菊花種子發(fā)芽特性的研究

楊中義，尚嘉琪，何金靜，張春來，呂晉慧

菊花種子發(fā)芽特性的研究

楊中義，尚嘉琪，何金靜，張春來，呂晉慧

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)，山西 太谷 030801)

以發(fā)育良好的地被菊品種俏粉閣、賽牡丹種子為材料，研究了播種前處理、溫度、光照條件對種子萌發(fā)的影響，明確菊花種子的發(fā)芽特性。結(jié)果表明：播種前浸種一定時(shí)間可顯著提高菊花種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率；20 ℃恒溫培養(yǎng)是種子萌發(fā)的最佳溫度條件，變溫培養(yǎng)可以促進(jìn)種子萌發(fā)；8 h的光照可有效促進(jìn)菊花種子萌發(fā)；6 700 lx光照強(qiáng)度下菊花種子的發(fā)芽率最高。

菊花；種子發(fā)芽；溫度；光照

菊花(Chrysanthemum)作為我國十大名花以及世界四大鮮切花之一，有著較高的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益，被廣泛應(yīng)用于盆栽、切花和園林綠化中。菊花種子極為細(xì)小，千粒重約為0.320 g，培育困難。目前，菊花育種以雜交育種最為普遍，而種子萌發(fā)是雜交育種的前提。

文卿琳等對棉花種子研究發(fā)現(xiàn)，不同溫度處理對種子發(fā)芽率有極顯著影響。吳震等認(rèn)為，山葵種子發(fā)芽最適宜的溫度范圍是15 ℃～20 ℃，且需要在強(qiáng)光下進(jìn)行。柴紹榮認(rèn)為，除蟲菊種子發(fā)芽的適宜溫度是18 ℃～23 ℃，以20 ℃為最佳，達(dá)到25 ℃時(shí)種子發(fā)芽受到抑制，達(dá)到30 ℃時(shí)種子已不能發(fā)芽。趙艷艷、石艷華等認(rèn)為，浸種處理可以提高種子活力、打破休眠、促進(jìn)種子早發(fā)、提高發(fā)芽率等，其中水浸催芽是最傳統(tǒng)的方法，也是最有效的方法之一。

明確菊花種子發(fā)芽特性對提高其發(fā)芽率以及菊花雜交育種繁育后代具有重要意義。目前，國內(nèi)對菊花種子發(fā)芽特性的研究鮮見報(bào)道。因此，筆者選取2種地被菊品種的種子，對其萌發(fā)特性進(jìn)行初步研究，探索菊花播種前處理、種子發(fā)芽最適宜溫度以及光照條件，以提高種子的發(fā)芽率及發(fā)芽勢，為菊花雜交育種提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

供試材料為地被菊優(yōu)良品種俏粉閣和賽牡丹當(dāng)年開花結(jié)實(shí)、發(fā)育良好且飽滿的種子，12 月采收后去殼陰干，裝入牛皮紙袋中于4 ℃冰箱內(nèi)保存。試驗(yàn)于2015年和2016年在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院中心實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

用0.1%升汞對種子進(jìn)行消毒2 min，再用無菌水沖洗3次后將其均勻放置于底部鋪有2層濾紙的無菌培養(yǎng)皿(d=90 mm)中，并向培養(yǎng)皿中注入2 mL無菌水(以浸濕種子和濾紙為宜)，置于相應(yīng)培養(yǎng)條件下培養(yǎng)。每個(gè)處理50粒種子，3次重復(fù)。以胚根露出種皮2 mm作為種子萌發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，每天定時(shí)記錄種子萌發(fā)情況，至連續(xù)15 d內(nèi)無種子萌發(fā)為止。

統(tǒng)計(jì)種子發(fā)芽勢及發(fā)芽率，發(fā)芽勢(GP)(%)是發(fā)芽過程中日發(fā)芽種子數(shù)達(dá)到最高峰時(shí)，發(fā)芽的種子數(shù)占供試種子數(shù)的百分率；發(fā)芽率(GR)(%)是種子發(fā)芽總數(shù)占供試種子數(shù)的百分率。

1.3試驗(yàn)處理

1.3.1 預(yù)處理對菊花種子萌發(fā)的影響

20 ℃黑暗條件下培養(yǎng)，預(yù)處理設(shè)置4個(gè)時(shí)間梯度：不處理(CK)，蒸餾水浸泡0.5 h，蒸餾水浸泡1.0 h，蒸餾水浸泡3.0 h.

