不同激素對香果樹種子發(fā)芽特性與呼吸速率的影響

張 璇， 陳通旋*， 郭江雪， 彭麗芬， 丁 波

(1.貴州省林業(yè)學(xué)校，貴州 修文 550201；2.貴州省林業(yè)廳，貴州 貴陽 550001)

香果樹(EmmenopteryshenryiOliv.)為茜草科香果樹屬的落葉大喬木[1]，我國特有并列入國家二級保護(hù)樹種[2]，在亞熱帶中山或低山地區(qū)的落葉闊葉林或常綠、落葉闊葉混交林的伴生樹種[1]，喜溫和或涼爽氣候，濕潤肥沃土壤。香果樹花大，樹姿雄偉，適合庭園觀賞，且木材質(zhì)地好，零星分布于陜西、江蘇、甘肅、貴州等14個(gè)省份。香果樹的材質(zhì)潔白細(xì)密，輕韌柔軟，紋理通直，色紋美麗，易加工，是細(xì)木工藝、雕刻、裝飾、建筑和家具的優(yōu)良用材[3]，既可作為經(jīng)濟(jì)樹種，又可作為園林綠化的樹種[4]。

香果樹種子千粒重約0.5 g，種子太小，自然狀態(tài)落下，不易生根成苗[5]，導(dǎo)致種群更新不良[4]。目前，對于香果樹繁殖的研究主要集中在扦插[6]和組織培養(yǎng)[7-9]，對香果樹種子萌發(fā)特性有少量報(bào)道[1，10]，而關(guān)于激素對香果樹種子發(fā)芽特性和呼吸速率的研究尚未見報(bào)道。筆者在不同光照條件和暗環(huán)境下利用赤霉素(GA3)和吲哚乙酸(IAA)對香果樹種子進(jìn)行處理，觀察測定植物激素對香果樹種子發(fā)芽率和呼吸速率的影響，為提高香果樹種子的發(fā)芽率，更好地促進(jìn)香果樹繁殖和保護(hù)提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試種子

種子采自黎平東風(fēng)林場。東風(fēng)林場地貌類型屬低山丘陵河谷盆地，氣候?qū)俚途暥戎衼啛釒Ъ撅L(fēng)濕潤性氣候。年平均氣溫15.6℃，無霜期277 d，>10℃持續(xù)日為288 d，年日照時(shí)數(shù)1 318 h，降水量1 330 mm，年平均相對濕度83%，年蒸發(fā)量1 000 mm。海拔420～470 m，土壤主要是頁巖發(fā)育的山地黃壤，土層厚度85 cm[11]。香果樹平均單果重(干果)為0.282 1 g，千粒重(有翅)為0.525 9 g。

1.2 設(shè)備與試劑

無光恒溫箱(DNP-9082型)為上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司生產(chǎn)，光照培養(yǎng)箱(HWS-400型)為上海丙林電子生產(chǎn)。赤霉素GA3為上海溶劑廠生產(chǎn)，吲哚乙酸IAA為武漢運(yùn)成共創(chuàng)科技有限公司生產(chǎn)。另有濾紙、鑷子、培養(yǎng)皿、脫脂紗布等。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 濃度設(shè)置 赤霉素(GA3)和吲哚乙酸(IAA)分別配制成濃度為100 mg/L、300 mg/L、400 mg/L、500 mg/L、800 mg/L的溶液，分別用冷水(20℃，CK1)、熱水(55℃，CK2)作空白對照，樣品采取隨機(jī)取樣。每個(gè)處理100粒種子，3次重復(fù)。

1.3.2 浸種處理 將常溫蒸餾水浸種30 min的香果樹種子，分別放入已配置好的不同濃度GA3和IAA溶液中浸種30 min，撈出放入已消毒并墊有消毒濾紙的培養(yǎng)皿中進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)，濾紙分別用不同處理溶液浸透，以保持發(fā)芽床的濕度。

1.3.3 發(fā)芽條件設(shè)置 參照常規(guī)種子萌發(fā)試驗(yàn)的方法和程序，恒溫箱溫度設(shè)定為20℃，無光照；光照培養(yǎng)箱的溫度為20℃，光照強(qiáng)度為1 000 lx，光照時(shí)間為全天。將培養(yǎng)皿分別放入無光恒溫箱與光照培養(yǎng)箱中，進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)。每天觀察發(fā)芽數(shù)量并保持發(fā)芽床濕潤。

1.3.4 計(jì)算與測定方法 香果樹種子的發(fā)芽時(shí)間為15 d，種子從露白開始，每天檢查種子萌發(fā)情況并記錄萌發(fā)數(shù)量。在試驗(yàn)結(jié)束后，計(jì)算發(fā)芽率，并測定呼吸速率。呼吸速率的測定采用小籃子法進(jìn)行測定。

發(fā)芽率=(發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù))×100%

呼吸速率=(空白滴定值-樣品滴定值)×mgCO2/(植物組織鮮重×?xí)r間)

式中，mgCO2表示1/44 mol/L草酸的量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理的種子發(fā)芽率

2.1.1 赤霉素 從圖1可知，香果樹種子經(jīng)赤霉素處理過的發(fā)芽率均高于對照(除光照條件下GA3為500 mg/L時(shí)低于對照)。在光照條件和暗環(huán)境下均以赤霉素濃度為400 mg/L處理的發(fā)芽率最高，暗環(huán)境下平均發(fā)芽率為90.00%，分別比CK1和CK2高40.33%和35.00%；在光照條件下，其平均發(fā)芽率為82.00%，分別比CK1和CK2高15.00%和20.33%。在赤霉素濃度<100 mg/L，光照條件下的發(fā)芽率高于暗環(huán)境，且光環(huán)境下冷水高于熱水5.00%；在赤霉素濃度為300～500 mg/L時(shí)，暗環(huán)境下均高于光照條件；在800 mg/L時(shí)香果樹種子發(fā)芽率暗環(huán)境下低于光照條件2.00%。

