儲藏方式對碟果蟲實(shí)種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

劉有軍，紀(jì)永福，李得祿

(甘肅省治沙研究所，荒漠化與風(fēng)沙災(zāi)害防治國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，甘肅蘭州730070)

碟果蟲實(shí) (Corispermum patelliforme)為藜科(Chenopodiaceace)蟲實(shí)屬一年生植物，主要分布在內(nèi)蒙古的伊克昭盟和巴彥淖爾，寧夏的靈武和中衛(wèi)，甘肅河西走廊的民勤，青海的柴達(dá)木盆地以及蒙古［1］。種子可以作為精飼料，青鮮時(shí)可以為駱駝和羊食用，適口性很好，對荒漠地區(qū)畜牧業(yè)的發(fā)展具有重要價(jià)值［2］。但是，碟果蟲實(shí)種子萌發(fā)存在休眠現(xiàn)象［3］，嚴(yán)重地影響了其出苗率及出苗的整齊度。有研究表明，對種子進(jìn)行1.0 g·L－1GA3處理可以有效打破其休眠［2］。但是該濃度的激素處理會(huì)影響種子的激素水平，從而影響植物出苗的生長狀況。因此，尋找打破其種子休眠的新方法就顯的非常重要。此外，通過對其種子休眠破除方法的研究有利于更加科學(xué)地理解和認(rèn)識碟果蟲實(shí)種子休眠機(jī)制。

國內(nèi)外關(guān)于打破種子休眠方法的研究較多，主要的方法有硫酸和熱水浸種［4-5］、機(jī)械打磨［6-7］、層積處理［8-9］、GA3處理［10-11］、種皮切除［11-12］及不同的儲藏方式［13-16］。儲藏方式被認(rèn)為是打破植物種子休眠的有效方法之一，例如，低溫層積被認(rèn)為是打破花棒(Hedysarum scoparium)、黑果枸杞(Lycium ruthenicum)和枸杞(L.chinense)種子休眠的有效方法之一［17］;但是，在種子儲藏過程中種子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和生理生化代謝的物質(zhì)如萌發(fā)抑制物質(zhì)生物堿、赤霉素、脫落酸、油菜素內(nèi)酯等可能會(huì)隨著種子儲藏環(huán)境條件溫度和濕度的變化而發(fā)生變化，種子儲藏后，種子萌發(fā)的最佳溫度也可能發(fā)生變化，如果種子萌發(fā)的最適合溫度發(fā)生變化，那么，在種子萌發(fā)期間的幼苗生長也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，因此，儲藏后種子萌發(fā)和幼苗生長對溫度的響應(yīng)就顯得非常重要。為此，以生長在我國民勤荒漠區(qū)的野生飼用植物碟果蟲實(shí)為研究對象，通過室溫干藏、室溫沙藏、冷干藏、野外沙藏和野外自然濕沙藏5種儲藏方式處理后，對不同溫度下種子萌發(fā)和幼苗生長進(jìn)行研究，旨在探索，1)不同儲藏處理后碟果蟲實(shí)種子生活力是否發(fā)生變化;2)5種儲藏方式中，哪一種種子儲藏方式可有效打破碟果蟲實(shí)種子休眠?3)不同儲藏處理后碟果蟲實(shí)種子萌發(fā)對萌發(fā)溫度的要求是否發(fā)生變化以及儲藏后幼苗生長的最佳溫度，從而選擇最佳的種子儲藏方式，加深對碟果蟲實(shí)種子休眠機(jī)制的理解，為其人工建植提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

民勤沙生植物園位于 102°58'E、38°34'N，平均氣溫7.6℃，＞10℃積溫為3 036.4℃·d，無霜期176 d;年均降水量為115.41 mm，主要集中在每年的7―9月，占年總降水量的60%以上;多年平均蒸發(fā)量為2 664.0 mm。2009年10月15日從民勤沙生植物園附近的丘間低地采集完全成熟的野生碟果蟲實(shí)種子，挑選生長均勻一致、飽滿的種子;種子分離后，在實(shí)驗(yàn)室中自然風(fēng)干并裝于紙袋中儲藏于暗處，試驗(yàn)前用土壤篩移去大的卵石、種子和殘枝。

