不同處理對霧靈香花芥種子萌發(fā)特性的影響

， ，

(河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 園林與旅游學(xué)院， 河北 保定 071000)

塞罕壩機械林場位于河北省圍場滿族蒙古族自治縣最北部，平均海拔1 500 m，氣候寒冷，冬長，春秋短，夏季不明顯且降雨少[1]。塞罕壩物種豐富，有落葉松、樟子松、 白樺、 云杉等。野生花卉有700多種，如金露梅、東陵八仙花、黃花菜等。野生花卉在園林應(yīng)用中，常常表現(xiàn)出抗逆性強，適應(yīng)性廣，便于管理等特點，有利于保護(hù)當(dāng)?shù)匚锓N多樣性[2-3]。野生花卉是園林引種優(yōu)秀材料，同時更是研究和培育花卉新品種的重要種源和進(jìn)行園林綠化的優(yōu)秀材料[4]。例如東陵八仙花、三裂繡線菊、金露梅等花卉已經(jīng)引種成功[5-6]。這些花卉品種應(yīng)用在園林美化中，表現(xiàn)出極強的適應(yīng)性，所以引種栽培霧靈香花芥也可以為園林應(yīng)用提供優(yōu)良的品種。霧靈香花芥(HesperisoreophilaKitag.)為多年生草本，十字花科，香花芥屬。高50～110 cm?？偁罨ㄐ騿我唬绷?，花直徑1.5～3 cm，花梗密生腺毛，花大型；花瓣紫紅色，倒卵形，長1.5～2 cm；長角果四棱狀圓柱形，長2～5 cm；種子橢圓形，長約2 mm，栗褐色，花、果期6-9月。分布于中國(內(nèi)蒙古、華北)。

本研究對霧靈香花芥種子萌發(fā)溫度及其在GA3、KH2PO4處理下的各項指標(biāo)進(jìn)行測定，旨在找出霧靈香花芥種子萌發(fā)的最適溫度，以及適宜和抑制種子生長和萌發(fā)的條件，以期為霧靈香花芥的生產(chǎn)應(yīng)用提供科學(xué)的依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料為霧靈香花芥種子，于2016年10月采自河北省塞罕壩機械林場，種子經(jīng)室內(nèi)陰干后于4 ℃冰箱中冷藏保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 試驗方法

1.2.1 溫度處理

將霧靈香花芥種子用20 ℃清水浸泡，自然冷卻處理24 h。之后用10%的H2O2消毒處理20 min，再用蒸餾水沖洗2～3次晾干備用。在培養(yǎng)皿中鋪2層濾紙，將種子均勻放在培養(yǎng)皿中，每個培養(yǎng)皿中放置30粒種子，用蒸餾水將濾紙浸濕，水分適量，然后將放有種子的培養(yǎng)皿分別放置在恒溫光照培養(yǎng)箱中，于15 ℃、20 ℃、25 ℃、30 ℃條件下進(jìn)行發(fā)芽試驗，每天上午進(jìn)行發(fā)芽數(shù)量的統(tǒng)計，以突破種皮的下胚軸長度超過種子自身長度時為萌發(fā)，期間注意適當(dāng)補水。若連續(xù)5 d沒有種子萌發(fā)，則發(fā)芽實驗結(jié)束。

1.2.2 不同溶液處理

GA3處理濃度為50，100，200，300，400，500 mg/L。將經(jīng)過GA3溶液處理的霧靈香花芥種子置于9 cm培養(yǎng)皿中浸種處理24 h，萌發(fā)溫度為20 ℃。其它同1.2.1。

KH2PO4溶液設(shè)置濃度梯度為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%。將經(jīng)過KH2PO4溶液處理的種子置于9 cm培養(yǎng)皿中浸種處理24 h，萌發(fā)溫度為20 ℃。其它同1.2.1。

1.3 測定指標(biāo)

發(fā)芽率(%)=n/N×100%(式中，n為試驗結(jié)束后生成正常幼苗種子數(shù)，N為供試種子數(shù))。

發(fā)芽勢(%)=n/N×100%(式中，n為發(fā)芽高峰期發(fā)芽種子數(shù)，N為供試種子數(shù))。

發(fā)芽指數(shù)=∑Gt/Dt(式中，Gt為在時間t日的發(fā)芽發(fā)芽種子個數(shù)，Dt為相應(yīng)的發(fā)芽日數(shù))。

根長的測定：萌發(fā)結(jié)束后，按照隨機選株的方式，從每個培養(yǎng)皿中選取20株，用刻度尺分別測量根的長度[7]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2007軟件進(jìn)行統(tǒng)計，繪圖分析等。用SPSS 19.0軟件進(jìn)行單因素方差分析，比較不同處理之間差異性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同溫度處理對霧靈香花芥種子萌發(fā)特性的影響

