絲棉木種子休眠特性及其解除

盧 芳， 周 虹

(1.江蘇師范大學(xué)地理測繪與城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)院，江蘇徐州 221116； 2.江蘇省徐州市林業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，江蘇徐州 221004)

絲棉木(EuonymusbungeanusMaxim)為衛(wèi)矛科(Celastraceae)落葉小喬木；葉對生，先端急長尖狀，葉柄細(xì)長；花淡綠色，3～7朵呈聚傘花序；粉紅色蒴果4深裂；種子具有橘紅色假種皮[1]。絲棉木產(chǎn)于我國東北、華北以南各地，在日本、朝鮮、俄羅斯西伯利亞也有分布。絲棉木喜光、耐寒、耐旱也耐水濕[2]；花期為5月，果于10月成熟，蒴果成熟時呈粉紅色，掛果期較長，是良好的觀果樹種，在園林中具有一定的應(yīng)用前景；其樹皮、根皮均含硬橡膠，種子富含工業(yè)用油[3]，木材可作為雌刻用材和工藝制品用材[4]，因而具有較好的推廣應(yīng)用價值。近幾年來，絲棉木苗木的生產(chǎn)越來越受到重視，從栽培技術(shù)到新品種的培育都有研究[5]。目前，絲棉木在生產(chǎn)中主要采用播種育苗，因此，了解其休眠特性對于絲棉木的苗木生產(chǎn)具有很好的指導(dǎo)作用。

樹木種子在形態(tài)成熟后為其提供適宜發(fā)芽的環(huán)境條件仍然不發(fā)芽的現(xiàn)象叫作自然休眠。引起樹木種子自然休眠的原因主要是種皮透性不良、種胚還沒有充分成熟、種子中含有發(fā)芽的抑制物質(zhì)等[6]。具有休眠特性的樹木種子需要放置一段時間后，或經(jīng)過人工催芽才能發(fā)芽。目前，對于絲棉木種子休眠機(jī)制的研究較少，田曉璇等研究認(rèn)為，導(dǎo)致絲棉木種子休眠的主要原因是種子中，主要是胚乳中存在發(fā)芽抑制物質(zhì)[7]。

1 材料與方法

1.1 材料

本試驗所用絲棉木種子采集于安徽省蕭縣黃藏峪國家森林公園內(nèi)，于2016年10月22日選取5株光照條件較好、生長優(yōu)良的母樹上采集的果實，采后自然晾干，使果實充分開裂后揉搓脫出種子，再經(jīng)風(fēng)選和篩選得到帶有假種皮的種子，用A處理表示。將一半帶有假種皮的種子放在水中浸泡，反復(fù)搓揉淘洗去掉假種皮后再自然風(fēng)干，得到純凈種子，用B處理表示。A、B處理的種子千粒質(zhì)量分別為23.85、15.94 g，含水量分別為9.15%、6.12%。

1.2 方法

1.2.1 發(fā)芽率、生活力的測定 發(fā)芽率、生活力的測定于2016年11月初進(jìn)行。生活力的測定采用2,3,5-三苯基氯化四氮唑(TTC)染色法[8]。分別將A處理、B處理的種子用四分法抽樣，然后將每個樣品取100粒種子，分別浸入 20 ℃溫水中48 h，24 h換1次水，同時將浸種容器置于20 ℃恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)，使種子吸水膨脹，然后小心將吸脹種子的種皮輕輕劃開。將劃破種皮的種子置于培養(yǎng)皿中，加入TTC溶液以淹沒種子。然后將培養(yǎng)皿放在黑暗處的30 ℃恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)3 h。染色后取出種子，用清水沖洗后解剖觀察胚、胚乳的染色情況。計算4個樣品的平均生活力。

發(fā)芽率的測定在上海海向儀器設(shè)備廠生產(chǎn)的PQX-250人工氣候培養(yǎng)箱中進(jìn)行，設(shè)置發(fā)芽溫度為25 ℃，將發(fā)芽箱內(nèi)的相對濕度控制在70%左右。A、B處理的種子用四分法抽樣，抽取4份樣品，每個樣品取100粒種子。每個樣品的種子先用20 ℃溫水浸種48 h，再用0.2%質(zhì)量濃度的高錳酸鉀溶液消毒，最后用蒸餾水清洗后置床。發(fā)芽基質(zhì)為高溫蒸煮過的細(xì)沙，發(fā)芽試驗時間為30 d。計算4個樣品的平均發(fā)芽率。

