不同采種期對(duì)國(guó)槐種子萌發(fā)及生理代謝的影響1)

李婷　彭祚登

(省部共建森林培育與保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(北京林業(yè)大學(xué))，北京，100083)

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不同采種期對(duì)國(guó)槐種子萌發(fā)及生理代謝的影響1)

李婷彭祚登

(省部共建森林培育與保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(北京林業(yè)大學(xué))，北京，100083)

摘要為合理確定國(guó)槐種子采收期，分別于2014年9月份到2015年2月份分8個(gè)時(shí)間段采收國(guó)槐種子，并觀察測(cè)定不同時(shí)間采收種子的形態(tài)特征，吸水萌發(fā)能力，可溶性糖、淀粉、可溶性蛋白及粗脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)等指標(biāo)。結(jié)果表明：11月中旬國(guó)槐莢果全部縊縮為念珠狀，種子變至深棕色和黑色，種皮堅(jiān)硬致密；種子含水量的減少主要集中在10月份；種子質(zhì)量在11月15日后基本維持穩(wěn)定狀態(tài)；10月底到12月初硬實(shí)性種子逐漸增多，吸水萌發(fā)能力減弱，逐漸達(dá)到形態(tài)成熟；可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)在10月26日到12月25日基本維持穩(wěn)定狀態(tài)，之后出現(xiàn)顯著下降；淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，12月5日達(dá)到最大值；可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)在11月中旬前逐漸升高，之后出現(xiàn)明顯下降最終趨于穩(wěn)定；粗脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)從10月26日到12月25日基本維持在同一水平，之后出現(xiàn)明顯下降；基于種子內(nèi)含物成分的穩(wěn)定和外種皮的致密程度，研究認(rèn)為，11月中旬到12月中旬是國(guó)槐種子采收的最佳時(shí)期。

關(guān)鍵詞國(guó)槐；采種期；營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

分類號(hào)S722.1+3

Effect of Different Seed Collecting Time Periods on Germination and Physiological Metabolism ofSophorajaponicaSeeds

Li Ting, Peng Zuodeng

(Key Laboratory for Silviculture and Conservation, Ministry of Education, Beijing Forestry University, Beijing 100083, P. R. China)//Journal of Northeast Forestry University，2016,44(3)：33-36.

In order to determine suitableSophorajaponicaseed collecting time period, we determined morphology characteristics, water absorption germination capacity, soluble sugar content, starch content, soluble protein content, fat content by observation and test methods from September 2014 to February 2015.S.japonicapods all turned into moniliform, seeds changed to dark brown or black, and the seed coat was hard and dense in mid-November. Thousand seed weight maintained a stable state mainly after November 15 th. From the end of October to early December, hard-coatedness seeds increased gradually, water absorption germination capacity weakened, to reach morphological maturity gradually. Soluble sugar content was basiclly stable during October 26 th to December 25 th then declined obviously. The starch content tended to rise slowly, then decline gradually, and achieved maximum on December 5 th. The soluble protein content was increased gradually before mid-November, and then declined obviously finally stabilized. The fat content maintained the same level during October 26 th to December 25 th, and then declined obviously. Based on stable seed inclusion and seed coat dense degree, mid-November to mid-December was the suitable seed collecting time period.

KeywordsSophora japonica; Seed collecting time period; Nutients

國(guó)槐(Sophorajaponica)作為中國(guó)多個(gè)城市的市樹，廣泛應(yīng)用于街道、公園的綠化配置中，國(guó)槐及其變型系列具有很好的利用前景和研究?jī)r(jià)值[1-3]。生產(chǎn)上對(duì)國(guó)槐苗木的需求量越來越大。國(guó)槐多采用扦插、嫁接、播種等繁殖方法[4]，其中種子繁殖是獲得大量苗木的有效途徑[1]，高品質(zhì)種子的生產(chǎn)十分重要。國(guó)槐種子經(jīng)冬不落[5]，若不及時(shí)采集，就會(huì)影響種子活力。目前，對(duì)國(guó)槐種子采收期的研究還未見報(bào)道。因此，確定最佳的采種期具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[6-9]。

1材料與方法

選取的國(guó)槐結(jié)實(shí)觀察與種實(shí)采集樣株位于北京市海淀區(qū)圓明園附近，地理坐標(biāo)為116°17′39″～116°18′23″E，39°59′46″～39°59′55″N，國(guó)槐樣株胸徑為15～25 cm，處于結(jié)實(shí)盛期，無病蟲害，生長(zhǎng)狀況良好。

