18℃自然光照條件下發(fā)芽試驗表明，干種莢發(fā)芽率為34.7%，種莢預處理極顯著改善了紅芪種子的發(fā)芽特性，去果莢后浸種效果更佳，浸種12 h后種子發(fā)芽率達80.7%，較干種莢發(fā)芽率增加46.0%，發(fā)芽提早4 d。水浸種相同時間條件下，去除果莢較不去除果莢處理發(fā)芽率增加32.7%，發(fā)芽勢增加32.0%，發(fā)芽指數(shù)增加4.076。說明果莢造成紅芪種子吸水障礙，對紅芪種子發(fā)芽具有抑制作用，去莢后浸種使種子提前完成吸脹過程，可能提早促進了赤霉素的產生并誘發(fā)水解酶，最終促進種子萌發(fā)。

3.3 濕燜和水浸種莢預處理均可加快紅芪莢種皮膨脹軟化，促進種子吸水吸脹，提高發(fā)芽率

種子是可脫離母體的延存器官，種子萌發(fā)是個體發(fā)育的起點。播種后種子是否迅速萌發(fā)，達到早苗、全苗和壯苗，這關系到能否為栽培作物的豐產打下良好的基礎。種子萌發(fā)率的降低也會影響植物在群落中的多度[19]。水分是種子萌發(fā)的首要條件，干種子含有的水分都屬于束縛水，不能作為反應的介質，只有吸水后，種子細胞中的原生質膠體才能由凝膠轉變?yōu)槿苣z，使細胞器結構恢復，基因活化表達萌發(fā)所需要的蛋白質，同時，吸水能使種子呼吸作用和代謝活動加強，產生水解酶，讓貯藏物質水解成可溶性物質供胚發(fā)育所需要。吸水后種皮膨脹軟化，既有利于種子內外氣體交換，也有利于胚根和胚芽突破種皮生長。由于蛋白質有較大的親水性，蛋白質含量高的種子吸水要超過干種子的重量時才能發(fā)芽[16]。王彥榮和曾彥軍[20]采用浸種法顯著提高了結縷草(Zoysiajaponica)種子的發(fā)芽率，并指出天然的種子發(fā)芽抑制物大多數(shù)可能是一些簡單的低分子量有機化合物，可經水浸或水淋后自種子中滲出。紅芪為豆科藥用植物，屬高蛋白質含量的種子。張鵬等[21]認為，紅芪種子最適發(fā)芽地溫為15～20℃，土壤水分含量為180～240 g/kg。張杰等[7]在15℃恒溫條件下試驗表明，經清水浸種后紅芪種子發(fā)芽率為25.0%。本研究發(fā)現(xiàn)，在20℃/18℃自然光照條件下，不去除莢的紅芪種莢經濕燜和水浸種預處理12 h后發(fā)芽特性也均得到顯著改善，燜種莢的促進作用更大，其發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)分別為64.0%,13.3%和3.462，較對照干種莢極顯著改善，而水浸種莢后種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均較干種莢顯著提高，說明濕燜和浸種處理也均可軟化紅芪果莢，促進種子吸水吸脹，同樣可起到與發(fā)芽誘導物質相同的促進作用，但濕燜種莢效果更顯著，這可能是由于燜種處理要比浸種處理導致的種子吸脹損傷小的緣故，這與王進等[15]對苦豆子(Sophoraalopecuroides)和苦馬豆(Swainsoniasalsula)種子發(fā)芽特性的研究觀點相一致，即種子硬實破除后，種子通過緩慢吸水，有利于細胞膜和酶活性的修復，避免了對種子的物理傷害和膜損傷。不去莢的種莢浸種過程中水分首先用來軟化莢和種皮，而后才用來滿足種子吸水需要，赤霉素誘發(fā)的水解酶產生可能滯后，而不浸種干種莢在種子置發(fā)芽床后才啟動莢種皮軟化作用，赤霉素誘發(fā)的水解酶產生更加延遲，當水解酶產生時有些種胚可能已失去原有活力，若種子萌發(fā)期間水分虧缺，萌發(fā)率會更低。

