不同酸处理对金铁锁种子萌发的影响

王倩　李雪　张明生　陈鸿申　刘剑东　幸菲菲　刘智　谢国芳

摘 要：金鐵锁种子自然条件下发芽率低且萌发周期长，严重制约其产业化发展。为建立金铁锁有性繁殖的有效技术，本试验探索了不同种类的酸（盐酸、硫酸、柠檬酸）及其不同浓度（5%～20%）和浸泡时间（15～45min）处理金铁锁成熟种子对其发芽率、发芽势和发芽指数的影响。结果表明，不同酸处理均可促进金铁锁种子萌发，但酸的种类、浓度和处理时间的不同其效果有较大差异。不同酸处理对金铁锁种子萌发的促进效果依次为：盐酸、硫酸、柠檬酸。同一浓度盐酸处理下，随着浸泡时间的延长，种子发芽率、发芽势和发芽指数呈先上升后下降的趋势，15%盐酸处理30 min时，发芽率、发芽指数最高，分别为67.22%和111.53%;硫酸浸泡15和30 min时，随着浸泡浓度的提高，种子发芽率、发芽势和发芽指数呈上升趋势，当浸泡时间延长到45 min时，种子发芽率、发芽势和发芽指数呈先上升后下降趋势，15%硫酸处理45 min时，发芽率、发芽势、发芽指数最高，分别为39.26%、21.48%和55.04%;而种子发芽率、发芽势和发芽指数与柠檬酸浸种时间的延长和浓度的提高呈负相关，5%柠檬酸处理15 min时，发芽率、发芽势、发芽指数最高，分别为31.11%、20.93%和44.29%。

关键词：金铁锁;酸处理;种子萌发

中图分类号：Q819

文献标识码：A

文章编号：1008-0457（2019）04-0081-05 国际DOI编码：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2019.04.015

Effects of Acid Treatments on Seeds Germination of  Psammosilene tunicoides

WANG Qian，LI Xue，ZHANG Ming-sheng*，CHEN Hong-shen，LIU Jian-dong，XING Fei-fei，LIU Zhi，XIE Guo-fang

（School of Life Sciences，Key Laboratory of Plant Resources Conservation and Germplasm Innovation in Mountainous Region （Ministry of Education），Guizhou University，Guiyang，Guizhou 550025，China）

Abstract：As a kind of endangered medicinal plant， Psammosilene tunicoides  has great value，but its seeds germination rate is low and the germination time is very long under natural conditions which seriously restrict the development of its industrialization. In order to establish the effective techniques for its sexual reproduction，the effects on germination rate，germination potential and germination indexes by acids （hydrochloric acid，sulfuric acid，citric acid），concentrations （5%～20%） and soaking time （15～45 min） for the seeds germination of  P. tunicoides  were explored. The results showed that the suitable acid treatment could promote the seeds germination，the effects of different types，concentrations and treatment time of acids shows different，and the effects were hydrochloric acid > sulfuric acid > citric acid. Under the same concentration of hydrochloric acid，with the extension of soaking time the germination rate，germination potential and germination index showed a trend of first increase and then decrease. The germination rate and germination index were the highest when used 15% hydrochloric acid to treat seeds for 30min，reaching to 67.22% and 111.53%，respectively. Under sulfuric acid soaking for 15 min and 30 min，with the increase of concentration the germination rate，germination potential and germination index is on the rise，when the immersion time extended to 45 min，seeds germination rate，germination potential and germination index showed a trend of decline after rising first. 15% sulfuric acid soaking for 45 min showed the highest germination rate，germination potential，germination index，reaching to 39.26%，21.48% and 55.04% respectively. All the indexes were negatively correlated with the extension of soaking time and citric acid concentration. The germination rate，germination potential and germination index of  Psammosilene tunicoides  treated with 5% citric acid for 15min，were 31.11%，20.93% and 44.29% respectively.

