溫度對(duì)鳳丹種子萌發(fā)和上胚軸生長(zhǎng)抑制的影響

梅玉芹劉政安宋松泉

（1云南省臨滄市種子管理站，臨滄677000；2中國(guó)科學(xué)院植物研究所，北京 100093）

溫度對(duì)鳳丹種子萌發(fā)和上胚軸生長(zhǎng)抑制的影響

梅玉芹1劉政安2宋松泉2

（1云南省臨滄市種子管理站，臨滄677000；2中國(guó)科學(xué)院植物研究所，北京 100093）

以成熟的鳳丹種子為材料，研究了種子對(duì)水分的吸收、溫度對(duì)種子萌發(fā)的影響以及低溫處理對(duì)解除萌發(fā)種子上胚軸生長(zhǎng)抑制的作用。結(jié)果表明：鳳丹種子不存在休眠特性；種子萌發(fā)具有熱抑制現(xiàn)象，萌發(fā)后的種子（幼苗）具有上胚軸生長(zhǎng)抑制；適宜溫度能使萌發(fā)熱抑制的種子恢復(fù)萌發(fā)，低溫處理能有效地解除萌發(fā)種子的上胚軸生長(zhǎng)抑制。

鳳丹；種子；萌發(fā)熱抑制；上胚軸生長(zhǎng)抑制；低溫

鳳丹（Paeonia ostii）為芍藥科（Paeoniaceae）芍藥屬（Paeonia）牡丹組（Sect. Moutan）的多年生落葉小灌木，是目前油用牡丹栽培的主要品種[1]。鳳丹種子具有上胚軸休眠特性，在適宜溫度下胚根發(fā)育成根，而上胚軸不伸長(zhǎng)，處于休眠狀態(tài)，必須經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的低溫后上胚軸才能伸長(zhǎng)[2]。鄭光華[3]報(bào)道牡丹種子萌發(fā)后根長(zhǎng)在4cm時(shí)添加赤霉素可促進(jìn)上胚軸伸長(zhǎng)。張霽等[4]認(rèn)為低溫處理的適宜根長(zhǎng)為2～3cm。張玉剛等[5]認(rèn)為，牡丹種子上胚軸休眠只有在胚根長(zhǎng)達(dá)3cm時(shí)5℃低溫處理1～2周才能打破休眠，否則沒(méi)有效果。林松明等[6]在解除鳳丹上胚軸休眠研究中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)根長(zhǎng)大于4cm時(shí)，用4℃低溫處理20～25d可以解除鳳丹上胚軸休眠。但是，關(guān)于低溫處理解除鳳丹種子上胚軸休眠所需的生長(zhǎng)狀態(tài)還不清楚。本文以成熟的鳳丹種子為材料，在上述工作的基礎(chǔ)上，研究了種子對(duì)水分的吸收、溫度對(duì)種子萌發(fā)的影響以及低溫解除萌發(fā)種子上胚軸生長(zhǎng)抑制的作用，以期找到低溫解除鳳丹種子上胚軸生長(zhǎng)抑制的適宜生長(zhǎng)狀態(tài)，為油用牡丹育苗提供技術(shù)參數(shù)。

1 材料與方法

1.1 材料 鳳丹種子于2016年8月初采自河南洛陽(yáng)牡丹種植基地。種子采集后放在25℃、75%相對(duì)濕度中晾干。種子千粒重為364g，含水量為8.4%（鮮重為基礎(chǔ)）。

1.2 種子對(duì)水分的吸收 將種子置于墊有2層濾紙的培養(yǎng)皿中，每個(gè)培養(yǎng)皿中加入10mL蒸餾水，于20℃下吸脹。3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)25粒種子。第1天每2h測(cè)定一次種子的重量，第2～4天每12h測(cè)定一次，第5天后每24h測(cè)定一次；同時(shí)觀(guān)察種子的萌發(fā)狀態(tài)。

