謝晨陽(yáng),譚放,孫玉娟,李實(shí),韓書(shū)昌,陶雙勇

(黑龍江省林業(yè)科學(xué)院牡丹江分院，黑龍江 牡丹江 157010)

防風(fēng)(Saposhnikoviadivaricata(Trucz.) Schischk.)別名銅蕓、回云，為傘形科防風(fēng)屬多年生草本植物，以未抽花莖植株的根部入藥，味辛、甘，性微溫，具有祛風(fēng)解表、勝濕止痛、止痙等功效。防風(fēng)在我國(guó)北方各省均有分布，其中以東北及內(nèi)蒙古東部所產(chǎn)的“關(guān)防風(fēng)”品質(zhì)最佳。近年來(lái)，防風(fēng)野生資源遭到大量破壞，為了滿足藥材市場(chǎng)的需求，黑龍江省大力發(fā)展防風(fēng)人工栽培產(chǎn)業(yè)，防風(fēng)育苗及栽培技術(shù)得以發(fā)展，但也存在諸多問(wèn)題。其中，防風(fēng)種子發(fā)芽率低、發(fā)芽持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)是困擾防風(fēng)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的瓶頸問(wèn)題，因此，系統(tǒng)研究防風(fēng)種子休眠機(jī)理及調(diào)制方法對(duì)推動(dòng)防風(fēng)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具有積極的促進(jìn)作用。

在相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，以新采收的防風(fēng)種子為試驗(yàn)材料，以種子休眠和萌發(fā)的生理生化理論為依據(jù)，系統(tǒng)研究防風(fēng)種子休眠的原因、不同層積條件下種子粗提物抑制性的變化規(guī)律以及播種萌芽率的影響，探索解決防風(fēng)人工栽培中出芽率低、出苗緩慢的問(wèn)題，試驗(yàn)結(jié)論對(duì)防風(fēng)人工栽培技術(shù)的完善及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展具有一定的指導(dǎo)意義。

1 研究?jī)?nèi)容與方法

1.1 試驗(yàn)種子的采集與測(cè)定

試驗(yàn)種子來(lái)源于柴河林業(yè)局佛塔村防風(fēng)種植園，屬寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候，冬季漫長(zhǎng)寒冷干燥，夏季溫和多雨，春季少雨易干旱，年平均氣溫3 ℃，年有效積溫2400 ℃，全年日照時(shí)數(shù)2540 h，年平均降水量550 mm，無(wú)霜期125 d左右。種植園呈半野生狀態(tài)，基本無(wú)田間管理措施，留種母株苗齡為6 a。9月下旬，種子成熟后，選擇生長(zhǎng)健壯、無(wú)明顯病蟲(chóng)害、種子飽滿的母株適時(shí)采集種子，經(jīng)揉搓、篩選后得到試驗(yàn)種子，種子凈度為91.24%，千粒重3.7247 g，含水量8.13%。

1.2 防風(fēng)種子內(nèi)源抑制物活性的測(cè)定

參照王晶英《植物生理生化實(shí)驗(yàn)技術(shù)與原理》中種子內(nèi)源抑制物的提取方法，分別取新鮮種子及已萌發(fā)種子各5 g，研碎加蒸餾水20 ml，50～60 ℃水浴中浸提0.5 h，加入1 moL/m3HCL調(diào)等電點(diǎn)至pH=3，加入10%醋酸鉛至蛋白質(zhì)沉淀完全，過(guò)濾后調(diào)節(jié)pH至2～3，加入無(wú)過(guò)氧化物乙醚5 mL充分振蕩后靜置5 min，將上層乙醚溶液移入容量瓶，待乙醚揮發(fā)后定容為10 mL，得到提取液。以白菜種子為實(shí)驗(yàn)材料，試驗(yàn)兩種種子提取液對(duì)白菜種子萌發(fā)、生長(zhǎng)的影響，依此來(lái)測(cè)定判斷內(nèi)源抑制物的生物活性。

1.3 層積方式對(duì)種子內(nèi)源抑制物活性的影響

試驗(yàn)采用3種層積方式：(1)室溫層積，溫度15～20 ℃；(2)冷溫沙藏，新鮮種子混沙后置于5 ℃左右的冰箱儲(chǔ)存；(3)冷凍沙藏，新鮮種子混沙后置于-20 ℃左右的冰箱儲(chǔ)存。以室溫密封保存種子為對(duì)照，層積1月、2月后，分別取不同種子提取粗提液，試驗(yàn)層積方式對(duì)種子內(nèi)源抑制物活性的影響。以新鮮種子發(fā)芽實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為對(duì)照，對(duì)比不同層積處理后種子發(fā)芽特性的變化規(guī)律。

2 結(jié)果與分析

2.1 種子浸提物生物效應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

相關(guān)研究表明，防風(fēng)種子具有休眠特性，未經(jīng)處理的種子播種后，需20 d左右才能萌發(fā)，持續(xù)時(shí)間1個(gè)多月。在生產(chǎn)實(shí)踐中常因種子出苗緩慢、出苗不齊，而受到春旱的影響，這是目前防風(fēng)栽培中存在的最大問(wèn)題。

