GA3處理對瀕危植物永瓣藤種子發(fā)芽的影響

孫維敏，雷楊，潘健

（1.黃山學(xué)院生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，安徽黃山245041；2.中國林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所，浙江富陽311400）

GA3處理對瀕危植物永瓣藤種子發(fā)芽的影響

孫維敏1,2，雷楊1，潘健1

（1.黃山學(xué)院生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，安徽黃山245041；2.中國林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所，浙江富陽311400）

以永瓣藤種子為實驗材料，研究了GA3處理對種子萌發(fā)的影響。結(jié)果表明，用濃度為100mg·L-1的GA3溶液浸泡種子，其浸種時間對種子發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)的影響差異不顯著；GA3濃度處理對永瓣藤種子發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)的影響顯著，300mg·L-1的GA3浸種12h，其種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)分別為(88.5±4.123)%、2.483±0.1293。

永瓣藤；GA3；種子萌發(fā)

永瓣藤(Monimopetalum chinense Rehd.)為衛(wèi)矛科(Celastraceae)永瓣藤屬(Monimopetalum)半常綠木質(zhì)藤本，多攀援于常綠或落葉闊葉林木之上，主要分布于安徽省和江西省海拔150-1000m的山谷、溝邊或山坡林中，為中國特有的單種屬植物，國家二級稀有瀕危保護(hù)物種[1,2]。永瓣藤的葉具有隨季節(jié)而變色的特點，春夏季為綠色，秋季轉(zhuǎn)紅，隆冬為深紅色，翌年春，待新葉長成方落去[3]。在江西民間，永瓣藤常用來治療風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎，并且具有較好的療效[4]。因此，永瓣藤是集觀賞、藥用于一身的珍稀樹種，具有較高的開發(fā)利用價值[5]。由于生殖障礙和生長環(huán)境不斷遭到破壞，自然分布的永瓣藤呈不斷縮小趨勢[6]。

永瓣藤種子具有休眠現(xiàn)象，赤霉素處理能有效打破其休眠[5]，但如何確定適當(dāng)?shù)慕N時間和赤霉素使用的濃度，本實驗作了進(jìn)一步探討。

1 材料與方法

1.1 供試材料

永瓣藤種子于2013年10月采于安徽省祁門縣牯牛降自然保護(hù)區(qū)，凈種風(fēng)干后放在4℃冰箱中冷藏備用。

1.2 試驗時間

發(fā)芽試驗于2014年11月份進(jìn)行。

1.3 試驗方法

1.3.1 種子千粒重的測定

從自然風(fēng)干的永瓣藤種子中，采用百粒重法測量永瓣藤種子千粒重，重復(fù)8次，并計算平均值、標(biāo)準(zhǔn)差及變異系數(shù)[7]。

1.3.2 發(fā)芽試驗

發(fā)芽試驗中，將處理的種子置于直徑為12cm的培養(yǎng)皿中，以一層脫脂棉加一層濾紙和適量蒸餾水為萌發(fā)基質(zhì)。試驗均在25℃，4600lx、24h/d的光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行，每天保持芽床濕潤并觀察記錄種子發(fā)芽情況。試驗中，每個處理4次重復(fù)，每次重復(fù)50粒種子。

1.浸種時間

在室溫下，用濃度為100mg·L-1的GA3溶液浸種，設(shè)置4個不同浸種時間，實驗設(shè)計見表1。

表1 GA3浸種時間實驗設(shè)計

2.GA3濃度

在室溫下用7個不同濃度GA3溶液浸種12h，然后放入光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行發(fā)芽實驗，實驗設(shè)計見表2。

表2 GA3濃度實驗設(shè)計

1.4 測定指標(biāo)

種子發(fā)芽以胚根大于種子的二分之一作為正常發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)，以連續(xù)5d沒有種子發(fā)芽作為種子發(fā)芽結(jié)束標(biāo)志，每天觀察并記錄種子發(fā)芽狀況。待發(fā)芽試驗記錄結(jié)束后，測定苗高、根長。按照以下公式計算種子的發(fā)芽能力和發(fā)芽時間。

