臘腸樹(shù)種子休眠與解除的方法研究

楊鷺生，李娟，李國(guó)平

摘要 [目的]探討臘腸樹(shù)種子休眠與解除的方法。[方法]通過(guò)熱水浸泡、機(jī)械脫種皮、設(shè)置不同KNO3和GA3溶液濃度，分別對(duì)臘腸樹(shù)種子進(jìn)行處理，探討解除臘腸樹(shù)種子休眠的方法。對(duì)種子周?chē)哪z質(zhì)以及包圍種胚的種皮分別進(jìn)行研磨、浸提，測(cè)定其提取液對(duì)白菜種子發(fā)芽率的影響。[結(jié)果]95 ℃熱水和機(jī)械脫種皮處理的臘腸樹(shù)種子的發(fā)芽最好，能有效解除種子休眠。而KNO3和GA3浸種對(duì)種子萌發(fā)和休眠解除沒(méi)有明顯效果。臘腸樹(shù)果實(shí)中存在抑制種子萌發(fā)和使種胚處于休眠狀態(tài)的抑制物。[結(jié)論]該研究可為進(jìn)一步探討臘腸樹(shù)種子休眠機(jī)制提供參考。

關(guān)鍵詞 種子休眠；臘腸樹(shù)；破除休眠；抑制物質(zhì)；白菜種子發(fā)芽測(cè)定

中圖分類(lèi)號(hào) S722.1+4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2018）06-0093-03

Study on the Methods of Seed Dormancy and Dissolution of Cassia fistula L.

YANG Lusheng，LI Juan，LI Guoping （School of Ecology and Resources Engineering，Wuyi University，Wuyishan，F(xiàn)ujian 354300）

Abstract [Objective]To study the methods of seed dormancy and dissolution of Cassia fistula L..[Method]The seeds of sausages were treated by hot water soaking，mechanical seed coating，potassium nitrate and gibberellin solution concentration respectively，so as to explore the way to relieve dormancy of Cassia fistula L.seeds.[Result]The results showed that the treatments of 95 ℃ hot water and removing seed capsule had significant effects on increasing seed germination.The treatments of KNO3 and GA3 were non significant for dormancy breaking.The germination inhibitor in seeds of Cassia fistula were determined through bioassay method.The bioassay indicated that methanol extracts from seed coat and the colloid outside seed had significant inhibition effects on cabbage seed germination.[Conclusion]The study can provide reference for further study the mechanism of Cassia fistula L.seed dormancy.

Key words Seed dormancy；Cassia fistula L.；Breaking dormancy；Inhibitor substance；Cabbage seed germination bioassay

種子休眠是指那些有生命力的種子受到某些外界條件或內(nèi)在因素的影響，使種子一時(shí)不能或難以發(fā)芽的一種自然現(xiàn)象[1]。它也是種子植物為適應(yīng)環(huán)境變化的一種重要特性，可使種子在最適合的時(shí)候發(fā)芽[2]。但種子的休眠特性則成為育苗的重要障礙，尤其是那些具有生理休眠特性的種子，需復(fù)雜或長(zhǎng)時(shí)間的催芽過(guò)程方可萌發(fā)，這給農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)造成一定程度的麻煩。對(duì)種子休眠的研究，有助于闡明物種對(duì)于不可預(yù)知或多變環(huán)境的適應(yīng)能力，對(duì)了解物種的持續(xù)和種群繁殖更新具有重要意義。目前，對(duì)于種子休眠特性的研究主要分2個(gè)要點(diǎn)[3]：第一，休眠的形成及其機(jī)制。主要是研究種子在發(fā)育過(guò)程中怎樣形成休眠及在其過(guò)程中有關(guān)的遺傳與環(huán)境因子的相互作用。第二，休眠的破除及其機(jī)制。如何有效解除種子休眠、各種休眠解除方法的作用機(jī)制、種子休眠的自然喪失及其各作用因子與機(jī)制等是研究重點(diǎn)。因此，研究種子休眠特性，對(duì)于長(zhǎng)期貯存種子、科學(xué)有效地解除休眠都有重要意義。

