1选育甘草乌新号种子萌发过程中的生理变化作者：王旭，李克峰，高文远，肖培根【摘要 】 目的考察优选的甘草品种乌新号的萌发状况。方法比较了乌新号和野生甘草种子的萌发率，胚根长势以及萌发过程中的可溶性蛋白的变化和过氧化物酶（POD）的活力。结果乌新号的发芽率、胚根长势均高于野生对照组，萌发中的可溶性蛋白的含量和过氧化物酶的活力也高于野生对照组，和野生对照组有着不同的变化规律。结论常规选育的乌新号是一个有潜在应用前景的品种。 【关键词】 甘草； 乌新号； 选育； 萌发Abstract：ObjectiveTo investigate the germination of new breed seed of Glycyrrhiza uralensis. MethodsThe germination rate, radices length, changes of soluble protein content and POD activity were investigated and compared between Wuxin I seeds and the normal seed. ResultsThe germination rate and radical length of Wuxinwere higher than that of control group. The content of soluble protein and POD activity of Wuxinwere also higher than that of 2control group. In addition, there was some difference in the changing patterns of soluble protein content and POD activity between two kinds of seeds during germination.ConclusionThis new kind of licorice seeds may be applied widely in the future.Key words：Glycyrrhiza uralensis; Wuxin I; Breeding; Germination 乌拉尔甘草 Glycyrrhiza uralensis Fish 是豆科的多年生草本植物，其根茎具有抗炎、抗过敏、解毒、润喉、止咳等多种功效，是常用的中药之一，具有“国老”的美誉1 。甘草地面茎叶还可作为优质牧草应用于畜牧业中,同时乌拉尔甘草也是荒漠、半荒漠地区保持水土、改良土壤、防风固沙的重要植物2 。近些年来由于对野生甘草的洗劫性采挖，造成野生甘草资源濒临枯竭，同时土壤沙化严重，生态平衡遭到极大破坏3 。为此，近年来，国务院已明令制止滥挖野生甘草，并鼓励和支持大力发展甘草人工种植。目前甘草人工繁殖主要是以种子为主, 由于乌拉尔甘草种子硬实度较高，致使其发芽率较低，限制了乌拉尔甘草的大规模人工栽培4 。另外，目前栽培甘草的种质状况比较混乱，选育优质甘草种质是甘草栽培的当物之急。本文研究了从新疆塔城地区野生乌拉尔甘草中选育出的甘草新品种（乌新号）种子的发芽状况，以及发芽过程3中的可溶性蛋白质和过氧化物酶变化，为该品种的应用提供基础数据。1 材料乌新号种子由北京大兴时珍国药研究所提供，种子的特点为：种子肾形，质硬，较小。经高文远教授鉴定。对照组种子为野生的新疆塔城地区乌拉尔甘草种子。2 方法实验布置为完全随机设计，精选种粒饱满程度一致、颜色淡绿的甘草种子(剔除虫蛀和小粒、硬粒种子)，进行实验，实验数据用软件 SPSS10.0 进行处理。2.1 种子发芽实验种子实验参照“中华人民共和国农作物种子检验规程 GB/T 3543.2，GB/T 3543.3 ”进行操作。将对照组和乌新号甘草种子温水浸泡 3048 h，以软化种皮，使种子达充分吸胀状态。用 70酒精消毒 30 s 后再用蒸馏水冲洗种子数遍，1次氯酸钠消毒 15 min，蒸馏水冲洗干净，将种子均匀摆入内覆有两层无菌滤纸的培养皿中，每皿 25 粒, 加入适量蒸馏水，置于 25生化培养箱中光照培养 7 d，每隔 24 h 记录种子萌发数和胚根长度，4实验重复 3 次。计算发芽指数和活力指数，并对结果进行显著性独立 t 检验。发芽势（GI） （Gt/Dt） ；活力指数（VI）SGI 式中 Gt：在时间 t 内的发芽个数；Dt：发芽天数，S ：平均根长(mm)。2.2 种子萌发过程中可溶性蛋白质的变化将甘草种子按“2.1”项的处理方法处理后均匀摆入内覆有两层无菌滤纸的培养皿中，每皿 25 粒, 加入适量蒸馏水，置于 25 生化培养箱中光照培养 7d，每隔 24h 取种子研磨，采用紫外分光光度计法对甘草种子萌发过程种的可溶性蛋白质的变化进行测定5 ，实验重复 3 次。2.3 种子萌发过程中过氧化物酶（POD ）的变化将甘草种子按“2.1”项的处理方法处理后均匀摆入内覆有两层无菌滤纸的培养皿中，每皿 25 粒, 加入适量蒸馏水，置于 25 生化培养箱中光照培养 7d。每隔 24h 取种子，愈创木酚法对种子萌发过程中的 POD活力进行测定，POD 活力以每分钟内 A470 变化 0.01 为 1 个活力单位（u） 6 ，实验重复 3 次。3 结果3.1 乌新号甘草种子的发芽力和胚根长势的考察种子的发芽率和胚根长势结果见图 1，表 1。种子的发芽指数和活力指数是5评价种质好坏的重要指标之一。由表 1 可以看出甘草种子在 25下的萌发在培养的第 1 天便开始， 48 h 内甘草种子的萌发最活跃，发芽率增加的最快。乌新号甘草种子的发芽率明显比对照组高，到萌发第 7 天时，乌新 号甘草种子的发芽率达到最大，和对照组相比发芽率呈显著性差异（P0.05 ） 。