桂花種子休眠和萌發(fā)的初步研究

楊秀蓮，郝其梅

（1.南京林業(yè)大學(xué) 風(fēng)景園林學(xué)院，江蘇 南京 210037；2.江蘇省新沂市建設(shè)局，江蘇 新沂 221400）

種子休眠是指具有生活力的種子處于適宜的環(huán)境條件下仍不能正常萌發(fā)的一種生理現(xiàn)象。種子休眠是植物在長期演化過程中為了種的生存而不斷適應(yīng)環(huán)境的結(jié)果［1－2］。對植物本身來說，種子的休眠對植物個體的生存、物種的延續(xù)和進化具有積極的作用，但對林木的生產(chǎn)帶來較大的影響。通過觀察，桂花Osmanthus fragrans種子具有一定的休眠現(xiàn)象。當(dāng)年4－5月成熟的種子需層積至翌年2－3月才能萌發(fā)。張義等［3］利用赤霉素浸種和低溫層積相結(jié)合的方法進行桂花種子的催芽試驗，證明桂花種子具有休眠特性，低溫層積和赤霉素（GA3）浸種可有效促進種子的萌發(fā)。袁王俊等［4］利用離體培養(yǎng)技術(shù)對層積3個月的桂花種子進行胚培養(yǎng)，打破了種子的休眠。對于桂花種子的休眠原因，目前尚未見報道。本研究通過對桂花種子的休眠和萌發(fā)的研究，旨在探討桂花種子的休眠機制，以期尋找解除休眠的最佳方法，縮短休眠時間，提高播種繁殖率，同時也為品種間雜交和培育新品種積累經(jīng)驗，提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

紫梗籽銀桂Osmanthus fragrans‘Zigeng Ziyin’種子：2007年5月初采于南京林業(yè)大學(xué)教五樓前，去除外種皮后保存于（3±1）℃冰箱中。紫梗籽銀桂為銀桂品種群中的一個品種，結(jié)實量較大，種子采收容易，故作為桂花種子休眠的研究對象。

白菜Brassica campestris種子：南京市蔬菜種子公司的綠優(yōu)1號白菜種子，純度95%，凈度98%，發(fā)芽率85%以上。

1.2 試驗方法

1.2.1 種皮、種實浸提液的提取 取內(nèi)種皮（以下稱種皮）和種實（包含胚和胚乳兩部分，下文同）各10 g，分別置于250 mL容量瓶中，加入200 mL體積分數(shù)為80.0%甲醇，混勻后放入冰箱內(nèi)，在2～4℃的恒溫條件下密閉浸提，期間多次取出搖勻使其充分浸提，48 h后過濾。所得濾液在35℃下減壓濃縮后定容到0.10 g·mL－1（以1 mL濃縮液中含有原材料的量計算）。

1.2.2 白菜種子生物測定方法 在培養(yǎng)皿中放置濾紙，分別加入一定量的甲醇浸提原液（0.10 g·mL－1），60%原液（0.06 g·mL－1），30%原液（0.03 g·mL－1），設(shè)置 3 個重復(fù)·處理－1，100 ?！ぶ貜?fù)－1白菜種子，于30℃恒溫全光照條件下培養(yǎng)，48 h測定發(fā)芽率，72 h測量苗高和根長，用含體積分數(shù)為0.2%甲醇的水溶液處理的白菜種子作對照。

1.2.3 催芽方法 采用蒸餾水（記為 G0）和質(zhì)量濃度為 500 mg·L－1（記為 G5），1 000 mg·L－1（記為G10），1 500 mg·L－1（記為G15）的赤霉素溶液浸種48 h，后分別與濕沙按1∶3混合放入塑料盆中，上面覆蓋保鮮膜并用剪刀剪幾個小洞，利于種子呼吸，將塑料盆置于2～4℃冰箱中進行低溫層積處理。層積期間隔半個月取各處理種子4個重復(fù)，30?！ぶ貜?fù)－1。在25℃恒溫、24 h光照條件下做種子發(fā)芽試驗，并統(tǒng)計種子的發(fā)芽率。

