高永茜，肖亞瓊

(1.云南林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院生態(tài)與環(huán)境工程學(xué)院，云南 昆明 650224；2.西南林業(yè)大學(xué)林學(xué)院，云南 昆明 650224)

梭砂貝母種子萌發(fā)特性

高永茜1，2，肖亞瓊1

(1.云南林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院生態(tài)與環(huán)境工程學(xué)院，云南 昆明 650224；2.西南林業(yè)大學(xué)林學(xué)院，云南 昆明 650224)

對梭砂貝母(Fritillariadelavayi)種子的萌發(fā)特性進(jìn)行研究。結(jié)果表明，梭砂貝母種子在浸種6 h后吸水率達(dá)到80%以上，不存在吸水障礙；種子浸提液顯著抑制塔黃種子萌發(fā)，抑制物主要存在于胚乳中；常溫層積處理能促進(jìn)種胚后熟，經(jīng)過冬季低溫層積，次年4月完成胚形態(tài)后熟；胚發(fā)育完全后仍需低溫層積處理才能萌發(fā)；15～20 ℃是種子萌發(fā)最適宜的溫度。梭砂貝母種子休眠主要是由于胚發(fā)育不完全和種子中含有萌發(fā)抑制物導(dǎo)致，屬于混合休眠類型；低溫層積處理可有效打破種子休眠。

梭砂貝母；發(fā)芽抑制物；吸水率；種子休眠；形態(tài)后熟

梭砂貝母(FritillariadelavayiFranch.)為百合科(Liliaceae)貝母屬多年生草本植物，主要分布在四川、云南、西藏和青海等省區(qū)海拔3800～4700 m的高山流石灘[1]。梭砂貝母與川貝母(F.cirrhosa)、暗紫貝母(F.unibracteata)、甘肅貝母(F.przewalskii)通稱川貝母，它們的鱗莖含有多種生物堿、皂苷和多種微量元素等有效成分，具有清熱潤肺和化痰止咳的功效，是一味常用大宗名貴藥材[2]。在經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)使下，梭砂貝母的野生資源遭到掠奪式的采挖，趨于瀕危。不論是從保護(hù)野生資源的角度，還是人工規(guī)?；N植以滿足市場藥用需求，均有必要掌握梭砂貝母的繁殖生態(tài)學(xué)與種群更新機(jī)制[3]。自然條件下野生梭砂貝母能通過無性和有性2種方式繁殖。針對貝母屬其它植物的研究表明，與繁殖系數(shù)低且成本高的鱗莖繁殖相比，播種繁殖具有明顯的優(yōu)勢[4-6]。盡管高山地區(qū)環(huán)境惡劣，熊蜂傳粉和較長的花期保證了梭砂貝母在自然條件下具有較高的結(jié)實(shí)率(87%)[7]。然而，研究川貝母、伊貝母、卷葉貝母、暗紫貝母和甘肅貝母幾種植物發(fā)現(xiàn)，它們的種子均是具有后熟特性的原胚型種子，必須經(jīng)過形態(tài)后熟和生理后熟2個階段的后熟作用才具備發(fā)芽活力[5-6，8-10]。而且，經(jīng)后熟作用的甘肅貝母種子萌發(fā)率仍然較低，嚴(yán)重限制人工規(guī)?；N植[6]。但是，目前尚未見梭砂貝母種子萌發(fā)相關(guān)研究的報(bào)道。本研究旨在弄清楚梭砂貝母種子的萌發(fā)特性，為其人工馴化與規(guī)?；耘嘁约耙吧Y源的保護(hù)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試梭砂貝母種子于每年8月下旬—9月中旬采自云南省香格里拉縣格咱鄉(xiāng)翁水村康特礦山(28°24′N、99°55′E，海拔4415 m)。

1.2 種子形態(tài)特征觀察

取成熟的梭砂貝母種子50粒，在體視鏡(Olympus SZX 16，Olympus Corporation，Tokyo，Japan，下同)下觀察種子形態(tài)，測定種子大小，包括長、寬、高。隨機(jī)選取凈種子1000粒稱重，重復(fù)5次，計(jì)算種子千粒重。

