橫斷山區(qū)小檗屬15種植物種子的萌發(fā)特性研究

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橫斷山區(qū)小檗屬15種植物種子的萌發(fā)特性研究

李文卉，李新華，段珺珺，張立存
(南京農業(yè)大學生命科學學院, 江蘇 南京 210095)

在實驗室條件下，探索了小檗屬種子的適宜萌發(fā)條件，并研究了該屬15種植物種子的萌發(fā)特性。結果顯示，在黑暗、70%濕度的智能人工氣候箱中，在20 ℃(12 h)/25 ℃(12 h)變溫條件下，在主要以醫(yī)用紗布為介質的培養(yǎng)皿中，11種植物種子的萌發(fā)時滯為6～16 d，平均為(11.36± 4.13)d；萌發(fā)持續(xù)時間為8～76 d，平均為(29.45±20.27)d；萌發(fā)率為53%～99%，平均為(81.00±17.61)%。而在25 ℃恒溫條件下，5種植物種子的萌發(fā)時滯為7～22 d，平均為(14.00± 5.69)d；萌發(fā)持續(xù)時間為21～46 d，平均為(31.33± 10.19)d；萌發(fā)率為34%～94%，平均為(69.50±22.71)%。有關研究結果為小檗屬野生植物種子的育苗工作提供了簡單易行的方法。

小檗屬； 種子萌發(fā)； 萌發(fā)條件； 萌發(fā)率

小檗屬(BerberisL.)是小檗科中最大的一個屬，在世界上有2個分布中心，其一為亞洲泛喜馬拉雅地區(qū)，大約有300種植物；其二為南美洲安第斯山脈，大約有200種植物[1-3]。小檗屬植物是一類重要的經(jīng)濟植物，尤其具有重要的藥用價值和觀賞價值[4-5]。橫斷山區(qū)地處我國西南部，是中國小檗屬物種多樣性最豐富的區(qū)域[3,6-7]。目前，盡管已有一些關于中國小檗屬種子萌發(fā)特性的研究報道，然而有關研究工作基本上在橫斷山區(qū)以外地區(qū)開展，并且研究材料主要為落葉灌木種類[8-11]。因此，本研究以在橫斷山區(qū)野外調查中采集的小檗屬15種植物種子為材料，在實驗室條件下，利用智能人工氣候箱，探索不同溫度條件、不同萌發(fā)介質對種子萌發(fā)的影響，進一步揭示小檗屬植物種子的適宜萌發(fā)條件。現(xiàn)將初步研究結果報道如下，以期為中國小檗屬野生植物的引種栽培工作提供參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

2013年10月至2014年11月，在橫斷山區(qū)調查并采集了小檗屬15種植物的成熟種子，其中常綠灌木12種，落葉灌木2種1變種。各種植物種子的產(chǎn)地見表1。種子帶回南京后，保存在4 ℃冰箱中，用于萌發(fā)實驗。

表1 橫斷山區(qū)小檗屬15種植物種子產(chǎn)地

種 類采集地生活型密葉小檗Berberisdavidii云南省劍川縣常綠灌木刺紅珠B．dictyophylla云南省玉龍縣落葉灌木鼠葉小檗B．iteophylla云南省雙柏縣常綠灌木麗江小檗B．lijiangensis云南省玉龍縣常綠灌木滑葉小檗B．liophylla四川省昭覺縣常綠灌木雞腳連B．paraspecta云南省玉龍縣常綠灌木顯脈小檗B．phanera云南省玉龍縣常綠灌木粉葉小檗B．pruinosa云南省玉龍縣常綠灌木卷葉小檗B．replicata云南省騰沖縣常綠灌木血紅小檗B．sanguinea四川省寶興縣常綠灌木近光滑小檗B．sublevis云南省騰沖縣常綠灌木大理小檗B．taliensis云南省玉龍縣常綠灌木疣枝小檗B．verruculosa四川省康定縣常綠灌木金花小檗B．wilsonae四川省康定縣落葉灌木古宗金花小檗B．wilsonaevar．guhtzunica四川省稻城縣落葉灌木