2 結(jié)果分析

2.1 甲醇浸提液對白菜籽發(fā)芽的影響

2.1.1 種皮、種實甲醇浸提液對白菜籽發(fā)芽率的影響 不同處理的種皮、種實甲醇浸提液對白菜籽發(fā)芽率的影響結(jié)果如圖1所示。不同處理種實的甲醇浸提液處理的白菜籽發(fā)芽率分別較對照降低了2.81%，20.83%和29.16%；不同處理種皮浸提液處理的白菜籽發(fā)芽率分別較對照降低了1.35%，6.98%和11.15%?？偟膩碚f，隨著浸提液質(zhì)量濃度的增加，所處理的白菜籽發(fā)芽率呈逐漸降低的趨勢，高質(zhì)量濃度甲醇浸提液對白菜籽的抑制作用顯著。

2.1.2 種皮、種實甲醇浸提液對白菜苗苗高生長的影響 不同處理的種皮、種實甲醇浸提液對白菜苗的苗高生長量的影響結(jié)果見圖2。與對照相比，種實各處理浸提液對白菜苗高生長分別降低了18.0%，40.0%和58.0%；而不同處理種皮浸提液處理的白菜苗高卻比對照分別增加7.4%，7.4%和1.6%。以上結(jié)果表明：胚乳浸提液處理的白菜籽苗高隨著浸提液質(zhì)量濃度的增加，苗高呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢，說明胚乳浸提液對白菜苗高有抑制作用；而種皮浸提液對苗高生長的抑制作用不顯著。

2.1.3 種皮、種實甲醇浸提液對白菜苗的根長生長量的影響 不同處理的種皮、種實甲醇浸提液對白菜苗的根長生長量的影響結(jié)果見圖3。與對照相比，種實各處理浸提液處理的白菜根長分別降低了76.4%，88.76%和 91.6%；而不同處理種皮浸提液處理的白菜根長在 0.03 g·mL－1和 0.06 g·mL－1時比對照增加了34.79%和18.53%，質(zhì)量濃度為0.10 g·mL－1時，根長比對照降低48.77%。以上結(jié)果表明：種實浸提液處理的白菜苗根長隨著浸提液質(zhì)量濃度的增加，根長呈現(xiàn)出急劇降低的趨勢，說明種實浸提液對白菜苗根長有很強的抑制作用；而低質(zhì)量濃度的種皮浸提液處理的白菜苗根長較對照有一定的促進作用（其原因有待進一步研究），隨著質(zhì)量濃度的增大，逐漸轉(zhuǎn)為抑制作用。

圖1 甲醇浸提液對白菜籽發(fā)芽率的影響Figure 1 Effect of methanol extracted from different seed parts on germination rate of Brassica campestris

圖2 甲醇浸提液對白菜苗高的影響Figure 2 Effect of methanol extracted from different seed parts on the height of Brassica campestris

綜上所述，紫梗籽銀桂種子的種皮和種實的甲醇浸提液中含有某些抑制物質(zhì)，這些物質(zhì)對白菜籽的發(fā)芽率、苗高和根長生長量均有一定的抑制作用，并隨著浸提液質(zhì)量濃度的提高，抑制作用逐漸加強。相比而言，種實的甲醇浸提液對白菜籽發(fā)芽率的抑制作用比種皮浸提液的抑制作用更大。

2.2 不同質(zhì)量濃度赤霉素處理的紫梗籽銀桂種子發(fā)芽率的變化

未經(jīng)低溫層積處理的紫梗籽銀桂種子置床30 d仍未見種子萌發(fā)，后將部分種子的種皮和胚乳剝除成離體胚，再置床58 d，僅見胚體子葉部分轉(zhuǎn)為綠色，而胚軸仍為白色；而未剝除的種子仍無萌發(fā)跡象。這充分證明前面的研究結(jié)果：紫梗籽銀桂種子中含有發(fā)芽抑制物質(zhì)，種子存在生理休眠現(xiàn)象。

經(jīng)不同質(zhì)量濃度赤霉素處理并經(jīng)低溫層積的紫梗籽銀桂種子發(fā)芽率見圖4。從4圖中可以看出，不同處理的紫梗籽銀桂種子在層積60 d后開始發(fā)芽，且以 1 000 mg·L－1赤霉素處理的發(fā)芽率最高，隨著層積時間的延續(xù)，各處理發(fā)芽率逐漸增加，至層積105 d時發(fā)芽率達最高，其中G10在75 d時發(fā)芽率為71.11%，93 d時為67.78%，105 d時為72.37%，基本上保持穩(wěn)定。G5和G15發(fā)芽率的提高滯后于G10，105 d時分別為63.82%和70.32%。而未經(jīng)赤霉素處理的種子在層積105 d后其發(fā)芽率僅為26.67%。方差分析結(jié)果表明：不同質(zhì)量濃度赤霉素、不同層積時間以及處理 ×?xí)r間的種子的發(fā)芽率差異均達到極顯著水平。由此可見，用赤霉素處理種子后再進行低溫層積可顯著解除休眠，其中以 1 000 mg·L－1為最佳，只要75 d左右就可打破桂花種子的休眠。

