馬留純，馬生軍，朱金芳,2，馬麗娜

(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與藥學(xué)學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052；2.中國科學(xué)院 新疆理化技術(shù)研究所，新疆 烏魯木齊 830011)

新疆紫草(Arnebiaeuchroma)為紫草科多年生草本植物，其增強(qiáng)免疫力[1]、抑菌[2]、保肝護(hù)肝[3]、抗氧化[4]、抗炎[5]、抗HIV[6]、抗腫瘤[7]等藥理作用已得到證實(shí)，紫草中的紫草素類化合物被作為天然色素應(yīng)用于化妝品、食品、醫(yī)藥和印染化工等行業(yè)[8]。由于新疆紫草的藥用和經(jīng)濟(jì)價(jià)值很高，近年來被過度采挖，再加上過度放牧和生態(tài)破壞等因素，其野生資源明顯減少[9]，但其需求量卻在不斷增加。因此，通過研究紫草種子的適宜發(fā)芽條件，提高紫草種子發(fā)芽率，促進(jìn)幼苗的生長，提高產(chǎn)量，對于緩解新疆紫草資源緊缺的局面具有重要意義。

種子經(jīng)外源激素浸泡后有助于打破休眠，提高活力。前人對新疆紫草的化學(xué)成分、藥理作用、臨床應(yīng)用及愈傷組織誘導(dǎo)等方面進(jìn)行了研究[10-13]。對新疆紫草種子萌發(fā)的研究多集中在萌發(fā)特性、包衣技術(shù)等方面[14-15]，關(guān)于基質(zhì)和外源激素浸種對新疆紫草種子萌發(fā)的影響，尤其是與之相應(yīng)的種子發(fā)芽率與幼苗生長勢方面研究較少。鑒于此，以新疆紫草種子為試驗(yàn)材料，研究基質(zhì)和外源激素對新疆紫草種子萌發(fā)和幼苗生長的影響，旨在為新疆紫草的繁育及人工栽培提供理論支持。

1 材料和方法

1.1 材料

供試新疆紫草種子為野生種，于2016年10月采集于新疆巴音郭楞蒙古族自治州和靜縣巴音布魯克大草原，經(jīng)揉搓過篩除去雜質(zhì)，選凈備用。由新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)馬生軍副教授鑒定為新疆紫草(Arnebiaeuchroma)種子。

供試4種基質(zhì)為河沙、珍珠鹽、礫石、泥炭土，購自新疆烏魯木齊市明珠花卉市場；供試外源激素有6-芐氨基嘌呤、赤霉素、矮壯素、2,4-D、α-萘乙酸，均購自廣州林國化肥有限公司。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選擇籽粒飽滿、均勻一致的新疆紫草種子，用5%雙氧水消毒15 min后蒸餾水沖洗干凈待用。播種前將種子在蒸餾水(或外源激素溶液)中浸泡24 h。每種處理4個重復(fù)，每個重復(fù)30粒種子，播種于直徑為9 cm的培養(yǎng)皿中，于生化培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)。每日定量補(bǔ)水以保證基質(zhì)含水量一致，發(fā)芽期為15 d，溫度(25±1)℃，24 h光照，每隔 24 h統(tǒng)計(jì)發(fā)芽情況。

1.2.1 不同配比栽培基質(zhì)篩選 以二項(xiàng)分布方式將4種基質(zhì)分成15種基質(zhì)配比(4種單一基質(zhì)、6種2類基質(zhì)混合、4種3類基質(zhì)混合、1種4類基質(zhì)混合)，具體見表1，混合基質(zhì)中每種基質(zhì)比例均一致，且每種基質(zhì)均分別設(shè)置基質(zhì)上部(JZS)、基質(zhì)中部(JZZ)、基質(zhì)下部(JZX)3種不同深度播種，共計(jì)45種處理，表示為播種深度+基質(zhì)編號(n)，即JZSn、JZZn、JZXn?；|(zhì)使用前均進(jìn)行滅菌。