1.3.2 培養(yǎng)溫度對菊花種子萌發(fā)的影響

1) 恒溫：黑暗條件下培養(yǎng)，設(shè)置4個(gè)溫度梯度：10 ℃，20 ℃，25 ℃，30 ℃.

2) 變溫：12 h/12 h(光照/黑暗)條件下培養(yǎng)，設(shè)置4個(gè)溫度梯度：30 ℃/20 ℃，25 ℃/20 ℃，25 ℃/10 ℃，20 ℃/10 ℃.

1.3.3 光照對菊花種子萌發(fā)的影響

1) 光照時(shí)間：20 ℃條件下培養(yǎng)，設(shè)置5個(gè)時(shí)間梯度：24 h(光照)，8 h/16 h(光照/黑暗)，12 h/12 h(光照/黑暗)，16 h/8 h(光照/黑暗)，24 h(黑暗).

2) 光照強(qiáng)度：20 ℃條件下培養(yǎng)，設(shè)置4個(gè)光強(qiáng)梯度：10 000 lx，8 740 lx，6 700 lx，3 140 lx.

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

使用Excel 2010統(tǒng)計(jì)整理數(shù)據(jù)，SPSS 17.0進(jìn)行方差分析與多重比較(LSD法)。顯著性差異水平為p<0.05，用小寫字母標(biāo)注表示。

2 結(jié)果與分析

2.1預(yù)處理對種子萌發(fā)的影響

蒸餾水浸泡預(yù)處理對種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率的影響見表1和圖1.

由表1，圖1可以看出，播種前預(yù)處理一定時(shí)間，可顯著提高菊花種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率。其中，蒸餾水浸泡0.5 h時(shí)，俏粉閣種子發(fā)芽勢最高；蒸餾水浸泡1.0 h時(shí)，賽牡丹種子發(fā)芽勢最高。浸泡1.0 h時(shí)，兩個(gè)品種的發(fā)芽率最高。俏粉閣和賽牡丹種子經(jīng)蒸餾水浸泡后，其發(fā)芽勢顯著高于CK.隨著預(yù)處理時(shí)間的延長，種子發(fā)芽勢有降低的趨勢。蒸餾水浸泡0.5 h，1 h后，賽牡丹種子發(fā)芽率顯著高于CK和浸泡3 h的，且浸泡0.5 h，1 h之間差異不顯著。說明，播種前用蒸餾水浸泡種子0.5 h有利于促進(jìn)種子發(fā)芽。

表1 預(yù)處理對種子發(fā)芽勢的影響

圖1 預(yù)處理對種子發(fā)芽率的影響

2.2培養(yǎng)溫度對種子萌發(fā)的影響

恒溫對種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率的影響見表2和第21頁圖2，圖3.

表2 恒溫對種子發(fā)芽勢的影響

由表2，圖2，圖3可以看出，恒溫培養(yǎng)顯著影響種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率。其中，隨著培養(yǎng)溫度的升高，種子發(fā)芽勢呈先升高后下降的趨勢，且在20 ℃時(shí)，2個(gè)地被菊品種種子發(fā)芽勢最高。10 ℃，20 ℃恒溫培養(yǎng)條件下，種子發(fā)芽率顯著高于25 ℃，30 ℃時(shí)。且20 ℃培養(yǎng)條件下，種子發(fā)芽起始時(shí)間比其它處理提前。說明，20 ℃恒溫培養(yǎng)是菊花種子萌發(fā)的最佳溫度條件。

圖2 恒溫對俏粉閣種子發(fā)芽率的影響

圖3 恒溫對賽牡丹種子發(fā)芽率的影響

變溫對種子發(fā)芽勢的影響見表3.

表3 變溫對種子發(fā)芽勢的影響

變溫對種子發(fā)芽率的影響見圖4，圖5.

