楓楊種子休眠與萌發(fā)特性研究

王寶龍，徐君霞，李明月，趙彤彤，張鵬,*

0 引言

楓楊（Pterocarya stenoptera C. DC.）屬于胡桃科（Juglandaceae）楓楊屬，速生落葉闊葉喬木，長江流域和淮河流域重要的優(yōu)良鄉(xiāng)土改造樹種，以種子繁殖為主［1-3］；楓楊耐濕性極強， 根系發(fā)達對堤岸具有保護作用［4-8］。楓楊滯灰能力較強，姿態(tài)優(yōu)美，是很好的行道綠化樹種［9-10］。楓楊對氟離子和鎘的耐受力和積累能力很強，適宜水體氟、鎘污染嚴重區(qū)域水體凈化和植被的恢復［11-14］。近幾年，有研究發(fā)現(xiàn)，楓楊屬植物的乙醇提取液還具有很強的抗腫瘤活性，對油茶炭疽病有較強抑制作用［15-17］。楓楊葉因含沒食子酸、槲皮素等成分而具有殺死釘螺的作用，因此是長江中下游地區(qū)江湖灘地興林滅螺及綜合開發(fā)的主要造林樹種［18］，但20世紀70年代后由于城鄉(xiāng)建設楓楊大量被砍伐，使得楓楊數(shù)量急劇減少［19］。國外對楓楊的研究很少，國內研究主要集中在種源的分布，抗逆性，滅螺生態(tài)系統(tǒng)的應用，楓楊提取物的純化、成分分析及醫(yī)療應用等方面［13-15，18，20-25］，對其休眠原因及解除方法缺乏研究。近幾年，隨著人們對楓楊的重視，楓楊造林用苗量迅速增加，但因其種子具體休眠性，給播種育苗造成了一定困難。因此，系統(tǒng)研究楓楊種子休眠與萌發(fā)特性對其育苗生產實踐意義重大。本文以成熟的楓楊種子為材料，研究其種子休眠原因、解除方法及適宜萌發(fā)溫度條件，為其種子繁殖提供理論和技術依據(jù)。

1 研究材料與方法

1.1 試驗材料

試驗用楓楊種子（翅果）采自東北林業(yè)大學校內植物園中的成年母樹上。種子在室內陰干后置于冰箱中（3℃）冷藏備用，種子千粒重56.67 g。

1.2 研究方法

1.2.1 種子透水性測定

取10粒種子（去種翅）稱重后置于燒杯中用自來水浸泡，每24 h取出種子用濾紙擦干水分后稱重，種子鮮重不再增加時結束。繪制種子吸水曲線。

1.2.2 種子浸提物的生物測定

取部分種子（5 g）置于80%甲醇溶液中，用塑料薄膜封瓶口，置于0～4℃條件下避光浸提48 h，經減壓蒸餾后定容至5 mL蒸餾水中作為原液（1 g/ml），再將部分原液稀釋5倍（0.2 g/ml）和10倍（0.1 g/ml）。用不同濃度種子浸提溶液進行白菜種子的生物測定。白菜種子置于墊有一層濾紙的直徑為9 mm塑料培養(yǎng)皿中，每皿滴入3 mL浸提液，以加入3 mL蒸餾水處理為對照，每種處理50粒種子，4次重復。將培養(yǎng)皿置于25℃恒溫培養(yǎng)箱中（8 h光照）培養(yǎng)，24 h后計算白菜種子發(fā)芽率。

1.2.3 種子解除休眠處理

采種當年11月上旬，取部分種子浸種48 h，然后用0.5%的高錳酸鉀溶液消毒30 min，消毒后的種子分別進行以下3種解除休眠處理。處理1：種子置于網袋中，不與任何基質混和，埋藏于室外深度為10 cm的土壤中（以下簡稱直接埋藏）；處理2：種子與雪混和置于網袋中，埋藏于室外10 cm土壤中催芽（以下簡稱為混雪后埋藏）；處理3：于室內5℃培養(yǎng)箱中進行混沙層積（低溫層積）。所有處理種子于翌年4月下旬取出，于培養(yǎng)箱中25℃黑暗條件下進行發(fā)芽試驗。