圖1 不同光照條件下赤霉素處理香果樹的種子發(fā)芽率Fig.1 Germination rate of E.henyi seed with different concentrations of GA3 under different light conditions

2.1.2 吲哚乙酸 吲哚乙酸對香果樹種子發(fā)芽有顯著的抑制作用(圖2)。在暗環(huán)境或光照條件下，經(jīng)吲哚乙酸處理香果樹種子的發(fā)芽率顯著低于CK1和CK2，當(dāng)吲哚乙酸濃度為100 mg/L時(shí)，光照條件下發(fā)芽率優(yōu)于暗環(huán)境，高于暗環(huán)境6.00%。吲哚乙酸濃度為300～800 mg/L光照條件和暗環(huán)境均發(fā)芽率無顯著差異。暗環(huán)境下CK1和CK2發(fā)芽率分別高于吲哚乙酸(濃度為100 mg/L)處理46%和51%，光照條件下分別高57%和52%。

圖2 不同光照條件下吲哚乙酸處理香果樹的種子發(fā)芽率Fig.2 Germination rate of E.henyi seed with different concentrations of IAA under different light conditions

2.2 GA3處理香果樹的萌動(dòng)種子呼吸速率

經(jīng)赤霉素處理的香果樹萌動(dòng)種子呼吸速率均高于對照(除光照條件下赤霉素為500 mg/L時(shí)低于對照)。在光照條件和暗環(huán)境下均以赤霉素濃度為400 mg/L處理的種子萌動(dòng)呼吸率最高。暗環(huán)境下呼吸率為13.24 mg/(g·h)，分別比CK1和CK2高8.41 mg/(g·h)和5.83 mg/(g·h)；在光照條件下，其呼吸率為11.96 mg/(g·h)，分別比CK1和CK2高5.61 mg/(g·h)和 4.00 mg/(g·h)。光照條件下呼吸速率高于暗環(huán)境，在暗環(huán)境和光照條件下熱水呼吸速率高于冷水；在赤霉素濃度為100～800 mg/L，香果樹種子暗環(huán)境下均高于有光照條件下呼吸速率。因吲哚乙酸處理下種子發(fā)芽率很低，無法測定種子的呼吸速率。

圖3 不同光照條件下赤霉素處理香果樹種子的呼吸速率Fig.3 Respiration rate of E.henyi seed with different concentrations of GA3 under different light conditions

2.3 GA3處理香果樹萌動(dòng)種子發(fā)芽率與呼吸速率的相關(guān)性

從表1可看出，香果樹種子發(fā)芽率與呼吸速率呈相關(guān)關(guān)系，光照條件下發(fā)芽率與呼吸速率呈正相關(guān)關(guān)系，與暗環(huán)境下發(fā)芽率和呼吸速率呈顯著正相關(guān)關(guān)系；光照條件下呼吸速率與暗環(huán)境下發(fā)芽率和呼吸速率呈顯著正相關(guān)關(guān)系；暗環(huán)境下發(fā)芽率與呼吸速率呈極顯著相關(guān)關(guān)系。

表1 不同赤霉素處理下種子發(fā)芽率與呼吸速率的相關(guān)性Table 1 The correlation of seed germination rate and respiration rate with different concentrations of GA3

3 結(jié)論與討論

1) 香果樹種子在光培養(yǎng)和暗環(huán)境培養(yǎng)下，赤霉素對香果樹種子的發(fā)芽都具有促進(jìn)作用。均以赤霉素濃度為400 mg/L處理的發(fā)芽率最高，且暗環(huán)境比光照條件發(fā)芽率高8.00%。甘聃等[1]研究表明，光照條件下的種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢均高于暗培養(yǎng)，與試驗(yàn)結(jié)果不同，這可能是研究時(shí)所取的赤霉素濃度差別所致，且甘聃等[1]認(rèn)為，光照對香果樹種子萌發(fā)有很大的促進(jìn)作用，但并不是必要條件。

2) 試驗(yàn)結(jié)果表明，吲哚乙酸不利于香果樹種子的萌發(fā)，有一定的抑制作用。在暗環(huán)境和光照條件下，經(jīng)吲哚乙酸處理過的香果樹種子發(fā)芽率顯著低于CK1和CK2，暗環(huán)境下CK1和CK2發(fā)芽率分別高于濃度100 mg/L時(shí)46%和51%，光照條件下分別高于濃度100 mg/L時(shí)57%和52%。這可能是吲哚乙酸的濃度過高導(dǎo)致，吲哚乙酸對香果樹種子發(fā)芽情況還有待進(jìn)一步研究。

3) 種子呼吸作用可為種子胚萌發(fā)生長提供必須的能量。呼吸作用越強(qiáng)，物質(zhì)的分解和運(yùn)轉(zhuǎn)速度越快，種子萌發(fā)的速度亦越快。試驗(yàn)結(jié)果表明，光照條件下香果樹發(fā)芽率與呼吸速率呈正相關(guān)關(guān)系，與暗環(huán)境下發(fā)芽率和呼吸速率呈顯著正相關(guān)關(guān)系；光照條件下呼吸速率與暗環(huán)境下發(fā)芽率和呼吸速率呈顯著正相關(guān)關(guān)系；暗環(huán)境下發(fā)芽率與呼吸速率呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。

4) 適當(dāng)濃度的赤霉素浸種可以提高香果樹種子的呼吸速率，加快種子內(nèi)部貯藏營養(yǎng)物資的分解，提高發(fā)芽速度，以赤霉素濃度為400 mg/L處理效果最佳。