不同處理?xiàng)l件對(duì)黃芪種子發(fā)芽率影響研究

李 娜，高 速，王小平，楊 琳,2，白吉慶,2*

(1.陜西中醫(yī)藥大學(xué), 陜西 咸陽 712046；2.陜西省中藥原料質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)服務(wù)中心,陜西 咸陽 712046)

黃芪為豆科植物蒙古黃芪Astragalusmembranaceus(Fisch.) Bge. var.mongholicus(Bge.) Hsiao或膜莢黃芪Astragalusmembranaceus(Fisch.) Bge.的干燥根。黃芪是最為常用的大宗藥材，被稱為“補(bǔ)氣固表之圣藥”[1]。在黃芪種植中常出現(xiàn)，由于黃芪種子種皮中具有致密的角質(zhì)層和排列緊密的柵欄狀細(xì)胞，同時(shí)柵欄狀細(xì)胞內(nèi)含有大量果膠物質(zhì)，從而影響黃芪種子吸水[2]，此之外黃芪種子較小，種臍也較小，且結(jié)構(gòu)緊密，阻礙了種子對(duì)水分的吸收[3]，對(duì)這類難以發(fā)芽的黃芪種子被稱作“鐵籽”，該現(xiàn)象被稱為“硬實(shí)現(xiàn)象”。黃芪種子的硬實(shí)特性是一種自我繁殖器官的自我保護(hù)，可以使黃芪種子在干旱缺水的環(huán)境下，不易萌發(fā)，從而保護(hù)幼芽不會(huì)因萌發(fā)后缺水死亡，大多豆科植物有這樣的硬實(shí)現(xiàn)象，是一種有益的生物學(xué)適應(yīng)，具有重要的生態(tài)學(xué)意義[4～5]。但在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中硬實(shí)種子如不經(jīng)過播前處理，則易出現(xiàn)出苗率低、出苗不整齊的現(xiàn)象[6]。破除黃芪種子的硬實(shí)機(jī)制是黃芪種植種各關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料及設(shè)備

蒙古黃芪種子1號(hào)(2017年產(chǎn)于甘肅中醫(yī)藥大學(xué)和政藥用植物園)，蒙古黃芪種子2號(hào)(2017年山西大同渾源縣中藥原料監(jiān)測(cè)站)。實(shí)驗(yàn)前剔除干癟、蟲蛀的種子及雜質(zhì)，精選飽滿且有光澤的優(yōu)良種子。賽多利斯XSE105DU單量程電子分析天平(賽多利斯股份有限公司)，BSC-150/250/400型恒溫恒濕箱(上海博迅實(shí)業(yè)有限公司)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 人工檢查 采用十字分樣法扦樣后，挑選凈種子，用肉眼直接觀察，描述其形態(tài)，色澤等性狀[7～8]。

1.2.2 新種子與陳種子的辨別 取少量不同種源的種子放入燒杯，倒入沸水后攪拌1 min，加冷水調(diào)溫至40℃，浸泡30 min后倒凈水，去掉種皮觀察種仁。新種黃白或白綠、子葉分開、葉芽顯露。陳種呈現(xiàn)褐色、不鮮亮、子葉難分、無葉芽顯露[8]。

1.2.3 種子凈度、千粒重、硬實(shí)率的測(cè)定

1.2.3.1 種子凈度的測(cè)定

隨機(jī)稱取200 g種子，除去混雜物和廢種子后，稱取剩余凈種子計(jì)算種子凈度，平行測(cè)定三次[9]。

1.2.3.2 種子千粒重的測(cè)定

隨機(jī)取出凈種子100粒，準(zhǔn)確稱量，平行測(cè)定六組，計(jì)算平均值[9]。

1.2.3.3 種子硬實(shí)率的測(cè)定

隨機(jī)選取凈種子100粒于45℃自來水中，自然冷卻，浸泡24h，統(tǒng)計(jì)未吸脹的種子數(shù)，計(jì)算種子的硬實(shí)率，三次重復(fù)[10]。

