4種補血草屬植物種子發(fā)芽對溫度的響應

王俊年，李得祿

（甘肅民勤荒漠草地生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學觀測研究站 甘肅省治沙研究所，甘肅 武威733000）

補血草屬植物屬白花丹科，其中常見的有黃花補血草（Limoniumaureum）、大葉補血草（L.gmelinii）、二色補血草（L.bicolor）和耳葉補血草（L.otolepis）。該屬植物耐干旱鹽堿，生命力強。主要分布于沙漠、戈壁、灘地、湖盆、鹽化草甸、石質(zhì)山坡、流動沙丘等生境。補血草屬植物膜質(zhì)花萼或艷美華貴或淡雅樸素，保持時間長，有較高的觀賞價值，是不可多得的插花配材和干花植物。其根、花萼或全草可藥用，具有止痛、消炎、補血、活血、止血、健脾、滋補等功效［1］。

國內(nèi)對補血草的研究報道已有不少，主要集中在引種馴化、繁殖栽培、光合生理、組織培養(yǎng)技術、化學成分及開發(fā)利用方面［2-13］。在種子學方面主要開展了超干處理與保存溫度對黃花補血草種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)及活力指數(shù)等指標的影響以及鹽分、水分對種子發(fā)芽影響方面的研究［14-18］。以上研究基本明確了部分補血草屬植物種子在鹽分脅迫下的發(fā)芽特征和抑制種子發(fā)芽的鹽含量；證實了超干種子保存技術能使黃花補血草種子保持較高的活力［14］。

溫度是植物種子發(fā)芽與出苗的基本條件之一，溫度過高或過低均能影響種子活力，造成發(fā)芽和出苗不良［19］。種子萌發(fā)及萌發(fā)后的生長狀況受土壤溫度條件的影響，其萌發(fā)所需的最適溫度往往與其起源地生態(tài)條件和現(xiàn)在的生存環(huán)境有關［20］。研究種子發(fā)芽對溫度的響應特征，對揭示植物適應特定環(huán)境的機制和植物栽培有著重要的科學意義。有關溫度對種子萌發(fā)及出苗的影響研究報道較多［21-25］，但截至目前，有關補血草屬種子發(fā)芽對溫度響應特征的報道較少，僅見溫度對簇枝補血草（L.chrysocomum）種子發(fā)芽影響的報道［26］。近年來，隨著生態(tài)環(huán)境的惡化，合理開展抗逆性強的野生藥用或野生園林植物資源對干旱區(qū)社會經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境建設具有十分重要的意義，然而，由于干旱荒漠區(qū)生態(tài)環(huán)境惡劣，降水稀少，晝夜溫差大，特別是早春，土壤溫度過低很容易造成種子腐爛，導致出苗率下降。本研究通過4種補血草屬植物種子發(fā)芽對溫度處理的響應特征進行研究，確定4種補血草種子發(fā)芽所需的適宜溫度，為育苗確定合理播種期提供科學依據(jù)，進一步促進補血草屬植物資源保護和利用。

1 材料與方法

1.1 材料 供試種子2009年秋季采集于民勤沙生植物園，為鄉(xiāng)土或引種馴化的植物。民勤沙生植物園地處我國西北干旱荒漠區(qū)，屬典型溫帶大陸性氣候，降水稀少、蒸發(fā)強烈、日照充足、風大沙多、自然植被稀疏。引種后的植物采用人工栽培管理措施，有灌溉條件。種子采收后置于通風條件良好的室內(nèi)風干，選取成熟的、籽粒飽滿的、未受昆蟲和病菌侵害的種子作為試驗材料。

1.2 方法

1.2.1 種子物理特性測定

千粒重：從供試種子樣品中隨機扦取100粒，稱量（精確至0.000 1g），5次重復，計算平均值，結果乘以10得到千粒重數(shù)值。

水分含量：從供試種子樣品中隨機扦取種子2 g，均勻地放在鋁盒內(nèi)，在105℃的恒溫烘箱中烘3 h后，放入干燥器里冷卻0.5h后稱量（精確至0.001g），3次重復，計算種子含水率。

1.2.2 溫度處理設置與發(fā)芽試驗 種子發(fā)芽試驗于2009年10月在民勤沙生植物園實驗室進行。處理溫度為5～35℃恒溫，以5℃為梯度，共設計7個溫度。從供試種子樣品中隨機扦取種子試驗樣品，用2%高錳酸鉀溶液浸泡10～15min后用蒸餾水清洗3～4次。在滅菌后的培養(yǎng)皿內(nèi)鋪2層定性濾紙，用蒸餾水濕潤紙床，將種子均勻播種于濾紙上，每個培養(yǎng)皿50粒種子，3次重復，在暗光恒溫培養(yǎng)箱中進行培養(yǎng)。試驗期間每天定時統(tǒng)計一次種子發(fā)芽數(shù)，并及時補充水分。發(fā)芽結束后，計算參試種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、幼苗長度。計算公式如下：