1.3 種子吸水規(guī)律測定

隨機(jī)挑選飽滿度均勻的梭砂貝母種子600粒，分為3組(每組200粒)，稱取干質(zhì)量后，裝入紗布中，室溫浸種，每次取出后(浸種1～12 h內(nèi)每隔1 h取出，之后每隔12 h取出)用濾紙吸干種子表面的水分，稱重，計(jì)算種子吸水率，連續(xù)測定17次。種子吸水率(%)=[(吸水后種子質(zhì)量-風(fēng)干種子質(zhì)量)/風(fēng)干種子質(zhì)量]×100。

1.4 發(fā)芽抑制物檢測

參考王有生等[11]方法，研缽中加少量石英砂及水勻漿，2～3倍水稀釋，加熱至70～80 ℃提取10～20 min保存，種子提取部位見表1。以蒸餾水為對照，比較各種提取液對塔黃(Rheumnobile)種子發(fā)芽的抑制作用。發(fā)芽抑制檢測方法：每個培養(yǎng)皿中加浸提液或蒸餾水5 mL，播塔黃種子20粒，置于15 ℃恒溫箱內(nèi)培養(yǎng)，統(tǒng)計(jì)塔黃種子的發(fā)芽情況，直至連續(xù)15 d沒有新種子萌發(fā)為止。每個處理重復(fù)5次。

表1 梭砂貝母種子提取液

1.5 層積處理

1.5.1 層積處理對種子形態(tài)后熟的作用 9月于云南省香格里拉縣格咱鄉(xiāng)翁水村康特礦山(梭砂貝母的自然生長地點(diǎn))采集成熟的梭砂貝母種子，采用常溫層積方法在野外對種子進(jìn)行沙藏，種子與細(xì)沙比例為1∶3，適時澆水，使基質(zhì)的濕度保持在50%～60%，每隔30 d選取10粒種子，采用分離胚的方法，在體視鏡下將胚挑出，測定胚長和胚乳長，計(jì)算胚率，以干燥未經(jīng)處理的種子作為對照，每個處理重復(fù)3次。胚率(%)=(胚長/胚乳長)×100。

1.5.2 層積處理對種子萌發(fā)的影響 常溫層積處理至翌年4月，胚率達(dá)到61%以上的種子，即已基本完成形態(tài)后熟過程。此后每隔30 d隨機(jī)挑選20粒種子在15 ℃恒溫箱內(nèi)進(jìn)行萌發(fā)試驗(yàn)，每天觀察種子的發(fā)芽情況，連續(xù)15 d沒有新種子萌發(fā)時停止觀察，計(jì)算種子的發(fā)芽率。每個處理10次重復(fù)。

1.6 溫度條件對種子萌發(fā)的影響

種子經(jīng)常溫層積處理至第3年2月時能正常萌發(fā)。隨機(jī)挑選該類種子置于恒溫箱內(nèi)進(jìn)行萌發(fā)試驗(yàn)，溫度條件設(shè)置為5、10、15、20、25 ℃ 5個處理。每天觀察種子的發(fā)芽情況，連續(xù)15 d沒有新種子萌發(fā)時停止觀察，計(jì)算種子的發(fā)芽率。每個處理20粒種子，10次重復(fù)。

1.7 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 18.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，利用Sigmaplot 10.0軟件作圖。其中，發(fā)芽抑制物對塔黃種子萌發(fā)的影響、層積處理對梭砂貝母種子萌發(fā)的影響和溫度條件對梭砂貝母種子萌發(fā)的影響采用單因素方差分析(one-way ANOVA)進(jìn)行檢測，層積處理和對照對梭砂貝母種子形態(tài)后熟的影響采用雙因素方差分析(two-way ANOVA)進(jìn)行檢測。

2 結(jié)果與分析

2.1 種子形態(tài)

種子呈倒三角狀卵形，外種皮棕黃色，表面有不規(guī)則褶皺，邊緣有膜質(zhì)翼。種子的千粒重為(7.24±0.21)g，長為(7.94±0.80) mm，寬為(5.80±0.91) mm，厚為(0.46±0.05) mm。胚乳豐富，胚較小，約0.1～0.2 mm。

2.2 種子吸水率

梭砂貝母種子的吸水率隨浸種時間的變化格局呈近似“S”型曲線，可以明顯分為3個階段：急劇吸水期、緩慢吸水期和飽和吸水期(圖1)。梭砂貝母的種子在浸種前6 h內(nèi)，吸水率呈顯著上升的趨勢(急劇吸水期)；而在吸水6～10 h內(nèi)，種子吸水率呈現(xiàn)緩慢上升的趨勢(緩慢吸水期)；到48 h時，吸水率最大，達(dá)到飽和(飽和吸水期)。說明梭砂貝母種子不存在透水障礙。