1.2.2 絲棉木種子浸提液的生物測定 將帶有假種皮的種子反復(fù)揉搓使假種皮脫離，收集假種皮備用。再將去除假種皮的種子放入20～30 ℃溫水中浸泡48 h以上，讓種子充分吸脹后利用解剖針、解剖刀和鑷子將種子解剖，將種皮、胚乳、胚分開放置。然后將假種皮、種皮、胚乳、胚放入通風(fēng)干燥的環(huán)境中自然風(fēng)干。稱取風(fēng)干的假種皮、種皮、胚乳、胚各2 g研磨粉碎后分別裝入50 mL三角瓶中，每個三角瓶中加入 10 mL 濃度為80%的甲醇溶液，混合加塞后放入溫度控制在25 ℃的恒溫?fù)u床中密閉振蕩浸提，24 h后取出，過濾，再向三角瓶中加入10 mL 80%甲醇溶液重復(fù)浸提1次，將2次過濾所得浸提液混合在一起，放入上海亞榮生化儀器廠生產(chǎn)的 RE-2000A 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中蒸去甲醇，用蒸餾水洗下蒸餾余物，定容至20 mL，得0.1 g/mL浸提液。然后將此浸提液分別稀釋得到濃度為原浸提液濃度25%、50%、75%的浸提液。用25%、50%、75%、100%浸提液和蒸餾水(CK)分別浸泡白菜種子，每個處理設(shè)4個重復(fù)，每個重復(fù)設(shè)100粒種子。浸種12 h后，將浸泡的白菜種子置床(在直徑為9 cm的培養(yǎng)皿中鋪入吸足各浸泡液的濾紙)，在25 ℃培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行白菜籽發(fā)芽試驗。72 h后統(tǒng)計白菜籽的發(fā)芽率(以胚根長于白菜籽的直徑為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn))。白菜種子來源于徐州市蔬菜種子有限公司門市店，純度≥96%，凈度≥98%，發(fā)芽率≥85%，水分含量≤7%。

1.2.3 不同處理方法下絲棉木種子的發(fā)芽試驗 于2016年11月初取一部分去掉假種皮的種子和帶種皮種子，分別放入 4 ℃ 冷藏箱內(nèi)進(jìn)行低溫層積催芽40 d，然后取出。催芽溫度以低溫最好，溫度高時種子易霉變。不進(jìn)行層積催芽的種子也放入4 ℃冷藏箱中冷藏。發(fā)芽試驗前將經(jīng)過層積催芽的和沒有經(jīng)過層積催芽的種子分別用0.5 g/L高錳酸鉀溶液浸泡2 h，進(jìn)行消毒后再進(jìn)行發(fā)芽試驗。然后將消毒的沒有層積催芽的去假種皮和帶假種皮的種子分別用250、500 mg/L赤霉素和蒸餾水浸泡48 h后置床。因此可見，對種子發(fā)芽的影響因素共有2個，即種子的處理方法和催芽方法，種子處理方法共有 2個水平，催芽方法有4個水平，詳見表1。將各處理的種子置床，以高溫消毒的細(xì)沙為基質(zhì)，放于恒溫20 ℃、經(jīng)75%乙醇消毒的光照培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行發(fā)芽試驗，發(fā)芽時間為 30 d，每個處理設(shè)50粒種子，重復(fù)4次。

表1 種子發(fā)芽試驗的因素水平

1.2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析 試驗數(shù)據(jù)用Excel 2010軟件進(jìn)行統(tǒng)計，用SPSS 19.0進(jìn)行方差分析和Duncan’s多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 秋季成熟時絲棉木種子的生活力和發(fā)芽率

從表2可以看出，本研究所用批次絲棉木種子有、無假種皮生活力的分別占88.5%、89.0%。從染色情況看，有生活力的種子種胚上基本沒有未染色的斑塊，胚乳染色效果也較好，說明TTC溶液已經(jīng)滲透到胚腔中，絲棉木種子的種皮透性較好。從表3可以看出，剛采集的有假種皮的種子發(fā)芽率為0，無假種皮的種子發(fā)芽率平均不超過8.3%，與89.0%的生活力相比相差較大，說明絲棉木種子存在明顯的生理休眠現(xiàn)象。從表3還可以看出，A處理的種子在發(fā)芽過程中腐爛的數(shù)量明顯多于B處理的種子，因為假種皮在高溫高濕環(huán)境中容易孳生細(xì)菌，從而產(chǎn)生腐爛現(xiàn)象。

