明鐘鐿，朱玉野，楊碧穗，李袁杰，謝璐欣，吳 波，朱小芬，董麗華，夏瀾婷，葛 菲

（江西中醫(yī)藥大學(xué) 藥學(xué)院，江西 南昌 330004）

葛麻姆(Pueraria montana)是豆科葛屬的多年生藤本植物，在我國(guó)長(zhǎng)江以南有十分豐富的資源，廣泛分布于曠野灌叢和山地疏林。葛麻姆含有豐富的Ca、Mg、S等中量元素和多種微量元素，是熱帶、亞熱帶地區(qū)推廣綠肥的首選［1］。其作為葛屬的變種，資源豐富，具有較高的開(kāi)發(fā)應(yīng)用價(jià)值，但一直以來(lái)，葛屬植物繁殖普遍采用扦插及壓條育苗的方式，不僅存在種藤運(yùn)輸不便、易霉變等問(wèn)題，而且長(zhǎng)期無(wú)性繁殖將導(dǎo)致種質(zhì)退化嚴(yán)重［2］。采用種子繁殖可有效解決此問(wèn)題，但是目前關(guān)于葛麻姆種子萌發(fā)方面的研究還未見(jiàn)報(bào)道，推測(cè)可能是由于葛麻姆種子的種皮外層有密集的細(xì)胞層和類(lèi)似果膠的物質(zhì)，導(dǎo)致其透過(guò)性較差，種芽不易穿透外皮，因而未經(jīng)過(guò)處理的種子發(fā)芽率非常低。

Heydecker［3］最早提出了種子引發(fā)這一概念，通過(guò)控制種子緩慢吸水，讓種子進(jìn)行預(yù)發(fā)芽的生理生化代謝和修復(fù)，以便促進(jìn)種子萌發(fā)，但是阻止其胚根破殼的技術(shù)。通過(guò)種子引發(fā)，可以增加種子萌發(fā)數(shù)，增強(qiáng)其抗逆性，進(jìn)而可以節(jié)約種子，降低成本，提高效益［4］。不同類(lèi)型的技術(shù)及引發(fā)物質(zhì)，如水、滲透調(diào)節(jié)劑、激素等，已被廣泛應(yīng)用于提高植物種子萌發(fā)率的研究中［5］。

本文采用葛麻姆種子為試驗(yàn)材料，采用聚乙二醇-6000(PEG)、赤霉素(GA3)、硝普鈉(SNP)、6-芐氨基嘌呤(6-BA)、萘乙酸(NAA)、吲哚-3-乙酸(IAA)等6種外源物質(zhì)對(duì)其種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響進(jìn)行了研究，篩選出可提高種子發(fā)芽率和幼苗存活率的最佳外源物質(zhì)及濃度，以期為葛麻姆的栽培技術(shù)研究提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

供試樣品于2021年1月采自江西省贛州市于都縣（115°23′58″E，26°6′2″N，海拔253 m），采集后自然晾干、脫粒、水試，挑取籽粒飽滿(mǎn)、大小一致、無(wú)病蟲(chóng)害的種子裝入牛皮紙袋并置于干燥、通風(fēng)、避光處儲(chǔ)存。于2021年12月開(kāi)展試驗(yàn)。經(jīng)測(cè)定種子千粒重為11.674 g。

1.2 處理?xiàng)l件

葛麻姆種子經(jīng)過(guò)清洗、消毒后，分別于配置好的外源物質(zhì)溶液中在25 ℃下浸泡8 h進(jìn)行預(yù)處理，各預(yù)處理濃度詳見(jiàn)表1。取出后經(jīng)滅菌水沖洗5次，去除表面的外源物質(zhì)，放入預(yù)先做好標(biāo)記且鋪有2層濾紙（滅菌水充分浸濕，無(wú)明水）并經(jīng)過(guò)高溫高壓滅菌后的培養(yǎng)皿內(nèi)，保持種子間距一致。培養(yǎng)皿移至光照培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行培養(yǎng)，溫度25℃，光照時(shí)間12 h/d，每日及時(shí)補(bǔ)水并對(duì)培養(yǎng)箱中的培養(yǎng)皿隨機(jī)調(diào)換位置，避免位置效應(yīng)影響種子發(fā)芽率［6］。以上各處理均設(shè)3次重復(fù)，每次重復(fù)50粒種子。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

