赤霉素對紫薇種子萌發(fā)和幼苗生長影響的研究

胡國華

（休寧縣國有林場，安徽 黃山245400）

紫薇（Lagerstroemia indica）為原產(chǎn)于亞洲的千屈菜科、紫薇屬落葉灌木或小喬木，株高可達(dá)7 m，在我國分布廣泛[1]。紫薇樹姿優(yōu)美、樹干光潔、花色鮮艷美麗，喜暖濕氣候、抗寒、喜光、喜肥沃的砂質(zhì)壤土、耐貧瘠、耐干旱忌澇、萌蘗性強。紫薇還具有較強的抗污染能力，對二氧化硫、氟化氫等有害氣體抗性較強?；ㄆ诩性?～9 月份的夏秋少花季節(jié)，花期長，享有“百日紅”之美譽。藥理學(xué)研究表明，紫薇組織中含有鞣質(zhì)類等生物活性成分，具有降血糖、血脂、抗氧化、抗真菌以及抑制黃嘌呤氧化酶等多種藥理作用。在我國的傳統(tǒng)中醫(yī)用藥中紫薇的花、皮、根、葉中均可入藥，具有清熱解毒、祛瘀止血之功效，常用于咳血、便血、跌打損傷等疾病的治療[2-4]。

紫薇繁殖主要為扦插繁殖和種子繁殖。扦插繁殖與種子繁殖相比，具有成活率高、開花早、成株快等優(yōu)點，育苗中主要以扦插繁殖為主[5]。野生紫薇成熟的種子自然脫落后發(fā)芽率極低，但在培育新品種和大面積種植過程中，仍需要種子繁殖來獲得足量的變異苗和實生苗。因此，提高紫薇種子發(fā)芽成活率則顯得尤為重要。

赤霉素作為廣泛存在于植物中的內(nèi)源激素在植物解除種子休眠、促進(jìn)萌發(fā)、促進(jìn)葉芽生長上起著重要作用，并已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以提高產(chǎn)量。赤霉素在促進(jìn)植物種子萌發(fā)方面多有報道。Haber 等于1960 年首次報道了赤霉素對萵苣種子有絲分裂的影響，并指出赤霉素在種子中并無顯著的有絲分裂活性，而在其后的種子萌發(fā)中起到活性作用[6]；其后大量關(guān)于赤霉素在諸如銀杏[7]、刺參[8]、茄子[9]、珠芽魔芋[10]等休眠種子萌發(fā)中的應(yīng)用和探討性研究工作開始開展。

近年來，赤霉素在紫薇種子萌發(fā)方面的研究也有所報道。宋平等在研究不同植物生長調(diào)節(jié)劑對南紫薇種子萌發(fā)影響時發(fā)現(xiàn)，500 mg/L 赤霉素溶液能夠顯著提高其種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢[11]；蒙真鋮等在研究毛萼紫薇種子的儲存及萌發(fā)特性時發(fā)現(xiàn)，200 mg/L 赤霉素溶液處理的種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢最高[12]；王艷玲等研究表明用300 mg/L 赤霉素濃度處理輪葉黨參種子發(fā)芽率最高[13]；吳永朋等研究表明用600 mg/L 赤霉素濃度處理紫果型黑蕊獼猴桃種子發(fā)芽率最高[14]。

在本試驗設(shè)計中使用5 個不同濃度的赤霉素溶液處理紫薇種子，觀察經(jīng)過赤霉素處理后的紫薇種子萌發(fā)的情況及幼苗的胚根和胚芽的生長情況，以系統(tǒng)地研究不同濃度赤霉素對紫薇種子萌發(fā)的影響。

1 材料與方法

1.1 材料

2018 年10 月采集休寧縣內(nèi)紫薇樹上的成熟果實，置于陰涼通風(fēng)處干燥處處理，然后將種子收集于種子袋中在常溫下干燥保存、備用。

1.2 種子處理和指標(biāo)測定

使用0.5%的高錳酸鉀溶液對紫薇種子進(jìn)行消毒，處理30 min；然后使用無菌水沖洗3 次；使用濾紙吸干紫薇種子表面水分，選取飽滿優(yōu)質(zhì)紫薇種子30 份（每份100 粒）隨機(jī)分成6 組，每組5 份（5 個重復(fù)），備用。

將6 組紫薇種子分別放置于盛有30 mL（0 mg/L、100 mg/L、200 mg/L、300 mg/L、400 mg/L、500 mg/L）赤霉素溶液的培養(yǎng)皿內(nèi)浸泡12 h，每組處理5 個重復(fù)。

將浸泡好的紫薇種子均勻平鋪在培養(yǎng)皿內(nèi)（培養(yǎng)皿內(nèi)事先放入脫脂棉，上置濾紙加入水鋪平，然后將種子均勻鋪在濾紙上），將標(biāo)簽貼于培養(yǎng)皿上。將培養(yǎng)皿置于光照培養(yǎng)箱中，光照強度為2 000 LX，全光照條件下恒溫25 ℃培養(yǎng)。