1.2 種子生活力的測定

采用TTC法［18］。儲藏處理前，新采集的碟果蟲實(shí)種子最佳萌發(fā)率為18.00%［2］，2009年11月1日至2010年4月12日對種子進(jìn)行5種不同的種子處理，處理結(jié)束后立即取出種子進(jìn)行種子生活力的測定，種子的生活力測定采用3次重復(fù)，每次重復(fù)50粒種子。

1.3 種子處理方式

將處理干凈的種子按照以下方法儲藏:室溫干藏(Room Dry Storage，RDS)、室溫沙藏(Room Sand Storage，RSS)、冷干藏(Cold Dry Storage，CDS)、野外干沙藏(Field Sand Storage，F(xiàn)SS)和野外濕沙藏(Field Storage Air，F(xiàn)SA)。

RDS:將種子裝入塑料袋放在室溫下(13～30℃，相對濕度RH＜65%)保存5個(gè)月。

RSS:將種子放在裝有沙土(含水量為1.2% ～1.8%)塑料袋內(nèi)室溫下保存5個(gè)月，沙土來自碟果蟲實(shí)自然分布區(qū)。

CDS:將種子裝入塑料袋放在冰箱內(nèi)保存5個(gè)月，保存溫度在－10～－5℃。

FSS:2009年11月12日，將種子裝入含水量為0.8%沙土的塑料袋內(nèi)，然后放在上面覆蓋5 cm沙土的種子自然分布區(qū)，第2年4月中旬取出。

FSA:2009年11月12日，將種子裝入有沙土且能夠透水的尼龍網(wǎng)袋內(nèi)，網(wǎng)袋的孔較小，種子不能漏出，然后放在上面覆蓋5 cm沙土的種子自然分布區(qū)，第2年4月12日取出。

1.4 種子萌發(fā)和幼苗生長試驗(yàn)

種子萌發(fā)和幼苗生長試驗(yàn)在光照培養(yǎng)箱內(nèi)連續(xù)黑暗的條件下進(jìn)行［2］，試驗(yàn)設(shè)置3次重復(fù)，每重復(fù)25 粒種子，溫度設(shè)置為5、10、15、20、25、30 和 35 ℃(由于種子在儲藏過程中最適的萌發(fā)溫度可能會(huì)發(fā)生改變)，連續(xù)3 d種子不萌發(fā)視為試驗(yàn)結(jié)束，胚根突破種皮視為種子萌發(fā)［2］。幼苗的長度待試驗(yàn)結(jié)束時(shí)使用20 cm的刻度尺進(jìn)行測量，每次重復(fù)測量3株，如果幼苗少于3個(gè)，全部測量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

所有觀測和統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)包括碟果蟲實(shí)種子在不同溫度和不同儲藏方式下的萌發(fā)率和幼苗長度，在數(shù)據(jù)分析之前，對本試驗(yàn)所得到的萌發(fā)率數(shù)據(jù)進(jìn)行反正弦轉(zhuǎn)換使其服從正態(tài)分布。采用單因素方差(On-way ANOVA)分析儲藏方式和溫度對萌發(fā)率和幼苗長度的影響，比較了不同儲藏方式不同溫度下種子萌發(fā)率和幼苗長度的差異。數(shù)據(jù)分析采用DPS 3.0，作圖采用 Miscrosoft Excel 2003。