1.2 方 法

2014年4月至2015年12月，在實驗室中，選取各種植物外形完整且飽滿的種子各50粒，分別置于培養(yǎng)皿中，用蒸餾水浸泡24 h后備用。在直徑9 cm的培養(yǎng)皿中，放置20層7 cm×6 cm大小的醫(yī)用紗布，或疊放6張定性濾紙，分別將50粒種子均勻擺放在用水浸潤的紗布或濾紙上。將培養(yǎng)皿移至RGC-P 160 A型智能人工氣候箱中，在黑暗、70%濕度條件下，分別在5 ℃(12 h)/25 ℃(12 h)、20 ℃(12 h)/25 ℃(12 h)變溫條件下，以及在25 ℃恒溫條件下進行種子萌發(fā)實驗。各種條件下的萌發(fā)實驗均重復2次。

種子萌發(fā)期間，每天早晚對培養(yǎng)皿內種子各澆1次水，每次10 mL，保持種子、紗布或濾紙?zhí)幱跐駶櫊顟B(tài)。當胚根突破種皮，長度達1 mm以上時即記錄為萌發(fā)開始。之后，每天記錄各培養(yǎng)皿中萌發(fā)種子數(shù)，當連續(xù)7 d未見新增萌發(fā)種子時，最遲1次新增種子萌發(fā)日期即確定為該培養(yǎng)皿種子萌發(fā)的結束時間。種子萌發(fā)結束后，用四唑法對那些胚根未突破種皮的種子進行活性檢測[12]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

有關種子萌發(fā)指標計算方法如下。萌發(fā)時滯，萌發(fā)實驗開始到第1粒種子萌發(fā)所經(jīng)歷的天數(shù)(d)；萌發(fā)持續(xù)時間，萌發(fā)開始至萌發(fā)結束的天數(shù)(d)；萌發(fā)率，萌發(fā)實驗結束后，萌發(fā)種子數(shù)占種子總數(shù)的百分比(%)。利用SPSS 17.0 for Windows統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析，運用非參數(shù)檢驗中的Mann-Whitney U檢驗分析有關萌發(fā)指標的差異性，應用Spearman Correlation分析有關種子萌發(fā)指標之間的相關性。

2 結果與分析

2.1 不同萌發(fā)條件下15種種子的萌發(fā)指標

在智能人工氣候箱中，不同萌發(fā)條件下橫斷山區(qū)小檗屬15種植物種子都能夠順利萌發(fā)，萌發(fā)實驗結果詳見表2和圖1。萌發(fā)實驗結束后，用四唑法對沒有萌發(fā)的硬實種子進行活性檢測，發(fā)現(xiàn)種子都具有活性。在不同溫度條件、不同萌發(fā)介質上，15種種子的萌發(fā)時滯為6～23 d，平均為(12.89± 5.25)d；萌發(fā)持續(xù)時間為8～76 d，平均為(31.00±16.94)d；萌發(fā)率為34%～99%，平均為(77.17±19.11)%。此外，15種種子的萌發(fā)率與萌發(fā)時滯(r=-0.549，p=0.018)及萌發(fā)持續(xù)時間(r=-0.628，p=0.005)之間都存在著顯著的負相關，而萌發(fā)時滯與萌發(fā)持續(xù)時間之間卻不存在顯著的相關性(r=0.436，p=0.07)。

2.2 不同溫度條件對種子萌發(fā)指標的影響

密葉小檗、刺紅珠、鼠葉小檗等11種植物都在20 ℃(12 h)/25 ℃(12 h)變溫條件下，以紗布為介質的培養(yǎng)皿中完成萌發(fā)過程(表2，圖1)。它們種子的萌發(fā)時滯為6～16 d，平均為(11.36± 4.13)d，其中，5種種子的萌發(fā)時滯都在10 d以內，古宗金花小檗最短，僅為6 d，金花小檗、密葉小檗和雞腳連均為7 d，粉葉小檗為9 d；刺紅珠、滑葉小檗、鼠葉小檗和顯脈小檗的萌發(fā)時滯達15～16 d。11種種子的萌發(fā)持續(xù)時間為8～76 d，平均為(29.45± 20.27)d，其中，金花小檗、古宗金花小檗和近光滑小檗的持續(xù)時間都很短，分別為8，10 d和10 d；而滑葉小檗的持續(xù)時間最長，達76 d。11種種子的累計萌發(fā)率為53%～99%，平均為(81.00±17.61)%，其中，滑葉小檗最低，為53%，而古宗金花小檗最高，達99%。另外，鼠葉小檗、密葉小檗、近光滑小檗、金花小檗和粉葉小檗5種種子的萌發(fā)率也都在90%以上，分別為90%、93%、95%、96%和97%。