試驗(yàn)開(kāi)始后，每天同一時(shí)間記錄萌發(fā)種子的數(shù)量，種子萌發(fā)以胚根露白2 mm為標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)芽試驗(yàn)持續(xù)10 d，其中第4天測(cè)定發(fā)芽勢(shì)，第10天測(cè)定發(fā)芽率［7］，并隨機(jī)選取10株幼苗測(cè)定苗高、根長(zhǎng)、苗重、根重、總鮮重和總干重等指標(biāo)。

式（3）中，Gt為第t天當(dāng)天的種子發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)的種子發(fā)芽天數(shù)。

式（4）中，S為幼苗平均鮮質(zhì)量，GI為發(fā)芽指數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2019和SPSS 21軟件進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理、作圖及分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同預(yù)處理方式對(duì)葛麻姆種子萌發(fā)的影響

2.1.1 不同濃度PEG對(duì)葛麻姆種子萌發(fā)的影響 由表2可知，不同濃度的PEG處理對(duì)種子萌發(fā)有明顯的促進(jìn)作用，隨著PEG濃度的升高，其指標(biāo)整體呈現(xiàn)先上升后下降的變化趨勢(shì)，其中在PEG濃度為35%的處理下各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到最高。因此，濃度為35%的PEG最有利于葛麻姆種子萌發(fā)。

表2 PEG對(duì)葛麻姆種子萌發(fā)的影響

2.1.2 不同濃度GA3對(duì)葛麻姆種子萌發(fā)的影響 由表3可知，當(dāng)GA3濃度在0~120 mg/L之間時(shí)，葛麻姆種子的各項(xiàng)發(fā)芽指標(biāo)均呈上升趨勢(shì)；當(dāng)濃度為120 mg/L時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到最高。當(dāng)GA3濃度在120~300 mg/L時(shí)，隨著濃度的升高，各項(xiàng)指標(biāo)整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。因此，GA3濃度為120 mg/L時(shí)最有利于葛麻姆種子的萌發(fā)。

表3 GA3對(duì)葛麻姆種子萌發(fā)的影響

2.1.3 不同濃度SNP對(duì)葛麻姆種子萌發(fā)的影響 由表4可知，當(dāng)SNP濃度在0~30 mg/L時(shí)，對(duì)葛麻姆種子萌發(fā)表現(xiàn)為一定的抑制作用；在30~50 mg/L之間時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)均高于對(duì)照組，且在50 mg/L時(shí)，其發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)均達(dá)到最高，分別為40.00%、62.00%、9.33，活力指數(shù)也相較對(duì)照組提高了約1倍。綜上可知，在試驗(yàn)設(shè)定的不同濃度SNP處理中，SNP濃度為50 mg/L的處理最有利于葛麻姆種子的萌發(fā)。

表4 SNP對(duì)葛麻姆種子萌發(fā)的影響

2.1.4 不同濃度6-BA對(duì)葛麻姆種子萌發(fā)的影響 由表5可知，當(dāng)6-BA 濃度在4~25 mg/L處理下，除濃度為8 mg/L的發(fā)芽率外，葛麻姆種子的其他各項(xiàng)發(fā)芽指標(biāo)均高于對(duì)照組，其中濃度為4 mg/L處理下最高。當(dāng)6-BA濃度為50 mg/L時(shí)，對(duì)葛麻姆種子的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率表現(xiàn)出抑制作用。但0~50 mg/L處理下，活力指數(shù)均高于對(duì)照組，說(shuō)明6-BA可以促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)增加其鮮重。綜合來(lái)看，6-BA 濃度為4 mg/L時(shí)，在一定程度上對(duì)種子萌發(fā)有最佳促進(jìn)效果。