11月上旬，取部分種子，經浸種消毒后與細河沙均勻混和后于室內5℃培養(yǎng)箱中進行低溫層積催芽。于種子催芽的30、60、90、120d分別取出部分種子，置于培養(yǎng)箱中25℃黑暗條件下進行發(fā)芽試驗，觀察低溫層積處理時間對種子萌發(fā)的影響。

1.2.4 種子萌發(fā)溫度測驗

11月上旬，經浸種消毒后的種子于室內5℃培養(yǎng)箱中進行混沙低溫層積催芽。種子層積120 d時，取出部分種子于培養(yǎng)箱中黑暗條件下進行發(fā)芽試驗。共設置4個恒溫萌發(fā)溫度：10、15、20、25℃。

1.2.5 種子發(fā)芽測定方法

發(fā)芽實驗時，各處理種子置于直徑為9 cm的塑料培養(yǎng)皿中，其底部墊有一層濾紙和脫脂棉。培養(yǎng)皿放入培養(yǎng)箱中進行萌發(fā)試驗，每種處理200粒種子，每皿50粒，4次重復，每日觀察并記錄種子發(fā)芽情況，以胚根突破種子并超過2 mm作為種子萌發(fā)的標志。發(fā)芽指標計算公式如下：

式中：tg為發(fā)芽時間，d；ng為與tg相對應的每天發(fā)芽種子數(shù)。

式中：tg為發(fā)芽時間，d，ng為與tg相對應的每天發(fā)芽種子數(shù)。

1.2.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析方法

試驗數(shù)據(jù)利用SPSS13.0進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，并利用Excel 2003軟件繪圖。

2 結果與分析

2.1 楓楊種子的透水性

楓楊種子吸水后的鮮重變化（圖1）顯示，種子浸種后1 d內鮮重迅速增加，比浸種前增加了72.85%，第2～6天種子吸水量迅速減少，基本不再吸收更多的水分。由此可見，楓楊種皮并不能阻礙種子吸水，且種子可以在24 h內吸收足夠的水分，種皮透水性不存在問題，不是引起種子休眠的原因。

圖1 楓楊種子吸水后鮮重變化Fig.1 Fresh weight changes of Pterocarya stenoptera seeds after water absorption

2.2 楓楊種子浸提液的抑制物質活性

白菜種子在不同濃度楓楊種子浸提液中的發(fā)芽率差異極顯著（p＜0.01）。多重比較結果（圖2）顯示，白菜種子在楓楊種子不同濃度浸提液中的發(fā)芽率隨著浸提液濃度的降低而升高，但都顯著低于對照。這表明楓楊種子浸提液中存在發(fā)芽抑制物質，抑制物質可能是造成種子不能直接萌發(fā)的主要原因。

2.3 不同催芽方法對楓楊種子萌發(fā)的影響

2.3.1 不同催芽方法對楓楊種子萌發(fā)的影響

不同催芽方法處理的種子發(fā)芽率差異極顯著（p＜0.01）。多重比較結果（圖3）顯示，低溫層積催芽處理種子發(fā)芽率最高為84%，顯著高于直接埋藏（34%）和混雪后埋藏（13%），混雪后埋藏處理種子的發(fā)芽率顯著低于其它處理。

圖2 白菜種子在不同濃度楓楊種子浸提液中的發(fā)芽率Fig.2 Germination rate of cabbage seeds in different concentration extracts of Pterocarya stenoptera seed

不同催芽方法處理種子的發(fā)芽指數(shù)差異極顯著（p＜0.01）。多重比較結果（圖3）顯示，室內低溫層積催芽處理種子發(fā)芽指數(shù)最高為6.50，顯著高于直接埋藏處理（1.20）和混雪后埋藏處理（0.35），混雪后埋藏處理種子的發(fā)芽指數(shù)顯著低于其它處理。

不同催芽方法處理種子的發(fā)芽時間差異極顯著（p＜0.01）。多重比較結果（圖3）顯示，室內低溫層積催芽處理種子發(fā)芽時間最短為3.82 d，顯著短于直接埋藏處理（7.49 d）和混雪后埋藏處理（9.96 d），混雪后埋藏處理種子的發(fā)芽時間顯著長于室內低溫層積和直接埋藏處理。