表2 小檗屬15種植物種子的萌發(fā)情況

序號種 類溫度(℃)介質萌發(fā)時滯(d)持續(xù)時間(d)萌發(fā)率(%)平均值±SD1 密葉小檗B．davidii20/25紗布72593±0．072 刺紅珠B．dictyophylla20/25紗布164161±0．153 鼠葉小檗B．iteophylla20/25紗布152590±0．064 麗江小檗B．lijiangensis25紗布82494±0．035 滑葉小檗B．liophylla20/25紗布167653±0．306 雞腳連B．paraspecta20/25紗布75082±0．117 顯脈小檗B．phanera20/25紗布153461±0．098 粉葉小檗B．pruinosa20/25紗布92597±0．049 卷葉小檗B．replicata25紗布142889±0．0110 血紅小檗B．sanguinea25紗布74234±0．1111 近光滑小檗B．sublevis20/25紗布131095±0．0712 大理小檗B．taliensis5/25濾紙234681±0．1225濾紙172781±0．1313 疣枝小檗B．verruculosa25濾紙224661±0．1325紗布162158±0．1120/25紗布142064±0．2014 金花小檗B．wilsonae20/25紗布7896±0．0615 古宗金花小檗B．wilsonaevar．guhtzunica20/25紗布61099±0．01

注：A為粉葉小檗；B為雞腳連；C為金花小檗；D為鼠葉小檗。圖1 小檗屬4種植物種子萌發(fā)形態(tài)

麗江小檗、卷葉小檗、血紅小檗等5種種子在25 ℃恒溫條件下，以紗布或濾紙為介質的培養(yǎng)皿中完成了萌發(fā)過程。5種種子的萌發(fā)時滯為7～22 d，平均為(14.00± 5.69)d，其中，血紅小檗和麗江小檗種子的萌發(fā)時滯都很短，分別為7 d和8 d；而疣枝小檗置于濾紙上種子的萌發(fā)時滯最長，達22 d。5種種子的萌發(fā)持續(xù)時間為21～46 d，平均為(31.33± 10.19)d，其中，疣枝小檗置于紗布上種子的持續(xù)時間最短，為21 d，但其置于濾紙上種子的持續(xù)時間卻最長，達46 d。5種種子的萌發(fā)率為34%～94%，平均為(69.50±22.71)%，其中，血紅小檗最低，為34%，而麗江小檗最高，達94%。

總的看來，在20 ℃(12 h)/25 ℃(12 h)變溫條件下、以及在25 ℃恒溫條件下，上述小檗屬植物11種種子與5種種子相比較，它們在萌發(fā)時滯(p=0.223)、萌發(fā)持續(xù)時間(p=0.480)及萌發(fā)率(p=0.158)上都不存在顯著差異。

大理小檗分別在5 ℃(12 h)/25 ℃(12 h)變溫條件下，以及25 ℃恒溫條件下，完成了萌發(fā)過程。在2種萌發(fā)溫度條件下，雖然大理小檗的累計萌發(fā)率都是81%，但是在25 ℃恒溫條件下，種子的萌發(fā)時滯及持續(xù)時間都分別減少了6 d和19 d。這種情況說明較高溫度條件可能促進種子的萌發(fā)進程。

疣枝小檗分別在2種溫度條件、2種萌發(fā)介質上完成了萌發(fā)過程。在3種萌發(fā)微環(huán)境條件中，在20 ℃(12 h)/25 ℃(12 h)變溫條件下，以紗布為介質的培養(yǎng)皿中，疣枝小檗種子的萌發(fā)時滯及萌發(fā)持續(xù)時間都最短，而萌發(fā)率卻最高(表2)。

3 討 論

在20 ℃/25 ℃變溫條件下，來自橫斷山區(qū)小檗屬11種植物種子的萌發(fā)率為53%～99%，平均為(81.00± 17.61)%；并且，萌發(fā)率與萌發(fā)時滯(r=-0.804，p=0.003)及萌發(fā)持續(xù)時間(r=-0.756，p=0.007)之間分別存在著顯著的負相關。這種情況說明，那些種子萌發(fā)早、萌發(fā)過程較快的種類，萌發(fā)率都比較高。古宗金花小檗和金花小檗的萌發(fā)時滯及萌發(fā)持續(xù)時間都很短，分別為6 d、7 d，及10 d、8 d，而它們種子的萌發(fā)率卻都很高，分別為99%和96%。尤其古宗金花小檗的萌發(fā)時滯最短，但種子萌發(fā)率卻最高。類似地，粉葉小檗種子的萌發(fā)時滯為9 d，而萌發(fā)率卻高達97%(表2)。在25 ℃恒溫條件下，5種植物種子的萌發(fā)率為34%～94%，平均為(69.50±22.71)%；并且，萌發(fā)率與萌發(fā)時滯之間(r=0.029，p=0.957)幾乎不存在相關性，萌發(fā)持續(xù)時間(r=-0.257，p=0.623)之間卻存在一定的負相關。

