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收稿日期:2015-08-25
基金项目:国家自然科学基金(编号:31560010);云南草乌种植与初加
工关键技术研究及示范(编号:2012CG 007)。
作者简介:艾洪莲(1981—),女,讲师,主要从事药用植物繁育生物学
研究。
通讯作者:字淑慧。
黄草乌种子萌发特性研究
艾洪莲1, 何华杰2, 杨曼思3, 沙本才3, 杨生超3, 字淑慧3
(1.中南民族大学药学院, 湖北 武汉430074; 2.中国科学院昆明植物研究所, 云南 昆明650201;
3.云南农业大学农学与生物技术学院, 昆明650201)
Characteristics of Seed Germination of Aconitum vilmorinianum Komarov
AI Honglian1,HE Huajie2,YANG Mansi 3,SHA Bencai 3,YANG Shengchao3,ZI Shuhui 3
摘 要:研究了黄草乌种子的萌发特性,为其规模化栽培提供
理论依据。主要探讨了不同温度、激素和化学试剂对种子发芽
率和发芽指数的影响。研究结果显示:20℃为黄草乌种子萌发
的最适温度,GA3 浸泡24h可显著提高种子的发芽率,5℃低
温处理35d可显著缩短种子的萌发时间,适合大规模生产。
关键词: 黄草乌;种子萌发;发芽率;发芽指数
DOI编码: 10.16590/j.cnki.1001-4705.2015.12.080
中图分类号: S 567 文献标志码: A
文章编号: 1001-4705(2015)12-0080-03
黄草乌(Aconitum vilmorinianum Komarov)(别
名:草乌、堵喇、大草乌、昆明堵喇、昆明乌头)为毛莨科
(Ranunculaceae)乌头属(Aconitum L.)多年生草本植
物,主要分布在云南中部和西部,如楚雄、玉溪、宾川、
祥云、嵩明、寻甸、马龙等县以及四川(会理)和贵州西
部等海拔2 100~2 500m的高寒冷凉地区,背荫半潮
湿地带[1-2]。黄草乌其药用部位主要是块根,味苦,辛,
麻,性温,有剧毒,具有祛风散寒,除湿止痛的功效,民
间用于治疗风寒湿痹、中风瘫痪、心腹痛、跌打损伤等
症。临床上主要用于治跌打损伤,风湿关节疼痛,手足
厥冷等[3-4]。黄草乌为三乌胶、云南红药胶囊、肿痛搽
剂、肿痛气雾剂等中成药的原料药材之一,已收载于
2005年版《云南省中药材标准》(药材标准号为云
YNZYC-0338-2010)[5]。
近年来由于生长环境的破坏和人为的过度采挖,
使黄草乌野生资源遭到严重破坏。目前的药用原料多
为人工栽培品种。在生产上,人工栽培多采用无性繁
殖即块根播种繁殖法,用种量大,成本高;而且长期采
用无性繁殖容易导致品种退化,品质降低。因此,通过
有性繁殖———杂交,来筛选优质种源势在必行。然而,
目前黄草乌的种子繁殖萌发率不高,难以选育出优质、
抗病品种,是黄草乌大规模推广的主要限制因素。因
此,研究黄草乌种子的萌发特性,为其大规模栽培提供
优质种苗,显得尤为重要。
1 材料与方法
1.1 材 料
黄草乌种子于2014年10月09日采自云南红河
泸西县三塘乡。黄草乌种子采摘后放于实验室阴干,
挑选饱满度均匀的种子保存作为实验材料。
1.2 方 法
1.2.1 平衡相对湿度测定
精确称取1.0g黄草乌种子,经台式水分活度仪
(HygroLab C 1-SET 40)测定种子的平衡相对湿度
(eRH)。
·08·
第34卷 第12期 2015年12月 种 子 (Seed) Vol.34 No.12 Dec. 2015
