激素浸種對(duì)不同家系滇青岡種子發(fā)芽的影響

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(西南林業(yè)大學(xué)， 云南 昆明 650224)

滇青岡(Cyclobalanopsisglaucoides),屬殼斗科(Fagaceae),青岡屬,是云南滇中高原半濕性長(zhǎng)綠闊葉林的常見(jiàn)樹(shù)種之一,分布于海拔1 500～2 500 m之間，目前以滇青岡為優(yōu)勢(shì)種的林分較少，僅見(jiàn)中山陡坡或石灰?guī)r山區(qū)；四川和貴州也有分布[1-2]。滇青岡具有耐砍伐,萌生力強(qiáng)的特性，木材堅(jiān)韌，可作樁柱、車(chē)船用材；種子可供食用或釀酒,其林下也是多種可食野生菌類(lèi)的最適生境；滇青岡可作為石灰?guī)r地區(qū)荒山綠化,水土保持,喀斯特退化地植被恢復(fù)等多功能林的樹(shù)種[2-5]。

種子是植物生活史較為穩(wěn)定的基礎(chǔ)器官之一，同一樹(shù)種不同家系的種子大小、質(zhì)量、遺傳特性和發(fā)芽率等性狀均存在差異，也與后期種子傳播、休眠、發(fā)芽及幼苗構(gòu)建等密切相關(guān)[6-8]。6-芐氨基腺嘌呤(6-Benzylaminopurine，6-BA)是一種細(xì)胞分裂素，可促進(jìn)細(xì)胞分裂，誘導(dǎo)分化，也可促進(jìn)種子發(fā)芽[9]；已有研究表明，適宜濃度的6-BA浸種促進(jìn)楸木(Catalpabungei)、茶梨(Annesleafragrans)及黃瑞香(Daphnegiraldii)等樹(shù)種子的發(fā)芽[10-12]。赤霉素(Gibberellin，GA3)是植物體內(nèi)一種重要的激素，外源GA3浸種可明顯提高種子的發(fā)芽率，已被廣泛應(yīng)用于植物種子發(fā)芽和苗木培育[13-14]；鮑雪纖等的試驗(yàn)指出，較高濃度的GA3處理可提高滇青岡種子發(fā)芽率[14]。已有滇青岡的研究主要集中于群落分布、種群更新和種子庫(kù)動(dòng)態(tài)等方面[15]，采用外源激素處理不同滇青岡家系種子對(duì)其發(fā)芽的研究鮮見(jiàn)。本研究主要通過(guò)GA3和6-BA處理不同滇青岡種子發(fā)芽的試驗(yàn)，了解其對(duì)種子發(fā)芽性狀的影響，豐富該樹(shù)種種子處理的方法，為滇青岡種子發(fā)芽的激素處理提供科學(xué)依據(jù)。

1 采種母樹(shù)和試驗(yàn)地概況

滇青岡種子于2016年10月采集于西南林業(yè)大學(xué)校園內(nèi)4株家系，家系年齡約20年，平均胸徑、樹(shù)高和冠幅分別為22.5 cm、9.0 m和8.3 m,千粒重1 468.4 g(表1)。

表1 采種家系的概況

編號(hào) 家系1家系2家系3家系4平均胸徑(cm)19.918.819.431.922.5樹(shù)高(m)7.09.010.011.09.0冠幅(m)6.98.07.710.68.3千粒重(g)1497.01632.41293.21451.11468.4

試驗(yàn)在云南省昆明市西南林業(yè)大學(xué)的塑料大棚內(nèi)開(kāi)展。昆明位于東經(jīng)102°10′～103°40′，北緯24°23′～26°22′，海拔約1 891 m，屬北亞熱帶氣候，年均溫度約15 ℃,最低和最高氣溫分別出現(xiàn)在1月和8月，月均溫分別約3 ℃和25 ℃，年平均降雨量為840.3 mm，相對(duì)濕度為74%，明顯地分為干(11月—次年4月)、濕(5—10月)兩季[16]；昆明是滇青岡的中心分布區(qū)。