種實(shí)采集與處理：于2014年9月16日至2015年2月3日，每隔20 d，共8次，隨機(jī)選取國(guó)槐大量結(jié)實(shí)的單株采集果實(shí)，采回后的果實(shí)樣品在陰涼處分開攤放，并進(jìn)行人工脫粒、凈種。獲取的種子一部分于冰箱4 ℃保存，用于形態(tài)指標(biāo)、含水量的測(cè)定，以及吸水萌發(fā)試驗(yàn)；另一部分種子在烘箱中105 ℃下殺青10 min后于烘箱中80 ℃烘至恒質(zhì)量，并保存于干燥器中備用。

種實(shí)形態(tài)的觀察：對(duì)觀測(cè)種子樣品隨機(jī)抽取少量進(jìn)行種實(shí)顏色的觀察并拍照。四分法抽取待測(cè)樣品，用千分之一天平測(cè)定種子質(zhì)量，3次重復(fù)。

含水量的測(cè)定：樣品脫粒后即測(cè)。采用105 ℃恒質(zhì)量法。隨機(jī)稱取5 g左右的測(cè)定樣品，放入預(yù)先烘干的稱量瓶中，烘至恒質(zhì)量，3次重復(fù)。

含水量=((樣品烘干前的質(zhì)量-樣品烘干后的質(zhì)量)/樣品烘干前的質(zhì)量)×100%。

種子吸水萌發(fā)試驗(yàn)：選取飽滿的色澤光亮的國(guó)槐種子，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%的高錳酸鉀溶液消毒30 min，蒸餾水沖洗干凈，45 ℃溫水浸種24 h后，將50粒種子放在鋪有雙層濕潤(rùn)濾紙的培養(yǎng)皿上，并置于光照培養(yǎng)箱中25 ℃進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)，每天16 h光照，8 h黑暗。以胚根突破種皮至種長(zhǎng)1/2算為發(fā)芽。3次重復(fù)。連續(xù)3 d無發(fā)芽的種子，則發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)束。計(jì)算吸水萌發(fā)率。

吸水萌發(fā)率=(正常發(fā)芽粒數(shù)/供試種子數(shù))×100%。

生理指標(biāo)的測(cè)定：取不同采種期的國(guó)槐種子干樣，進(jìn)行各生理指標(biāo)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定?？扇苄蕴呛偷矸圪|(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定采用蒽酮濃硫酸法；可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定采用考馬斯亮藍(lán)G-250法；種子內(nèi)粗脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)的測(cè)定采用索氏提取器法[10-11]。

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)：試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用OriginPro8.0軟件進(jìn)行圖表制作，采用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS20進(jìn)行方差分析。

2結(jié)果與分析

2.1不同采種期國(guó)槐種實(shí)的外觀特性

種實(shí)顏色和形態(tài)的變化是反應(yīng)種子成熟的重要指標(biāo)之一。經(jīng)觀察，9月16日到10月6日，莢果和種子顏色鮮綠，種皮組織幼嫩，水分較多；10月26日前后，部分莢果縊縮成念珠狀，種子顏色逐漸加深至暗黑色；到11月15日，莢果全部縊縮為念珠狀，種子變至深棕色和黑色，種皮結(jié)構(gòu)致密，質(zhì)地堅(jiān)硬(圖1、圖2)。

圖1　不同采種期國(guó)槐果實(shí)外觀形態(tài)的變化

圖2　不同采種期國(guó)槐種子外觀形態(tài)的變化

2.2不同采種期國(guó)槐種子含水量和質(zhì)量的變化

種子含水量是反映種子內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化與積累程度的重要指標(biāo)，通過測(cè)定不同采種期國(guó)槐種子含水量(表1)，可以看出，不同的采種時(shí)間，種子含水量明顯不同，在種子形成到成熟直至過熟的過程中，種子含水量呈現(xiàn)不斷下降最終趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)。在10月6日到10月26日，種子含水量下降迅速，從58.03%±2.01%下降至19.92%±1.81%，降低65.67%，10月26日之后種子水分下降幅度減緩，11月15日到12月25日的近40d，種子含水量從13.05%±1.65%降至9.81%±1.25%，僅降低24.83%，之后種子含水量基本維持在穩(wěn)定的狀態(tài)。表明國(guó)槐種子含水量的減少主要集中在10月份，對(duì)于國(guó)槐采種林，該時(shí)期要多加注意肥水管理和病蟲害的防治。

