防風種子休眠機理及處理方法的研究

謝晨陽,譚放,孫玉娟,李實,韓書昌,陶雙勇

(黑龍江省林業科學院牡丹江分院，黑龍江 牡丹江 157010)

防風(Saposhnikoviadivaricata(Trucz.) Schischk.)別名銅蕓、回云，為傘形科防風屬多年生草本植物，以未抽花莖植株的根部入藥，味辛、甘，性微溫，具有祛風解表、勝濕止痛、止痙等功效。防風在我國北方各省均有分布，其中以東北及內蒙古東部所產的“關防風”品質最佳。近年來，防風野生資源遭到大量破壞，為了滿足藥材市場的需求，黑龍江省大力發展防風人工栽培產業，防風育苗及栽培技術得以發展，但也存在諸多問題。其中，防風種子發芽率低、發芽持續時間長是困擾防風產業化發展的瓶頸問題，因此，系統研究防風種子休眠機理及調制方法對推動防風產業化發展具有積極的促進作用。

在相關研究的基礎上，以新采收的防風種子為試驗材料，以種子休眠和萌發的生理生化理論為依據，系統研究防風種子休眠的原因、不同層積條件下種子粗提物抑制性的變化規律以及播種萌芽率的影響，探索解決防風人工栽培中出芽率低、出苗緩慢的問題，試驗結論對防風人工栽培技術的完善及產業化發展具有一定的指導意義。

1 研究內容與方法

1.1 試驗種子的采集與測定

試驗種子來源于柴河林業局佛塔村防風種植園，屬寒溫帶大陸性季風氣候，冬季漫長寒冷干燥，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 ℃，全年日照時數2540 h，年平均降水量550 mm，無霜期125 d左右。種植園呈半野生狀態，基本無田間管理措施，留種母株苗齡為6 a。9月下旬，種子成熟后，選擇生長健壯、無明顯病蟲害、種子飽滿的母株適時采集種子，經揉搓、篩選后得到試驗種子，種子凈度為91.24%，千粒重3.7247 g，含水量8.13%。

1.2 防風種子內源抑制物活性的測定

參照王晶英《植物生理生化實驗技術與原理》中種子內源抑制物的提取方法，分別取新鮮種子及已萌發種子各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調等電點至pH=3，加入10%醋酸鉛至蛋白質沉淀完全，過濾后調節pH至2～3，加入無過氧化物乙醚5 mL充分振蕩后靜置5 min，將上層乙醚溶液移入容量瓶，待乙醚揮發后定容為10 mL，得到提取液。以白菜種子為實驗材料，試驗兩種種子提取液對白菜種子萌發、生長的影響，依此來測定判斷內源抑制物的生物活性。

1.3 層積方式對種子內源抑制物活性的影響

試驗采用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 ℃左右的冰箱儲存；(3)冷凍沙藏，新鮮種子混沙后置于-20 ℃左右的冰箱儲存。以室溫密封保存種子為對照，層積1月、2月后，分別取不同種子提取粗提液，試驗層積方式對種子內源抑制物活性的影響。以新鮮種子發芽實驗數據為對照，對比不同層積處理后種子發芽特性的變化規律。

2 結果與分析

2.1 種子浸提物生物效應實驗結果

相關研究表明，防風種子具有休眠特性，未經處理的種子播種后，需20 d左右才能萌發，持續時間1個多月。在生產實踐中常因種子出苗緩慢、出苗不齊，而受到春旱的影響，這是目前防風栽培中存在的最大問題。

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，其中內源抑制休眠物質的存在常常是造成種子休眠的主要原因。從表1可以看出：新鮮防風種子的浸提液對白菜種子的萌發和生長有一定的抑制作用，且抑制作用隨著浸提液濃度的增加而遞增，當浸提液濃度達到0.12 g/mL時，完全抑制了白菜種子的萌發。而已萌發防風種子的浸提液對白菜種子的萌發無明顯的抑制作用，浸提液濃度的增加對白菜種子發芽率的影響無明顯規律，當浸提液濃度達到0.12 g/mL時，白菜種子的發芽率92.8%，略高于對照。但從白菜苗高、根長來看，不同濃度浸提液中依然存在抑制白菜幼苗生長的物質，且抑制作用與浸提液濃度濃度成正比。

表1 不同浸提液濃度對白菜種子萌發、生長的影響

從實驗結果分析可以看出：內源抑制物的存在是造成防風種子休眠的主要原因之一，即使種子萌發后，其胚芽中依然存在抑制白菜幼苗生長的物質，這與生產實踐中防風種子萌發后胚根發育緩慢、子葉久久不能露土的現象相符。

2.2 層積方式對種子內源抑制物活性的影響

在防風播種育苗時，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，這說明溫水浸泡的方法能夠減緩防風種子中抑制物的作用，一定程度上提高種子的發芽率，但此方法對于解決防風種子萌發的整齊性、縮短其萌發時間無明顯效果。

同類研究表明，層積對于解決種子種子活性，提高種子發芽率常有較好的效果。按照A.A.Khan種子休眠和萌發的生理生化的觀點，種子內源抑制物的本質是酶活性水平的調節，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，防風種子室溫密封保存30 d后，其種子浸提液對白菜種子的萌發依然有較高的抑制性。而3種溫度層積30 d后，防風種子的浸提液對白菜種子的萌發的抑制作用明顯減弱，其中冷凍沙藏處理后白菜種子的發芽率最高為92.3%，略高于對照的91.4%，說明層積處理對消除防風種子內源抑制物活性具有較好的效果。

表2 不同層積處理后防風種子浸提液對白菜種子萌發、生長的影響

同時，從不同層積時間的實驗數據來看，隨著層積時間的增加內源抑制物活性越弱，雖然對白菜幼苗生長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種子有了明顯的減緩。

2.3 層積方式對防風種子發芽特性的影響

從實驗效果來看，3種溫度層積處理均能消除防風種子內源抑制物活性，進一步以新鮮防風種子的發芽實驗數據為對照，試驗不同層積溫度對防風種子萌發特性的影響。

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

表3 不同層積溫度對防風種子萌發特性的影響

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

3 結論

內源抑制物質的存在是造成防風種子休眠的主要原因之一，不同溫度層積處理對消除防風種子內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，能夠將新鮮種子萌發所需的16 d縮短為4 d、將種子發芽率提高到62%，是防風種子較為適合的處理方法。