表1 供試基質(zhì)編號及配比Tab.1 Substrate composition and proportion

1.2.2 外源激素及其質(zhì)量濃度篩選 選用赤霉素、矮壯素、α-萘乙酸、6-芐氨基嘌呤、2,4-D 5種外源激素，分別設(shè)定10、50、100、150、200 mg/L 5個質(zhì)量濃度，將新疆紫草種子置于上述溶液中浸泡24 h，共計(jì)25種處理。同時，以蒸餾水浸種24 h為對照(CK)。所用基質(zhì)為河沙。

1.3 測定指標(biāo)

種子萌發(fā)以種子發(fā)芽露白1～2 mm為準(zhǔn)，每天同一時間統(tǒng)計(jì)種子發(fā)芽數(shù)。

發(fā)芽率=(試驗(yàn)結(jié)束時發(fā)芽數(shù)/試驗(yàn)種子數(shù))×100%。

發(fā)芽指數(shù)=Σ(Gt/Dt)，式中Gt為t日發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽日數(shù)。

活力指數(shù)=發(fā)芽指數(shù)×平均根長。

幼苗根長、鮮質(zhì)量測定：試驗(yàn)結(jié)束后，每個處理隨機(jī)選取10株幼苗(不足10株，則每株均測定)，分別用游標(biāo)卡尺和分析天平測量幼苗根長和鮮質(zhì)量，計(jì)算平均根長和平均鮮質(zhì)量，作為評價(jià)幼苗生長的指標(biāo)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)均表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤。采用Microsoft Excel 2010 進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理并作圖 ，運(yùn)用SPSS 19.0進(jìn)行方差分析及相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同基質(zhì)及播種深度對新疆紫草種子萌發(fā)的影響

2.1.1 發(fā)芽率 由圖1可見，JZZ4處理的新疆紫草種子發(fā)芽率最高，為73.333%，其次為JZS10和JZS14處理，發(fā)芽率均為63.333%，發(fā)芽率最低的處理為JZX1和JZX9，均為10.000%，JZZ4處理發(fā)芽率為JZX1和JZX9處理的7.333倍。JZZ4處理發(fā)芽率與JZS10、JZS14處理顯著不差異，但均顯著高于其他基質(zhì)處理。

不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同Different lowercase letters indicate significant difference at 5% level,The same as below圖1 不同基質(zhì)及播種深度對新疆紫草種子發(fā)芽率的影響Fig.1 Effects of substrates and sow location on germination rate of Arnebia euchroma

2.1.2 發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù) 由表2可見，JZS14處理新疆紫草種子發(fā)芽指數(shù)最高，為11.958，其次為JZZ2和JZZ4處理，發(fā)芽指數(shù)分別為11.625和11.329，發(fā)芽指數(shù)最低的處理是JZS9，為1.054，JZS14處理新疆紫草種子發(fā)芽指數(shù)為JZS9處理的11.345倍。JZS14處理新疆紫草種子發(fā)芽指數(shù)除與JZZ2、JZS3、JZZ4、JZS7、JZS9、JZS10、JZS13處理差異不顯著外，均顯著高于其他處理。

表2 不同基質(zhì)及播種深度對新疆紫草種子發(fā)芽指數(shù)的影響Tab.2 Effects of substrates and Depth of sowing on seed germination index of Arnebia euchroma

續(xù)表2 不同基質(zhì)及播種深度對新疆紫草種子發(fā)芽指數(shù)的影響Tab.2(Continuted) Effects of substrates and depth of sowing on seed germination index of Arnebia euchroma

注：不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同。

Note: Different lowercase letters indicate significant difference at 5% level,The same as below.