2.3 發(fā)芽抑制物的生物鑒定

梭砂貝母種子的不同浸提液對塔黃種子萌發(fā)的抑制作用差異極顯著(F(5，24)=69.09，P<0.001)。由圖2可知，與蒸餾水對照(處理6)相比，種皮(處理2)和胚(處理4)的浸提液顯著抑制塔黃種子的萌發(fā)；而胚乳的浸提液(處理3)對塔黃種子萌發(fā)的抑制作用顯著強(qiáng)于種皮和胚，但是與整粒種子的浸提液(處理1)沒有明顯的差異，說明發(fā)芽抑制物主要存在于胚乳中。已經(jīng)發(fā)芽的種子浸提液(處理5)對塔黃種子的萌發(fā)沒有顯著的抑制作用，說明其中的萌發(fā)抑制物已基本消除或產(chǎn)生的萌發(fā)促進(jìn)物質(zhì)抵消其效應(yīng)[11]。

圖1 梭砂貝母種子吸水率隨浸泡時間的變化 不同字母為差異達(dá)到顯著水平，P<0 05。下同。圖2 梭砂貝母種子浸提液對塔黃種子萌發(fā)的影響

2.4 層積處理效果

2.4.1 層積處理對種子形態(tài)后熟的作用 梭砂貝母種子在成熟采收時，其胚尚未發(fā)育成熟，處于剛分化的時期，體積很小，胚率僅為2.8%。由圖3可知，與未層積相比，常溫層積處理對胚率的影響達(dá)極顯著差異(F(1，144)=3522.93，P<0.001)，而隨著層積時間的延長，胚率顯著升高，胚發(fā)育逐漸完成(F(7，144)=119.17，P<0.001)。在自然條件下，從11月開始層積，至翌年4月時胚率達(dá)到61%，之后胚率沒有顯著的變化，說明種胚形態(tài)后熟基本完成。

2.4.2 層積處理對種子萌發(fā)的影響 在常溫層積的條件下，從形態(tài)后熟完成(翌年4月)開始至翌年10月，梭砂貝母的種子均不能萌發(fā)(圖4)。層積至翌年12月時種子開始萌發(fā)(21.5%)，且萌發(fā)率隨層積時間顯著上升，至第3年2月時最高達(dá)91.5%(F(11，108)=718.78，P<0.001)，說明種子在形態(tài)后熟完成以后還需要一個低溫處理才能完全打破休眠。

2.5 溫度條件對種子萌發(fā)的影響

溫度對梭砂貝母種子萌發(fā)具有顯著的影響(F(4，20)=143.26，P<0.001)。梭砂貝母種子在5 ℃時不能萌發(fā)，隨著溫度的升高，萌發(fā)率顯著上升，15、20 ℃時萌發(fā)率達(dá)到最大，溫度進(jìn)一步升高萌發(fā)率則顯著降低(圖5)，說明梭砂貝母種子萌發(fā)的最適溫度為15～20 ℃，過高或過低的溫度都不利于種子萌發(fā)。

圖3 梭砂貝母種子胚形態(tài)發(fā)育隨時間的變化情況圖4 常溫層積對梭砂貝母種子萌發(fā)的影響

圖5 溫度對梭砂貝母種子萌發(fā)的影響

3 結(jié)論與討論

本研究說明，梭砂貝母種子存在休眠現(xiàn)象，主要是由于胚發(fā)育不全和種子中含有萌發(fā)抑制物質(zhì)導(dǎo)致，屬于綜合休眠類型。在自然條件下，經(jīng)過2個冬季的低溫層積處理能有效打破其休眠。種子休眠打破以后，15～20 ℃是最適宜梭砂貝母種子萌發(fā)的溫度條件。