2 結(jié)果

2.1 種子生活力

碟果蟲實(shí)當(dāng)年采集種子的生活力為100%。通過5個(gè)月的不同儲藏處理后，種子的生活力仍然為100%。

2.2 儲藏方式對種子萌發(fā)率的影響

不同儲藏方式處理后，碟果蟲實(shí)在5～35℃溫度范圍內(nèi)種子的萌發(fā)率隨著溫度的增加均呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(圖1)，雖然種子萌發(fā)率小于30%，但在這5種儲藏方式下最高萌發(fā)率均大于18.00%，所以，種子休眠部分被打破。當(dāng)溫度為35℃時(shí)，種子幾乎不萌發(fā)，在5℃儲藏方式下的萌發(fā)率均小于10%，最適的萌發(fā)溫度集中在20～25℃，但是不同處理方式最適的萌發(fā)溫度不同。對于RDS而言，最適的萌發(fā)溫度為20和25℃，萌發(fā)率分別為25.18%和25.23%;對于 RSS，最適的萌發(fā)溫度為25 ℃，萌發(fā)率為24.00%;對于 CDS、FSS 和 FSA，最適的萌發(fā)溫度均為20℃，萌發(fā)率分別為26.67%、19.73%和 25.33%。

圖1 不同溫度各儲藏方式下碟果蟲實(shí)種子的萌發(fā)率Fig.1 Effects of storage methods on germination percentage of Corispermum patelliforme seeds at different temperatures

在20和25℃下，各儲藏方式碟果蟲實(shí)萌發(fā)率不一(圖2)。20℃時(shí)，以CDS為最高，但5種儲藏方式差異不顯著(P＞0.05);25℃時(shí)，以RDS下萌發(fā)率最高，顯著高于 FSS(P＜0.05)，但與 RSS、CDS、FSA儲藏方式下的萌發(fā)率差異不顯著。

圖2 20和25℃下不同儲藏方式下對碟果蟲實(shí)種子的萌發(fā)率差異Fig.2 Germination of Corispermum patelliforme among different storage methods at 20 and 25 ℃

2.3 儲藏方式對幼苗長度的影響

不同儲藏方式處理后，在5～35℃下，碟果蟲實(shí)幼苗長度隨著溫度的升高基本呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(圖3)，不同的種子儲藏方式，幼苗最適生長溫度不同。對于RDS來說，幼苗適宜生長的溫度為15～30℃，在此范圍內(nèi)，各溫度間幼苗長度的差異不顯著(P＞0.05)，但在20℃時(shí)幼苗長度最大，為11.93 cm。對于RSS，幼苗適宜生長的溫度為15和20℃，在20℃下幼苗的高度(12.80 cm)長于15℃。對于CDS、FSS和FSA幼苗生長最適的溫度均為20 ℃，幼苗長度分別為 17.53、12.00 和 12.73 cm，其中，CDS顯著高于其他儲藏方式(P＞0.05)。