1.2.2 千粒重测定
随机选取种子1 000粒,分成10组,称重。去除
最重和最轻组,以8组数值计算种子的千粒重。
1.2.3 种子吸水规律测定
随机抽取100粒黄草乌种子,称其干重,浸泡于
25℃的恒温水中,每隔2h称量种子重量(称重前用滤
纸吸干表面的水分),连续测定36h,设3个重复。计
算种子的吸水率,并绘制种子吸水速率图。
吸水率(%)=(种子总重量-干种子重量)/干种
子重量×100%。
1.2.4 温度对种子萌发的影响
将黄草乌种子在15℃、15%相对湿度条件下干燥
至相对湿度为15%后,分别置于恒温10,15,20,25,
30℃和25℃/10℃、20℃/10℃(8h光照/16h黑暗,
1% Agar培养皿)变温条件下的光照培养箱中进行发
芽试验,调查统计种子发芽率和发芽指数。
1.2.5 低温处理对种子萌发的影响
将黄草乌种子在15℃、15%相对湿度条件下干燥
至相对湿度为15%后,低温放置35d和63d后,置于
20℃(8h光照/16h黑暗,1% Agar培养皿)恒温条件
下的光照培养箱中进行发芽试验,调查统计种子发芽
率和发芽指数。
1.2.6 光照对种子萌发的影响
将黄草乌种子在15℃、15%相对湿度条件下干燥
至相对湿度为15%后,低温放置35d。置于20℃恒温
培养箱24h光照或24h黑暗培养,统计种子的发芽率
和发芽指数。
1.2.7 外源刺激对种子萌发的影响
将黄草乌种子在15℃、15%相对湿度条件下干燥
至相对湿度为15%后,分别经91mg/L的 KNO3 溶
液浸泡24h和200mg/L的GA3 溶液浸泡24h后,用
蒸馏水冲洗干净,移入准备好的培养皿上,置于25℃
(8h光照/16h黑暗,1% Agar培养皿)恒温条件下和
25℃/10℃ (8h光照/16h黑暗,1% Agar培养皿)变
温条件下的光照培养箱中进行发芽试验,调查统计种
子发芽率和发芽指数。
以上环境因子(温度、低温、光照、外源激素)对种
子萌发影响的试验中,每个处理各选50粒种子均匀置
于铺有2层滤纸、直径为10cm的培养皿中,在人工智
能培养箱中进行萌发试验,每天补充一定量蒸馏水,以
保持滤纸湿润。种子萌发以胚根突破种皮2mm为标
准,逐日统计发芽数量。每种处理设置3个重复。
1.2.8 测定指标
种子发芽率(%)=正常发芽种子粒数/供试种子
数×100%;
发芽指数(GI)= ∑(Gt/Dt)(式中:Dt为发芽时
间;Gt为与Dt相对应的每天发芽种子数);
种子吸水率(%)=(吸水后种子质量-吸水前种
子质量)/干种子的重量×100%;
统计发芽率和发芽指数,以3次重复的平均值
表示。
2 结果与分析
2.1 黄草乌种子千粒重、初始相对湿度和吸水曲线
试验表明,黄草乌种子的千粒重约为(1.275 0±
0.008 5)g。台式水分活度仪测定,15.6℃时黄草乌种
子初始相对湿度(eRH)是76.85%。
25℃黄草乌种子的吸水率随着浸种时间的延长
呈抛物线型(如图1所示),0~2h的斜率最大,种子的
吸水速率最快,为急剧吸水期;2~12h,种子吸水速率
逐渐变缓,12h以后,吸水速率变化不明显,种子重量
基本趋于恒定,为缓慢吸水期;但种子在24h时吸水
率达到最大值;24h之后吸水率开始有下降趋势,进入
吸水饱和期;因此可以看出,黄草乌种子吸水吸胀时间
主要集中在前24h。所以,外源激素和化学试剂处理
黄草乌种子的时间均选择为24h,以使其充分吸收。
图1 黄草乌种子的吸水曲线
2.2 温度对黄草乌种子萌发的影响
图2和图3为不同温度条件下黄草乌种子的萌发
情况。从图中可以看出,20℃是黄草乌最适宜的萌发
温度。从发芽率和发芽指数来看,与低温处理35d后