表5 6-BA對(duì)葛麻姆種子萌發(fā)的影響

2.1.5 不同濃度NAA對(duì)葛麻姆種子萌發(fā)的影響 由表6可知，隨著NAA濃度的增加，葛麻姆種子的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率與對(duì)照組相比顯著降低，發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)在0.5 mg/L處理下略微升高，與對(duì)照組相比僅提高了5.76%和6.67%。當(dāng)NAA濃度為8.0 mg/L時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)均降到最低。由此可知，NAA處理會(huì)抑制葛麻姆種子的萌發(fā)。

表6 NAA對(duì)葛麻姆種子萌發(fā)的影響

2.1.6 不同濃度IAA對(duì)葛麻姆種子萌發(fā)的影響 由表7可知，IAA對(duì)葛麻姆種子的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率均表現(xiàn)出先抑制后促進(jìn)再抑制的趨勢(shì)。當(dāng)IAA濃度為125 mg/L時(shí)，葛麻姆種子的各項(xiàng)發(fā)芽指標(biāo)均達(dá)到最大值，分別為35.33%、55.33%、6.35、0.48。但在IAA濃度為75、150、175、200 mg/L的處理下，葛麻姆種子的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率均低于對(duì)照組，表明IAA只有在適宜濃度下才會(huì)對(duì)葛麻姆種子的萌發(fā)產(chǎn)生促進(jìn)作用。活力指數(shù)顯示，0~175 mg/L IAA均可以促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)，綜合來(lái)看，125 mg/L IAA最有利于種子萌發(fā)。

表7 IAA對(duì)葛麻姆種子萌發(fā)的影響

2.1.7 各外源物質(zhì)最優(yōu)處理的比較分析 對(duì)不同濃度的各外源物質(zhì)處理進(jìn)行綜合比較分析發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)設(shè)定的PEG和GA3各濃度處理均可促進(jìn)葛麻姆種子的萌發(fā)。SNP在低濃度時(shí)對(duì)葛麻姆種子的萌發(fā)表現(xiàn)出抑制作用，但在濃度大于30 mg/L時(shí)開(kāi)始表現(xiàn)為促進(jìn)作用。6-BA和IAA在一定濃度范圍內(nèi)，葛麻姆種子各項(xiàng)發(fā)芽指標(biāo)均高于對(duì)照組。

由圖1可知，濃度為35%PEG(P5)、120 mg/L GA3(G5)、50 mg/L SNP(S7)、4 mg/L 6-BA(B3)和125 mg/L IAA(I4)5種處理的葛麻姆種子各項(xiàng)發(fā)芽指標(biāo)均顯著高于對(duì)照組的；5種最優(yōu)濃度處理中，35% PEG處理的葛麻姆種子各項(xiàng)發(fā)芽指標(biāo)與對(duì)照組相比均呈現(xiàn)顯著性差異，其發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)分別提高了0.72、0.62、0.96、1.27倍；120 mg/L GA3處理的種子發(fā)芽率最高，較對(duì)照組提高了0.67倍。但35%PEG處理的種子發(fā)芽率僅比120 mg/L GA3低2個(gè)百分點(diǎn)。綜合可得，35%PEG對(duì)葛麻姆種子萌發(fā)的促進(jìn)作用最顯著。