3 討論

3.1 儲藏方式對種子萌發(fā)的影響

儲藏是打破種子休眠的有效方法之一。它主要通過改變種子儲藏過程中的溫度和濕度而影響著種子的休眠和活力［19-20］，最終改變種子的萌發(fā)率。李雪華等［21］研究認(rèn)為，常溫干藏和野外冷藏(干種子，4個(gè)月)對畫眉草(Eragrostis minor)種子萌發(fā)率沒有顯著影響，但是較長時(shí)間的貯藏(干藏1年)則能促進(jìn)種子成熟;野外埋藏可以促進(jìn)種子的萌發(fā)［16］，如，差巴嘎蒿(Artemisia halodendron);也可抑制種子的萌發(fā)，如，大籽蒿(A.sieversiana);或?qū)ΨN子的萌發(fā)沒有影響，如，鶴虱(Lappula myosotis)。埋藏對種子萌發(fā)特性的具體影響會(huì)因植物生態(tài)類群而異。Milberg和Andersson［22］對33種一年生雜草種子在不同儲存條件下的萌發(fā)特性進(jìn)行了研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)夏季一年生植物種子萌發(fā)率提高，冬季一年生植物種子萌發(fā)率降低;本研究結(jié)果表明，碟果蟲實(shí)種子經(jīng)過5個(gè)月不同方式的儲藏后，首先，種子活力沒有受到影響，仍然為100%;其次，種子萌發(fā)率不同程度地被提高，種子休眠部分被打破(新種子在恒溫下最高萌發(fā)率僅為18.00%［2］);這與 Milberg和 Andersson的研究結(jié)果相一致，因?yàn)榈x實(shí)為夏季一年生植物，只是在不同的儲藏方式下最高萌發(fā)率的提高程度不同，對于 RDS來說，提高了 7.23百分點(diǎn);對于RSS，提高了6.00百分點(diǎn);對于CDS提高了8.67百分點(diǎn);對于 FSS，提高了1.73百分點(diǎn);對于 FSA，提高了 7.33百分點(diǎn);這表明 RDS、RSS、CDS和FSA相對于FSS為有效的儲藏方式，Liu等［23］進(jìn)一步的研究表明，碟果蟲實(shí)如果在室溫下儲藏5年以上，種子萌發(fā)的最適溫度發(fā)生變化，休眠被打破，萌發(fā)率可達(dá)到82.67%。而采用FSS幾乎不能打破種子休眠。這表明:1)如果種子儲藏在溫度和濕度利于種子萌發(fā)的環(huán)境中，種子的休眠越容易被打破;如果儲藏在溫度和濕度不利于種子萌發(fā)的環(huán)境中，種子的休眠越不容易被打破，對于RDS和RSS而言，在種子儲藏期間的溫度都保持在20℃左右，濕度接近室內(nèi)空氣濕度。而對于FSS，在民勤沙區(qū)每年的11月至第2年的4月份0－5 cm土層的溫度均在零下，而且晝夜溫度變化較大，都不利于種子的萌發(fā)。2)對于FSA來說，因?yàn)樵诿袂诘貐^(qū)11月至第2年的4月份降水量相對較少，但是少量的降水能夠濕潤0－5 cm的沙層，而且在這段時(shí)間內(nèi)0－5 cm的土層處于凍層時(shí)期，所以儲藏的環(huán)境條件為濕冷條件，濕冷的儲藏條件有利于打破種子的休眠，從而提高種子的萌發(fā)率，這與劉坤［24］的

研究結(jié)果一致。本研究表明冷干藏能夠提高種子的萌發(fā)率，這與Qu等［25］的研究結(jié)果一致。此外，對于RDS和RSS來說，種子萌發(fā)最適溫度發(fā)生變化，RDS變?yōu)?0～25℃，RSS變?yōu)?5℃，它們都表現(xiàn)為最適溫度范圍變寬的趨勢，這一點(diǎn)與Huang等［26］的研究結(jié)果一致。CDS、FSS和FSA儲藏方式下，種子萌發(fā)最適溫度沒有發(fā)生改變，這可能與種子儲藏的環(huán)境條件有關(guān)，RDS和RSS的最適儲藏溫度為15～30℃，儲藏處理后，種子萌發(fā)最適溫度變化在該區(qū)間內(nèi)，而FSA和FSS為碟果蟲實(shí)自然分布區(qū)的儲藏，儲藏后種子萌發(fā)的最適溫度沒有發(fā)生改變，仍然為20℃，對于CDS，儲藏溫度－10～5℃，在FSS儲藏溫度范圍之內(nèi)，所以，種子儲藏處理后最適萌發(fā)溫度與儲藏條件的溫度有關(guān)，如果儲藏條件溫度與棲息地的溫度一致或接近，最適萌發(fā)溫度可能不會(huì)改變;如果儲藏環(huán)境條件的溫度與棲息地的溫度不一致，那么，最適的萌發(fā)溫度可能發(fā)生改變，而且改變的幅度會(huì)在儲藏溫度的范圍之內(nèi);關(guān)于這一發(fā)現(xiàn)，有待進(jìn)一步研究。另外，對于FSS(提高了7.33百分點(diǎn))和FSA(提高了31.73百分點(diǎn))來說，都是在棲息地條件下儲藏，為什么FSA比FSS萌發(fā)率提高的幅度大?二者唯一的差別是FSA為濕沙藏，F(xiàn)SS為干沙藏。所以，本研究認(rèn)為碟果蟲實(shí)種子儲藏后的最適萌發(fā)溫度可能與儲藏溫度關(guān)系密切，萌發(fā)率的提高程度可能與儲藏的水分狀況有關(guān)，這還有待進(jìn)一步研究來證明。