種子質(zhì)量是種子活力的重要指標(biāo)之一，通過測(cè)定不同采種期國(guó)槐種子質(zhì)量(表1),可知，在種子形成到成熟直至過熟的過程中，種子質(zhì)量呈現(xiàn)先上升后下降最終趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)。采樣初期，種子的內(nèi)含物質(zhì)不斷積累，種子質(zhì)量逐漸增大，在10月6日達(dá)到最大值((374.57±18.70)mg·粒-1)，之后由于種子體積縮小、含水量減少，種子質(zhì)量顯著下降，10月26日后下降幅度減緩，到11月15日基本維持在穩(wěn)定狀態(tài)，之后變化差異不顯著(P>0.05)。表明在11月中旬國(guó)槐種子含水量開始達(dá)到較低水平，貯藏營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)維持穩(wěn)定狀態(tài)。

2.3不同采種期國(guó)槐種子吸水萌發(fā)率的變化

吸脹是種子萌發(fā)的起始階段，國(guó)槐種子吸水萌發(fā)能力與種皮致密程度息息相關(guān)。通過逐日統(tǒng)計(jì)觀察，不同采種期國(guó)槐種子吸水萌發(fā)率有顯著差異(P<0.05)。從表1可看出，在種子形成到成熟直至過熟的過程中，種子吸水萌發(fā)率呈先上升后下降最終趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)。在9月16日到10月6日，種子吸水萌發(fā)率顯著提高并達(dá)到峰值92.30%±2.09%，之后逐漸下降，其中10月26日到11月15日下降迅速，從78.40%±4.56%降至26.80%±2.44%，下降65.82%，到12月5日以后，吸水萌發(fā)率基本維持穩(wěn)定狀態(tài)，變化差異不顯著(P>0.05)。表明國(guó)槐在10月底到12月初硬實(shí)性種子增多，吸水萌發(fā)能力減弱，種子逐漸達(dá)到形態(tài)成熟。

2.4不同采種期國(guó)槐種子可溶性糖和淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化

在種子發(fā)育過程中可溶性糖對(duì)貯藏物質(zhì)的積累和轉(zhuǎn)化有重要的作用。通過測(cè)定不同采種期國(guó)槐種子可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)(表1)，可以看出，10月6日國(guó)槐種子可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到最大值6.09%±0.23%，之后種子進(jìn)行物質(zhì)積累，可溶性游離態(tài)的糖類將轉(zhuǎn)化成不可溶的貯藏物質(zhì)，到10月26日質(zhì)量分?jǐn)?shù)急劇下降至1.38%±0.12%，之后基本維持穩(wěn)定狀態(tài)，變化差異不顯著(P>0.05)，12月25日到1月14日可溶性糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降，差異顯著(P<0.05)，之后質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化趨于平緩，到2月3日質(zhì)量分?jǐn)?shù)降到最低值(1.10%±0.15%)。表明國(guó)槐種子物質(zhì)積累階段主要集中在10月份，到12月底若不及時(shí)采收種子，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)將逐漸喪失。

淀粉是不可溶性糖中的重要組成部分，不僅是主要的貯藏物質(zhì)，同時(shí)參與植物的抗逆等代謝活動(dòng)[12-13]。通過測(cè)定不同采種期國(guó)槐種子淀粉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(表1)，可以看出，在種子形成到成熟直至過熟的過程中，淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化趨勢(shì)為先上升后下降。9月16日淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為最低值(0.76%±0.07%)，之后逐漸上升，到12月5日達(dá)到峰值(3.68%±0.14%)，其中10月26日到11月15日，淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)雖有小幅度下降，但變化差異不顯著(P>0.05)。從12月5日之后質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸下降。

2.5不同采種期國(guó)槐種子可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化

種子中多數(shù)可溶性蛋白是參與各種生理生化反應(yīng)的酶類，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化是反映植物體代謝狀況的重要指標(biāo)之一，能間接反應(yīng)物質(zhì)代謝的強(qiáng)弱[14]。通過測(cè)定不同采種期國(guó)槐種子可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)(表1)，可以看出，在種子形成到成熟直至過熟的過程中，可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)基本呈先上升后下降最后趨于穩(wěn)定的趨勢(shì)。10月6日到11月15日，可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)上升迅速，達(dá)到峰值(14.44%±0.39%)，之后40 d出現(xiàn)明顯的下降，到12月25日之后蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)基本維持同一水平，變化差異不顯著(P>0.05)。表明種子中代謝活動(dòng)同樣呈現(xiàn)出先增強(qiáng)后減弱最終達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)，11月中旬前國(guó)槐種子代謝活動(dòng)旺盛，溶解狀態(tài)的養(yǎng)料逐漸轉(zhuǎn)化為難溶解的貯藏物質(zhì)。