2.1.1 不同溫度處理對霧靈香花芥種子發(fā)芽率的影響

由圖1可知，在不同溫度處理下，霧靈香花芥種子發(fā)芽率不同。15 ℃最低，20 ℃時最高，25 ℃和30 ℃時下降。在20 ℃、25 ℃、30 ℃條件下的發(fā)芽率之間差異不明顯，但這3個溫度的霧靈香花芥發(fā)芽率均顯著高于15 ℃處理種子的發(fā)芽率，分別比15 ℃處理下種子的發(fā)芽率增加了17、26和26個百分點。由此可見，20 ℃為種子發(fā)芽的最適溫度。

注：圖中不同的小寫字母表示處理間差異顯著(p<0.05)。下同。圖1 不同溫度條件對霧靈香花芥種子發(fā)芽率的影響

2.1.2 溫度對霧靈香花芥種子發(fā)芽勢的影響

由圖2可知，不同溫度條件下霧靈香花芥種子的發(fā)芽勢不同。15 ℃處理最低，20 ℃處理與30 ℃處理下發(fā)芽率相同， 25 ℃時最高；25 ℃處理下的發(fā)芽率與15 ℃處理下發(fā)芽率相比，是它的12倍。由此可見，在25 ℃溫度條件下，種子發(fā)芽整齊度好于其它溫度。

圖2 不同溫度條件對霧靈香花芥種子發(fā)芽勢的影響

2.1.3 不同溫度條件對霧靈香花芥種子發(fā)芽指數(shù)的影響

由圖3可知，霧靈香花芥種子在20 ℃、25 ℃、30 ℃條件下發(fā)芽能力和活力均明顯高于15 ℃處理。20 ℃、25 ℃、30 ℃之間差異不明顯。30 ℃處理下發(fā)芽指數(shù)最高，是15 ℃處理下發(fā)芽指數(shù)的39倍，并與其差異顯著?？梢姡?0 ℃處理下，霧靈香花芥種子發(fā)芽能力和活力最高。

圖3 不同溫度條件對霧靈香花芥種子發(fā)芽指數(shù)的影響

2.2 不同濃度GA3浸種對霧靈香花芥種子萌發(fā)特性的影響

2.2.1 不同濃度GA3對霧靈香花芥種子發(fā)芽率的影響

由圖4可知，隨著GA3浸種濃度的升高，霧靈香花芥種子發(fā)芽率整體呈現(xiàn)出逐漸升高的趨勢；其中，在對照處理下霧靈香花芥的發(fā)芽率最低，在50，100，200，300，400，500 mg/L 等6個GA3溶液處理后的發(fā)芽率與對照相比，分別增加了1、20、22、58、66、68個百分點，并在500 mg/L時發(fā)芽率達(dá)到最高，與對照差異顯著，促進(jìn)作用表現(xiàn)最強。試驗結(jié)果表明，GA3對霧靈香花芥種子萌發(fā)有一定的促進(jìn)作用。

圖4 不同濃度GA3浸種處理對霧靈香花芥種子發(fā)芽率的影響

2.2.2 不同濃度GA3處理對霧靈香花芥種子發(fā)芽勢的影響

由圖5可知，隨著GA3浸種濃度的增大，發(fā)芽勢整體呈現(xiàn)出逐漸升高的趨勢，霧靈香花芥種子發(fā)芽整齊度越來越好。與對照組相比，不同濃度的GA3浸種處理對霧靈香花芥種子發(fā)芽均有一定的促進(jìn)作用。對照處理下，霧靈香花芥種子的發(fā)芽勢較低，在50，100，200，300，400，500 mg/L 6個GA3溶液處理下，發(fā)芽勢分別是對照的4、4.7、4、6、13.7、18倍；GA3濃度為在500 mg/L時，發(fā)芽勢最高，與對照及50～300 mg/L處理差異達(dá)顯著水平。

圖5 不同濃度GA3處理對霧靈香花芥種子發(fā)芽勢的影響

2.2.3 不同濃度GA3浸種處理對霧靈香花芥種子發(fā)芽指數(shù)的影響

由圖6可以看出，不同濃度GA3處理對霧靈香花芥種子發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)影響的變化趨勢基本相同。GA3浸種濃度與發(fā)芽指數(shù)呈正相關(guān)，隨著GA3浸種濃度的升高，發(fā)芽指數(shù)逐漸變大。對照處理下發(fā)芽指數(shù)最低，在50，100，200，300，400，500 mg/L等6個GA3溶液處理下，發(fā)芽指數(shù)分別是對照的1、1.9、2、5.3、9、10倍，可以看出發(fā)芽指數(shù)在500 mg/L時達(dá)到最大，與0～300 mg/L的GA3處理差異顯著。由此可見，GA3濃度越大，對種子活力的促進(jìn)作用越強。