臘腸樹(shù)（Cassia fistula）是豆科決明屬，原產(chǎn)熱帶非洲，在印度、緬甸和斯里蘭卡也有分布[4]。臘腸樹(shù)為落葉喬木，偶數(shù)羽狀復(fù)葉，總狀花序下垂，花冠黃色，鮮艷，夏季5—7月開(kāi)花。莢果筒狀長(zhǎng)條形，熟果呈黑褐色，臘腸樹(shù)因此得名。在我國(guó)南部和西南部各省區(qū)有栽培，是優(yōu)良的庭院樹(shù)、行道樹(shù)[5]?；拦娴呐D腸樹(shù)是一種美麗的庭園觀賞樹(shù)，其各部分的功效相繼被發(fā)現(xiàn)，其價(jià)值逐漸被人們所認(rèn)知[6]。目前對(duì)其的研究尚處于初級(jí)階段。對(duì)其種子的休眠解除方法越來(lái)越受到人們的關(guān)注。為此，該研究對(duì)臘腸樹(shù)種子休眠解除方法進(jìn)行探討，以期為臘腸樹(shù)生產(chǎn)和育種工作提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料 臘腸樹(shù)種子，于2010年7月15日采自莆田學(xué)院北區(qū)門(mén)口，用小刀去除種子外膠質(zhì)，收集種子，在室溫下晾干，保存于4 ℃冰箱中。白菜種子，購(gòu)于莆田天九灣蔬菜種子店。

1.2 設(shè)備與試劑

1.2.1 主要設(shè)備和儀器。恒溫水浴鍋（HH-S 1、上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠）、研缽、燒杯（500、250 mL）、保鮮膜、培養(yǎng)皿（d=12、15 cm）、濾紙（11、14 cm）、玻璃棒、量筒（100、10 mL）、三角瓶、MDF-U4086S型超低溫冰箱（日本三洋）、Sartorius BS224S電子天平（德國(guó)賽多利斯）。

1.2.2 主要試劑。KNO3溶液、GA3溶液、80%甲醇溶液。

1.3 方法

1.3.1 破除休眠處理。

1.3.1.1 熱水處理。將3份50粒種子分別置于3個(gè)250 mL燒杯后，分別添加60、80和95 ℃熱水置入盛有一定體積水的相應(yīng)溫度恒溫水浴鍋中，輕輕抖動(dòng)燒杯，以確保所有種子均勻受熱，處理3 min后，用于萌發(fā)，測(cè)定其發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)，以不做任何預(yù)處理的種子作為對(duì)照（CK）。

1.3.1.2 機(jī)械脫種皮處理。 取100粒臘腸樹(shù)種子（預(yù)先經(jīng)80 ℃熱水處理3 min），用經(jīng)消毒過(guò)的小刀小心地破損其種子，以脫其種皮，避免傷到其種胚，再將其放入指定的培養(yǎng)皿中。以未脫種皮的臘腸樹(shù)種子作為對(duì)照（CK）。再將該100粒種子（脫種皮和未脫種皮2類(lèi)）分別放入含有消毒砂子的培養(yǎng)皿內(nèi)，加入清水進(jìn)行培養(yǎng)，測(cè)定發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)。

1.3.1.3 KNO3處理[7]。設(shè)0.1%、0.3%、0.5%KNO3處理，以蒸餾水作為對(duì)照（CK）。各處理隨機(jī)選50粒臘腸樹(shù)種子（臘腸樹(shù)種子預(yù)先經(jīng)80 ℃熱水處理3 min），浸泡24 h后，進(jìn)行萌發(fā)培養(yǎng)，測(cè)定發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)。

