不同光照和溫度下白花鬼針草和金盞銀盤種子萌發(fā)研究

韋春強(qiáng)， 潘玉梅， 唐賽春， 林春華，2， 劉明超，2

(1.廣西壯族自治區(qū)中國科學(xué)院廣西植物研究所，廣西桂林 541006； 2.廣西師范大學(xué)，廣西桂林 541004)

不同光照和溫度下白花鬼針草和金盞銀盤種子萌發(fā)研究

韋春強(qiáng)1， 潘玉梅1， 唐賽春1， 林春華1，2， 劉明超1，2

(1.廣西壯族自治區(qū)中國科學(xué)院廣西植物研究所，廣西桂林 541006； 2.廣西師范大學(xué)，廣西桂林 541004)

通過在人工培養(yǎng)箱內(nèi)模擬環(huán)境條件，探討了不同光照和溫度對(duì)白花鬼針草和金盞銀盤種子萌發(fā)的影響，結(jié)果表明：光照和溫度不是白花鬼針草種子萌發(fā)的必要條件，白花鬼針草種子萌發(fā)的溫度適應(yīng)范圍比金盞銀盤寬，在15 ℃/10 ℃、20 ℃/15 ℃、25 ℃/20 ℃、30 ℃/25 ℃、35 ℃/30 ℃、40 ℃/35 ℃下均能萌發(fā)，在 15 ℃/10 ℃、20 ℃/15 ℃、25 ℃/20 ℃、30 ℃/25 ℃時(shí)萌發(fā)率均達(dá)94%左右，金盞銀盤種子在40 ℃/35 ℃時(shí)不能萌發(fā)；溫度影響白花鬼針草和金盞銀盤種子萌發(fā)高峰的出現(xiàn)時(shí)間及峰值大小，而光照不影響。

白花鬼針草；金盞銀盤；種子萌發(fā)；光照；溫度

白花鬼針草(BidensalbaL. )為菊科(Compositae)鬼針草屬(BidensL. )一年生草本，原產(chǎn)于熱帶美洲，現(xiàn)在廣泛分布于世界各地的熱帶和亞熱帶地區(qū)，在我國主要分布于廣西、廣東、海南、云南和貴州等地[1-2]。白花鬼針草在美國被認(rèn)為是危害最嚴(yán)重的世界性雜草之一[3]，在我國也是分布范圍較廣、危害較大的外來入侵雜草之一，主要入侵農(nóng)田、果園、林地等生境，容易形成單一群落，對(duì)農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)以及生物多樣性帶來極大危害。目前對(duì)白花鬼針草的研究較少，主要有形態(tài)區(qū)分[4]、特征特性[1]、化感作用[5]和生理特性[6]方面的研究，關(guān)于其種子萌發(fā)方面的研究未見報(bào)道。金盞銀盤(B.biternataL.)是白花鬼針草近緣同屬本地種，秋季開花，一般花期較短，生境也較為廣泛，路邊、田邊、果園甚至林下均可見，但數(shù)量不多，一般是單株或幾株零星分布，未造成危害[7]。

將入侵種與近緣本地種進(jìn)行比較研究是研究植物入侵性的一個(gè)重要方法，可以排除親緣關(guān)系相差較遠(yuǎn)或進(jìn)化水平不同等因素的影響，使結(jié)果更加具有說服力[8-10]。種子萌發(fā)是某一物種從潛在種群轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)種群的關(guān)鍵，對(duì)種群個(gè)體的定居、繁殖、擴(kuò)散和抵御不良環(huán)境有著非常重要的意義。本研究通過比較不同光照和溫度條件下入侵植物白花鬼針草與其近緣本地種金盞銀盤的種子萌發(fā)，為評(píng)價(jià)白花鬼針草擴(kuò)散到新生環(huán)境下是否能定居并最終形成入侵提供了可靠的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

白花鬼針草種子于2010年11月采自廣西壯族自治區(qū)橫縣，金盞銀盤的種子于2010年8月采自廣西壯族自治區(qū)桂林地區(qū)，成熟種子采集后裝入紙袋，常溫保存。

1.2 方法

2011年3月開始進(jìn)行白花鬼針草和金盞銀盤種子在不同光照和溫度條件下的萌發(fā)試驗(yàn)。參照Etejere等的研究[11-12]，設(shè)置2個(gè)光照條件，各6種不同變溫，共12個(gè)處理，每個(gè)處理4次重復(fù)。每個(gè)處理選取40粒飽滿種子，置于底部墊有2層濾紙的培養(yǎng)皿中進(jìn)行試驗(yàn)，并保持培養(yǎng)皿中濾紙濕潤，將其置于人工培養(yǎng)箱中萌發(fā)。萌發(fā)過程中每天觀測1次，連續(xù)觀察20 d，如果20 d后仍有萌發(fā)則觀察至萌發(fā)結(jié)束為止。萌發(fā)率計(jì)算：萌發(fā)率=發(fā)芽種子數(shù)/試驗(yàn)種子數(shù)×100%。