由表3可見，JZS10處理新疆紫草種子活力指數(shù)最高，為70.624，其次是JZZ2和JZS6處理，種子活力指數(shù)分別為62.915和55.671，種子活力指數(shù)最低的處理為JZX5，為4.001，JZS10、JZZ2、JZS6處理新疆紫草種子活力指數(shù)分別為JZX5處理的17.652倍、15.725倍、13.914倍。JZS10處理種子活力指數(shù)除與JZZ2處理差異不顯著外，均顯著高于其他基質(zhì)處理。

表3 不同基質(zhì)及播種深度對新疆紫草種子活力指數(shù)的影響Tab.3 Effects of substrates and depth of sowing on seed vigor index of Arnebia euchroma

2.2 不同基質(zhì)及播種深度對新疆紫草幼苗根長和鮮質(zhì)量的影響

由表4可見，新疆紫草幼苗根長相對較長的3種基質(zhì)處理為JZZ3>JZS10>JZX3，幼苗根長最短的處理為JZX5，JZZ3處理幼苗根長是JZX5處理的5.280倍。JZZ3處理與JZX3、JZS10處理差異較小，但均顯著高于其余處理。

表4 不同基質(zhì)及播種深度對新疆紫草幼苗根長的影響Tab.4 Effects of substrates and depth of sowing on the seedling root length of Arnebia euchroma

續(xù)表4 不同基質(zhì)及播種深度對新疆紫草幼苗根長的影響Tab.4(Continuted) Effects of substrates and depth of sowing on the seedling root length of Arnebia euchroma

由表5可見，新疆紫草幼苗鮮質(zhì)量相對較高的3種基質(zhì)處理依次為JZS12>JZZ3>JZZ2，幼苗鮮質(zhì)量最低的處理為JZZ13，JZS12處理為JZZ13處理的6.333倍。JZS13處理的幼苗鮮質(zhì)量與JZZ3處理差異較小，但均顯著高于其他基質(zhì)處理。

表5 不同基質(zhì)及播種深度對新疆紫草幼苗鮮質(zhì)量的影響Tab.5 Effects of substrates and depth of sowing on the seedling fresh weight of Arnebia euchroma

2.3 外源激素浸種對新疆紫草種子萌發(fā)的影響

2.3.1 發(fā)芽率 150 mg/L矮壯素浸種處理的新疆紫草種子發(fā)芽率最高，達(dá)68.889%，為CK的2.583倍，100 mg/L α-萘乙酸浸種處理發(fā)芽率最低，僅為4.444%，150 mg/L矮壯素浸種處理的發(fā)芽率為100 mg/L α-萘乙酸浸種處理的15.502倍。方差分析表明，150 mg/L矮壯素浸種處理和200 mg/L赤霉素浸種處理的新疆紫草種子發(fā)芽率顯著高于其他處理。6-芐氨基嘌呤浸種除10、50 mg/L質(zhì)量濃度處理外，其他濃度處理均低于CK。α-萘乙酸浸種處理和2,4-D浸種處理新疆紫草種子發(fā)芽率均顯著低于CK(圖2)。

圖2 外源激素浸種對新疆紫草種子發(fā)芽率的影響Fig.2 Effects of Soaking seed with exogenous hormones on germination rate of Arnebia euchroma

2.3.2 發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù) 由表6可見，新疆紫草種子發(fā)芽指數(shù)相對較高的3種浸種處理依次為200 mg/L赤霉素>150 mg/L矮壯素>100 mg/L赤霉素，分別為CK的3.293倍、3.205倍和1.836倍，發(fā)芽指數(shù)最低的處理為100 mg/L α-萘乙酸浸種，僅為CK的0.068倍。200 mg/L赤霉素和150 mg/L矮壯素浸種處理均顯著高于其他處理。赤霉素浸種處理的發(fā)芽指數(shù)均高于CK。6-芐氨基嘌呤浸種除100、200 mg/L質(zhì)量濃度處理外，其他濃度處理均高于CK。α-萘乙酸和2,4-D處理浸種處理的發(fā)芽指數(shù)均低于CK。

活力指數(shù)相對較高的3種浸種處理依次為150 mg/L矮壯素>100 mg/L矮壯素>50 mg/L赤霉素，分別為CK的4.480倍、2.265倍和2.104倍，活力指數(shù)最低的處理為200 mg/L 2,4-D浸種，為CK的0.010倍。150 mg/L矮壯素浸種處理顯著高于其他處理。赤霉素浸種除10、100 mg/L質(zhì)量濃度處理外，其他濃度處理均高于CK。不同濃度α-萘乙酸、6-芐氨基嘌呤和2,4-D浸種處理的活力指數(shù)均低于CK(表6)。