2 材料與方法

不同采種家系新鮮種子(A)分別采用不同濃度的GA3(B)、6-BA(C)溶液浸種，每因素包括4個(gè)水平(表1)。根據(jù)因素水平表(表2)，采用L16(45)正交設(shè)計(jì)進(jìn)行試驗(yàn)實(shí)施，因素A、B、C分別排列于第1、2、3列，第4列為B和C的交互作用(B×C)。

每重復(fù)16個(gè)處理組合，3次重復(fù)，每個(gè)處理組合播種100粒種子，共需種子4 800粒；采用管狀容器播種。播種基質(zhì)按8份苗圃土和2份珍珠巖的容積配制。種子先用水選，挑除上浮的壞種子，然后把下沉種子撈出晾干，用濃度為5‰的高錳酸鉀浸泡30 min，清水沖洗干凈，不同處理組合分別用設(shè)計(jì)的GA3和6-BA濃度依次浸種2 h。

表2 實(shí)驗(yàn)的因素水平表

水平因素A-采種家系B-GA3浸種(g/L)C-6-BA浸種(mg/L)1家系11.00.02家系21.5253家系32.0504家系42.575

從播種之日起，每日觀測(cè)種子的發(fā)芽粒數(shù)，發(fā)芽結(jié)束后，計(jì)算發(fā)芽率、每10 d發(fā)芽率(發(fā)芽過(guò)程)和平均發(fā)芽速度。

發(fā)芽率(%)=(n/N)×100%；

平均發(fā)芽速度(MTG)=∑(DiNi)/∑Ni。

式中，n為測(cè)定時(shí)間內(nèi)正常發(fā)芽粒數(shù)，N為置床的種子數(shù)，Di為置床之日開(kāi)始計(jì)算的天數(shù)，置床之日為第1天；Ni為相應(yīng)天數(shù)發(fā)芽的種子粒數(shù)。

采用Excel軟件和SPSS 13.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和方差分析，如果百分?jǐn)?shù)有小于30%和大于70%的，為滿足齊性要求，數(shù)據(jù)先經(jīng)過(guò)反正弦變換后再進(jìn)行方差分析；處理組合和因素水平間呈現(xiàn)顯著或極顯著的差異，采用鄧肯氏(Duncan’s)法進(jìn)行多重比較[17]。

3 結(jié)果與分析

3.1 發(fā)芽過(guò)程

滇青岡種子播種后，處理組合開(kāi)始發(fā)芽最早的出現(xiàn)在第27天，第237天發(fā)芽結(jié)束，發(fā)芽延續(xù)期為210 d；處理組合1(1.0 g/L的GA3浸泡家系1種子)最早發(fā)芽，發(fā)芽最晚的是處理組合9(1.0 g/L和50 mg/L的GA3和6-BA浸泡家系3種子；第74天始發(fā)芽)；所有處理組合發(fā)芽高峰出現(xiàn)在播種后的第200天前后；家系1和家系2在第100～150天出現(xiàn)一次發(fā)芽小高峰，家系3在發(fā)芽率<18%范圍呈現(xiàn)較大的波動(dòng)；家系4的發(fā)芽最晚，發(fā)芽高峰出現(xiàn)于120 d后(圖1)。雖然不同家系的種子始發(fā)芽和發(fā)芽高峰呈現(xiàn)明顯的差異，但其均較晚，且發(fā)芽延續(xù)時(shí)間極長(zhǎng)，進(jìn)一步證實(shí)滇青岡種子具有休眠和發(fā)芽不整齊的現(xiàn)象。