1.3.1.4 GA3處理。設(shè)100、150、200、250 mg/L GA3溶液處理，其他同“1.3.1.3”。

1.3.1.5 發(fā)芽條件與數(shù)據(jù)收集。以上各處理取臘腸樹(shù)種子，放在含砂子的培養(yǎng)皿中，25 ℃光培養(yǎng)，第8天計(jì)算發(fā)芽勢(shì)，第12天計(jì)算發(fā)芽率，種子的萌發(fā)以胚芽突破種皮0.5 cm為萌發(fā)標(biāo)準(zhǔn)。重復(fù)3次。

發(fā)芽勢(shì)=第8天發(fā)芽種子數(shù)/種子總數(shù)×100%

發(fā)芽率=第12天發(fā)芽種子數(shù)/種子總數(shù)×100%

1.3.2 抑制物的生物測(cè)試法[8]。

1.3.2.1 果實(shí)不同部分抑制物的提取。甲醇提取物：取數(shù)個(gè)幼嫩的臘腸樹(shù)果實(shí)，將臘腸樹(shù)果實(shí)進(jìn)行處理，取其種子周?chē)哪z質(zhì)和包圍種子的種皮2部分，分別研缽磨碎，再使用80%甲醇浸提，接著把試驗(yàn)材料分別放入三角瓶，用保鮮膜封口，置于5 ℃冰箱中浸提24 h，浸提液過(guò)濾，連續(xù)浸提3次，將3次浸提液合并；利用電熱恒溫水浴鍋在35 ℃下待甲醇自然蒸發(fā)干凈，稀釋浸提液到20 mL；而后加入重蒸餾水稀釋到1倍，作為浸提處理液A，另取5 mL A溶液，用100 mL量筒稀釋5倍，作為B溶液，用于后續(xù)發(fā)芽測(cè)定。重復(fù)3次。

1.3.2.2 白菜種子發(fā)芽試驗(yàn)。白菜種子發(fā)芽測(cè)定隨機(jī)選取3×100粒白菜種子，然后用蒸餾水在常溫下浸泡6 h，接著置于培養(yǎng)皿（d=12 cm）中，培養(yǎng)皿中放置濾紙1張（d=11 cm），每皿添加5 mL待測(cè)液，發(fā)芽溫度25 ℃，48 h后統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率。以純水測(cè)定白菜在同上條件下的發(fā)芽率為對(duì)照（CK）。重復(fù)3次。以胚根露出，種皮脫落為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 熱水處理對(duì)臘腸樹(shù)種子發(fā)芽的影響 由表1可知，將水溫從60 ℃升高到95 ℃，測(cè)定種子發(fā)芽率。當(dāng)處理時(shí)間為3 min，水溫達(dá)到95 ℃時(shí)，種子平均發(fā)芽率最高，達(dá)83.4%。這表明不同水溫浸種處理后臘腸樹(shù)種子的發(fā)芽率明顯提高。

2.2 機(jī)械脫種皮處理對(duì)臘腸樹(shù)種子發(fā)芽的影響 由表2可知，脫種皮臘腸樹(shù)種子處理的發(fā)芽勢(shì)為78.6%，發(fā)芽率為85.4%，與CK相比，發(fā)芽勢(shì)上升了56.6百分點(diǎn)，發(fā)芽率上升了52.8百分點(diǎn)。

2.3 KNO3處理對(duì)臘腸樹(shù)種子發(fā)芽的影響 由表3可知，經(jīng)80 ℃熱水處理3 min后的臘腸樹(shù)種子，再浸泡在不同濃度KNO3溶液中24 h后，結(jié)果測(cè)出經(jīng)0.3% KNO3處理的臘腸樹(shù)種子的發(fā)芽率最高為56.0%。與CK相比，可知不同濃度KNO3處理對(duì)種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)均有一定的促進(jìn)作用。

2.4 GA3處理對(duì)臘腸樹(shù)種子發(fā)芽的影響 由表4可知，100～250 mg/L GA3溶液浸泡種子24 h，種子的萌發(fā)天數(shù)和發(fā)芽持續(xù)天數(shù)略微變化，但與CK相比，GA3浸種后種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)均有提高。不同濃度GA3浸種均可以促進(jìn)種子萌發(fā)，以200 mg/L GA3浸種24 h處理效果較好，發(fā)芽率達(dá)到