2.3.2 不同低溫層積時間對楓楊種子萌芽的影響

圖3 不同催芽方法處理楓楊種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和發(fā)芽時間Fig.3 The germination rate, germination index and germination time of Pterocarya stenoptera seeds under different pretreatment method

圖4 楓楊種子經不同低溫層積時間處理的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和發(fā)芽時間Fig.4 The germination rate, germination index and germination time of Pterocarya stenoptera seeds after different time of stratification

圖5 不同萌發(fā)溫度下楓楊種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和發(fā)芽時間Fig.5 The germination rate, germination index and germination time of Pterocarya stenoptera seeds germinated in different temperatures

不同低溫層積時間處理種子的發(fā)芽率差異極顯著（p＜0.01）。多重比較結果（圖4）顯示，低溫層積催芽120 d時種子發(fā)芽率最高為89%，顯著高于低溫層積30 d（0）、60 d（0）和90 d（26%）的催芽處理。低溫層積催芽30 d和60 d時，種子仍然處于休眠狀態(tài)，沒有種子萌發(fā)，低溫層積90 d時只有少部分種子解除了休眠。

不同低溫層積時間處理種子的發(fā)芽指數(shù)差異極顯著（p＜0.01）。多重比較結果（圖4）顯示，低溫層積催芽120 d時種子發(fā)芽指數(shù)最高為7.34，顯著高于低溫層積30 d（0）、60 d（0）和 90 d（0.75）的催芽處理。

由于低溫層積催芽30 d和60 d時，種子仍然處于休眠狀態(tài)，沒有種子萌發(fā)，所以無法用公式計算其平均發(fā)芽時間，因此只計算比較了低溫層積催芽90 d和120 d時的平均發(fā)芽時間。不同低溫層積時間下楓楊種子發(fā)芽時間的方差分析結果表明，低溫層積催芽90 d和120 d時種子的發(fā)芽時間差異極顯著（p＜0.01）。圖4顯示，低溫層積120 d時種子發(fā)芽時間最短為3.15 d，顯著短于低溫層積90 d時的發(fā)芽時間9.20 d。

2.4 不同溫度對楓楊種子萌發(fā)的影響

不同萌發(fā)溫度下楓楊種子的發(fā)芽率差異極顯著（p＜0.01）。多重比較結果（圖5）顯示，恒溫20℃條件下種子發(fā)芽率最高為93%，其次是20℃條件下種子發(fā)芽率較高為89%，兩者差異不顯著，但都顯著高于15℃（77%）和10℃（25%）條件下種子的發(fā)芽率。10℃條件下種子的發(fā)芽率最低，顯著低于其它溫度處理。

不同萌發(fā)溫度下楓楊種子的發(fā)芽指數(shù)差異極顯著（p＜0.01）。多重比較結果（圖5）顯示，各溫度條件下種子發(fā)芽指數(shù)差異均顯著，恒溫25℃條件下種子發(fā)芽指數(shù)最高為7.34，顯著高于其它溫度處理。20℃和15℃條件下種子發(fā)芽指數(shù)分別為3.96和2.28。10℃條件下種子的發(fā)芽指數(shù)最低為0.30，顯著低于其它溫度處理。

不同萌發(fā)溫度下楓楊種子的發(fā)芽時間差異極顯著（p＜0.01）。多重比較結果（圖5）顯示，各溫度條件下種子發(fā)芽時間差異均顯著，恒溫25℃條件下種子發(fā)芽時間最短為3.55 d，顯著短于其它溫度處理。20℃和15℃條件下種子發(fā)芽時間分別為6.29 d和8.96 d。10℃條件下種子的發(fā)芽時間最長為21.73d，顯著長于其它溫度處理。

3 結論

楓楊種子透水性良好，不存在物理休眠；楓楊種子中存在發(fā)芽抑制物質，抑制物質的存在可能是造成種子休眠的主要原因；混沙低溫層積（120d）解除楓楊種子休眠效果比直接埋藏和混雪后埋藏催芽好，種子經層積處理后發(fā)芽率可達到89%；溫度顯著影響楓楊種子的萌發(fā)，25℃的恒溫條件下種子萌發(fā)效果好。

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