1.2.4 黃芪種子生活力的測(cè)定 蒙古黃芪種子生活力測(cè)定采用TTC染色法。隨機(jī)選取凈種子50粒，先浸泡8 h，然后沿種脊小心將種子切成兩瓣，放在培養(yǎng)皿中，切面向下，滴入0.5%TTC溶液，置于30℃溫箱內(nèi)避光反應(yīng)，經(jīng)3 h后取出沖洗凈，觀察染色反應(yīng)[11]。

種子生活力 =(有活力的種子數(shù)/供試種子數(shù))×100%

1.2.5 黃芪種子水分的測(cè)定 隨機(jī)選取不同黃芪凈種子各3份，每份種子稱取5 g，放在恒重的樣品盒內(nèi)。放于(130±3)℃的烘箱內(nèi)，烘60 min。烘干之后，蓋好樣品盒蓋，移至干燥器內(nèi)冷卻30 min，稱重，繼續(xù)烘干，連續(xù)多次，直至后次稱重和前次稱重不超過0.005 g為止[11～13]。水分(%)=(供試烘前重-試樣烘后重)/試樣烘前重×100%

1.2.6 硬實(shí)種子的獲得 在純水中浸泡24h，選取種皮依然堅(jiān)硬并不吸脹的兩種種源的蒙古黃芪種子進(jìn)行試驗(yàn)。

1.2.7 黃芪種子發(fā)芽試驗(yàn) 用恒溫恒濕箱發(fā)芽。每組3個(gè)重復(fù)。發(fā)芽溫度設(shè)置為25.0℃，濕度為70%rH。依據(jù)《國(guó)際種子發(fā)芽規(guī)程》記錄發(fā)芽種子數(shù)(胚根突出種皮的長(zhǎng)度為種子長(zhǎng)度的一半即為發(fā)芽的種子)[11～13]。

發(fā)芽率(%)=種子總發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)×100%.

發(fā)芽勢(shì)(%)=從開始至發(fā)芽高峰為止的發(fā)芽數(shù)/供試種子數(shù)×100%.

1.2.7.1 蒙古黃芪種子發(fā)芽

第一組：在自來水中浸泡8h，選取已吸脹的種子100粒，放入恒溫恒濕箱培養(yǎng)，平行三組。

第二組：隨機(jī)選取凈種子100粒，放入培養(yǎng)箱中發(fā)芽，試驗(yàn)期間隨時(shí)撿出已發(fā)芽和已腐爛變質(zhì)的種子。到無種子發(fā)芽時(shí)，若種皮依然堅(jiān)硬且種子不吸脹，將硬實(shí)的種子在背離種臍處切一處小口，然后繼續(xù)發(fā)芽，平行三組[14]。

1.2.7.2 黃芪種子砂撞處理

采用種子：細(xì)沙=1：4混合，放在容器內(nèi)用力震蕩，每分鐘撞100次左右，直至種子表面失去光澤，人為將種皮破傷[15～19]。

1.2.7.3 黃芪種子硫酸處理

用58%(作為對(duì)照)、98%的硫酸各處理黃芪種子2 min、30 min，然后用清水反復(fù)沖洗種子，去除硫酸殘留液[20～23]。

2 結(jié)果與分析

供試用的兩種黃芪種子無較大差異。種子寬卵狀腎形，略扁，表面暗棕色或灰褐色并具有大量黑色斑，或是黑褐色而無斑，表面光滑，有光澤，種臍位于一側(cè)，中心凹陷[24～26]。供試種子種仁黃白或黃綠，子葉易分開，葉芽顯露，甘肅蒙古黃芪95.33%為新種，山西蒙古黃芪93.67%為新種。

2.1 種子凈度、千粒重、硬實(shí)率的測(cè)定

表1 凈度 千粒重 硬實(shí)率

經(jīng)過試驗(yàn)測(cè)定，兩個(gè)種源的蒙古黃芪凈度均高于種子純度要求(94%以上)，同時(shí)，從表一中可以看出甘肅蒙古黃芪硬實(shí)度低于山西蒙古黃芪，山西蒙古黃芪千粒重大。