圖7 不同濃度GA3處理下霧靈香花芥的根系長度

圖6 不同濃度GA3浸種對霧靈香花芥種子發(fā)芽指數(shù)的影響

2.2.4 不同濃度GA3對幼苗根長的影響

不同濃度GA3溶液對幼苗根長的影響如圖7所示。由圖7可以看出，不同濃度GA3對幼苗根長有一定的促進(jìn)作用。GA3濃度為0 mg/L時，根系長度最短，平均長度為0.92 cm；隨著GA3濃度的升高，霧靈香花芥幼苗的根系越長。400 mg/L時霧靈香花芥幼苗的根系最長，平均長1.8 cm，明顯長于其他處理下幼苗根系的長度。所以，在50～500 mg/L范圍內(nèi)幼苗根系長度與GA3溶液濃度呈正相關(guān)。

2.3 不同濃度KH2PO4處理對霧靈香花芥種子萌發(fā)特性的影響

不同濃度KH2PO4處理對霧靈香花芥種子萌發(fā)的影響如表1。由表1可知，霧靈香花芥種子經(jīng)過不同濃度KH2PO4處理后，種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)逐漸降低。對照處理下霧靈香花芥種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)最高，KH2PO4浸種處理過的種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢與發(fā)芽指數(shù)顯著低于對照組。KH2PO4濃度為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%時，發(fā)芽率分別比空白對照降低了29、28、27、28、28個百分點，發(fā)芽勢分別比對照下降了66.7%、33.3%、66.7%、66.7%和10%，發(fā)芽指數(shù)分別比對照下降了77%、84.6%、81.8%、86%及87.4%。由此可知，KH2PO4浸種處理抑制霧靈香花芥種子的萌發(fā)。

表1 KH2PO4處理下霧靈香花芥種子的萌發(fā)情況

KH2PO4濃度(%)發(fā)芽率(%)發(fā)芽勢(%)發(fā)芽指數(shù)031.0b3.33b1.43b0.12.0a1.11a0.33a0.23.0a2.22a0.22a0.34.0a1.11a0.26a0.43.0a1.11a0.20a0.53.0a3.00a0.17a

注：表中同列中不同的小寫字母表示處理間差異顯著(p<0.05)。

3 討論與結(jié)論

3.1 討 論

3.1.1 霧靈香花芥種子在不同溫度下的發(fā)芽率

溫度可以影響植物的生化反應(yīng)酶的活性等一些列生化反應(yīng)，所以試驗溫度的確定是種子發(fā)芽實驗中一個重要因素[8-9]。在本試驗中，霧靈香花芥種子萌發(fā)的最適溫度為20 ℃。而與其它多數(shù)種子相比，最適溫度受自身生長環(huán)境影響較大，種子萌發(fā)的溫度也是不盡相同的。王兵等研究表明，野罌粟種子最適宜萌發(fā)溫度為15 ℃[10]，低于本實驗中的最適發(fā)芽溫度。宋杰等研究表明，滇丁香種子發(fā)芽的最適溫度為25 ℃，發(fā)芽率能達(dá)到100%[11]。曹媛等認(rèn)為，大火草種子發(fā)芽最適溫度為20 ℃[12]。許桂芳等研究得出，耬斗菜種子發(fā)芽溫度為15～25 ℃[14]。王傳旗等研究表明，溫度對西藏3種野生牧草種子萌發(fā)影響很大； 15 ℃/25 ℃為西藏野生老芒麥種子發(fā)芽率由高到低的溫度拐點；披堿草種子最適宜的溫度為20 ℃/30 ℃；垂穗披堿草和老芒麥種子最適宜萌發(fā)溫度為15 ℃/25 ℃[15]。由此可見，其它種子的最適生長溫度也各有不同。研究種子的適宜萌發(fā)溫度需要參考種子生長地的溫度氣候狀況及自然生長條件，根據(jù)種子本身生長萌發(fā)條件來確定溫度梯度才能找到萌發(fā)最適溫度。