表6 外源激素浸種對新疆紫草種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的影響Tab.6 Effects of soaking seed with exogenous hormones on seed germination index and vigor index of Arnebia euchroma

2.4 外源激素浸種對新疆紫草幼苗根長和鮮質(zhì)量的影響

由表7可見，新疆紫草幼苗根長相對較大的3種浸種處理依次為100 mg/L矮壯素>150 mg/L矮壯素>50 mg/L赤霉素，均高于CK，幼苗根長最小的浸種處理為200 mg/L 2,4-D，100 mg/L矮壯素浸種處理的幼苗根長為200 mg/L 2,4-D浸種處理的31倍。100、150 mg/L矮壯素浸種處理幼苗根長顯著高于CK。6-芐氨基嘌呤和2,4-D浸種處理幼苗根長均低于CK。不同質(zhì)量濃度赤霉素、α-萘乙酸浸種，除50 mg/L赤霉素和100 mg/L α-萘乙酸處理外，其他處理均低于CK。

新疆紫草幼苗鮮質(zhì)量相對較高的3種浸種處理依次為100 mg/L矮壯素、150 mg/L矮壯素和100 mg/L α-萘乙酸，均顯著高于CK，200 mg/L 6-芐氨基嘌呤浸種處理的幼苗鮮質(zhì)量最低，100 mg/L矮壯素浸種處理的的幼苗鮮質(zhì)量為200 mg/L 6-芐氨基嘌呤浸種處理的3倍。赤霉素浸種除50、200 mg/L質(zhì)量濃度處理外，其余質(zhì)量濃度處理幼苗鮮質(zhì)量均低于CK。6-芐氨基嘌呤浸種處理中，除50 mg/L處理外，其他質(zhì)量濃度處理的幼苗鮮質(zhì)量均低于CK。不同質(zhì)量濃度2,4-D浸種處理的幼苗鮮質(zhì)量均低于CK(表7)。

表7 外源激素浸種對新疆紫草幼苗根長和鮮質(zhì)量的影響Tab.7 Effects of soaking seed with exogenous hormones on seedling root length and fresh weight of Arnebia euchroma

2.5 基質(zhì)和外源激素浸種處理新疆紫草種子萌發(fā)與幼苗生長各指標(biāo)間的相關(guān)性

由表8可見，不同基質(zhì)處理下，新疆紫草種子發(fā)芽率與發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，與根長和鮮質(zhì)量相關(guān)性不顯著；發(fā)芽指數(shù)與活力指數(shù)存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，與根長存在顯著正相關(guān)關(guān)系，與鮮質(zhì)量無顯著相關(guān)關(guān)系；活力指數(shù)與根長、鮮質(zhì)量均存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，根長和鮮質(zhì)量亦存在極顯著正相關(guān)關(guān)系。外源激素浸種處理下，新疆紫草各指標(biāo)間均存在極顯著正相關(guān)關(guān)系。

表8 基質(zhì)和外源激素浸種處理新疆紫草種子萌發(fā)與幼苗生長各指標(biāo)間的Pearson相關(guān)系數(shù)Tab.8 Pearson correlation coefficient among indexes of germination and seedling growth of Arnebia euchroma treated with substrates and soaking seed with exogenous hormone

注：()外和()內(nèi)數(shù)據(jù)分別為基質(zhì)和外源激素浸種處理下的新疆紫草各指標(biāo)間Pearson相關(guān)系數(shù)；*、**分別表示在 0.05、0.01 水平上顯著、極顯著相關(guān)(雙尾檢測)。

Note:Data outside and inside parenthesis were pearson correlation coefficient among of germination and seedling growth ofArnebiaeuchromtreated with substrates and exogenous hormone,respectively.*and**mean significant and extremely significant correlation at the 0.05 and 0.01 levels,respectively (2-tailed).