表2 絲棉木種子生活力測定結(jié)果

表3 絲棉木種子發(fā)芽力測定結(jié)果

2.2 種子浸提液的生物測定結(jié)果

由圖1可以看出，假種皮甲醇浸提液對白菜籽的發(fā)芽存在抑制作用，隨著濃度的提高，白菜籽的發(fā)芽率明顯降低。用25%、50%、75%、100%的假種皮浸提液浸種的白菜籽平均發(fā)芽率分別為39.5%、23.8%、6.3%、5.8%，與對照(平均發(fā)芽率為86.5%)相比白菜籽的發(fā)芽率下降得特別明顯。此外，種皮、胚乳的甲醇浸提液也對白菜籽的發(fā)芽存在一定的抑制作用，用25%、50%、75%、100%種皮和胚乳甲醇浸提液浸種的白菜籽平均發(fā)芽率分別為69.8%、49.5%、27.5%、20.3%和79.0%、74.3%、65.5%、41.0%；種胚的甲醇浸提液對白菜籽的發(fā)芽幾乎不存在影響，用25%、50%、75%、100%種胚的甲醇浸提液浸種的白菜籽平均發(fā)芽率分別為86.0%、85.8%、88.8%、85.3%。

對種子不同部位的甲醇浸提液處理的白菜籽發(fā)芽率分別進(jìn)行單因素方差分析。在進(jìn)行方差分析之前對各處理分別采用Bartlett檢驗法進(jìn)行方差齊性檢驗[9]，結(jié)果表明，各處理的誤差方差均具備齊性，因此判斷，可以進(jìn)行方差分析。從表4可以看出，對照組與假種皮、種皮、胚乳的浸提液處理間差異均極顯著，說明絲棉木假種皮、種皮、胚乳中均存在發(fā)芽抑制物質(zhì)；對照組與種胚的浸提液處理間差異不顯著，說明種胚中不存在發(fā)芽抑制物質(zhì)。從表5可以看出，假種皮抑制作用最強(qiáng)，其浸提液對白菜籽的發(fā)芽抑制作用顯著高于其他部分，各部分浸提液的抑制強(qiáng)度依次為假種皮>種皮>胚乳>胚。

表4 不同濃度的浸提液浸泡后白菜籽的發(fā)芽率方差分析結(jié)果

2.3 不同處理方法的種子發(fā)芽試驗結(jié)果

不同處理方法下種子的平均發(fā)芽率見表6。對表6的數(shù)據(jù)進(jìn)行雙因素方差分析，由表7可以看出，種子是否去除假種皮對發(fā)芽影響顯著，催芽方法對發(fā)芽率有極顯著影響。2個因素相比可知，催芽方法的影響較大。從表6還可以看出，低溫層積的種子發(fā)芽率最高。但是，在發(fā)芽試驗過程中發(fā)現(xiàn)帶假種皮的種子出現(xiàn)腐爛現(xiàn)象明顯高于不帶假種皮的種子。因此，在實際生產(chǎn)過程中可以通過去除絲棉木種子的假種皮來低溫貯藏種子以保存種子的生活力，播種前40 d進(jìn)行層積催芽以提高發(fā)芽率。

3 結(jié)論與討論

通過絲棉木種子發(fā)芽率、生活力的測定，發(fā)現(xiàn)剛采集的種子生活力達(dá)到89%。2，3，5-三苯基氯化四氮唑染色時絕大多數(shù)種子的種胚上基本不存在未染色的斑塊，胚乳染色效果也較好，說明TTC溶液已經(jīng)滲透到胚腔中，從而也說明絲棉木種子的種皮透性較好，因此可見，絲棉木種子不存在機(jī)械障礙導(dǎo)致其不能萌發(fā)的問題。通過絲棉木種子浸提液的生物測定發(fā)現(xiàn)，假種皮、種皮、胚乳中均含有發(fā)芽抑制物質(zhì)，其中假種皮中的發(fā)芽抑制物質(zhì)最多。這與田曉璇等研究的絲棉木種子休眠原因不同，他們認(rèn)為絲棉木種子生理休眠的主要原因是胚乳中存在發(fā)芽抑制物質(zhì)[7]，這可能與他們僅做了胚乳、胚的浸提液的生物測定有關(guān)。在研究引起種子生理休眠的各種因素中，發(fā)芽抑制物質(zhì)的存在被認(rèn)為是最重要的原因之一，一般都采用赤霉素和層積處理來打破此類休眠[10-12]。本試驗通過不同催芽方法處理絲棉木種子進(jìn)行發(fā)芽試驗，發(fā)現(xiàn)用層積催芽和250 mg/L赤霉素處理種子均能去除發(fā)芽抑制物質(zhì)。因為絲棉木假種皮不利于種子貯藏，在實際生產(chǎn)過程中通過水的浸漚去除假種皮后低溫貯藏種子以保存種子的生活力，春季播種前40d進(jìn)行層積催芽以提高發(fā)芽率。

表5 不同濃度浸提液浸泡后的白菜籽發(fā)芽率多重比較

表6 不同處理方法的絲棉木種子的平均發(fā)芽率

表7 不同處理方法的絲棉木種子發(fā)芽率方差分析結(jié)果