圖1 PEG、GA3、SNP、6-BA和IAA處理對(duì)葛麻姆種子萌發(fā)的影響

2.2 不同預(yù)處理方式對(duì)葛麻姆幼苗生長(zhǎng)的影響

從表8可知，在5%~55%PEG處理中，葛麻姆幼苗的苗高、根長(zhǎng)隨著濃度的增大，呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢(shì)；15%~35%PEG處理下幼苗的各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)均高于對(duì)照組；55%PEG處理下的幼苗總干重較對(duì)照差異顯著，達(dá)到所有處理的最大值。60~300 mg/L GA3處理后的葛麻姆幼苗的苗高、苗鮮重、總鮮重和總干重均高于對(duì)照組，其中苗高表現(xiàn)為極顯著促進(jìn)作用，在GA3濃度為300 mg/L時(shí)，其苗高和總干重達(dá)到所有處理的最大值。5~50 mg/L SNP的處理對(duì)幼苗的苗高和總鮮重有一定的促進(jìn)作用；10~50 mg/L SNP 處理有利于根的伸長(zhǎng)生長(zhǎng)；50 mg/L SNP可顯著提高根鮮重。2~50 mg/L 6-BA處理的種子幼苗與對(duì)照組相比較，其苗高、苗鮮重、總鮮重和總干重都有不同程度的提升，其中苗鮮重的提高尤為顯著，當(dāng)6-BA 濃度為25 mg/L時(shí)，其苗鮮重達(dá)到最大值，為77.42 mg，但對(duì)幼苗的根長(zhǎng)和根鮮重表現(xiàn)為顯著的抑制作用。0.5~8.0 mg/L NAA處理對(duì)幼苗的苗高、根鮮重和總鮮重表現(xiàn)為促進(jìn)作用，但對(duì)根長(zhǎng)有一定的抑制作用；僅有6 mg/L NAA處理的總干重高于對(duì)照組，其余處理均低于對(duì)照組。在75~200 mg/L IAA處理下，幼苗的苗高、根長(zhǎng)、苗鮮重、根鮮重和總鮮重均高于對(duì)照組，在幼苗干物質(zhì)的積累上總體表現(xiàn)為促進(jìn)作用。當(dāng)IAA濃度為100 mg/L時(shí)，其根鮮重達(dá)到所有處理的最大值，為27.53 mg；當(dāng)濃度為125 mg/L時(shí)，其根長(zhǎng)達(dá)到所有處理的最大值，為66.50 mm；當(dāng)濃度為200 mg/L時(shí)，其幼苗總鮮重達(dá)到所有處理的最大值，為86.66 mg。

表8 不同預(yù)處理對(duì)葛麻姆幼苗生長(zhǎng)的影響

3 討論

PEG作為一種高分子滲透劑和種子引發(fā)劑，利用滲透調(diào)控的方式使細(xì)胞處于類(lèi)似干旱的水分脅迫中，其無(wú)法穿越細(xì)胞壁，故不會(huì)引起質(zhì)壁分離，但可控制水分在種子萌發(fā)初期的進(jìn)出速率，進(jìn)而調(diào)節(jié)種子的吸水速率和發(fā)芽進(jìn)程［8］。本研究中0~55% PEG處理均明顯提高了葛麻姆種子的各項(xiàng)發(fā)芽指標(biāo)；在PEG濃度為35%處理時(shí)，所有指標(biāo)均達(dá)到最大值，而后逐漸降低，可能是因?yàn)榈蜐舛鹊腜EG脅迫環(huán)境會(huì)觸發(fā)種子的自我保護(hù)機(jī)制，降低種子因吸脹過(guò)快導(dǎo)致的膜損傷，增強(qiáng)細(xì)胞膜修復(fù)，減少營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)滲漏，并提高淀粉酶活性，加速淀粉的分解，從而促進(jìn)植物種子發(fā)芽［9］，保證種子萌發(fā)所需的能量；而當(dāng)PEG濃度超過(guò)葛麻姆種子的耐受范圍時(shí)，其對(duì)種子萌發(fā)的促進(jìn)作用會(huì)減弱。隨著PEG濃度的增加，葛麻姆幼苗的根長(zhǎng)呈現(xiàn)先增加后減少的變化趨勢(shì)，在0~15%PEG濃度范圍內(nèi)，葛麻姆幼苗根長(zhǎng)呈逐漸增長(zhǎng)的趨勢(shì)，在15%~55%PEG濃度范圍內(nèi)，幼苗根長(zhǎng)呈逐漸降低的趨勢(shì)。楊小梅等［10］認(rèn)為，低濃度的PEG干旱脅迫能促進(jìn)神香草種子的萌發(fā)；朱亞等［11］研究發(fā)現(xiàn)，低濃度的NaCl脅迫有利于甜高粱種子的萌發(fā)，隨著NaCl脅迫濃度的增加，甜高粱種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)均逐漸下降；王樂(lè)等［12-13］在對(duì)馬齒莧種子和并頭黃芩種子萌發(fā)的研究中認(rèn)為，一定濃度的PEG處理能提高種子發(fā)芽率，促進(jìn)幼苗的生長(zhǎng)，這些研究結(jié)果都與本文的研究結(jié)論一致。