式中，n為發(fā)芽種子數(shù)，N為供試種子數(shù)。

式中，s為發(fā)芽達到高峰期時發(fā)芽種子數(shù)［27］。

式中，Dt為發(fā)芽日數(shù)，Gt為與Dt相對應的每天發(fā)芽種子數(shù)。

1.3 統(tǒng)計方法 采用SPSS 18.0軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，用Excel進行繪圖。均值顯著性檢驗采用單因素方差分析（One-way ANOVA），平均數(shù)之間的差異采用Duncan方法進行顯著性檢驗或多重比較。

2 結果

2.1 物理特性 4種補血草植物種子顏色、形狀、千粒重及含水率均存在一定的差異。在性狀上，黃花補血草和二色補血草最為接近。

千粒重以黃花補血草最高，為0.68g；二色補血草和大葉補血草居中，分別為0.43和0.46g；耳葉補血草最低，僅為0.16g。大葉補血草和二色補血草差異不顯著（P＞0.05），其余差異均顯著（P＜0.05）。

耳葉補血草種子含水率最高，為21.92%；黃花補血草和二色補血草介于二者之間，分別為11.78%和13.45%；大葉補血草最低，為9.98%。黃花補血草與二色補血草和大葉補血草差異不顯著（P＞0.05），其余差異均顯著（P＜0.05）（表1）。

表1 4種補血草種子的物理特性Table 1 Seed physical characteristics of four Limonium species

2.2 溫度對種子發(fā)芽的影響

2.2.1 發(fā)芽率 試驗結果顯示，5～35℃溫度范圍內(nèi)，黃花補血草、二色補血草和耳葉補血草種子發(fā)芽率均隨溫度的升高呈先增加后減少的趨勢；大葉補血草在5～20℃呈增加趨勢，在20～35℃保持最大值。黃花補血草在5℃種子發(fā)芽率僅為13%，種子最高發(fā)芽率出現(xiàn)在15℃，可達97%，當溫度達到35℃時，發(fā)芽率迅速下降，為59%；二色補血草適宜發(fā)芽溫度為15～20℃，發(fā)芽率可達100%，溫度達到25℃時，發(fā)芽率開始下降；大葉補血草適宜的發(fā)芽溫度為20～35℃，發(fā)芽率可達98%。耳葉補血草在5℃時種子不能發(fā)芽，最適宜發(fā)芽溫度范圍在20～30℃，發(fā)芽率在97%以上（圖1）。在5℃時，不僅耳葉補血草種子不能發(fā)芽，其他3個種發(fā)芽率也均較低，說明在低溫條件下4種補血草種子不易發(fā)芽。4種補血草最適宜發(fā)芽溫度的范圍不一致，但在20℃，4種補血草種子均能達到發(fā)芽高峰。大葉補血草適宜的發(fā)芽溫度范圍最大，而且溫度相對較高，其余3種適宜發(fā)芽溫度范圍較小，而且溫度相對較低。

黃花補血草、二色補血草、耳葉補血草種子在5℃發(fā)芽勢均為0，大葉補血草種子僅為4%。在10～35℃發(fā)芽勢均表現(xiàn)為隨溫度升高呈先增加后降低的趨勢（圖1）。

2.2.2 發(fā)芽指數(shù) 黃花補血草發(fā)芽指數(shù)最大值出現(xiàn)在15℃，為24.33；最低值出現(xiàn)在5℃，為2.54；二色補血草最大值出現(xiàn)在15℃，發(fā)芽指數(shù)為25.0，最低值出現(xiàn)在5℃，為2.06；大葉補血草發(fā)芽指數(shù)最大值出現(xiàn)在30℃，發(fā)芽指數(shù)為33.11，在5～15℃發(fā)芽指數(shù)均較低，在1.29～10.33；耳葉補血草最大值出現(xiàn)在25℃，為24.34，在5℃時發(fā)芽指數(shù)為0，10和35℃時發(fā)芽指數(shù)均較低，分別為3.62和5.06。大葉補血草和二色補血草發(fā)芽指數(shù)最大值較高，分別為33.11和25.00，黃花補血草和耳葉補血草較低，分別為24.33和24.34（表2）。