3.2 發(fā)芽率

3.2.1 處理組合的平均發(fā)芽率及其差異分析

試驗(yàn)16個(gè)處理組合的平均發(fā)芽率為43.0%～76.7%,其中處理組合5(1.0 g/L和25 mg/L的GA3和6-BA浸泡家系2種子)的平均發(fā)芽率最高；處理組合間發(fā)芽率具有極顯著的差異(p≈0.000<0.01)，處理組合5的發(fā)芽率極顯著地高于除處理組合2(1.5 g/L和25 mg/L的GA3和6-BA浸泡家系1種子)、7(2.0 g/L和75 mg/L的GA3和6-BA浸泡家系2種子)、8(2.5 g/L和50 mg/L的GA3和6-BA浸泡家系2種子)以外其他處理組合的；16個(gè)處理組合發(fā)芽率分為差異極顯著的5個(gè)類(lèi)群和3個(gè)過(guò)渡組別(表3)，不同濃度的GA3和6-BA溶液浸泡不同家系滇青岡種子其發(fā)芽率呈現(xiàn)豐富多樣變化的結(jié)果表明，試驗(yàn)3個(gè)因素不同水平組合可提高該樹(shù)種的種子發(fā)芽率。處理組合內(nèi)的不同重復(fù)變異系數(shù)為2.5%～12.7%(表3)，即不同重復(fù)間發(fā)芽率差異較小，進(jìn)一步證實(shí)GA3和6-BA溶液浸種對(duì)不同家系滇青岡種子發(fā)芽具有不同的影響。

圖1 滇青岡種子的發(fā)芽過(guò)程

表3 不同處理組合的平均發(fā)芽率和發(fā)芽速度及其相關(guān)指標(biāo)

處理組合發(fā)芽率(%)平均發(fā)芽速度(d)平均數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)誤差CV平均數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)誤差CV處理組合發(fā)芽率(%)平均發(fā)芽速度(d)平均數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)誤差CV平均數(shù)(粒/d)標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)誤差CV(%)143.0Ef5.2923.05512.3164Bbc13.1087.5688.0957.0CDde5.5683.2159.8174CDd3.1091.7951.8275.7ABab4.0412.3335.3166BCbc4.3542.5142.61070.0Bbc8.8885.13212.7167BCc3.1861.841.9369.0BCbc6.5573.7869.5171Cd13.7617.9458.01165.7BCc8.3274.80712.7169BCcd6.6863.863.9455.3De3.2151.8565.8155Aab11.9646.9087.71270.0Bbc1.7321.0002.5184DEe4.4282.5572.4576.7Aa4.5092.6035.9178Dde3.0741.7751.71368.7BCbc8.0214.63111.7190Ef9.1325.2724.8669.3BCbc2.5171.4533.6168BCc3.0631.7681.81467.3BCbc2.0821.2023.1184DEe3.6952.1342.0773.0ABb42.3095.5153Aa2.9791.721.91562.0Cd3.6062.0825.8185DEe7.6224.4014.1876.0ABab9.1655.29212.1156ABb7.4054.2754.71663.0BCcd1.73212.7184DEe9.0035.1984.9