種子的休眠是由種子本身遺傳特性所決定的，造成種子休眠的原因很多，其中內(nèi)源抑制休眠物質(zhì)的存在常常是造成種子休眠的主要原因。從表1可以看出：新鮮防風(fēng)種子的浸提液對(duì)白菜種子的萌發(fā)和生長(zhǎng)有一定的抑制作用，且抑制作用隨著浸提液濃度的增加而遞增，當(dāng)浸提液濃度達(dá)到0.12 g/mL時(shí)，完全抑制了白菜種子的萌發(fā)。而已萌發(fā)防風(fēng)種子的浸提液對(duì)白菜種子的萌發(fā)無(wú)明顯的抑制作用，浸提液濃度的增加對(duì)白菜種子發(fā)芽率的影響無(wú)明顯規(guī)律，當(dāng)浸提液濃度達(dá)到0.12 g/mL時(shí)，白菜種子的發(fā)芽率92.8%，略高于對(duì)照。但從白菜苗高、根長(zhǎng)來(lái)看，不同濃度浸提液中依然存在抑制白菜幼苗生長(zhǎng)的物質(zhì)，且抑制作用與浸提液濃度濃度成正比。

表1 不同浸提液濃度對(duì)白菜種子萌發(fā)、生長(zhǎng)的影響

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析可以看出：內(nèi)源抑制物的存在是造成防風(fēng)種子休眠的主要原因之一，即使種子萌發(fā)后，其胚芽中依然存在抑制白菜幼苗生長(zhǎng)的物質(zhì)，這與生產(chǎn)實(shí)踐中防風(fēng)種子萌發(fā)后胚根發(fā)育緩慢、子葉久久不能露土的現(xiàn)象相符。

2.2 層積方式對(duì)種子內(nèi)源抑制物活性的影響

在防風(fēng)播種育苗時(shí)，人們常常以溫水浸泡種子，其浸種的廢液能夠抑制道邊雜草的生長(zhǎng)，這說(shuō)明溫水浸泡的方法能夠減緩防風(fēng)種子中抑制物的作用，一定程度上提高種子的發(fā)芽率，但此方法對(duì)于解決防風(fēng)種子萌發(fā)的整齊性、縮短其萌發(fā)時(shí)間無(wú)明顯效果。

同類(lèi)研究表明，層積對(duì)于解決種子種子活性，提高種子發(fā)芽率常有較好的效果。按照A.A.Khan種子休眠和萌發(fā)的生理生化的觀點(diǎn)，種子內(nèi)源抑制物的本質(zhì)是酶活性水平的調(diào)節(jié)，而控制抑制作用的主要因素是溫度。因此，采用了3種層積溫度，從表2可以看出，防風(fēng)種子室溫密封保存30 d后，其種子浸提液對(duì)白菜種子的萌發(fā)依然有較高的抑制性。而3種溫度層積30 d后，防風(fēng)種子的浸提液對(duì)白菜種子的萌發(fā)的抑制作用明顯減弱，其中冷凍沙藏處理后白菜種子的發(fā)芽率最高為92.3%，略高于對(duì)照的91.4%，說(shuō)明層積處理對(duì)消除防風(fēng)種子內(nèi)源抑制物活性具有較好的效果。

表2 不同層積處理后防風(fēng)種子浸提液對(duì)白菜種子萌發(fā)、生長(zhǎng)的影響

同時(shí)，從不同層積時(shí)間的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)看，隨著層積時(shí)間的增加內(nèi)源抑制物活性越弱，雖然對(duì)白菜幼苗生長(zhǎng)的抑制作用依然存在，但這種抑制作用較室溫密封保存的防風(fēng)種子有了明顯的減緩。

2.3 層積方式對(duì)防風(fēng)種子發(fā)芽特性的影響

從實(shí)驗(yàn)效果來(lái)看，3種溫度層積處理均能消除防風(fēng)種子內(nèi)源抑制物活性，進(jìn)一步以新鮮防風(fēng)種子的發(fā)芽實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為對(duì)照，試驗(yàn)不同層積溫度對(duì)防風(fēng)種子萌發(fā)特性的影響。

從表3可以看出,新鮮種子16 d左右開(kāi)始萌發(fā)，28 d左右萌發(fā)率達(dá)到最高54%；冷凍沙藏12 d左右開(kāi)始萌發(fā)，24 d左右萌發(fā)率達(dá)到最高28%；冷溫沙藏8 d左右開(kāi)始萌發(fā)，28 d左右萌發(fā)率達(dá)到最高59%；室溫沙藏4 d左右開(kāi)始萌發(fā)，20 d左右萌發(fā)率達(dá)到最高62%。

表3 不同層積溫度對(duì)防風(fēng)種子萌發(fā)特性的影響

3種溫度層積均能使種子開(kāi)始萌發(fā)的時(shí)間提前，其中室溫層積將開(kāi)始萌發(fā)時(shí)間從16 d提前到4 d，提高幅度最大；從種子最大萌發(fā)率來(lái)看，冷凍沙藏的最大萌發(fā)率28%低于對(duì)照的54%，室溫沙藏、冷溫沙藏的最大萌發(fā)率均高于對(duì)照，分別為62%和59%。綜合來(lái)看：防風(fēng)種子在室溫條件下層積30 d，能夠縮短種子開(kāi)始萌發(fā)時(shí)間、提高種子發(fā)芽率，是防風(fēng)種子較為適合的處理方法。

3 結(jié)論

內(nèi)源抑制物質(zhì)的存在是造成防風(fēng)種子休眠的主要原因之一，不同溫度層積處理對(duì)消除防風(fēng)種子內(nèi)源抑制物活性均具有較好的效果。其中室溫條件下層積30 d，能夠?qū)⑿迈r種子萌發(fā)所需的16 d縮短為4 d、將種子發(fā)芽率提高到62%，是防風(fēng)種子較為適合的處理方法。