3.1.2 GA3對霧靈香花芥種子萌發(fā)的促進(jìn)作用

GA3有助于霧靈香花芥種子萌發(fā)，且濃度越高促進(jìn)作用越顯著。GA3有打破種子休眠的作用，解除種子休眠有助于種子的萌發(fā)[16]。這與梁洪等[17]、鄭永春等[18]、李建海等[19]、王勝等[20]的研究結(jié)果相符。GA3對多種種子的萌發(fā)有顯著的促進(jìn)作用，但最適濃度不盡相同。本試驗設(shè)置了多個濃度梯度，將每種GA3濃度促進(jìn)作用進(jìn)行了細(xì)化，找出了最適宜霧靈香花芥種子萌發(fā)并且最節(jié)約藥劑的GA3濃度，為400～500 mg/L，在最適GA3濃度下，發(fā)芽率均達(dá)到95%以上，促進(jìn)作用最強；而青蒿種子的最適濃度為20 mg/L[17]，玉竹種子的最適濃度為0.6 mg/L[18]，暴馬丁香最適宜的GA3濃度為500 mg/L[19]，沙冬青種子發(fā)芽率在赤霉素濃度為200 mg/kg時最高[20]，金葉蕕種子發(fā)芽率在赤霉素濃度為600 mg/kg時最高[20]，而化香樹種子最適宜的赤霉素濃度為400 mg/kg[20]。

由此可見，雖然GA3對多種種子的萌發(fā)有促進(jìn)作用，但最適濃度需要具體確定。本試驗結(jié)果表明，霧靈香花芥種子萌發(fā)的GA3溶液的最適濃度為400～500 mg/L。

3.1.3 KH2PO4對霧靈香花芥種子具有抑制作用

不同KH2PO4濃度下霧靈香花芥種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢及發(fā)芽指數(shù)均顯著低于對照處理，表明KH2PO4對霧靈香花芥種子有明顯的抑制作用。綜合前人研究成果發(fā)現(xiàn)，KH2PO4對不同種子的實驗結(jié)果不同，有時表現(xiàn)為促進(jìn)作用，有時表現(xiàn)為抑制作用，因種子不同而異。劉洪見等研究發(fā)現(xiàn)，KH2PO4對方枝野海棠、瞿麥、秀麗野海棠、中華野海棠及地菍5種植物種子的萌發(fā)有明顯的抑制作用[21]，與本試驗的研究結(jié)果具有一致性。而李春梅認(rèn)為，KH2PO4對無棱絲瓜種子有促進(jìn)作用[22]；陳合云等研究得出，KH2PO4對水稻種子萌發(fā)生長也表現(xiàn)為促進(jìn)作用[23]，與本試驗的研究結(jié)果不一致。徐拾佳等研究表明，天人菊種子萌發(fā)最佳的KH2PO4濃度為0.3%，超過該濃度則會抑制天人菊種子的萌發(fā)[24]；王兵等研究表明，隨著KH2PO4濃度的升高，發(fā)芽率、發(fā)芽勢與發(fā)芽指數(shù)呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢，KH2PO4濃度為0.20%時促進(jìn)作用表現(xiàn)最強[25]。而本試驗則不同，KH2PO4對霧靈香花芥種子表現(xiàn)為抑制作用，其原因可能是由于霧靈香花芥種子對鉀離子和磷酸根離子需求不大造成的。另外，種子本身萌發(fā)也會受到種皮結(jié)構(gòu)、成分等的影響，由于溶液呈酸性，種皮較薄，種子結(jié)構(gòu)在酸處理條件下受到損傷[26-27]，但具體原因仍需進(jìn)一步試驗探討。

3.2 結(jié) 論

本試驗主要研究了溫度、GA3濃度、KH2PO4溶液濃度對霧靈香花芥種子萌發(fā)的影響。從溫度上來看，霧靈香花芥種子在20 ℃、25 ℃、30 ℃條件下種子發(fā)芽能力和活力均明顯高于15 ℃時種子發(fā)芽能力和活力。霧靈香花芥種子在20 ℃和25 ℃時萌發(fā)狀況最好，多重比較結(jié)果表明，20 ℃為種子發(fā)芽的最適溫度。

霧靈香花芥種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)等均與GA3濃度呈正相關(guān)，即隨著GA3濃度的升高，霧靈香花芥種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)均逐漸升高，并且在GA3達(dá)到500 mg/L時，種子萌發(fā)狀況最好，萌發(fā)狀況均遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于對照；另外，霧靈香花芥幼苗的根系長度也與GA3濃度呈正相關(guān)，隨著濃度的升高，根長逐漸變大，漸漸達(dá)到試驗中的一個高峰值。

與GA3的促進(jìn)作用相反，KH2PO4對霧靈香花芥種子表現(xiàn)出明顯的抑制作用。種子的萌發(fā)狀況遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于對照。