2.2.3 種子發(fā)芽進程 黃花補血草種子在15～20℃下發(fā)芽速度最快，第4天達到最高發(fā)芽率，在低溫5℃和高溫35℃條件下種子發(fā)芽明顯受到抑制；二色補血草種子在15～20℃發(fā)芽速度最快，第3天達到發(fā)芽高峰，5和35 ℃發(fā)芽過程均受到抑制，而且5℃尤為明顯；大葉補血草在25～35℃發(fā)芽整齊，第3天達到發(fā)芽高峰，發(fā)芽率在96.0%以上，在5～15℃發(fā)芽進程受到明顯抑制；耳葉補血草在30℃時發(fā)芽最快，其余溫度條件下發(fā)芽進程均受到抑制，10和35℃表現(xiàn)明顯，5℃種子不能萌發(fā)（圖2）。

圖1 不同溫度下4種補血草種子的發(fā)芽率及發(fā)芽勢Fig.1 Germination rate and potential of four Limonium species at different temperature

表2 不同溫度下4種補血草種子的發(fā)芽指數(shù)Table 2 Germination index of four Limonium species at different temperature

2.3 溫度對幼苗生長量的影響 不同溫度影響4種補血草植物幼苗長度，幼苗長度均隨溫度的升高呈逐漸增加后又下降的趨勢。黃花補血草幼苗長度在20℃最長，也是4種補血草中幼苗最長的，為4.13cm，其次依次是二色補血草、大葉補血草和耳葉補血草，最大值均出現(xiàn)在25℃，幼苗長度分別為2.38、1.59和1.38cm。黃花補血草在5℃時幼苗長度僅為0.36cm，10和35℃均較小。二色補血草在15～25℃時幼苗長度均大于2.0cm，但5℃僅為0.30cm，35℃時為0.59cm。大葉補血草在25和30℃時幼苗長度分別為1.59和1.54cm，而5、10和35℃幼苗長度均小于1。耳葉補血草在20和25℃幼苗長度分別為1.34和1.38cm，5℃時種子不能萌發(fā)，10℃最低，僅為0.28cm（圖3）。

圖2 4種補血草植物種子在不同溫度下的發(fā)芽進程Fig.2 Seed germinating duration of four Limonium species at different temperature

圖3 不同溫度條件下4種補血草幼苗長度Fig.3 Seedling length of four Limonium species at different temperature

3 討論與結論

溫度是種子發(fā)芽的一個重要生態(tài)因素。種子在發(fā)芽過程中進行著活躍的代謝反應，溫度的高低影響著種子酶的活性，進而影響種子的發(fā)芽［27］。不同植物需要不同溫度的發(fā)芽條件，在一定溫度范圍內(nèi)，隨溫度的升高，種子萌發(fā)進程加快，但過高的溫度會使酶變性而影響種子萌發(fā)［28］。對于特定的植物種子發(fā)芽存在著適宜發(fā)芽溫度的現(xiàn)象，但是不同物種之間適宜發(fā)芽溫度有著很大的差異。有些植物種子的適宜萌發(fā)溫度是一個定值，而有些種子的適宜發(fā)芽溫度是一個相對固定的溫度范圍［29-30］。

對4種補血草種子在不同溫度下的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、發(fā)芽進程及幼苗長度等指標進行綜合分析：黃花補血草適宜的發(fā)芽溫度范圍為15～20℃；二色補血草和耳葉補血草為20～25℃；大葉補血草為25～30℃。在5℃時，耳葉補血草種子不能發(fā)芽，其他3種發(fā)芽率很低，而且當溫度達到35℃時，除大葉補血草發(fā)芽率較高外，其他3種種子發(fā)芽率均顯著下降。過低的溫度和過高的溫度均抑制4種補血草種子的發(fā)芽，4種補血草均有最適發(fā)芽溫度，在實際生產(chǎn)中要結合當?shù)氐臍鉁貤l件進行適時播種，以滿足不同種子最適宜發(fā)芽溫度條件，提高種子發(fā)芽率，減免生產(chǎn)損失。

周玲玲等［26］研究了溫度對簇枝補血草種子發(fā)芽的影響，結果表明種子發(fā)芽的最適溫度為15～25℃，與本研究中二色補血草適宜發(fā)芽溫度類似。劉萍等［16］研究了不同變溫條件下大葉補血草和耳葉補血草發(fā)芽，找出最適宜的發(fā)芽溫度為變溫25℃／15℃。值得指出的是，本研究明確了恒溫條件下4種補血草種子發(fā)芽的適宜溫度范圍，但對于變溫處理對種子發(fā)芽的影響未做研究。自然條件下種子發(fā)芽處于自然的變溫狀態(tài)中，因此，有關變溫處理條件下補血草屬植物種子的發(fā)芽特征還需要進一步研究。

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