圖3 甲醇浸提液對白菜根長生長的影響Figure 3 Effect of methanol extracted from different seed parts on the root height of Brassica campestris

圖4 紫梗籽銀桂種子層積過程中發(fā)芽率的變化Figure 4 Changes on germination percentage of‘Zigeng Ziyin’seeds during stratification

3 結(jié)論與討論

對紫梗籽銀桂種子的種皮、種實的甲醇浸提液進行生物測定。結(jié)果表明：種皮、種實的甲醇浸提液對白菜籽的發(fā)芽率、白菜幼苗高生長和根生長量均有一定程度的抑制。這種抑制作用隨著質(zhì)量濃度的增加而增大，并且胚乳浸提液的抑制作用比種皮的大。在實驗中還觀察到白菜苗根系出現(xiàn)膨大、扭曲、向上生長等畸形現(xiàn)象。由此可見，紫梗籽銀桂種子中存在一些抑制白菜籽萌發(fā)和影響生長的物質(zhì)。相同的實驗在南方紅豆杉 Taxus chinensis var.mairei［5］，青錢柳 Cyclocarya paliurus［6］，洋白蠟Fraxinus pennsylvanica［7］等樹種上均已得到證實。但紫梗籽銀桂種子中究竟含有什么物質(zhì)，多大質(zhì)量濃度才會對種子休眠起作用仍需進一步研究。

種子休眠一般分為外源休眠、內(nèi)源休眠和綜合休眠。種子物理透性常引起外源休眠，休眠程度與種皮的不透性或硬實程度有關(guān)。如紅松Pinus koraiensis種子外種皮堅硬，阻礙了種胚與外界的氣體交換，進而引起種子休眠［8］。內(nèi)源休眠有的因胚發(fā)育不完全所致，有的因種子萌發(fā)的生理抑制造成。如導(dǎo)致銀杏Ginkgo biloba［9］種子深休眠的主要原因是胚發(fā)育不完全；玫瑰Rosa rugosa種子種皮中存在的抑制物脫落酸是引起其休眠的主要原因。南京椴Tilia mqueliana［10］，對節(jié)白蠟Fraxinus hupensis［11］種子的果皮、種皮及胚乳中都存在導(dǎo)致休眠的抑制物質(zhì)。綜合休眠則是內(nèi)外源因素互相聯(lián)系共同控制著種子的休眠，從而使種子休眠問題的研究復(fù)雜化［12］。秤錘樹 Sinojackia xylocarpa［13］和青錢柳［14］種子的休眠，除了種皮機械束縛和透氣性差的原因外，種胚還需要一段低溫的生理后熟過程，屬于綜合休眠類型。本研究中，紫梗籽銀桂種子的種皮雖然較為堅硬，但種皮較薄，種子萌發(fā)時種胚可以順利突破種皮，表明種皮不會對種胚的萌發(fā)造成機械性阻礙；對種子吸水速率的觀察也表明紫梗籽銀桂種皮具有良好的透性［15］。紫梗籽銀桂種子的甲醇浸提液對白菜籽的發(fā)芽率、白菜苗高和根長等均有一定的抑制作用，說明種子中含有抑制物質(zhì)可能是導(dǎo)致桂花種子休眠的主要原因，也即桂花種子的休眠屬生理（內(nèi)源）休眠。

種子休眠的原因各不相同，因而解除休眠的方法也各不相同。層積處理是一種在生產(chǎn)上應(yīng)用很廣泛的方法，尤其是對解除由于生理后熟引起的種子休眠很有效。張義等［3］研究發(fā)現(xiàn)，紫梗籽銀桂種子胚具有生理后熟現(xiàn)象，低溫層積能夠增進種子萌發(fā)，在采收后一般需經(jīng)沙藏后播種。本研究用赤霉素處理浸種后低溫層積，60 d時就有部分種子萌發(fā)，并且75 d后發(fā)芽率基本達到最大值，之后種子的發(fā)芽率保持穩(wěn)定，表明層積處理對解除桂花種子休眠很有效，層積75 d左右即可解除休眠。

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