Key words： Psammosilene tunicoides ; acid treatment; seed germination

金铁锁（ Psammosilene tunicoides ）为石竹科金铁锁属单属种药用植物[1]，主产云南、四川、贵州和西藏[2]。金铁锁以根入药，对风湿、胃脘冷痛、跌打损伤和外伤出血等有很好的止痛作用，是“云南白药”和贵州苗药“金骨莲”胶囊等系列产品的主要成分之一[3]。然而，由于金铁锁对生境要求比较苛刻，自然分布区域狭小，加之人为掠夺性采挖导致其生境被破坏、种群数量剧减，已被《中國植物红皮书》列入珍稀濒危物种[4]。基于金铁锁的药用价值[5]、市场需求和濒危现状，种苗人工繁育已成为亟待解决的问题。种子萌发是金铁锁有性繁殖的关键，直接影响其出苗、生长和产量[6] 。金铁锁种子被褶皱的果皮及致密的种皮包裹，致使其不透水不透气，进而造成种子发芽率低、萌发周期长，严重制约其产业化发展。汤王外等[7]通过对金铁锁种子进行去壳试验，发现去壳可以显著提高其萌发率。可见种皮障碍是限制金铁锁种子萌发的重要影响因素，但金铁锁种子较小，人工去壳耗时耗力。相关研究表明，酸能腐蚀果皮和种皮，增强种子的透水透气，解除种胚内外物质交换的机械障碍，从而提高其发芽率和缩短萌发周期[8-9]。鉴于此，本试验通过探索酸的种类、浓度及浸泡时间对金铁锁种子萌发的影响，寻求其有性繁殖的有效技术，以期为该珍稀濒危物种的资源保护与可持续利用提供依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

试验材料：供试金铁锁（ Psammosilene tunicoides  W.C.Wu et C.Y.Wu）种子于2017年9月采自贵州省威宁县迤那镇金铁锁自然分布区，用专用牛皮纸袋储存于种子储藏箱，次年春季用于试验。

供试试剂：浓盐酸（重庆川东化工有限公司）、浓硫酸（重庆川东化工有限公司）、柠檬酸（天津市永大化学试剂有限公司），均为分析纯。

1.2 试验方法

于超净工作台上，用无菌水分别将浓盐酸、浓硫酸和柠檬酸配制成浓度为5%、10%、15%和20%的工作液，备用。

选取成熟饱满的金铁锁种子，室温下流水冲洗过夜，用上述各浓度梯度的酸试剂分别浸种15 min、30 min和45 min，浸种完成后流水冲洗10 min，滤干后用75%的酒精消毒30 s，无菌水冲洗3次，再用0.2%的高锰酸钾溶液消毒30 s，无菌水冲洗3次，最后用0.2%的升汞处理10 min，无菌水冲洗5次。将种子均匀摆放于铺有2层滤纸的9 cm培养皿内，各处理100粒种子，3次重复。以无酸处理（其它处理相同）的种子作为对照，各处理置于25℃、RH 75%和光照12 h/d的人工气候箱（QRH系列人工气候箱，江苏科析仪器有限公司）内进行萌发培养。

1.3 指标测定

每天观察记录萌发情况，以胚根长到种子长1/2作为发芽标准，以发芽种子数连续3 d无变化视为发芽完成。按以下公式计算种子发芽率、发芽势和发芽指数。

发芽率=（正常发芽的种子数/供试种子数）×100%;

发芽势=（15 d发芽的种子数/供试种子数）×100%;

发芽指数（GI）=∑（Gt / Dt）。式中，Gt表示时间t日的发芽数，Dt表示相应的发芽日数。

采用Excel对数据进行处理并作图，用SPSS 22.0统计软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 酸处理对金铁锁种子发芽率的影响

不同酸处理对金铁锁种子发芽率的影响存在明显差异（图1）。不同浓度和浸泡时间的盐酸处理下，金铁锁种子发芽率均高于对照（图2），最高发芽率出现在15%盐酸溶液浸泡30 min时，达到67.22%（图2-B），5%盐酸处理次之;同一浓度盐酸处理下，随着浸泡时间的延长，发芽率呈先上升后下降的趋势;同一时间盐酸处理下，发芽率随盐酸浓度的变化表现不一致，浸泡15 min时，发芽率随着处理浓度的提高而上升，说明当浸泡时间较短时，盐酸对金铁锁种子的发芽率有促进作用;浸泡30 min时，发芽率存在波动性，但在正常范围内;当浸泡时间延长到45 min，发芽率呈先上升后下降趋势，从10%盐酸处理的49.26%下降到20%处理的35.74%。不同浓度和时间的硫酸处理对金铁锁种子发芽率的作用效果有显著差异（ P <0.05），5%～15%硫酸浸泡下，随着浸泡时间的延长，发芽率呈上升趋势;硫酸浸泡15 min和30 min时，随着硫酸浓度的提高各指标亦呈上升趋势，也就是说，较高浓度和较长时间的硫酸浸泡能促进金铁锁种子的萌发。15%硫酸浸泡45 min时，金铁锁发芽率最高，达39.26%（图2-C），比对照提高了24.81%。不同浓度、不同时间的柠檬酸处理对金铁锁种子发芽率有显著差异（ P <0.05），浓度相同时，随着浸泡时间的延长，发芽率呈下降的趋势，15%柠檬酸浸泡45 min时出现抑制;浸泡时间相同时，随着柠檬酸浓度的上升发芽率呈下降趋势，5%柠檬酸浸泡15 min时，发芽率最高（图2-D），达31.11%与对照相比提高了16.66%，可见较低浓度和较短时间柠檬酸浸泡有利于金铁锁种子萌发。