2.6不同采種期國(guó)槐種子粗脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化

脂肪是國(guó)槐種子中重要的貯藏物質(zhì)之一，在種子成熟過程中由糖分轉(zhuǎn)化而來，是種子貯藏能量的重要過程。通過測(cè)定不同采種期國(guó)槐種子粗脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)(表1)，可以看出，9月16日到10月6日，粗脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)從6.73%±0.10%增加到6.83%±0.09%，僅提高1.49%，基本維持在同一水平，到10月26日質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著上升，達(dá)到最大值(7.97%±0.14%)，之后60 d粗脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)雖有小幅度的波動(dòng)，但變化差異不顯著(P>0.05)。12月25日到1月14日，質(zhì)量分?jǐn)?shù)顯著下降，2月3日達(dá)到最低值(7.08%±0.11%)。

表1　不同采種期對(duì)國(guó)槐種子萌發(fā)及生理指標(biāo)的影響

注：表中同列數(shù)字后不同小寫字母表示處理間在0.05水平差異顯著(P<0.05)。

3結(jié)論與討論

國(guó)槐莢果成熟后不開裂，具宿存性，過早或過晚采收都將影響種子的品質(zhì)，及時(shí)采收是獲得高質(zhì)量種子的關(guān)鍵。種子成熟往往伴隨著果實(shí)形態(tài)特性的變化，10月6日到10月26日，種胚已形成，且具有較高的發(fā)芽能力，處于生理成熟期，若采收后及時(shí)播種，可縮短休眠期，提高發(fā)芽率，但此時(shí)種子含水量較大，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)多處于易溶狀態(tài)，呼吸作用強(qiáng)，抗逆性低，采收后不利于貯藏。隨著種子不斷發(fā)育，11月中旬，莢果果皮失水變硬，果實(shí)縊縮成念珠狀，種皮結(jié)構(gòu)逐漸發(fā)育完成，顏色變?yōu)楹谧厣?，質(zhì)地堅(jiān)硬致密，初步判斷這個(gè)階段種子已達(dá)形態(tài)成熟，此時(shí)種子含水量、種子質(zhì)量都基本達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，抗逆性增強(qiáng)，耐貯藏。若不及時(shí)采收，易遭受蟲害、凍害等，影響種子質(zhì)量。

種子的形成和發(fā)育實(shí)際上是物質(zhì)和能量不斷變化和積累的過程。隨著種子成熟，含水量下降，可溶性糖轉(zhuǎn)化為非溶解態(tài)的貯藏物質(zhì)?？扇苄蕴琴|(zhì)量分?jǐn)?shù)在10月26日到12月25日，基本維持穩(wěn)定狀態(tài)，之后出現(xiàn)顯著下降。在種子形成到成熟直至過熟的過程中，淀粉質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化趨勢(shì)為先上升后下降，9月16日開始質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸積累，到12月5日達(dá)到峰值，之后若不及時(shí)采收質(zhì)量分?jǐn)?shù)將逐漸降低。可溶性蛋白質(zhì)量分?jǐn)?shù)在11月15日前逐漸升高，之后出現(xiàn)明顯下降最終趨于穩(wěn)定。粗脂肪質(zhì)量分?jǐn)?shù)從10月中下旬到12月中下旬基本維持在同一水平，之后會(huì)出現(xiàn)養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的喪失。

綜上結(jié)果可初步確定，國(guó)槐種子采收期以11月中旬到12月中旬為最佳。但這個(gè)階段種子進(jìn)入休眠期，種子吸水萌發(fā)能力降低，播種時(shí)需破除硬實(shí)性，打破種子休眠。

另外，種子成熟還受光照、營(yíng)養(yǎng)水平、經(jīng)營(yíng)管理水平等因素的影響，因此，采收種子時(shí)最好選擇向陽的、生長(zhǎng)狀況好的國(guó)槐，以期獲得高品質(zhì)的種子。在實(shí)際中，由于氣候和地理位置的不同，國(guó)槐的物候期可能有所差異，最佳采種期也可能推遲或提前，但幅度不會(huì)太大[8]。

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收稿日期：2015年9月21日。

第一作者簡(jiǎn)介：李婷，女，1990年7月生，省部共建森林培育與保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(北京林業(yè)大學(xué))，碩士研究生。E-mail：liting900726@126.com。通信作者：彭祚登，省部共建森林培育與保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(北京林業(yè)大學(xué))，副教授。E-mail：zuodeng@sina.com。

1)北京市科技計(jì)劃項(xiàng)目。

責(zé)任編輯：任俐。