3 結(jié)論與討論

基質(zhì)的組分構(gòu)成決定了植物可利用的營養(yǎng)物質(zhì)，也決定了土壤的通透性和根系拓展的難易程度[16-22]。本研究表明，不同基質(zhì)及播種深度對新疆紫草種子萌發(fā)及幼苗生長存在影響，其中，播種于河沙中部的新疆紫草種子的發(fā)芽率最高(73.333%)，發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、根長和鮮質(zhì)量分別為11.329、41.684、3.676 cm和0.094 g，河沙表面光滑，較疏松，利于透氣吸收，種子可以更好地進(jìn)行呼吸作用，從而促進(jìn)了種子發(fā)芽，這與舒梟等[23]的研究結(jié)果一致；播種于珍珠巖+礫石+泥炭土基質(zhì)上部的新疆紫草種子的發(fā)芽指數(shù)最高(11.958)，但其根長和鮮質(zhì)量均較低，分別為2.116 cm和0.043 g；播種于河沙+泥炭土基質(zhì)上部的種子活力指數(shù)最高(70.624)，發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、根長和鮮質(zhì)量分別為63.333%、10.645、6.634 cm和0.084 g，在此基質(zhì)下，新疆紫草種子萌發(fā)和幼苗生長情況整體相對較好；播種于泥炭土中部的根長最大(6.800 cm)，種子發(fā)芽后進(jìn)入生長期，此時需要充足的養(yǎng)分來維持其生長，泥炭土有機(jī)質(zhì)含量較高，達(dá)到50%以上，可以為植物提供正常的養(yǎng)分需求；播種于珍珠巖+河沙+礫石基質(zhì)上部的新疆紫草幼苗鮮質(zhì)量最大(0.133 g)，其中礫石有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，不會產(chǎn)生影響平衡的物質(zhì)，泥炭土含有有機(jī)質(zhì)和無機(jī)質(zhì)，珍珠巖可以增加土壤的透水、透氣性，為幼苗提供正常的水分需求，有利于根部的氣體交換，這3種基質(zhì)組分互相補(bǔ)充，可以為植物提供更全面的營養(yǎng)物質(zhì)，從而使幼苗生長較為健壯。

激素作為參與種子萌發(fā)、植株生長的信號小分子物質(zhì)，即使在植物中含量極小甚至接近0時，也起著重要作用[24]。本研究結(jié)果表明，打破新疆紫草種子休眠、提高種子萌發(fā)的最佳外源激素為150 mg/L矮壯素，促進(jìn)地下部分生長和提高幼苗鮮質(zhì)量的最佳外源激素為100 mg/L矮壯素。而α-萘乙酸、2,4-D和6-芐氨基嘌呤浸種的新疆紫草生長指標(biāo)均顯著低于CK，對新疆紫草種子發(fā)芽及幼苗生長起到了抑制作用，這與以往研究[25-28]有所不同。由此可見，不同激素對不同植物的作用效果不同，最適宜的濃度因植物種類而異。研究發(fā)現(xiàn)，相對于赤霉素而言，除10 mg/L赤霉素浸種處理的新疆紫草種子發(fā)芽率低于CK外，其余質(zhì)量濃度赤霉素浸種處理均高于CK，且當(dāng)質(zhì)量濃度為200 mg/L時，種子發(fā)芽率達(dá)到最高(60%)，這與蘇賀等[29]的研究結(jié)果一致。當(dāng)赤霉素質(zhì)量濃度大于200 mg/L時，是否對新疆紫草種子發(fā)芽具有促進(jìn)作用，尚待研究。

根據(jù)不同處理對新疆紫草發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、根長、鮮質(zhì)量的影響，綜合分析篩選出新疆紫草萌發(fā)和生長的適宜基質(zhì)為河沙，其次是河沙+泥炭土，再次是泥炭土；最佳外源激素為矮壯素(150 mg/L)，赤霉素次之，2,4-D效果最差。本研究僅對基質(zhì)比例一致和單種激素對新疆紫草種子萌發(fā)和生長特性的影響進(jìn)行了研究，基質(zhì)比例不同和多種激素混合使用的影響尚待進(jìn)一步研究。