張 玉,石曉晨,馬 云,席曉志,戚瑩雪,蒲高斌,李 佳,劉 謙,張永清
(山東中醫(yī)藥大學,濟南 250355)
丹參(Salvia miltiorrhiza Bge.)為唇形科鼠尾草屬多年生草本植物,以干燥根及根莖入藥[1],具有活血祛瘀、通經(jīng)止痛、清心除煩、涼血消癰等功效,臨床應(yīng)用范圍廣泛,特別是對心腦血管疾病具有很好的治療效果,屬于大宗常用中藥材之一。目前丹參藥材商品以人工栽培供應(yīng)為主,全國大部分省區(qū)均有生產(chǎn),其中山東、陜西、河北、河南、安徽等地種植面積較大,是丹參的主要產(chǎn)區(qū)。不同產(chǎn)區(qū)由于氣候、環(huán)境及傳統(tǒng)生產(chǎn)習慣的差異,在丹參栽培生產(chǎn)中而采用不同的繁殖方式,如山東產(chǎn)區(qū)主要采用種子育苗移栽[2],河北產(chǎn)區(qū)多用根段繁殖等。種子發(fā)芽率可直接反映種子的田間出苗率,是體現(xiàn)種子質(zhì)量的最重要指標之一。丹參種子自然條件下萌發(fā)率低(自然條件下只有30%~40%)且出苗不齊,嚴重影響田間出苗率,降低丹參藥材產(chǎn)量。提高丹參種子萌發(fā)率是保證種苗質(zhì)量提高藥材產(chǎn)量和質(zhì)量的有效途徑。
研究表明,干旱脅迫是影響藥用植株生長和次生代謝活動的主要因素[3],將種子通過引發(fā)[4-5]進行適度的干旱脅迫處理可明顯提高種子活力,促進萌發(fā)及出苗整齊,增強抗逆性[6]。但引發(fā)處理在藥用植物領(lǐng)域研究較少,在農(nóng)作物[7-8]及蔬菜[9-10]領(lǐng)域運用的
較多,常用引發(fā)劑有KNO3(硝酸鉀)、K3PO3(磷酸三鉀)、聚乙二醇(PEG)、甘露醇等。其中以PEG引發(fā)處理較為常用,對其機制、最適引發(fā)條件選擇[11](分子量、引發(fā)濃度、引發(fā)時間、溫度等)已有較多研究報道。睢少華等[12]曾利用水、聚乙二醇-6000(PEG-6000)、硝酸鉀(KNO3)、赤霉素(GA3)、6-芐氨基腺嘌呤(6-BA)引發(fā)處理丹參種子,發(fā)現(xiàn)200 g/L PEG-6000或2.5 mg/L KNO3可有效促進種子萌發(fā)和提高幼苗抗旱性。甘露醇為臨床上常用的脫水劑,可利用其特性為植物創(chuàng)造不同程度的干旱環(huán)境。因此,文章采用甘露醇(脫水劑)作為引發(fā)劑,研究了濃度及時間等因素對丹參種子萌發(fā)期間發(fā)芽勢、發(fā)芽率及簡化活力指數(shù)等指標的影響,探討促進丹參種子萌發(fā)和提高幼苗抗旱性的有效途徑,為完善丹參規(guī)范化種植標準操作規(guī)程提供依據(jù)。
1.1 材料 2017年8月購置山東蒙陰產(chǎn)丹參成熟新種子。種子籽粒飽滿,千粒質(zhì)量為1.693 1 g,在4℃條件下貯藏備用。種子經(jīng)山東中醫(yī)藥大學李佳教授鑒定,確認為唇形科植物丹參(Salvia miltiorrhiza Bge.)種子。
1.2 儀器 生化培養(yǎng)箱(金壇市醫(yī)療儀器廠);電子天平LE204E/02[梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司]。
1.3 方法
1.3.1 種子引發(fā)處理 試驗于2017年9月在山東省高等學校中藥資源學重點實驗室進行。隨機選取種子,設(shè)引發(fā)濃度和引發(fā)時間兩因素處理,每個因素設(shè)5個水平,共有21個處理。引發(fā)濃度:1%,3%,5%、7%、9%;引發(fā)時間:0(CK)、4、8、12、16 h,其中CK為對照。每處理精選50粒種子,設(shè)8次重復。