2.2 酸处理对金铁锁种子发芽势的影响

不同浓度和时间的酸处理对金铁锁种子发芽势表现出不同效果，即：盐酸>硫酸>柠檬酸。从整体上看，不同酸处理下发芽势的变化趋势基本与发芽率保持一致。5%柠檬酸浸泡可在一定程度上提高发芽势，10%～20%柠檬酸处理15 min时，发芽势与对照相比差异不明显，且随着浸泡时间的延长开始出现抑制作用;5%盐酸溶液浸泡30 min时，发芽势最高，达54.63%，较对照提高10.19%;15%硫酸处理45 min时，发芽势最高，达21.48%。

2.3 酸处理对金铁锁种子发芽指数的影响

不同种类酸处理对金铁锁种子发芽指数有显著影响（ P <0.05）。总体上看，不同酸处理下，金铁锁种子发芽指数的变化与发芽率和发芽势较为一致。盐酸处理下，最高发芽指数出现在5%盐酸浸泡30 min，达114.8;硫酸处理下，15%硫酸浸泡45 min时发芽指数最高，达55.04;柠檬酸处理下，最高的发芽指数出现在5%柠檬酸浸泡15 min，达44.29。

3 结论与讨论

金铁锁在贵州主要分布在威宁、赫章等地，耐干旱，喜微酸性土壤[10]。种子萌发除了适宜的外界条件（充足的水分、适宜的温度、足够的氧气）外，还与种子自身有關，如种皮障碍、种子的后熟和某些抑制物质的存在[11-12]。种皮是种子外面的覆盖部分，具有保护种子不受外力机械损伤和防止病虫害入侵的作用，同时也是造成种子休眠的主要原因之一[11，13]。

本试验中，同一浓度盐酸处理下，随着浸泡时间的延长，发芽势、发芽率和发芽指数呈先上升后下降的趋势，并且随着浸泡时间的延长和浓度的提高，促进作用减弱，硫酸处理下，各浓度浸泡15 min和30 min时，随着浸泡浓度的提高，种子发芽率、发芽势和发芽指数呈上升趋势，当浸泡时间延长到45 min时，种子发芽率、发芽势和发芽指数呈先上升后下降趋势，这与李英等[14]、唐澄莹等[15]及梁芳等[16]通过98%浓硫酸对枳椇种子、北碚榕种子及小冠花种子研究结果相一致。可能是由于酸处理时间不够，种皮软化不彻底;时间过长，伤害种胚。由此可见，适宜的酸处理可促进种子萌发，可能是酸处理提高了种子萌发时与外界的物质交换能力，增强了抗氧化酶活性[14-18]。随着浸泡时间的延长，高 pH 能抑制种子的萌发，可能与 pH 过高，破坏种胚有关。此外，酸能在一定程度上降解种皮上的抑制性成分，同时杀死附着在褶皱种皮中的细菌或真菌，减少霉变，从而促进萌发[19]。柠檬酸处理下，种子发芽率、发芽势和发芽指数随着浸种时间的延长和浓度的提高呈相反趋势，这与宋超等人[20]发现柠檬酸处理能够很好的提高种子萌发的结果不一致，可能是因为除了酸蚀作用外，柠檬酸本身的成分对金铁锁种子产生某种抑制甚至毒害作用，说明对于育种中运用酸处理种子时，针对不同材料酸的选择、处理浓度和时间要根据实际情况调节，以达到最佳的催芽效果。本研究中，未经酸处理种子的自然发芽率与谢晖等[21]报道的金铁锁种子发芽率只有37%～56%的结论存在差异，可能是由于种子的成熟度、储藏方式和储藏时间等因素引起的。本研究仅初步探讨不同酸浸种对金铁锁种子萌发的影响，其植株后期生长发育情况仍需继续研究。

参 考 文 献：

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