梭砂貝母種子與其它貝母屬植物種子一樣，存在休眠機(jī)制。一些植物種子的種皮上含有豐富的脂類物質(zhì)和油類物質(zhì)，阻止水分進(jìn)入或不透氣，從而導(dǎo)致種子發(fā)芽的環(huán)境條件難以滿足而休眠[13]。梭砂貝母種子在浸種6 h以后吸水率達(dá)到80%以上，48 h后吸水飽和，最大吸水率為139.24%，說明梭砂貝母的種子休眠并不是由于種皮不透水導(dǎo)致[5-6]。盡管本研究中使用的種子是在蒴果已充分成熟時采收，種子仍然沒有完整的胚結(jié)構(gòu)(胚率僅為2.8%)。這可能是由于梭砂貝母主要生長在高山冰緣帶環(huán)境，生長期短，沒有足夠的時間供胚生長發(fā)育[7，13]。將梭砂貝母種子置于原生境條件，從11月開始層積，經(jīng)冬季低溫處理，至翌年4月時胚率達(dá)到最大，胚分化完成，說明低溫刺激在種子形態(tài)后熟過程中起到了關(guān)鍵作用[5，14]。與川貝母等植物一樣，經(jīng)低溫層積處理形態(tài)后熟完成的梭砂貝母種子仍然不能萌發(fā)，還需要低溫層積至翌年12月才開始萌動，至第3年2月時萌發(fā)率達(dá)到最高，說明梭砂貝母種子在胚完成發(fā)育以后，仍需要進(jìn)一步低溫處理才能完全打破休眠。馬生軍等[10]研究伊貝母發(fā)現(xiàn)，種子內(nèi)含有抑制種子萌發(fā)的物質(zhì)。本研究也發(fā)現(xiàn)梭砂貝母種子浸提液對塔黃的種子萌發(fā)具有顯著的抑制作用，而且萌發(fā)抑制物質(zhì)主要存在于胚乳中。因此，梭砂貝母的種子休眠主要是由胚發(fā)育不完全和種子中含有萌發(fā)抑制物導(dǎo)致，其種子屬于綜合休眠類型。

種子在萌發(fā)過程中新陳代謝十分活躍，而新陳代謝活動對溫度非常敏感，因此，大量研究表明溫度是影響種子萌發(fā)的重要因素[5，15]。每一個物種的種子萌發(fā)均有一個最適溫度范圍，溫度過高或過低均不利于種子的萌發(fā)。例如，川貝母種子最適萌發(fā)溫度為25 ℃[5]。本研究表明，溫度對梭砂貝母種子萌發(fā)也具有顯著的影響：梭砂貝母的種子在10～25 ℃范圍內(nèi)均可以萌發(fā)，但是，在15～20 ℃時萌發(fā)率最高，達(dá)到94%。梭砂貝母的種子萌發(fā)最適宜溫度明顯低于川貝母，這可能是由于梭砂貝母分布的海拔比川貝母高，是對所處環(huán)境條件適應(yīng)性進(jìn)化的結(jié)果。

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Seed Germination ofFritillariadelavayi

GAO Yongqian1，2，XIAO Yaqiong1

(1.DepartmentofEcologicalandEnvironmentalEngineering，YunnanForestryTechnologicalCollege，Kunming650224，Yunnan，China； 2.FacultyofForestry，SouthwestForestryUniversity,Kunming650224，Yunnan，China)

In this study，the seed germination characteristics ofFritillariadelavayiFranch were investigated.The rate of water absorption was more than 80% at 6 h after submerging in water.Seed extracts significantly inhibited the seed germination ofRheumnobileand germination inhibitors were mainly found in endosperm.Natural cold stratification could promote the growth of embryo.Seed did not germinate immediately after embryo growth was completed，and an additional cold stratification period was required to break dormancy completely.Once dormancy was broken，seeds germinated at a range of temperatures，but seed germination rate was the highest at 15～20 ℃.These results indicate that seeds ofF.delavayihave a low-temperature requirement for embryo growth and an additional cold stratification period after completion of embryo growth was needed，exhibiting characteristics of complex morphophysiological dormancy.

Fritillariadelavayi；germination inhibitors；rate of water absorption；seed dormancy；embryo growth

2016-10-20；

2017-02-20

云南省教育廳科學(xué)研究基金資助性項(xiàng)目(2016ZZX255)；云南林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院科學(xué)研究項(xiàng)目(KY201503)

高永茜(1983—)，女，云南昭通人，云南林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，碩士，從事森林培育與植物資源方面的教學(xué)與研究工作。E-mail：gaoqian1028@163.com。

10.13428/j.cnki.fjlk.2017.02.015

S567.23+1

A

1002-7351(2017)02-0077-05