每天觀察紫薇種子生長萌發(fā)情況，并及時補充水分保持濾紙濕潤。

每個處理組0～4 d 記錄一次種子發(fā)芽數(shù)，其后每天記錄一次，直至各組種子發(fā)芽數(shù)不再增加。

紫薇種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)等指標(biāo)參照鄭健等[15]的方法，具體如下：

（1）發(fā)芽數(shù)=每組處理發(fā)芽種子總數(shù)/每組處理重復(fù)數(shù)；

（2）發(fā)芽率=發(fā)芽數(shù)不再增加時生成正常幼苗種子數(shù)/參試種子數(shù)×100%；

（3）發(fā)芽勢=發(fā)芽高峰期發(fā)芽種子個數(shù)/參試種子數(shù)×100%；

（4）發(fā)芽指數(shù)：Gi=∑（Gt/Dt），式中：Gt為在第t天的發(fā)芽種子數(shù)，Dt為相對應(yīng)的發(fā)芽日數(shù)；

（5）幼苗芽長、根長的測定：用游標(biāo)卡尺測量種子不再萌發(fā)時幼苗的芽長、根長。

使用SPSS21.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，在（P＜0.05）水平上進(jìn)行單因素方差分析，比較赤霉素各組處理之間的差異性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度赤霉素對紫薇種子萌發(fā)的影響

2.1.1 不同濃度赤霉素處理對紫薇種子發(fā)芽率的影響

圖1 不同濃度赤霉素處理對紫薇種子發(fā)芽率的影響

發(fā)芽率是直觀體現(xiàn)出對種子影響的一個重要指標(biāo)。由圖1 可以看出，隨著赤霉素濃度升高，紫薇種子發(fā)芽率呈現(xiàn)出先升高再降低的趨勢。當(dāng)赤霉素溶液在100 mg/L、200 mg/L、300 mg/L 時，隨著赤霉素濃度的增高，紫薇種子的發(fā)芽率不斷上升，分別為79.8%、82.4%、88.6%，分別比對照組提高了31.7%、36.0%、46.2%；當(dāng)赤霉素濃度大于300 mg/L，紫薇種子發(fā)芽率隨著赤霉素濃度的增高呈現(xiàn)下降趨勢，在濃度為400 mg/L、500 mg/L，發(fā)芽率分別為77.2%、53.4%。研究結(jié)果表明，赤霉素濃度為300 mg/L 處理效果最好。采用濃度為300 mg/L 的赤霉素溶液處理紫薇種子與對照組及赤霉素濃度為500 mg/L 相比有顯著的差異，與其他組相比差異不顯著。

2.1.2 不同濃度赤霉素處理對紫薇種子發(fā)芽勢的影響

圖2 不同濃度赤霉素處理對紫薇種子發(fā)芽勢的影響

由圖2 可以看出，隨著赤霉素濃度的升高，紫薇種子的發(fā)芽勢呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢。赤霉素溶液濃度在100 mg/L、200 mg/L、300 mg/L 范圍內(nèi)，隨著濃度的增高紫薇種子發(fā)芽勢呈現(xiàn)出上升的趨勢，分別為18.4%、19.6%、24.8%，比對照組分別提高了21.1%、28.9%、63.2%。采用濃度為400 mg/L與500 mg/L 的赤霉素溶液處理紫薇種子時，其發(fā)芽勢為20.2%和11.2%；與對照組相比較，采用400 mg/L 赤霉素處理時提高了32.9%，而赤霉素濃度為500 mg/L 時則相較于對照組下降了26.3%。由此可以得出，赤霉素濃度為300 mg/L 處理紫薇種子時紫薇種子的發(fā)芽勢最高，出芽最為整齊。當(dāng)大于此濃度時紫薇種子的發(fā)芽勢呈現(xiàn)出下降趨勢，種子發(fā)芽參差不齊。采用300 mg/L 赤霉素溶液處理紫薇種子與100 mg/L、200 mg/L、300 mg/L、400 mg/L 處理組相比較無顯著差異，使用500 mg/L 赤霉素溶液處理紫薇種子與對照組及100 mg/L、200 mg/L 濃度相比較無顯著差異，與濃度為300 mg/L、400 mg/L 處理組相比較呈現(xiàn)出顯著差異。