外源激素法是揭示種子休眠和萌發(fā)的激素調(diào)控機(jī)理的重要研究方法，在種子萌發(fā)特性的研究中已得到廣泛應(yīng)用。利用植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑進(jìn)行浸種，可以打破種子的休眠狀態(tài)，分解不利于種子萌發(fā)的活性物質(zhì)，從而促進(jìn)種子發(fā)芽［14］。本試驗(yàn)使用4種植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑分別對(duì)葛麻姆種子進(jìn)行處理，GA3主要通過(guò)軟化胚乳，增強(qiáng)胚中α-淀粉酶的活性，促進(jìn)細(xì)胞分裂，降低胚根尖的機(jī)械阻力，以助力種子萌發(fā)［15］；閆艷華［16］研究發(fā)現(xiàn)，GA3在曼陀羅發(fā)育階段具有促進(jìn)其莖伸長(zhǎng)的作用，這與本研究結(jié)果一致，但較高濃度的GA3會(huì)對(duì)種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制效果，這可能是因?yàn)檫^(guò)量GA3會(huì)對(duì)種子產(chǎn)生脅迫作用，降低淀粉酶的活性［17］。6-BA具有打破種子休眠、促進(jìn)種子萌發(fā)、提高種子發(fā)芽率、延緩果實(shí)衰老等生理作用，過(guò)量的6-BA會(huì)阻礙某些酶的合成，從而抑制種子萌發(fā)。適宜濃度的IAA通過(guò)使細(xì)胞壁變得松散，增強(qiáng)細(xì)胞的滲透吸水性，促進(jìn)細(xì)胞伸長(zhǎng)，提高種子萌發(fā)率，而IAA過(guò)量會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞產(chǎn)生乙烯，抵消IAA的促進(jìn)作用［18］。NAA可促進(jìn)植物細(xì)胞分裂與擴(kuò)大，誘導(dǎo)其形成不定根，提高植物抗氧化酶活性［19］。袁芳等［20］研究結(jié)果表明，NAA處理對(duì)喜馬拉雅紫茉莉種子的萌發(fā)及其幼苗干物質(zhì)的累積有明顯的抑制作用，這與本試驗(yàn)的研究結(jié)果一致。

一氧化氮(NO)是植物體內(nèi)廣泛存在的內(nèi)源調(diào)節(jié)分子，在種子萌發(fā)過(guò)程中起重要作用，SNP為其最常用的供體。Zhang等［21］研究表明，0.1、0.5 mmol/L的SNP能明顯促進(jìn)滲透脅迫下小麥種子萌發(fā)以及胚芽和胚根的伸長(zhǎng)；雷陽(yáng)等［22］研究發(fā)現(xiàn)，施加100 μmol/L SNP能有效提高蘿卜種子的發(fā)芽率，降低鋁脅迫對(duì)蘿卜幼苗產(chǎn)生的不利影響。本試驗(yàn)結(jié)果表明，5~30 mg/L SNP對(duì)葛麻姆種子萌發(fā)表現(xiàn)為抑制作用，30~50 mg/L SNP處理可促進(jìn)葛麻姆種子的萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)，葛麻姆種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)隨著SNP濃度的升高而逐漸提高。這與陳思敏等［23］的研究結(jié)論不一致，可能是因?yàn)椴煌参锓N子對(duì)NO的敏感程度不同而導(dǎo)致的差異。

4 小結(jié)

研究結(jié)果顯示，不同預(yù)處理方式對(duì)葛麻姆種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響有差異，35%PEG處理可以顯著提高葛麻姆種子的各項(xiàng)指標(biāo)值，同時(shí)還能促進(jìn)幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育，是最佳預(yù)處理方式。適宜的預(yù)處理可有效解決葛麻姆種子透過(guò)性差、難萌發(fā)的問(wèn)題，為后續(xù)研究預(yù)處理對(duì)葛麻姆種子生理指標(biāo)變化及萌發(fā)機(jī)制的影響提供了良好的基礎(chǔ)，或?yàn)楦鸬鸟Z化栽培技術(shù)研究提供新思路，促進(jìn)葛產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。