注：大寫(xiě)字母為0.01水平的差異顯著性，小寫(xiě)字母為0.05水平的差異顯著。下同。

3.2.2 影響發(fā)芽率的最優(yōu)處理組合及關(guān)鍵因子

采種家系(A)是影響滇青岡種子發(fā)芽率(R=13%)的關(guān)鍵因子，其次是6-BA(C)浸種。A、B(GA3)和C因素的水平間，發(fā)芽率均呈現(xiàn)極顯著差異(p≈0.000～0.009<0.01)，其中，家系2的發(fā)芽率(73.8%)極顯著高于其余3個(gè)家系(60.8%～65.7%)；B因素水平2(1.5 g/L的GA3)的發(fā)芽率(70.6%)極顯著高于水平1(1.0 g/L的GA3)的(61.3%)；同樣，C因素中，水平2(25 mg/L的6-BA)的發(fā)芽率(71.1%)也極顯著高于其他水平；濃度高于25 mg/L的6-BA，隨著濃度增加，發(fā)芽率降低(表4)。以上結(jié)果表明，滇青岡種子發(fā)芽對(duì)家系、GA3和6-BA浸種濃度變化均有積極的響應(yīng)；濃度高于1.5 g/L的GA3和25 mg/L的6-BA溶液處理種子，雖然與清水浸種相比較，一定程度提高種子發(fā)芽率，但與最適宜濃度相比較則抑制滇青岡種子發(fā)芽。發(fā)芽率最佳理論處理組合為A2B2C2，即家系2的種子于GA3和6-BA濃度分別為1.5 g/L與25 mg/L的最高，與實(shí)際試驗(yàn)中發(fā)芽率最高的處理組合5(76.7%)除GA3的濃度有差異外，其余2因素的水平完全一致，一方面證實(shí)試驗(yàn)的可靠性，另一方面，GA3的濃度不一致也許是因素水平間對(duì)發(fā)芽率的交互影響或正交設(shè)計(jì)為不完全試驗(yàn)導(dǎo)致。

3.3 平均發(fā)芽速度

3.3.1 處理組合的平均發(fā)芽速度及其差異分析

處理組合的平均發(fā)芽速度為153～190 d。與發(fā)芽率不同，處理組合7的平均發(fā)芽速度最短，最長(zhǎng)的是處理組合13(1.0 g/L和75 mg/L的GA3和6-BA浸泡家系4種子)的；處理組合間的平均發(fā)芽速度同發(fā)芽率相同，呈現(xiàn)極顯著的差異(p=2.23 E-06<0.01)，其中，處理組合4(2.5 g/L和75 mg/L的GA3和6-BA浸泡家系1種子)和7的發(fā)芽速度極顯著地短于除處理組合8以外其他處理組合的；同時(shí)，處理組合內(nèi)的不同重復(fù)變異系數(shù)為1.7%～8.0%(表3)，一方面表明，GA3和6-BA不同濃度的溶液浸種極顯著地改變滇青岡種子的發(fā)芽速度，另一方面，相同處理組合的不同重復(fù)間發(fā)芽速度基本一致，試驗(yàn)結(jié)果可靠。

3.3.2 影響發(fā)芽速度的最優(yōu)水平組合及關(guān)鍵因子

極差分析結(jié)果，家系是影響滇青岡種子發(fā)芽速度(R=22 d)的關(guān)鍵因子；A因素的不同水平間，發(fā)芽速度呈現(xiàn)極顯著的差異，即家系1和2的種子發(fā)芽速度(163 d)極顯著地快于家系4(186 d)的；家系3的與此2組之間無(wú)顯著差異；因素C的不同水平間，發(fā)芽速度也具有顯著的差異，水平4(75 mg/L的6-BA)的發(fā)芽速度(166 d)顯著地快于水平2(25 mg/L的6-BA)的(178 d)；B因素不同水平間，發(fā)芽速度無(wú)顯著的差異(表4)。以上結(jié)果表明，家系和不同水平的6-BA浸種濃度對(duì)滇青岡種子的發(fā)芽速度有積極影響。發(fā)芽速度最佳理論組合為A2B3C4，即家系2種子在2.0 g/L的GA3與75 mg/L的6-BA溶液浸種，發(fā)芽速度最快，與實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果中發(fā)芽速度最快的處理組合7相一致。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié) 論

采用L16(45)正交設(shè)計(jì)對(duì)滇青岡采種家系、不同濃度GA3和6-BA浸種的不同組合進(jìn)行種子發(fā)芽試驗(yàn)。滇青岡種子發(fā)芽延續(xù)期約0.5年，16個(gè)處理組合平均發(fā)芽率和發(fā)芽速度分別為43.0%～76.7%和153～190 d，處理組合間此2指標(biāo)呈現(xiàn)極顯著差異。家系是影響發(fā)芽率和發(fā)芽速度的主導(dǎo)因子，不同家系間其具有極顯著的差異；25和75 mg/L的6-BA浸種極顯著地提高種子發(fā)芽率和加速其發(fā)芽；1.5 g/L的GA3浸種極顯著地提高種子發(fā)芽率。