1.發(fā)芽能力：

發(fā)芽率GR(%)=n/N×100%，n為最終發(fā)芽數(shù)，N為供試種子數(shù)；

發(fā)芽指數(shù)GI=∑(Gt／Dt)，Gt為第t日的發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)，發(fā)芽天數(shù)以置床時間為第0天；

活力指數(shù)VT=GI×S，S表示幼苗平均長度，即苗高、根長之和。

2.發(fā)芽時間[8]：

平均發(fā)芽時間MGT=∑(Gt×Dt)/∑Gt；

50%發(fā)芽時間(G50)：當(dāng)種子發(fā)芽率達(dá)到最終發(fā)芽率50%時的發(fā)芽天數(shù)。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)用Microsoft Excel2003和SPSS17.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行分析，發(fā)芽率進(jìn)行反正弦轉(zhuǎn)換。采用單因素方差分析(one-way ANOVA)進(jìn)行均值顯著性檢驗，用Duncan方法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 永瓣藤種子千粒重

經(jīng)測定，永瓣藤種子千粒重為(3.9918±0.0049)g，變異系數(shù)為0.1237%，屬于小粒種子。

2.2 不同浸種時間對永瓣藤種子發(fā)芽的影響

實驗結(jié)果（見表3）表明，不同浸種時間對永瓣藤種子發(fā)芽率(F=0.228，P＞0.05)和發(fā)芽指數(shù)(F=1.913，P＞0.05)的影響無顯著性差異；隨著浸種時間的延長，活力指數(shù)呈現(xiàn)上升趨勢，差異顯著(F=3.528，P＜0.05)，但浸種24-48h處理間的活力指數(shù)差異不顯著，浸種12與24小時的差異不顯著而與36h、48h差異均顯著。本實驗中，不同處理的種子均從置床之日后第11-12d開始陸續(xù)發(fā)芽，方差分析表明各處理間平均發(fā)芽時間（F＝4.539，P＜0.05）、50%發(fā)芽時間差異顯著（F=3.514，P＜0.05），其中浸種36h的平均發(fā)芽時間和50%發(fā)芽時間最短，分別為(17.6±1.46)d、(17.3±0.50)d，但與浸種24小時和48小時差異不顯著。

表3 GA3浸種時間對永瓣藤種子發(fā)芽的影響

2.3 不同GA3濃度對永瓣藤種子發(fā)芽的影響

由表4可知，GA3對永瓣藤種子發(fā)芽率的影響差異顯著(F=144.037，P＜0.05)，不同濃度GA3處理的種子發(fā)芽率均顯著高于對照組，表明GA3可以顯著提高永瓣藤種子的發(fā)芽率。其中用濃度為300mg·L-1的GA3處理的種子發(fā)芽率最高，為(88.5±4.123)%，但與濃度為100mg·L-1、200mg·L-1GA3處理的發(fā)芽率差異不顯著。

用濃度100-600mg·L-1的GA3處理種子，其種子發(fā)芽指數(shù)各處理間差異顯著(F=6.318，P＜0.05)，活力指數(shù)差異不顯著(F=0.833，P＞0.05)，置床后第11-12d開始陸續(xù)發(fā)芽，平均發(fā)芽時間(F=1.002，P＞0.05)、50%發(fā)芽時間(F=0.657，P＞0.05)均無顯著性差異。

2.4 不同處理的永瓣藤種子萌發(fā)過程

種子的發(fā)芽進(jìn)程圖可以直觀反映種子的發(fā)芽周期。分析圖3和圖4可知，GA3時間處理和不同濃度GA3處理的永瓣藤種子發(fā)芽時間跨度(發(fā)芽周期)基本一致，均在置床后第25d達(dá)到恒定值，可以由此得出永瓣藤種子發(fā)芽周期大約為25d左右。

圖3 不同GA3濃度下永瓣藤種子萌發(fā)過程

圖4 不同GA4浸種時間下永瓣藤種子萌發(fā)過程

3 結(jié)論與討論

種子休眠和萌發(fā)主要取決于種子內(nèi)部赤霉素(GA)、脫落酸(ABA)和細(xì)胞分裂素(CTK)3種激素的存在狀況及相對濃度的大小[9]。赤霉素是植物生長發(fā)育過程中的一種重要調(diào)節(jié)物質(zhì)，在植物生長發(fā)育中起著重要作用，它能通過促進(jìn)細(xì)胞分裂調(diào)控促進(jìn)物與抑制物的平衡來提高種子的發(fā)芽力[10]。