圖4 變溫對俏粉閣種子發(fā)芽率的影響

圖5 變溫對賽牡丹種子發(fā)芽率的影響

由表3，圖4，圖5可以看出，變溫培養(yǎng)對種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率有一定影響。其中，俏粉閣種子發(fā)芽勢由大到小依次為25 ℃/20 ℃>30 ℃/20 ℃>25 ℃/10 ℃>20 ℃/10 ℃；賽牡丹種子發(fā)芽勢由大到小依次為25 ℃/20 ℃>25 ℃/10 ℃>30 ℃/20 ℃>20 ℃/10 ℃.說明，種子的發(fā)芽勢在25 ℃/20 ℃處理下最佳。另外，25 ℃/20 ℃條件下，2種菊花種子發(fā)芽率最高。30 ℃/20 ℃，25 ℃/10 ℃，20 ℃/10 ℃變溫條件下，種子發(fā)芽率高于25 ℃，30 ℃恒溫條件下的，且萌發(fā)起始時(shí)間提前。說明，變溫培養(yǎng)有利于提高菊花種子發(fā)芽率。

2.3光照時(shí)間對種子萌發(fā)的影響

光照時(shí)間對種子發(fā)芽勢的影響見表4.

表4 光照時(shí)間對種子發(fā)芽勢的影響

光照時(shí)間對種子發(fā)芽率的影響見圖6，第22頁圖7.

圖6 光照時(shí)間對俏粉閣種子發(fā)芽率的影響

圖7 光照時(shí)間對賽牡丹種子發(fā)芽率的影響

由表4，圖6，圖7可以看出，光照時(shí)間顯著影響種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率。其中，光照8 h時(shí)，種子發(fā)芽勢顯著高于其它處理，光照24 h，16 h，12 h及0 h時(shí)種子發(fā)芽勢無顯著差異。俏粉閣種子發(fā)芽率由大到小依次為8 h/16 h(光照/黑暗)>16 h/8 h(光照/黑暗)>24 h(黑暗)>24 h(光照)>12 h/12 h(光照/黑暗)；賽牡丹種子發(fā)芽率由大到小依次為12 h/12 h(光照/黑暗)>8 h/16 h(光照/黑暗)>24 h(光照)>16 h/8 h>24 h(黑暗)。說明，8 h/16 h(光照/黑暗)是菊花種子萌發(fā)的最佳光照時(shí)間。

2.4光照強(qiáng)度對種子萌發(fā)的影響

光照強(qiáng)度對種子發(fā)芽勢的影響見表5.

表5 光照強(qiáng)度對種子發(fā)芽勢的影響

光照強(qiáng)度對種子發(fā)芽率的影響見圖8，圖9.

圖8 光照強(qiáng)度對俏粉閣種子發(fā)芽率的影響

由表5可以看出，光照強(qiáng)度對種子的發(fā)芽勢有一定的影響。總體來看，隨著光照強(qiáng)度的降低，種子發(fā)芽勢呈先升后降的趨勢。說明，菊花種子在發(fā)芽的過程中需要一定光照，但在強(qiáng)光下其發(fā)芽勢受到抑制。由圖8，圖9可以看出，光照強(qiáng)度顯著影響種子的發(fā)芽率。俏粉閣種子發(fā)芽率隨著光照強(qiáng)度的降低而不斷增加；賽牡丹種子發(fā)芽率隨光照強(qiáng)度的變化也發(fā)生變化，兩者均在6 700 lx光照處理下種子發(fā)芽率最高。綜上所述，6 700 lx是菊花種子萌發(fā)的最佳光照強(qiáng)度。

圖9 光照強(qiáng)度對賽牡丹種子發(fā)芽率的影響

3 討論

浸種一定時(shí)間可以顯著提高菊花種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率，且浸種0.5 h效果最佳，這與趙艷艷、石艷華、陳翔、張麗等的研究結(jié)果一致。這是因?yàn)椴シN前用蒸留水浸泡可以增加種子含水量，隨著含水量的增加，種子生命活動(dòng)明顯增強(qiáng)，呼吸作用逐漸提高，同時(shí)種子中所含發(fā)芽抑制物質(zhì)濃度降低，促使其發(fā)芽率提高。且張麗等發(fā)現(xiàn)室溫下清水浸種20 h，毛紅椿種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率達(dá)最大值，與菊花種子有差異，說明最佳浸種時(shí)間與種子自身特性有關(guān)。但筆者缺少不同浸泡時(shí)間處理下種子含水量數(shù)值的測定。楊期和等認(rèn)為，種子發(fā)芽率下降的速率與其自身含水量呈正相關(guān)。這與筆者的研究結(jié)果不符，可能與種子含水量有關(guān)。因此，今后應(yīng)測定不同浸泡時(shí)間下種子含水量變化的具體數(shù)值以及種子內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)含量的變化。