表4 因素水平發(fā)芽率和發(fā)芽速的極差分析

發(fā)芽率(%) 發(fā)芽速度(d) 因素極差值(R)主次因子優(yōu)水平優(yōu)組合隨水平變化1234極差值(R)主次因子優(yōu)水平優(yōu)組合隨水平變化1234A13.00A>C>A2A2B2C260.8Bb73.8Aa65.7Bb65.3Bb22A>C>A2A2B3C4164Aa164Aa174Bb186CcB9.25B×C>BB261.3Bb70.6Aa67.4ABab66.1ABab7B>B×CB3176171170170C10.83C260.3Bc71.1Aa67.3Ab66.8Abc12C4171ab178b171ab166aB×C10.58——5——

4.2 討 論

試驗(yàn)中發(fā)芽率的理論優(yōu)水平組合為GA3和6-BA濃度分別為1.5 g/L與25 mg/L的溶液浸泡家系2的種子，與實(shí)際最優(yōu)處理組合5(1.0 g/L和25 mg/L的GA3和6-BA浸泡家系2種子)的不一致，也許是因素水平間對(duì)發(fā)芽率的交互影響或正交設(shè)計(jì)為不完全試驗(yàn)導(dǎo)致的，有待進(jìn)一步試驗(yàn)研究。滇青岡種子發(fā)芽延續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，且不整齊，這也許與種子在秋冬季不易萌發(fā)以及滇青岡種子中含有抑制種子發(fā)芽的物質(zhì)[18]相關(guān)。采種的4株家系中，2號(hào)家系種子千粒重最大(1 630 g),發(fā)芽率最高，發(fā)芽速度最快，這與黃雙全等[19]和武高林等[20]研究結(jié)果相一致，即千粒重可以反映種子飽滿度，并間接反映種子大小、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量等,與種子發(fā)芽有直接或間接的關(guān)系。然而，千粒重最小的家系3，其發(fā)芽率在本研究中不是最低的，與前述相悖，是否與種子飽滿度相關(guān)，需要進(jìn)一步的研究。本試驗(yàn)結(jié)果表明，適宜濃度的6-BA和GA3溶液浸種提高滇青岡種子發(fā)芽率并加快其發(fā)芽速度，與馬英[10]、李寧毅[21]和毛著鴻[12]等的研究相一致，即一定濃度6-BA和GA3溶液浸種可有效提高楸樹(shù)、美女櫻(Verbenahortensis)和黃瑞香種子的發(fā)芽率及發(fā)芽速度，但是其具體的發(fā)芽率和發(fā)芽速度存在一定的差異，也許是因?yàn)檠芯糠N類(lèi)和因素水平選擇不同導(dǎo)致的。吳國(guó)欣等的研究表明，用濃度為50 mg/L的6-BA處理降香黃檀(Dalbergiaodorifera)種子的發(fā)芽率比GA3和IBA處理的效果更優(yōu)，與本試驗(yàn)中6-BA效果優(yōu)于GA3的結(jié)果類(lèi)似[22]。GA3浸種有利于解除種子休眠的報(bào)道較多，李淑嫻等在研究解除烏桕(Sapiumsebiferum)種子休眠的試驗(yàn)指出，0.5～1.0 g/L的GA3溶液浸種能有效打破烏桕種子休眠，提高其發(fā)芽率[23]；鮑雪纖等[14]試驗(yàn)表明，高濃度(≥1.0 g/L)的GA3有利于滇青岡種子發(fā)芽[15]，與本研究1.5 g/L的GA3溶液浸種其發(fā)芽率最高的結(jié)果不一致，原因可能與試驗(yàn)種子不同及因素間的交互作用有關(guān)，即GA3與不同外源激素同時(shí)浸種對(duì)促進(jìn)滇青岡種子發(fā)芽的最佳濃度不一致，需要進(jìn)一步研究最佳匹配的外源激素及其濃度。