1.3.2 種子萌發(fā)試驗 引發(fā)處理完成后將種子取出,用蒸餾水沖洗干凈,室溫自然晾干至原質(zhì)量,然后進行萌發(fā)試驗。分別將每個處理的50粒種子置于鋪有雙層濾紙的直徑9 cm的培養(yǎng)皿中,加蒸餾水保持濾紙濕潤,置于生化培養(yǎng)箱中培養(yǎng),培養(yǎng)溫度即為引發(fā)溫度,均為(25±1)℃。每天光照12 h,光強為2 000 LX。以胚根露出2 cm視為萌發(fā),有1粒種子發(fā)芽時視為萌發(fā)開始,每天定時記錄種子發(fā)芽數(shù)。第5天統(tǒng)計發(fā)芽勢,第10天統(tǒng)計發(fā)芽率,并測量苗高、胚根長度,計算簡化活力指數(shù)。試驗數(shù)據(jù)用SPSS 18.0統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計分析。計算公式如下。
2.1 引發(fā)濃度和引發(fā)時間對丹參種子發(fā)芽勢與發(fā)芽率的影響 經(jīng)統(tǒng)計,各引發(fā)處理后丹參種子發(fā)芽勢與發(fā)芽率情況如表1所示。
表1結(jié)果顯示,丹參種子發(fā)芽勢隨著甘露醇引發(fā)濃度的提高和引發(fā)時間的延長有逐漸降低的趨勢。在引發(fā)時間為4 h時,引發(fā)濃度相差8%以上時有顯著性差異,同時達到極顯著水平;在引發(fā)時間為8 h、12 h時,引發(fā)濃度相差4%以上時才有顯著性差異,同時達到極顯著水平;在引發(fā)時間為16 h時,引發(fā)濃度相差2%以上時就有顯著性差異,同時達到極顯著水平。說明引發(fā)濃度和引發(fā)時間對丹參種子發(fā)芽勢具有明顯抑制作用。
丹參種子發(fā)芽率隨著甘露醇引發(fā)濃度的提高和引發(fā)時間的延長也有逐漸降低的趨勢,但變化并不十分規(guī)律。在相同引發(fā)時間內(nèi),發(fā)芽率總體隨引發(fā)濃度升高而降低,除16 h處理外,在1%濃度下發(fā)芽率最高,達71.2%,在9%濃度下發(fā)芽率最低,為33%。在引發(fā)時間為4 h時,引發(fā)濃度1%與3%、7%、9%之間有顯著性差異,引發(fā)濃度9%與5%、1%之間達有極顯著差異;在引發(fā)時間為8 h時,引發(fā)濃度1%與7%、9%之間,7%與9%之間有顯著性差異,1%與9%之間有極顯著性差異;在引發(fā)時間為12 h時,各引發(fā)濃度之間均無顯著性差異;在引發(fā)時間為16 h時,只有9%濃度與其它引發(fā)濃度之間極顯著性差異,其它濃度之間卻無顯著性差異。
表1 引發(fā)濃度和引發(fā)時間對丹參種子發(fā)芽勢與發(fā)芽率的影響()Tab.1 Effect of concentration and time of initiation on germination potential and germination rate of Salvia miltiorrhiza seeds()
表1 引發(fā)濃度和引發(fā)時間對丹參種子發(fā)芽勢與發(fā)芽率的影響()Tab.1 Effect of concentration and time of initiation on germination potential and germination rate of Salvia miltiorrhiza seeds()
*注:各處理間顯著性檢驗,小寫字母無相同者,差異為顯著;大寫字母無相同者,差異為極顯著。