20℃恒温培养差异不大。但从萌发时间来看,低温处
理的黄草乌种子在萌发试验开始7d内已有51%的种
子萌发,而未经过低温处理的种子,7d内只萌发了
14%。由此可见,低温处理可以显著缩短黄草乌种子
的萌发时间。
5℃低温分别处理35d和63d后,20℃恒温培
养,发芽率均为100%。从发芽指数看,低温处理35d
后20℃恒温培养,黄草乌种子发芽指数为5.40;低温
·18·
问题探讨 艾洪莲 等:黄草乌种子萌发特性研究
处理63d后20℃恒温培养,黄草乌种子发芽指数为
5.47;二者相差不大。从萌发时间上来看,低温处理35
d,黄草乌种子在14d内全部萌发,而低温处理63d
后,在14d的萌发时间内只有81.3%的种子萌发,低
温处理时间过长依然会增加种子萌发时间。所以,从
节省萌发时间和减少生产成本上考虑,低温处理35d
更为经济。
光线对黄草乌种子萌发的影响结果显示,20℃恒
温培养经5℃低温处理35d的种子,光照和黑暗条件
培养,种子的发芽率相同;发芽指数虽然有所差别,但
是从种子萌发天数来看,相差不大(14d时,光照培养
种子发芽率100%,黑暗培养种子发芽率98%)。因
此,光线对黄草乌种子萌发影响的差异不显著。
图2 黄草乌种子在不同温度处理下的发芽率
图3 黄草乌种子在不同温度处理下的发芽指数
2.3 外源刺激对黄草乌种子萌发的影响
由表1可以看出,无论是恒温还是变温处理,外源
激素GA3 均可显著提高黄草乌种子的发芽率,但对发
芽指数影响不大。而硝酸钾处理使黄草乌种子的发芽
率和发芽指数均降低,显著抑制了黄草乌种子的萌发。
表1 不同外援刺激对黄草乌种子发芽率和发芽指数的影响
不同处理
结 果
发芽率(%) 发芽指数
25℃+GA3 51.33 1.35
25℃+KNO3 38.00 0.94
25℃/10℃+GA3 85.33 0.50
3 结论与讨论
种子萌发起始于种子吸胀,25℃时黄草乌种子吸
水过程符合种子的吸水规律,说明黄草乌种皮对种子
吸水无阻碍作用;外源激素GA3 大大地提高了种子的
萌发率,对打破种子的休眠有明显的促进作用。赤霉
素浸泡可提高黄草乌种子的发芽率,说明种子内可能
含有萌发抑制物。黄草乌种子休眠的主要原因是种子
内可能存在内源抑制物质,赤霉素促进种子萌发这一
结果 在 乌 头 属 中 的 露 蕊 乌 头 (A.gymnandrum
Maxim.)[6]、黄花乌头(A.coreanum(H.Lév.)Rapa-
ics)[7]、紫花高乌头(A.excelsum Reichb.)[8]等均有报
道。20℃为黄草乌种子萌发的最适温度,发芽率为
100%;黄花乌头和濒危藏药材船盔乌头(A.navicu-
lare(Brühl)Stapf)种子萌发的最适温度均为25℃,
发芽率分别为59.6%和100%[7,9];陈艳等[10]研究表
明,变温处理(10~20 ℃)对乌头(A.carmichaeli
Debx.)种子萌发的效果显著优于恒温处理。同时,研
究发现低温处理可以显著缩短黄草乌种子的萌发时
间,这一结果与乌头[10]种子萌发的特性一致。此外,
用 KNO3 处理降低了黄草乌种子的发芽率,然而,
KNO3 对乌头种子的萌发有一定的促进作用,但效果
不显著[10]。由于黄草乌的生长环境为高寒冷凉地区,
背荫半潮湿地带,我们综合以上数据提出:将黄草乌种
子5℃低温处理35d,经赤霉素浸泡24h后,于20℃
左右的温室内孵化小苗,适合大规模生产推广。
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第34卷 第12期 2015年12月 种 子 (Seed) Vol.34 No.12 Dec. 2015