1.3 溫度對(duì)種子萌發(fā)的影響 種子經(jīng)選擇后，用自來(lái)水在室溫下浸泡48h，期間換幾次水；然后將種子置于直徑為150mm、裝有濕潤(rùn)珍珠巖的培養(yǎng)皿中，分別在15℃、20℃、25℃和30℃下進(jìn)行萌發(fā)。每個(gè)溫度3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)50粒種子。珍珠巖含水量為60%～70%，種子與珍珠巖的比例為1∶4。每2d觀(guān)察一次，以胚根突破種皮2mm作為種子萌發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)，記錄萌發(fā)種子數(shù)和補(bǔ)充消耗的水分。當(dāng)種子萌發(fā)37d時(shí)測(cè)量萌發(fā)種子的根長(zhǎng)，萌發(fā)52d時(shí)計(jì)算最終萌發(fā)率。

1.4 低溫處理對(duì)解除萌發(fā)種子上胚軸生長(zhǎng)抑制的影響 將在20℃下種子萌發(fā)37d后根長(zhǎng)為0cm、0.2cm和3.0～6.0cm的種子/幼苗進(jìn)行2種處理。（1）分別在4℃中層積0d、10d、20d、30d和40d，方法是將種子/幼苗埋在含水量為60%～70%的珍珠巖中，種子與珍珠巖的體積比例為1∶4；然后置于20℃下生長(zhǎng)，觀(guān)察低溫處理對(duì)上胚軸生長(zhǎng)抑制的影響。（2）直接在4℃下層積生長(zhǎng)136d，觀(guān)察對(duì)上胚軸生長(zhǎng)抑制的作用；所產(chǎn)生的幼苗于恒溫光照培養(yǎng)室中培養(yǎng)，觀(guān)察其生長(zhǎng)狀態(tài)。每個(gè)重復(fù)30粒種子/幼苗，3次重復(fù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 種子對(duì)水分的吸收 鳳丹種子種皮較厚，堅(jiān)硬革質(zhì)。在吸脹初期，種子的吸水速率逐漸增加，到吸脹18h時(shí)，吸水速率達(dá)到最大，為2.63mg/seed·h，隨后種子的吸水速度減慢。與此同時(shí)，種子含水量隨著吸水時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸增加，吸水至298h，種子的含水量為77.94%，此時(shí)種子開(kāi)始萌發(fā)（表1）。

表1 鳳丹種子的水分吸收進(jìn)程

2.2 溫度對(duì)種子萌發(fā)的影響 從表2可知，在15℃下，鳳丹種子的初萌期為13d，13～23d種子萌發(fā)較快，23～31d種子萌發(fā)減慢，第31天萌發(fā)結(jié)束，最終萌發(fā)率為58.0%。在20℃下，初萌期為11d，11～15d種子萌發(fā)慢，15～37d種子萌發(fā)較快，37d時(shí)萌發(fā)率為92.7%，52d萌發(fā)結(jié)束，萌發(fā)率為94.7%（表2）。在25℃下，初萌期為25d，種子萌發(fā)較慢，37d萌發(fā)結(jié)束，萌發(fā)率僅有10.7%。在30℃下，種子不萌發(fā)，部分種子腐爛。表明20℃為鳳丹種子萌發(fā)的適宜溫度。

將在15℃、20℃、25℃和30℃下萌發(fā)52d未萌發(fā)的種子轉(zhuǎn)移至20℃下繼續(xù)萌發(fā)，觀(guān)察對(duì)逆境溫度的修復(fù)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：經(jīng)15℃萌發(fā)52d的未萌發(fā)種子轉(zhuǎn)移至20℃下繼續(xù)萌發(fā)30d，種子萌發(fā)率不變；25℃和30℃下未萌發(fā)的種子轉(zhuǎn)移至20℃下，其萌發(fā)率分別由10.7%提高到58.0%，由0提高到56.0%（表2）。

表2 不同溫度下鳳丹種子的萌發(fā)進(jìn)程 （%）

不同溫度下不同萌發(fā)時(shí)間鳳丹種子胚根的長(zhǎng)度及其百分率觀(guān)察表明：15℃和20℃下有利于根的生長(zhǎng)，25℃下根的生長(zhǎng)受到抑制；20℃比15℃較為有利，例如在20℃下根長(zhǎng)大于5cm的比例為13.7%，高于15℃下的1.2%（表3、表4）。觀(guān)察試驗(yàn)表明，在20℃下部分根已經(jīng)長(zhǎng)出多條側(cè)根。可見(jiàn)，20℃為鳳丹種子萌發(fā)的適宜溫度。