59.4%，表明GA3浸種對(duì)解除臘腸樹(shù)種子的休眠有一定作用。

2.5 發(fā)芽抑制物對(duì)白菜種子萌發(fā)效果的影響 由表5可知，加入甲醇相浸提液白菜種子的發(fā)芽率低于CK，可能是甲醇相浸提液中所含的抑制物可抑制白菜種子的發(fā)芽，降低白菜種子發(fā)芽率。甲醇相浸提液在種子外膠質(zhì)和種皮中，濃度越高則抑制程度越強(qiáng)。從以上分析得知，臘腸樹(shù)種子周?chē)哪z質(zhì)以及包圍種胚的種皮確實(shí)存在抑制種子萌發(fā)和使種胚處于休眠狀態(tài)的抑制物，尤其是膠質(zhì)層對(duì)臘腸樹(shù)種子發(fā)芽率的影響程度較高。

3 討論

該試驗(yàn)通過(guò)不同溫度熱水處理臘腸樹(shù)種子3 min，結(jié)果表明，高溫?zé)崴畬?duì)其種子萌發(fā)的影響明顯，特別是在95 ℃時(shí)，其發(fā)芽率達(dá)到最高，表明高溫在一定程度上破壞了堅(jiān)硬種皮的結(jié)構(gòu)而又不傷及內(nèi)部種胚，增強(qiáng)了種皮透性，同時(shí)滿(mǎn)足了種子生長(zhǎng)萌發(fā)所需水分和氧氣，從而促進(jìn)了內(nèi)部的生理生化進(jìn)程。

由于臘腸樹(shù)種子具有堅(jiān)硬的外殼，為了使試驗(yàn)?zāi)芨玫剡M(jìn)行，因此在探討機(jī)械脫種皮、KNO3和GA3對(duì)其休眠解除影響前，筆者先對(duì)臘腸樹(shù)種子進(jìn)行80 ℃高溫?zé)崴幚? min，然后再經(jīng)機(jī)械脫種皮處理以及KNO3和GA3溶液浸泡處理。結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)上述處理的臘腸樹(shù)種子，與對(duì)照相比都不同程度地提高了種子發(fā)芽能力，經(jīng)機(jī)械脫種皮處理種子的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率顯著提高，說(shuō)明機(jī)械脫種皮使水分和空氣通過(guò)破損的種皮直接進(jìn)入種胚中，使其能快速發(fā)芽。

KNO3 作為一種強(qiáng)氧化劑，主要通過(guò)強(qiáng)迫性供氧促進(jìn)代謝，從而促進(jìn)種子萌發(fā)[9]。而且鉀作為植物體內(nèi)各種重要酶的活化劑，能促進(jìn)糖分運(yùn)輸、轉(zhuǎn)化及氮代謝作用[10]，而且能激活種子脫氫酶活性和增強(qiáng)呼吸強(qiáng)度[11]，調(diào)節(jié)溶液水勢(shì)，減緩種子吸水過(guò)程，使種子能在萌發(fā)前有充足的時(shí)間對(duì)膜系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù)和重要酶系的活化，同時(shí)改善細(xì)胞內(nèi)環(huán)境和代謝狀態(tài)，進(jìn)而促進(jìn)種子萌發(fā)；KNO3作為營(yíng)養(yǎng)元素，還可被種子吸收，改善種子內(nèi)營(yíng)養(yǎng)狀況，促進(jìn)其萌發(fā)[12]。而赤霉素的加入使種子的激素比例有所變化，這就使處于休眠狀態(tài)的種胚能伸長(zhǎng)生長(zhǎng)，當(dāng)種胚長(zhǎng)度達(dá)到一定程度時(shí)，其種皮破裂種子萌發(fā)[13]。該試驗(yàn)結(jié)果顯示，KNO3溶液和GA3溶液浸泡處理的種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)雖有所提高，但對(duì)臘腸樹(shù)種子的萌發(fā)影響較小，說(shuō)明KNO3和GA3浸種對(duì)種子萌發(fā)和休眠解除無(wú)明顯效果，二者不是導(dǎo)致其處于休眠狀態(tài)的原因。