顯著性檢驗*5% 1% 5% 1%CK 0 56 a A 60.8 abcd ABC 1 4 54.8 a A 71.2 a A 3 4 48.4 abc ABC 58.8 bcde ABC 5 4 46.8 abcd ABCDE 64 ab AB 7 4 47.2 abcd ABCD 57.6 bcde ABC 9 4 34 efg CDEFG 46.4 ef CDE 1 8 51.6 ab AB 64 ab AB 3 8 52.4 ab A 57.6 bcde ABC 5 8 45.6 abcd ABCDE 58 bcde ABC 7 8 37.6 cdef BCDEFG 50.4 cde BCD 9 8 26 gh GH 36 fg DE 1 12 49.2 ab AB 62.8 abc ABC 3 12 50.8 ab AB 56.8 bcde ABC 5 12 42 bcde ABCDEF 50.4 cde BCD 7 12 37.2 def BCDEFG 52.8 bcde BC 9 12 30.8 fg FGH 50.8 cde BCD 1 16 46 abcd ABCDE 56.4 bcde ABC 3 16 51.6 ab AB 58.4 bcde ABC 5 16 33.6 efg DEFG 55.2 bcde ABC 7 16 32.4 efg EFG 49.2 de BCD 9 16 18.4 h H 33.2 g E濃度(%)時間(H)發(fā)芽勢(%)顯著性檢驗* 發(fā)芽率(%)
2.2 引發(fā)濃度和引發(fā)時間對丹參種苗性狀與簡化活力指數(shù)的影響 經(jīng)統(tǒng)計,各引發(fā)處理后丹參種苗性狀與簡化活力指數(shù)變化情況參如圖1所示。
圖1結(jié)果顯示,隨著甘露醇引發(fā)濃度的提高和引發(fā)時間的延長,丹參苗高及根長均有逐步降低的趨勢,提示水分脅迫會導致丹參幼苗生長減弱,苗高、根長降低。對丹參幼苗簡化活力指數(shù)來講,甘露醇引發(fā)濃度相對于引發(fā)時間影響更大。
圖1 引發(fā)處理對丹參種苗根長與苗高的影響(Fig.1 Effect of initiation treatment on root and height of Salvia miltiorrhiza()
試驗研究結(jié)果顯示,甘露醇引發(fā)濃度與引發(fā)時間對丹參種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、苗高、苗根長及簡化活力指數(shù)均有一定影響,總體趨勢是引發(fā)濃度越高、引發(fā)時間越長,對丹參種子萌發(fā)及幼苗生長的抑制作用越強。具體結(jié)果為:在各種處理中,發(fā)芽勢最高的是對照,其它各種處理均較低;發(fā)芽率最高的是1%濃度引發(fā)4 h,其次是5%濃度引發(fā)4 h和1%濃度引發(fā)8 h,均高于對照但沒有顯著性差異;苗根最長的處理是5%濃度引發(fā)4 h,苗根最短的處理是9%濃度引發(fā)12 h;簡化活力指數(shù)最高的處理是5%濃度引發(fā)4 h,其次是1%濃度引發(fā)12 h及3%濃度引發(fā)8 h,均高于對照并具有顯著性差異。丹參屬于根類藥材,根系發(fā)育狀況不僅影響苗栽的成活率,也影響將來藥材的產(chǎn)量,簡化活力指數(shù)是評價丹參種子質(zhì)量的重要指標。因此,利用甘露醇引發(fā)丹參種子的最佳處理為:5%濃度引發(fā)4 h。
甘露醇作為一種引發(fā)劑,其引發(fā)濃度和引發(fā)時間對丹參種子發(fā)芽有重要影響,低濃度及適當引發(fā)時間有促進種子萌發(fā)的作用。本試驗僅對丹參種子萌發(fā)的發(fā)芽勢、發(fā)芽率及幼苗的根長、苗高等指標進行了統(tǒng)計分析,對幼苗葉綠素、超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物酶(POD)、氧化氫酶(CAT)、丙二醛(MDA)活性、脯氨酸等生理指標的影響尚需進一步研究。利用甘露醇模擬適宜的干旱脅迫環(huán)境對丹參種子進行處理,適宜的引發(fā)濃度和時間可明顯解決丹參種子發(fā)芽率低、出苗不齊的問題,這對于在生產(chǎn)實際中對丹參種子進行干旱脅迫處理,提高種苗質(zhì)量,保證丹參藥材的產(chǎn)量與質(zhì)量具有重要意義。