崔現(xiàn)亮等研究了小檗屬11種植物種子的萌發(fā)特性，發(fā)現(xiàn)僅有5種植物種子萌發(fā)率超過50%，其中，金花小檗種子的萌發(fā)率最高，達86.67%；4種種子的萌發(fā)率都在10%以下；其余2種種子沒有萌發(fā)[9]。這些種子的萌發(fā)率普遍低于本研究結果。究其原因，除了不同種類種子在生物學特性上存在差異外，溫度條件可能對種子的萌發(fā)特性具有重要影響。呂海英等研究發(fā)現(xiàn)，在恒溫條件下，小檗屬紅果小檗種子適宜萌發(fā)溫度為10 ℃，最適溫度為20～25 ℃；而在變溫條件下，10 ℃/20 ℃、10 ℃/25 ℃及15 ℃/25 ℃為種子萌發(fā)適宜溫度，萌發(fā)率達到94%以上[11]。崔現(xiàn)亮等認為，小檗屬植物種子萌發(fā)率與種子大小之間呈顯著的負相關[9]。本研究結果顯示，金花小檗和古宗金花小檗種子萌發(fā)率都高達96%以上，而且二者的種子都很小(圖1 C)。這種情況是否普遍存在，有待進一步研究。

呂海英等認為，用98%濃硫酸與一定濃度赤霉素聯(lián)合處理紅果小檗種子，種子萌發(fā)率能夠達到100%[10]。然而，本研究結果顯示，在不施加有關化學藥品的情況下，小檗屬15種植物種子都能夠順利萌發(fā)，并且，大多數(shù)種類的萌發(fā)率都在80%以上。此外，李劍在塑料大棚內通過直接播種，發(fā)現(xiàn)金花小檗種子萌發(fā)率為76%～88%[8]。因此，在苗木生產(chǎn)實踐中，小檗屬植物種子這些良好的萌發(fā)特性，將有利于有關種苗的培育工作。

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Study on Seed Germination Characteristics of 15 Species ofBerberisfrom Hengduan Mountains,Southwest China

LIWenhui,LIXinhua,DUANJunjun,ZHANGLicun
(College of Life Science,Nanjing Agricultural University,Nanjing Jiangsu 210095,China)

The suitable germination conditions for seeds ofBerberiswere explored in laboratory,and the germination characteristics of seeds of 15 species ofBerberiswere studied.In an intellectual artificial climate chamber,under conditions of darkness,70% humidity,changing temperatures of 20 ℃ (12 h) /25 ℃ (12 h),seeds of 11 species were evenly put on petri dishes,respectively,with medical gauze as the main substrate,the experimental results showed that the seeds began to germinate after time lags of 6-16 d,with average of (11.36± 4.13)d;the durations of seed germination were 8-76 d,with average of (29.45±20.27)d;and the germination percentages were 53%-99%,with average of (81.00±17.61)%.However, under constant temperature of 25 ℃,seeds of 5 Berberis species began to germinate after time lags of 7-22 d,with average of 14.00 d± 5.69 d;the duration of seed germination were 21-46 d, with average of (31.33± 10.19)d;and the germination percentages were 34%-94%,with average of 69.(50±22.71)%.The present research results may provide a relatively simple and a practically feasible method to raise seedlings from seeds of wild plants ofBerberis.

Berberis; seed germination; germination conditions; germination capacity

2016-06-13

國家自然科學基金項目“橫斷山區(qū)小檗屬Wallichianae組種內變異式樣及種間關系研究”(編號：31170174)。

李文卉(1991—)，女，碩士研究生，主要從事野生植物資源調查與利用研究；E-mail:2013116011@njau.edu.cn。

李新華，博士，副教授，E-mail:Lixinhua@njau.edu.cn。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2016.11.005

Q 949.746.8； Q 945.35

A

1001-4705(2016)11-0005-04