光照設(shè)置周期性光照和全黑暗2種。周期性光照設(shè)置時(shí)間為13 h/11 h(晝/夜)，光照強(qiáng)度為 8 000 lx，萌發(fā)溫度設(shè)置為隨晝/夜(13 h/11 h)而變換，分別是40 ℃/35 ℃、35 ℃/30 ℃、30 ℃/25 ℃、25 ℃/20 ℃、20 ℃/15 ℃、15 ℃/10 ℃等6種不同變溫。全黑暗用2層黑布蓋住培養(yǎng)皿，使其保持 24 h 持續(xù)黑暗，萌發(fā)溫度設(shè)置同周期性光照。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、計(jì)算、繪圖，用平均數(shù)代表樣本各性狀的整體水平；用標(biāo)準(zhǔn)差反映樣本的絕對(duì)變異度，采用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件的One-way ANOVA分析各參數(shù)的差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同光照和溫度對(duì)白花鬼針草和金盞銀盤種子萌發(fā)率的影響

從圖1可以看出，在周期性光照和黑暗條件下，白花鬼針草種子在15 ℃/10 ℃、20 ℃/15 ℃、25 ℃/20 ℃、30 ℃/25 ℃時(shí)均有較高的萌發(fā)率，達(dá)94%左右；當(dāng)溫度為35 ℃/30 ℃時(shí)，2種條件下白花鬼針草種子萌發(fā)率為60%左右，均出現(xiàn)顯著下降(P<0.05)；當(dāng)溫度到達(dá)40 ℃/35 ℃時(shí)，周期性光照條件下白花鬼針草種子萌發(fā)率與35 ℃/30 ℃時(shí)無顯著差異(P>0.05)，但是黑暗條件下與35 ℃/30 ℃時(shí)存在顯著差異(P<0.05)。在周期性光照和黑暗條件下，在15 ℃/10 ℃、20 ℃/15 ℃、25 ℃/20 ℃、30 ℃/25 ℃ 范圍內(nèi)，金盞銀盤種子萌發(fā)率隨著溫度的升高而升高，最高時(shí)達(dá)到98%左右；當(dāng)溫度為 35 ℃/30 ℃ 時(shí)，2種條件下金盞銀盤種子萌發(fā)率均出現(xiàn)顯著下降(P<0.05)，且2種條件下金盞銀盤種子萌發(fā)率也存在顯著差異(P<0.05)；當(dāng)溫度到達(dá)40 ℃/35 ℃時(shí)，2種條件下金盞銀盤種子萌發(fā)率均為0。

2.2 不同光照和溫度對(duì)白花鬼針草和金盞銀盤種子萌發(fā)進(jìn)程的影響

如圖2所示，溫度影響白花鬼針草和金盞銀盤種子萌發(fā)高峰的出現(xiàn)時(shí)間及峰值大小，而光照不影響。在周期性光照和黑暗條件下，白花鬼針草種子萌發(fā)在溫度為35 ℃/30 ℃、30 ℃/25 ℃、25 ℃/20 ℃、20 ℃/15 ℃下4 d時(shí)達(dá)到高峰期；溫度為15 ℃/10 ℃時(shí)，處理6 d達(dá)到發(fā)芽高峰；而溫度為40 ℃/35 ℃時(shí)種子萌發(fā)無明顯高峰期，且其萌發(fā)持續(xù)時(shí)間較長，為16 d，其他溫度條件下僅為8 d左右。在周期性光照和黑暗條件下，金盞銀盤種子在溫度為30 ℃/25 ℃、25 ℃/20 ℃時(shí)萌發(fā)迅速，而且發(fā)芽整齊，處理3 d時(shí)萌發(fā)達(dá)到最高峰，萌發(fā)率達(dá)55%以上；在溫度為20 ℃/15 ℃時(shí)處理5 d萌發(fā)達(dá)到最高峰；在溫度為15 ℃/10 ℃時(shí)，種子僅在處理7～10 d時(shí)萌發(fā)，且萌發(fā)率低；35 ℃/30 ℃時(shí)種子萌發(fā)無明顯高峰期，而40 ℃/35 ℃時(shí)種子不萌發(fā)。

3 討論

外來種的入侵過程一般認(rèn)為包括引入、建群、擴(kuò)散和危害等階段[13]，種群的建立及擴(kuò)散是外來種是否成功入侵過程中很重要的階段，種子是其中最為關(guān)鍵的因素之一，因而種子的萌發(fā)又是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。種子的萌發(fā)受所多種因素的影響，而光照和溫度則是其中比較重要的因素。

