張影，張躍華，繆天琳，王長寶

(1.佳木斯大學(xué)理學(xué)院，黑龍江佳木斯154007；2.佳木斯大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院，黑龍江佳木斯154007)

纈草(ValerianaofficinalisL.)是敗醬科的一種草本植物，其以根狀莖和根入藥，有鎮(zhèn)靜及解痛作用，可用于治療失眠、癲癇、腰腿痛等，也是醫(yī)藥及香料工業(yè)的重要原料[1]。近年來，纈草在市場上用量日益增大，而國內(nèi)目前以采集野生藥材為主，纈草藥材供不應(yīng)求，人工栽培已成為必然趨勢。纈草種子屬淺度休眠種子,在自然條件下發(fā)芽率僅為20%～30%[2-3]。溫度是植物種子萌發(fā)和出苗的基本條件之一，但溫度過高或過低的都會影響種子的活力，導(dǎo)致發(fā)芽和出苗不良的結(jié)果[4]，而發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)則是直接衡量種子發(fā)芽好壞的重要指標(biāo)[5]。已有前期研究表明，纈草種子在經(jīng)過低溫處理后能有效打破種子的休眠狀態(tài)，從而提高種子的發(fā)芽率，但對纈草種子低溫處理的具體方法未見詳細報道。本研究通過改變不同溫度及處理時間，設(shè)置對照實驗，統(tǒng)計纈草種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢并對酶活性變化進行分析，為促進纈草種子萌發(fā)和規(guī)模化栽培提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

纈草種子(由甘肅省酒泉金秋園藝種苗有限公司惠贈)；麥芽糖、3,5-二硝基水楊酸、檸檬酸、檸檬酸鈉、淀粉愈創(chuàng)木酚、石英砂、NaOH、KNaCHO·4HO、H2O2、KMnO4、

Na2HPO4·7H2O、KH2PO4。

1.2 試驗設(shè)計

將3批纈草種子于0℃，5℃，10℃溫度下分別低溫處理10d、20d和30d，每批種子300粒，然后轉(zhuǎn)移至25℃室溫下進行種子發(fā)芽試驗。25℃為常溫對照，每次處理播種100粒。播種前置于0.2% K2MnO4溶液中消毒，浸泡時間為15min。將消毒后的種子取出，用清水沖洗2～3遍，再置培養(yǎng)皿中培養(yǎng)，播種后第2天開始記錄種子的萌發(fā)情況。待培養(yǎng)10d后，進行過氧化物酶和淀粉酶活性測定。

1.3 生長指標(biāo)的測定及數(shù)據(jù)分析

發(fā)芽勢=發(fā)芽高峰期發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%

(1)

發(fā)芽率=發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%

(2)

試驗數(shù)據(jù)采用 Excel 2010 軟件和SPSS 20.0統(tǒng)計軟件進行相關(guān)指標(biāo)的差異性比較和分析，數(shù)值均為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。

2 結(jié)果與分析

2.1 低溫處理對纈草種子萌發(fā)特性的影響

如表1所示，纈草種子在 0℃、5℃、10℃和常溫條件下發(fā)芽進程和發(fā)芽率差異顯著。5℃ 30d條件下纈草種子萌發(fā)速率最快，發(fā)芽率最終達39.7%；0℃ 10d發(fā)芽率僅達13.3%，而對照纈草種子的發(fā)芽率為20.7%，說明過低溫度處理纈草種子不利于種子發(fā)芽。因此，打破纈草種子熱休眠的最適條件為5℃。

表1 低溫處理對纈草種子萌發(fā)的影響

注：采用Duncan方法分析，同一列不同字母表示顯著性差異(p<0.05)

2.2 過氧化物酶(POD)

如圖1所示，POD的活性有明顯的升降變化，與對照相比，僅0℃ 10d和0℃ 20d處理的纈草種子中過氧化物酶活性較低，其余組酶活性均提高。在相同溫度處理下，種子中過氧化物酶的活性隨著處理時間的增加呈上升趨勢，即10d < 20d < 30d。在5℃ 30d處理條件下纈草種子的POD值最高。