从发芽指数和活力指数也可以看出，乌新号在萌发过程中的最大发芽指数和活力指数均高于对照组，有显著性差异（P0.05 ） 。 胚根的长度直观反映了甘草种子萌发生长的活力，萌发过程中植物的胚根越长，其种子活力越高。由图 1 可以看出乌新 号甘草种子的胚根长在萌发初期略低于对照组，萌发到第 7 天时超过了对照组。图 1 甘草种子萌发过程中胚根长势的变化（略）表 1 两种乌拉尔甘草种子发芽率、发芽势和活力指数的变化（略）与对照组比较，*P0.053.2 乌新号甘草种子萌发过程中可溶性蛋白质的变化种子的萌发离不开蛋白质的参与，植物体内的可溶性蛋白大多数是各类代谢酶类，所以可溶性蛋白含量的变化一定程度上反应了植物体的内在代谢变化。由图 2 可以看出对照甘草种子在发芽过程中的可溶6性蛋白质含量的变化总体呈现 V 字形变化。而乌新号甘草出现了两次 V 字型变化，第 2 次 V 字型变化的原因尚待进一步研究。萌发初期，对照甘草种子中的可溶性蛋白质含量相对较高。萌发 3 d 后，乌新号甘草种子中的可溶性蛋白质含量已经明显高于对照组。图2 还表明，乌新号甘草种子在萌发早期，可溶性蛋白质的含量快速下降，说明其所消耗蛋白质的量比较大。而表 1 表明，此阶段其发芽率和胚根长度增加的也比野生甘草的大。可溶性蛋白质的不同变化趋势，说明乌新号甘草种子萌发过程中的代谢变化与野生甘草不同。3.3 乌新号甘草种子萌发过程中过氧化物酶（POD ）的活力变化过氧化物酶是广泛存在于植物中的活性较高的一种酶，它与呼吸作用，光合作用和生长素的氧化都有密切的关系，在植物生长变化中，它的活性不断发生变化，因此测量这种酶的活性，可以反应植物体内某一时期的代谢变化。由图 3 可以看出随着萌发时间的增加，甘草种子的过氧化物酶活力也在不断增加。乌新号甘草种子和野生甘草种子过氧化物酶的变化规律基本一致，只是前者的活性一直比较高。在萌发的前 48 h 上升比较缓慢，随后上升加快，在萌发的第 5 天过氧化物酶进入快速增加期。第 7 d 时乌新号甘草种子的过氧化酶的活力远大于对照组的野生甘草种子。在 35 d 之间，乌新号甘草种子的过氧化酶的活力变化有一个先平缓而后有快速上升的过程，这和对照野生甘草种子的过氧化物酶活性一直上7升有所不同。而这恰恰又和图 2 中两种甘草种子可溶性蛋白质的变化相对应。因此，在萌发的 35 d 时，乌新号甘草种子的内在代谢变化和对照野生甘草种子有所不同。图 2 甘草种子萌发过程中可溶性蛋白质的变化（略）图 3 甘草种子萌发过程中过氧化物酶的变化（略）4 讨论药用植物种子萌发的过程是一个由量变到质变的过程，是药用植物生长的关键时期。药用植物萌发过程中的发芽率和活力指数是评价植物种质的最主要的直观指标之一，同时药用植物种子的萌发过程也离不开酶和蛋白质的参与，考察药用植物萌发过程中的可溶性蛋白质和过氧化物酶的活力也能反映出药用植物种子的活力以及某些抗逆性7 。本研究系统考察了选育出的甘草种子的发芽率、活力指数、以及可溶性蛋白质和过氧化物酶的变化，综合分析表明所优选的甘草种子乌新号的种质比较优秀，田间的栽培实验和有效成分的分析正在进行中。育种对药用植物的栽培来讲，仍然是一个薄弱环节。常规选择育种(Selection breeding)是利用现有品种在繁殖过程中产生变异8或与原来性状表现出显著区别的现象，经过选择鉴定而成为新的品种。选择育种在植物漫长的人工栽培历史上具有举足轻重的地位，是其他育种方法的基础8 ，建议在药用植物栽培上要大力推广这种育种方法。随着中药现代化的发展，对药用植物的需求量迅速增加，特别是药厂生产用药材的大量需求，导致药用植物野生资源的不断减少甚至枯竭，因此药用植物的人工栽培研究也越来越受到重视，成为了中医药事业的重要组成部分9 。目前我国药用植物人工栽培的研究取得了很大的进展，是目前中药现代化的热点问题之一。甘草作为药用、保健和食用等为一体的绿色药用植物一直用量很大，产品供不应求。甘草的栽培很早就已经开展10 ，但甘草栽培尚存在着种子发芽率不高、栽培甘草质量参差不齐、有效成分含量不高等现象，本研究为优质甘草品种的推广应用提供了一定的基础。【参考文献】 1 肖培根. 新编中药志（第一卷） M. 北京: 化学工业出版社, 2001：259.2 惠寿年, 董阿玲, 徐晓晶, 等 . 新疆甘草深度开发工艺的研究J. 中草药, 1999, 30(9): 667.93 王照兰, 杜建材, 于林清, 等 . 甘草的利用价值、研究状况及存在问题J. 中国草地, 2002, 24（1）: 65. 4 田晓薇, 汪飞杰. 黄 芪、淫羊藿、甘草规范化栽培与加工技术M. 北京 : 中国劳动社会保障出版社, 2002：52.5 李合生. 植物生理生化实验原理及技术M. 北京: 高等教育出版社, 2002：165.6 Pallavi Sharma, Rama Shanker Dubey. Drought induces oxidative stress and enhances the activities of antioxidant enzymes in growing rice seedlings J. Plant Growth Regulation, 2005, 46:209.7 Rajesh Kumar Tewari, Praveen Kumar. Signs of oxidative stress in the chlorotic leaves of iron starved plantsJ . Plant Science, 2005(169): 1037.8 邓丽琴, 祝朋芳, 陈长青. 试论常规育种与分子育种的研究应用J. 杂粮作物, 2004, 24