通過研究發(fā)現(xiàn)，白花鬼針草在溫度為15 ℃/10 ℃、20 ℃/15 ℃、25 ℃/20 ℃、30 ℃/25 ℃時(shí)均有較高的種子萌發(fā)率，達(dá)94%左右，而在溫度為35 ℃/30 ℃時(shí)，仍有60%左右的萌發(fā)率。金盞銀盤在溫度為20 ℃/15 ℃、25 ℃/20 ℃、30 ℃/25 ℃時(shí)，種子萌發(fā)率達(dá)75%以上。洪嵐等對(duì)外來入侵植物三葉鬼針草(BidenspilosaL.)種子萌發(fā)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)三葉鬼針草種子萌發(fā)適宜溫度為15～30 ℃[14]。楊期和等對(duì)分布于滇南熱帶的256種熱帶植物的種子萌發(fā)的影響因素進(jìn)行了研究，結(jié)果表明在能萌發(fā)的125種植物中，有80%以上的植物種子萌發(fā)的適宜溫度為18～30 ℃[15]。韋春強(qiáng)等研究發(fā)現(xiàn)飛機(jī)草(EupatoriumodoratumL.)種子萌發(fā)的適宜溫度為20～30 ℃[16]。本研究的白花鬼針草和金盞銀盤的種子萌發(fā)適宜溫度與前人研究相似。當(dāng)溫度低于或高于白花鬼針草和金盞銀盤的種子萌發(fā)的最適范圍時(shí)，其萌發(fā)時(shí)間延長，這是它們對(duì)環(huán)境溫度的適應(yīng)策略之一。通過比較發(fā)現(xiàn)，白花鬼針草種子萌發(fā)的溫度適應(yīng)范圍比金盞銀盤廣，在15～40 ℃時(shí)均能萌發(fā)，這可能是白花鬼針草能成為入侵種并廣泛分布的一個(gè)重要原因。

不同植物種子的萌發(fā)對(duì)光的要求不同，可分為需光、忌光和中性3種[17]，如飛機(jī)草、假蒼耳(Ivaxanthifolia)、紫莖澤蘭(Eupatoriumadenophorum)、薇甘菊(Mikaniamicrantha)等種子在沒有光照的條件下萌發(fā)率在20%以下，而在有光的條件下其萌發(fā)率均在40%以上，差異多達(dá)到極顯著水平(P<0.01)[16，18]；而三葉鬼針草、望江南(Cassiaoccidentalis)、馬唐(Digitariaadscendens)、毛龍葵(Solanumsarrachoides)等在周期性光照和全黑暗下種子萌發(fā)率并無顯著差異[14，19-20]；麥仁珠(Galiumtricornutum)種子在有光時(shí)萌發(fā)會(huì)受到抑制[21]。本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在35 ℃/30 ℃以下溫度時(shí)，白花鬼針草在周期性光照和全黑暗2種條件下的種子萌發(fā)率并無顯著差異，在30 ℃/25 ℃以下溫度時(shí)，金盞銀盤在2種光條件下的種子萌發(fā)率也無顯著差異，但白花鬼針草在40 ℃/35 ℃、金盞銀盤在35 ℃/30 ℃時(shí)周期性光照和全黑暗下種子萌發(fā)率差異顯著，可能是因?yàn)楫?dāng)溫度成為限制條件時(shí)，適當(dāng)?shù)墓庹漳艽龠M(jìn)種子的萌發(fā)。這跟前人研究的其他物種有一定的差別，這也是其對(duì)環(huán)境的一種適應(yīng)策略之一。白花鬼針草種子的寬溫度適應(yīng)范圍、快速萌發(fā)、高萌發(fā)率及萌發(fā)的不需光性為其在新環(huán)境中種群的建立及擴(kuò)散并最終形成入侵提供了很好的保障。

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SeedGerminationofBidensalbaL.andB.biternataL.underDifferentLightandTemperatureRegimes

WEI Chun-qiang1，PAN Yu-mei1，TANG Sai-chun1，LIN Chun-hua1，2，LIU Ming-chao1，2

(1.Guangxi Institute of Botany，Guangxi Zhuang Autonomous Region and Chinese Academy of Sciences，Guilin541006，China； 2.Guangxi Normal University，Guilin 541004，China)

BidensalbaL. is an invasive alien weed，andB.biternataL. is its congener. The effects of different light and temperature conditions on seed germination ofB.albaandB.biternatawere studied by simulating environmental conditions in climatic chambers.B.albaadaptive temperature range for seed germination was wider than that ofB.biternata.B.albawas able to germinate at temperatures from 15 ℃/10 ℃ to 40 ℃/35 ℃，with its germination percentage being about 94% under temperatures from 15 ℃/10 ℃ to 30 ℃/25 ℃.B.biternataseed did not germinate at 40 ℃/35 ℃. Temperature could affect the time of germination peak and height of the seedlings of both species but light had no differential effect.

BidensalbaL.；BidensbiternataL.； seed germination； light； temperature

Q945.34

A

1003-935X(2013)04-0001-04-

韋春強(qiáng)，潘玉梅，唐賽春，等. 不同光照和溫度下白花鬼針草和金盞銀盤種子萌發(fā)研究[J]. 雜草科學(xué)，2013，31(4)：1-4.

2013-09-06

國家自然科學(xué)基金(編號(hào)：31260154)；廣西壯族自治區(qū)自然科學(xué)基金(編號(hào)：2011GXNSFE018005)。

韋春強(qiáng)(1982—)，男，壯族，廣西賓陽人，碩士，從事外來入侵植物研究。E-mail：weichun007@163.com。

唐賽春。E-mail：tangs@gxib.cn。