圖3 不同溫度下儲藏方式對碟果蟲實(shí)種子幼苗生長的影響Fig.3 Effects of storage methods on seedling length of Corispermum patelliforme seeds at different temperatures

3.2 儲藏方式對幼苗長度的影響

本研究表明，種子經(jīng)過RSS和RDS儲藏后，種子萌發(fā)最適溫度范圍發(fā)生變化，這樣就會(huì)對幼苗生長產(chǎn)生一定的影響。碟果蟲實(shí)種子幼苗生長隨著溫度的升高先增加后下降，在15～30℃的范圍內(nèi)達(dá)到了最大值，可見通過儲藏處理后，幼苗生長最適溫度發(fā)生了改變(儲藏處理之前為20℃);可能是因?yàn)閮Σ厥沟糜绊懹酌缟L的酶系統(tǒng)發(fā)生了改變，這還有待進(jìn)一步研究;對RDS來說，種子萌發(fā)的最適溫度為20和25℃，可是幼苗生長最適的溫度范圍為15～30℃，而且在此溫度范圍幼苗長度沒有顯著變化，幼苗長度最大出現(xiàn)在20℃。對RSS來說，種子萌發(fā)最適的溫度為25℃，可是幼苗生長最適的溫度范圍為15～20℃，而且在此溫度范圍幼苗長度沒有顯著變化，幼苗長度最大出現(xiàn)在20℃。對CDS、FSS和FSA來說，種子萌發(fā)和幼苗生長最適溫度均為20℃，由此可見，CDS，F(xiàn)SS和FSA種子萌發(fā)和幼苗生長的最適溫度相同，而RDS和RSS幼苗生長的最適溫度在種子萌發(fā)的最適溫度左右波動(dòng)，而且這種波動(dòng)在其種子儲藏溫度范圍之內(nèi)波動(dòng)。對于FSS和FSA來說，種子萌發(fā)和幼苗生長的最適溫度均為20℃，與新采集的種子最適萌發(fā)溫度相一致，其萌發(fā)率與新種子相比也有所提高，說明在碟果蟲實(shí)棲息地的土壤種子庫中其種子的休眠會(huì)隨著在土壤種子庫中時(shí)間的不斷延長逐步地被打破，而且種子的活力不會(huì)受到很大的影響。對于CDS來說，最適種子萌發(fā)溫度和幼苗生長最適溫度均為20℃，只是種子萌發(fā)率和幼苗生長速度得到很大的提高。

4 結(jié)論

通過5種種子儲藏處理，種子的生活力沒有變化。通過RDS、RSS處理，種子萌發(fā)的最適溫度依次變?yōu)?0和25℃、25℃，其他兩種儲藏方式?jīng)]有改變，5種儲藏處理部分打破種子休眠的能力大小依次為CDS＞FSA＞RDS＞RSS＞FSS，其中冷干藏的效果最為明顯。通過RDS和RSS，碟果蟲實(shí)種子萌發(fā)和幼苗生長的最適溫度會(huì)在其儲藏溫度范圍之內(nèi)波動(dòng);通過CDS、FSS和FSA，種子萌發(fā)和幼苗生長的最適溫度不會(huì)改變。只是萌發(fā)率有所提高。

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