圖1 不同低溫處理時間種子中過氧化物酶活性的影響

2.3 淀粉總酶(Amylase)

圖2 不同低溫處理時間種子中淀粉總酶活性的影響

由圖2可知，在不同溫度和時間處理的條件下，纈草種子淀粉酶活性存在明顯差異。與對照組相比，0℃ 10d和0℃ 20d淀粉酶活性較低。在等溫條件下，隨著處理天數(shù)的延長，淀粉酶活力顯著增強，即10d < 20d < 30d，且5℃ 30d處理的纈草種子中淀粉總酶活性最高。

3 討論與結(jié)論

已有研究表明，低溫處理能有效打破種子休眠，進而促進種子萌發(fā)。在本試驗中，對纈草種子進行0℃、5℃和10℃條件下的低溫處理，然后將其放置在室溫下培養(yǎng)，0℃和10℃低溫處理條件下的種子發(fā)芽率都明顯低于5℃種子的發(fā)芽率，說明過低或過高溫度都會對種子熱休眠的破除有抑制作用。不同低溫處理時間的種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢存在明顯差異，說明破除纈草種子的熱休眠狀態(tài)與在一定低溫條件下冷量的供給有關(guān)，在供給一定的冷量條件下，才能有效破除纈草種子的熱休眠狀態(tài)。在低溫5℃ 30d處理的纈草種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)都達到峰值，同時測定種子中的過氧化物酶和淀粉酶的活性影響最大。

過氧化物酶是一種普遍存在于植物體內(nèi)較高活性的酶，與植物的光合作用、呼吸作用及生長素的氧化作用等有著密切的關(guān)系，還與植物的抗逆性相關(guān)，是植物體內(nèi)重要的保護酶[6]，在植物的生長過程中隨著外界環(huán)境的變化，活性也不斷發(fā)生變化，其數(shù)值的大小則反映了植物在某種生長環(huán)境條件下某一階段體內(nèi)代謝的變化。本研究中5℃ 30d處理的纈草種子過氧化物酶活性最高，說明此條件下的纈草種子酶活性和體內(nèi)代謝較旺盛。與對照組相比，僅0℃ 10d和0℃ 20d處理的纈草種子中過氧化物酶活性較低，說明過低溫度處理對種子中過氧化物酶活性有抑制作用。在相同溫度處理條件下，種子中過氧化物酶的活性隨著處理時間的增加呈上升趨勢，表明在這一生長條件下體內(nèi)代謝逐漸加強。故在適宜低溫處理條件下，能有效提高纈草種子體內(nèi)代謝及過氧化物酶活性。

淀粉是種子的主要組成成分，種子萌發(fā)是一個淀粉分解的過程，在水浸泡一段時間后種子開始發(fā)芽，機理是水通過促進種子吸水膨脹，促進種子體內(nèi)各種酶活性的增強，同時也降解了種子體內(nèi)的儲存物質(zhì)，從而促進種子的萌發(fā)[7]。淀粉酶是普遍存在于植物體內(nèi)的一種酶，淀粉酶活力或高或低可以用來評估種子的萌發(fā)速率[8]。淀粉酶在低溫條件下雖然可保持活性，但一般活性較低，隨著溫度的不斷升高活性也逐漸增強[9]，這與本試驗研究結(jié)果一致，但試驗結(jié)果5℃ 30d處理的纈草種子測定淀粉酶活性達到峰值。故在一定低溫處理條件下，能有效提高纈草種子萌發(fā)及淀粉酶活性。

綜上所述，5℃ 30d處理條件下的纈草種子的發(fā)芽指標(biāo)、過氧化物酶活性和淀粉酶活性較高，該條件下能有效打破纈草種子的休眠，有利于纈草種子進行播前技術(shù)處理和發(fā)芽。本研究為促進北方寒冷地區(qū)纈草種子萌發(fā)和規(guī)模化栽培提供了科學(xué)依據(jù)。