綜上所述，厚實果莢造成的吸水障礙和發(fā)芽期間的水分條件是造成紅芪種子發(fā)芽率低的主要原因。播種前將紅芪種莢水浸種或保濕燜種12 h后再行播種均可顯著改善紅芪種子的發(fā)芽特性，提高發(fā)芽率，為培育壯苗奠定良好基礎，去莢后浸種效果更佳，當年產種子次年春季發(fā)芽率可達80%以上，該方法簡單易行，安全可靠。對浸種不同時間和機械化去皮技術的研究將是下一步研究的重點。

致謝：甘肅省武都區(qū)中藥材中心協(xié)助種子采集，甘肅農業(yè)大學生命科學技術學院郭鳳霞研究員指導統(tǒng)計分析，西北師范大學生命科學院2011級本科生郭愛峰參與數(shù)據(jù)錄入校對，在此一并致謝。

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Effects of pod pre-treatments on the germination traits ofHedysarumpolybotrysseeds

SUN Yun-Bo1,4, CHEN Xiang2, CHEN Yuan1*, ZHOU Chuan-Meng1, BAI De-Tao3

1.GansuKeyLaboratoryofCropGenetic&GermplasmEnhancement,GansuProvincialKeyLaboratoryofGoodAgriculturalProductiveTechnologyforTraditionalChineseMedicines,CollegeofAgronomy,GansuAgriculturalUniversity,Lanzhou730070,China; 2.KeyLaboratoryofDesertandDesertification,ColdandAridRegionsEnvironmentalandEngineeringResearchInstitute,ChineseAcademyofSciences,Lanzhou730000,China; 3.GansuEngineeringLaboratoryofResourceReservationandUtilizationforCharacteristicMedicalPlants,GansuCultivatedEngineeringandTechnologyResearchCenterofStandardizationandTraceabilityforCharacteristicChineseMedicine,LongxiZhongtianPharmaceuticalCo.,Ltd,Dingxi748100,China; 4.TheInstituteofMedicinalPlantDevelopment,ChineseAcademyofMedicalSciences,Beijing100193,China

Plant pod seeds ofHedysarumpolybotryswere used in a germination test in order to explore the effect of seed pre-treatment methods. Several methods, such as soaking the peeled seeds, and soaking and stewing the unpeeled seed pods for 12 h, were compared with non-soaked, dry seed pods as a control. Results under natural illumination at 18-20℃ showed that germination dynamics in all pre-treatments followed S curve patterns that fitted to a logistic equation. Germination started days 2-6 and finished days 14-19. The pre-treatments showed significant differences in germination traits. The peeled and soaking pre-treatment and the soaking and stewed unpeeled-seed pods pre-treatment delayed peak germination by two days. The peeled and soaking pre-treatment significantly expedited germination while the unpeeled and stewing pre-treatment prolonged germination duration. All the pre-treatments for 12 h significantly improved germination quality compared with the control. The control had a germination rate of 34.7%, germination power 4.0% and germination index 1.865. The results for the peeled and soaked seeds were 80.7%, 54.0% and 7.083 respectively, that for the unpeeled stewed seed pods 64.0%, 13.3% and 3.462 respectively. The results thus show that pre-treating seeds by soaking or stewing can significantly improve germination quality. Improvements were highest in the peeled pre-treatment, where seeds showed over 80% germination rate.

pretreatment; radix hedysari seed pods; peeled soaking seeds; stewed seed pods; germination trait

10.11686/cyxb2014274

http://cyxb.lzu.edu.cn

2014-06-09；改回日期：2014-08-14

2012年甘肅省戰(zhàn)略性新興產業(yè)創(chuàng)新支撐工程專項，甘肅省中藥材扶持項目(151402)，全國第四次中藥資源普查甘肅(試點)岷縣,宕昌縣中藥資源普查(201207002-02和2013GSZYZYPC-02)和甘肅農業(yè)大學教學研究項目資助。

孫云波(1985-)，女，吉林臨江人，在讀碩士。E-mail: syb_0229@163.com *通訊作者Corresponding author. E-mail: cygcx1963@163.com

孫云波，陳翔，陳垣，周傳猛,白德濤. 種莢預處理對紅芪種子發(fā)芽特性的影響. 草業(yè)學報, 2015, 24(6): 159-167.

Sun Y B, Chen X, Chen Y, Zhou C M, Bai D T. Effects of pod pre-treatments on the germination traits ofHedysarumpolybotrysseeds. Acta Prataculturae Sinica, 2015, 24(6): 159-167.