2.1.3 不同濃度赤霉素處理對紫薇種子發(fā)芽指數(shù)的影響

圖3 不同濃度赤霉素處理對紫薇種子發(fā)芽指數(shù)的影響

由圖3 可以看出，隨著赤霉素濃度的增加，紫薇種子發(fā)芽指數(shù)呈現(xiàn)出一定的差異性。在100 mg/L、200 mg/L、300 mg/L 赤霉素溶液處理下，紫薇種子發(fā)芽指數(shù)呈現(xiàn)出上升趨勢，分別為9.48、10.24、10.52，比對照組分別提高了69.34%、82.3%、87.9%。在400 mg/L、500 mg/L 赤霉素溶液處理下，紫薇種子發(fā)芽指數(shù)則呈現(xiàn)出下降趨勢，分別為9.12、4.14。在400 mg/L 赤霉素溶液處理下，相較于對照組提高了62.9%；而當(dāng)赤霉素濃度為500 mg/L 處理紫薇種子時，相較于對照組下降了21.4%。由此可以看出，當(dāng)赤霉素濃度為300 mg/L 處理紫薇種子，紫薇種子的發(fā)芽指數(shù)最高；與100 mg/L、200 mg/L、400 mg/L 處理組差異不顯著；在濃度為500 mg/L 處理組下，與對照組相比較差異不顯著；與其他組相比較有顯著的差異。

2.2 不同濃度赤霉素處理對紫薇幼苗生長的影響

表1 不同濃度赤霉素處理對紫薇幼苗生長的影響

從表1 中可以得知，紫薇幼苗的芽長、根長與赤霉素濃度具有一定的相關(guān)性。在100 mg/L、200 mg/L、300mg/L 赤霉素溶液處理下，紫薇幼苗的根長與芽長均呈現(xiàn)出上升的趨勢，比對照組根長分別提高了20.5%、29.5%、70.0%，比對照組幼苗芽長分別提高了33.3%、113.0%、239.0%；而在400 mg/L、500mg/L 赤霉素溶液處理下，紫薇幼苗的根長與芽長則呈現(xiàn)下降趨勢；當(dāng)赤霉素濃度為300 mg/L，紫薇幼苗的根長與芽長生長長度均達(dá)到了最大值。赤霉素濃度為300 mg/L 處理組的幼苗根長與對照組、500 mg/L 處理組的幼苗根長相比較有顯著差異，與其他組相比較無顯著差異；而300 mg/L 處理組的幼苗芽長與200 mg/L 處理組幼苗芽長無顯著差異，與其他組相比較存在顯著的差異。

3 結(jié)論與討論

赤霉素浸種通過兩個方面來提高種子的活力；第一是通過打破種子休眠，促進(jìn)種子萌發(fā)；第二則是調(diào)節(jié)種子內(nèi)部的激素平衡。種子的休眠常取決于數(shù)種內(nèi)源激素的相互作用。植物的生長發(fā)育過程常通過植物激素的調(diào)控，許多植物種子隨著休眠的解除，內(nèi)部的脫落酸等抑制物質(zhì)含量開始下降，而赤霉素等促進(jìn)物質(zhì)含量開始劇增[16]。在本試驗中紫薇種子經(jīng)過赤霉素浸種后，其發(fā)芽率明顯升高，但隨著赤霉素濃度的升高，紫薇種子的發(fā)芽率并沒有出現(xiàn)持續(xù)升高的現(xiàn)象，在赤霉素濃度為300 mg/L 時紫薇種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)等指標(biāo)均達(dá)到最高值，這表明只有一定范圍濃度的赤霉素溶液才能有效提高紫薇種子的活力。本試驗結(jié)果與高春智[17]、鄭蔚[18]、鄭志強[19]、胥學(xué)峰等人[20]分別對樟子松、紫丁香、紅豆杉、黃芩種子的研究具有一定的相似性，在高春智等人的研究中樟子松種子最適赤霉素濃度為200 mg/L、紫丁香種子赤霉素濃度為100 mg/L、紅豆杉種子最適赤霉素濃度為95 mg/L、黃芪種子最適赤霉素濃度則為500 mg/L。

在李建海等人的研究中，采用不同濃度赤霉素溶液處理暴馬丁香種子均提高了其根長和根鮮重，而當(dāng)赤霉素濃度在250～750 mg/L 濃度范圍內(nèi)時，暴馬丁香種子萌發(fā)后的根長和根的鮮重則呈現(xiàn)出先升高再降低的趨勢，說明當(dāng)赤霉素濃度過高時不利于暴馬丁香種子萌發(fā)后胚根的生長[21]。在雛竣竹等人的研究中，赤霉素對野牛草根長、芽長的作用不同；采用2 000 mg/L 赤霉素溶液處理野牛草種子，其苗長達(dá)到最大值；而采用1 000 mg/L 赤霉素溶液處理野牛草種子，其根長達(dá)到最大值[22]。這說明作用于胚根與胚芽最適赤霉素濃度并不會完全相同。而本試驗中，當(dāng)采用不同濃度赤霉素溶液處理紫薇種子時，紫薇幼苗芽長與根長的變化趨勢相同，都呈現(xiàn)出“低促進(jìn)高抑制”的現(xiàn)象；當(dāng)赤霉素濃度達(dá)到300 mg/L時，根長與芽長均達(dá)到最大值，表明300 mg/L 赤霉素溶液為促進(jìn)胚根與胚芽生長的最適濃度。同時研究發(fā)現(xiàn)，紫薇幼苗的胚芽生長相較之于根系的生長，受赤霉素溶液的敏感度更高，對芽的生長影響更大。