2.2 種子生活力測(cè)定

通過圖表2可看出，甘肅蒙古黃芪的生活力普遍高于山西蒙古黃芪。

圖2 黃芪種子生活力的測(cè)定

2.3 種子水分測(cè)定

表3 蒙古黃芪失水量變化(x±s，n=3)

注：不同字母表示各處理間的差異顯著性(P<0.05)

經(jīng)過對(duì)兩種種源的蒙古黃芪種子水分測(cè)定，可以看出甘肅蒙古黃芪含水量較高，為11.16%，山西蒙古黃芪的含水量為9.63%

2.4 種子發(fā)芽試驗(yàn)

2.4.1 蒙古黃芪種子 通過實(shí)驗(yàn)，選取未硬實(shí)的種子進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)，山西蒙古黃芪相比甘肅蒙古黃芪發(fā)芽勢(shì)低，發(fā)芽慢而不整齊，后期出的苗較弱小。

通過實(shí)驗(yàn)，刀割處理加速種子發(fā)芽，降低硬實(shí)率，總活種子率與測(cè)定生活力的TTC染色法結(jié)果相一致，同時(shí)，也可以看出山西蒙古黃芪的硬實(shí)率高于甘肅蒙古黃芪。

2.4.2 黃芪種子砂撞處理 根據(jù)以往黃芪種子砂撞處理的報(bào)道，對(duì)兩種黃芪種子分別處理。發(fā)現(xiàn)經(jīng)過砂撞處理的種子，發(fā)芽率有較大的提高，同時(shí)種子發(fā)芽早，發(fā)出的芽顏色綠，健壯，成活率高。

表4 吸脹的黃芪種子

表5 黃芪種子發(fā)芽

表 6 砂撞處理

2.4.3 黃芪種子硫酸處理 選用硫酸處理黃芪種子后進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)，當(dāng)酸濃度很高時(shí)處理種子30 min，種子發(fā)芽率也會(huì)提高，但是幼苗損壞率也大幅增加。比較黃芪種子用98%酸處理2 min、30 min時(shí)發(fā)現(xiàn)，30 min的發(fā)芽率高很多，但是用58%酸處理2 min、30 min時(shí)沒有明顯的區(qū)別，可以看出，硫酸的濃度是破壞黃芪種子硬實(shí)的關(guān)鍵，同時(shí)，在以往很多關(guān)于濃硫酸處理時(shí)間上的報(bào)道，經(jīng)過多次試驗(yàn)，98%酸處理30 min效果更佳顯著，種子發(fā)芽率高，發(fā)芽勢(shì)也較好。

表7 硫酸處理

3 結(jié)論

對(duì)兩種種源的蒙古黃芪做了相關(guān)的質(zhì)量評(píng)價(jià)，總體來看，甘肅蒙古黃芪的硬實(shí)率相對(duì)較低，為72.27%；生活力和含水量均比山西蒙古黃芪高。選取未硬實(shí)的種子進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)，山西蒙古黃芪相比甘肅蒙古黃芪發(fā)芽勢(shì)低，發(fā)芽慢而不整齊。刀割在處理種子后，明顯加快種子的發(fā)芽，損壞率也極低，但處理方式過于繁瑣，不便于大量種子處理。砂撞和硫酸處理均顯著提高了黃芪種子發(fā)芽率，98%的濃硫酸處理30min的效果最佳，但操作危險(xiǎn)性較大，而且須將酸用水沖洗干凈，否則會(huì)腐蝕幼芽，只適合少量種子，在實(shí)驗(yàn)室里操作。因此，結(jié)合目前黃芪種植實(shí)際，一方面在黃芪種子未出現(xiàn)硬實(shí)時(shí)采收，一方面需尋求新的高效破除黃芪種子硬實(shí)的新方法和技術(shù)。