培養(yǎng)溫度對種子萌發(fā)的影響顯著，20 ℃是菊花種子萌發(fā)的最適宜溫度。其原因在于溫度影響種子新陳代謝，隨著溫度的升高，種子活動(dòng)明顯加強(qiáng)，當(dāng)達(dá)到最適溫度時(shí)其活力最強(qiáng)。繼續(xù)升高溫度可能會(huì)使種子失水，所含蛋白質(zhì)在高溫下變性，造成干旱脅迫，從而降低種子活力。吳震等認(rèn)為山葵種子發(fā)芽的最適溫度在15 ℃～20 ℃，溫度過低或過高都會(huì)使發(fā)芽率下降，這與筆者的研究結(jié)果類似。自然環(huán)境中溫度呈動(dòng)態(tài)變化，此時(shí)種子的活動(dòng)是否會(huì)和恒溫狀態(tài)一樣，有待進(jìn)一步研究。在種子萌發(fā)的適宜溫度范圍內(nèi)，變溫培養(yǎng)時(shí)種子萌發(fā)率高于25 ℃，30 ℃恒溫培養(yǎng)，且萌發(fā)起始時(shí)間提前，說明變溫培養(yǎng)有利于菊花種子萌發(fā)。這與宋兆偉等、林濤等研究結(jié)果一致，可能是植物適應(yīng)當(dāng)?shù)貢円箿夭瞽h(huán)境所致。

光對植物種子萌發(fā)的影響是一個(gè)復(fù)雜的生理過程，光不直接參與種子的萌發(fā)，而是打破種子休眠的信號(hào)刺激。8 h的光照時(shí)間、較低的光照強(qiáng)度有利于菊花種子萌發(fā)，與劉波等研究結(jié)果一致。而林濤等發(fā)現(xiàn)沙地云杉在持續(xù)黑暗和16 h/8 h(光照/黑暗)條件下萌發(fā)率較高，這是不同植物種子需光性不同所致。然而，筆者僅限于單因子變量，光照時(shí)間和光照強(qiáng)度的不同組合對種子萌發(fā)的影響更具有現(xiàn)實(shí)意義。因此筆者將繼續(xù)多因子試驗(yàn)，綜合探討光照對菊花種子萌發(fā)的影響。

綜上所述，20 ℃，8 h的光照時(shí)間與6 700 lx的光照強(qiáng)度是菊花種子萌發(fā)最適宜的條件，且浸種、變溫培養(yǎng)有利于種子萌發(fā)。

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StudyonGerminationCharacteristicsofChrysanthemumSeeds

YangZhongyi,ShangJiaqi,HeJinjing,ZhangChunlai,LvJinhui

(ShanxiAgriculturalUniversity,Taigu030801,China)

To determine the seed germination characteristics ofchrysanthemum,the effects of pretreatment,temperature and light conditions on the germination of the seeds were studied with the well developed seeds of ground-coverchrysanthemumvarieties (‘qiaofenge’and ‘saimudan’) as materials.Results showed that the seed germination potential and rate could be significantly improved by soaking seeds for a certain time before sowing.The optimum temperature condition for seed germination was constant temperature culture at 20 ℃ and temperature changed culture could promote seed germination.The seed germination rate was the highest under 6 700 lx light intensity.

Chrysanthemum; Seed germination; Temperature; Light

S682.1

A

1007-726X(2017)03-0019-05

2017-06-03

國家“十二五”科技支撐計(jì)劃課題(2013BAD01B07)；國家自然基金項(xiàng)目(30972021)；山西農(nóng)業(yè)大學(xué)青年學(xué)科帶頭人及學(xué)術(shù)骨干計(jì)劃項(xiàng)目(XG201213)

楊中義(1992— )，男，山西懷仁人，山西農(nóng)業(yè)大學(xué)在讀碩士研究生。

呂晉慧(1972— )，女，山西祁縣人，山西農(nóng)業(yè)大學(xué)教授，碩士生導(dǎo)師。