為了證實(shí)臘腸樹(shù)果實(shí)內(nèi)是否存在抑制物抑制種子生長(zhǎng)，該研究取種子周?chē)哪z質(zhì)以及包圍種胚的種皮，分別進(jìn)行研磨、浸提，再測(cè)定其對(duì)白菜種子發(fā)芽率，結(jié)果顯示，臘腸樹(shù)果實(shí)中膠質(zhì)存在抑制物能抑制種子萌發(fā)和使種胚處于休眠狀態(tài)。

4 結(jié)論

95 ℃熱水和機(jī)械脫種皮處理的臘腸樹(shù)種子發(fā)芽最好，能有效解除休眠，是解除種子休眠的重要措施。而經(jīng)KNO3和GA3浸種對(duì)種子萌發(fā)和解除休眠有一定促進(jìn)作用，但發(fā)芽較為緩慢。通過(guò)種子周?chē)哪z質(zhì)以及包圍種胚的種皮進(jìn)行白菜發(fā)芽檢測(cè)試驗(yàn)，得出臘腸樹(shù)果實(shí)中的膠質(zhì)確實(shí)存在能抑制種子萌發(fā)和使種胚處于休眠狀態(tài)的抑制物。從以上試驗(yàn)得出抑制臘腸樹(shù)種子休眠的主要原因是其致密堅(jiān)硬的種皮，它抑制了種胚與水分和空氣的交換，使臘腸樹(shù)種子處于休眠狀態(tài)。該試驗(yàn)可為進(jìn)一步研究臘腸樹(shù)種子休眠機(jī)制提供參考依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳小嫻.珊瑚樸種子萌發(fā)特性及嫩枝扦插繁殖技術(shù)研究[D].南京：南京林業(yè)大學(xué)，2006.

[2] 潘琳，徐程揚(yáng).種子休眠與萌發(fā)過(guò)程的生理調(diào)控機(jī)理[J].種子，2010，29（6）：42-47.

[3] 胡小文.豆科植物種子休眠形成與破除機(jī)制研究[D].蘭州：蘭州大學(xué)，2008.

[4] 陳定如.朱纓花、金鳳花、臘腸樹(shù)、酸豆[J].廣東園林，2007，29（4）：79-80.

[5] 陳松河.優(yōu)良觀賞樹(shù)種——臘腸樹(shù)[J].中國(guó)花卉盆景，2002（1）：17.

[6] 馬潔，張麗霞，管艷紅.臘腸樹(shù)的栽培與利用[C]//2005國(guó)際傣醫(yī)藥學(xué)術(shù)會(huì)議.北京：《中國(guó)民族醫(yī)藥雜志》社，2005.

[7] 劉自剛.桔梗種子休眠解除方法研究[J].種子，2009，28（1）：72-74.

[8] 史鋒厚，朱燦燦，沈永寶，等.南京椴種子的萌發(fā)與休眠[J].福建林學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，28（1）：48-51.

[9] 楊彩宏，馮莉，岳茂峰.化學(xué)試劑和GA3處理對(duì)稗草種子萌發(fā)的影響[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009（9）：118-120.

[10] 袁學(xué)軍，劉建秀，張婷婷，等.硝酸鉀對(duì)假儉草抗寒性和草綠期的影響[J].草地學(xué)報(bào)，2007，15（4）：363-366，370.

[11] 李慶梅，孫玉玲.幾種理化處理對(duì)秦嶺冷杉種子萌發(fā)特性的影響[J].種子，2007，26（4）：41-44.

[12] 陳娟，雷霽，王磊，等.4種化學(xué)試劑浸種對(duì)桔梗種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2010，19（4）：100-105.

[13] 劉自剛.外源激素破除桔梗種子休眠的方法研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，36（20）：8458-8459.