表3 不同溫度下不同萌發(fā)時(shí)間鳳丹種子胚根的長(zhǎng)度 （cm）

表4 萌發(fā)37d時(shí)鳳丹種子根長(zhǎng)的范圍及其百分率 （%）

2.3 低溫處理對(duì)解除種子上胚軸生長(zhǎng)抑制的影響將不同根長(zhǎng)的種子/幼苗于4℃下層積不同時(shí)間后，再置于20℃下生長(zhǎng)。根長(zhǎng)為0cm的種子對(duì)4℃處理不起反應(yīng)；根長(zhǎng)為0.2cm和3.0～6.0cm的種子經(jīng)過(guò)4℃處理后，上胚軸生長(zhǎng)率隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)而增加（表5）。不同根長(zhǎng)的種子一直在20℃下只長(zhǎng)根，上胚軸生長(zhǎng)受到抑制不生長(zhǎng)，且種子均出現(xiàn)不同程度的腐爛。

將不同根長(zhǎng)的種子/幼苗置于4℃下生長(zhǎng)136d后，根長(zhǎng)為0cm、0.2cm和3.0～6.0cm的種子的上胚軸生長(zhǎng)率分別為90.7%、98.6%和96.8%（表5），且無(wú)種子腐爛；將這些幼苗進(jìn)行移栽，在恒溫光照培養(yǎng)室中培養(yǎng)，均能成活成苗。

表5 低溫處理下不同根長(zhǎng)種子上胚軸的生長(zhǎng)率 （%）

3 討論

種子休眠是指具有活力的種子在適宜的萌發(fā)條件下暫時(shí)不能完成萌發(fā)的特性[7]。鳳丹種子的含水量隨著吸水時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸增加，表明鳳丹種子的種皮是透水的，不存在物理休眠。

本研究表明，在15℃和20℃下，鳳丹種子的初萌期分別為13d和15d，萌發(fā)至37d時(shí)，種子的萌發(fā)率分別為58%和92.7%，胚根長(zhǎng)分別為3.54cm和3.76cm；表明鳳丹種子不存在休眠特性，在適宜的條件下能夠正常萌發(fā)。這些結(jié)果與楊期和等[8]的報(bào)道不同，他們認(rèn)為牡丹種子具有休眠特性，包括胚軸（下胚軸）和胚芽（上胚軸）。在25℃和30℃下未萌發(fā)的種子轉(zhuǎn)移至20℃下能使種子恢復(fù)萌發(fā)，表明鳳丹種子具有萌發(fā)熱抑制現(xiàn)象；結(jié)果類(lèi)似于萵苣種子的萌發(fā)熱抑制[9]。本研究認(rèn)為用“上胚軸生長(zhǎng)抑制（growth inhibition of epicotyls）”比用“上胚軸休眠（epicotyl dormancy）”更能準(zhǔn)確地描述牡丹種子的幼苗生長(zhǎng)狀態(tài)。此外，鳳丹種子千粒重為364g，為大粒種子，發(fā)芽床不宜為濾紙，而應(yīng)采用沙床或以珍珠巖、蛭石為基質(zhì)。

盡管在15℃和20℃下，尤其是在20℃下鳳丹種子能夠萌發(fā)，但上胚軸生長(zhǎng)受到抑制；這些結(jié)果與鄭光華[3]的報(bào)道一致。根長(zhǎng)為0.2cm和3.0～6.0cm的種子經(jīng)過(guò)4℃處理后上胚軸生長(zhǎng)率隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，根長(zhǎng)為0.2cm的種子高于根長(zhǎng)為3.0～6.0cm的種子，表明低溫處理能有效地解除鳳丹幼苗的上胚軸生長(zhǎng)抑制。不同根長(zhǎng)的種子置于4℃下136d后，種子上胚軸的生長(zhǎng)率大于90%，且無(wú)種子腐爛，與鄭光華[3]、張霽等[4]和林松明等[6]的報(bào)道有差異，即鳳丹種子萌發(fā)到一定階段后就能感受低溫，從而解除上胚軸生長(zhǎng)抑制，但其機(jī)理有待進(jìn)一步研究。

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[4] 張霽，劉心民．低溫解除牡丹種子上胚軸休眠的試驗(yàn)[J]．浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008（3）：295-296

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2017-03-31）