GA3能解除種子休眠，它可能影響了種子萌發(fā)中相關(guān)生理生化過程，宋發(fā)軍等[11]研究表明外源GA3處理促進(jìn)了華重樓種子中SOD、CAT、G6PDH酶活性以及ZT、內(nèi)源GA3和IAA含量的增加，降低了POD酶活性以及ABA含量。本研究中對照組（蒸餾水浸泡）發(fā)芽率僅為1.0±2.000%，而用GA3處理能顯著提高種子發(fā)芽率，說明外源激素對永瓣藤種子的萌發(fā)具有一定的調(diào)控作用。推測永瓣藤種子休眠可能是由于永瓣藤種子內(nèi)缺乏赤霉素或赤霉素含量未達(dá)到有效的生理濃度。因此，使用外源赤霉素進(jìn)行浸泡處理后，可以有效地改變“激素控制者”之間的平衡，促進(jìn)種子的萌發(fā)[9]。但赤霉素濃度和浸種時間對種子萌發(fā)的影響作用有差異，袁繼紅等[12]認(rèn)為赤霉素浸泡時間對種子萌發(fā)的影響大于濃度的影響，本實驗結(jié)果與之相反，赤霉素浸種時間對永瓣藤種子發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)影響差異不顯著，而赤霉素濃度對永瓣藤種子發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)影響顯著。

表4 GA3濃度對永瓣藤種子發(fā)芽的影響

屈燕等用赤霉素處理總狀綠絨蒿3個居群的種子，結(jié)果表明濃度為100-250mg·L-1的GA3處理可提高種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢，且差異極顯著，但GA3處理對平均發(fā)芽時間無顯著影響[13]。王非等研究發(fā)現(xiàn)，GA3能顯著提高齒葉鐵線蓮、林地錢線蓮褐、毛鐵線蓮和棉團(tuán)鐵線蓮種子的發(fā)芽率，對棉團(tuán)鐵線蓮種子的平均發(fā)芽時間縮短不明顯，但顯著縮短了其它3種鐵線蓮種子的平均發(fā)芽時間[14]。本實驗發(fā)現(xiàn)，100-600mg·L-1GA3處理顯著提高永瓣藤種子發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)，但對于起始發(fā)芽時間、平均發(fā)芽時間和50%發(fā)芽時間無顯著影響。GA3能提高具有休眠特性種子的發(fā)芽率，但對于平均發(fā)芽時間、起始萌發(fā)時間產(chǎn)生的影響，則因物種不同而有差異，因此，有專家推測GA3是否對不同物種的萌發(fā)指標(biāo)產(chǎn)生選擇性影響有待進(jìn)一步研究。

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The Effect of GA3on Seed Germination of the Endangered Plant of Monimopetalum chinense

Sun Weimin1,2,Lei Yang1,Pan Jian1
(1.School of Life and Environmental Sciences,Huangshan University,Huangshan245041,China;2.Research Institute of Subtropical Forestry,CAF,Fuyang 311400,China)

Monimopetalum chinense seeds are used as the experimental material,and the effect of GA3on seed germination is investigated.The results show that when the seeds are soaked in GA3solution with a concentration of 100mg·L-1,the soaking time has no significant impact on the final germination percentage and germination index;the effect of GA3concentration on the final germination percentage and germination index is significant.After being soaked in 300mg·L-1GA3for 12h,the final germination percentage and germination index of Monimopetalum chinense seeds are(88.5±4.123)%and 2.483±0.1293 respectively.

Monimopetalum chinense Rehd;GA3;seed germination

S722.1

A

1672-447X(2017)05-0051-004

2017-07-22

安徽省教育廳自然科學(xué)研究重點項目(KJ2013A241)；大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目(201510375005)

孫維敏(1993－)，安徽安慶人，碩士研究生，中國林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所，研究方向為經(jīng)濟(jì)林育種及栽培；潘健(1968－)，安徽黃山人，博士，黃山學(xué)院生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院副教授，研究方向為種苗學(xué)。

責(zé)任編輯：胡德明