滇南杜鵑種子萌發(fā)特性研究

(云南農(nóng)業(yè)大學(xué)園林園藝學(xué)院，昆明 650201)

滇南杜鵑(Rhododendronhancockii)，為杜鵑花科杜鵑花屬馬銀花亞屬常綠灌木或小喬木，常生于海拔1 100～2 000 m的雜木林或山坡灌叢內(nèi)。主要分布于云南中部及東南部、廣西中部及西北部等幾個地區(qū)。滇南杜鵑植株最高可達(dá)4 m，花冠呈白色，闊漏斗形，具有沁人心脾的香味，是一種觀賞價值高且具有開發(fā)潛力的樹種，同時也是香花育種的重要資源[1]。馬永鵬[2]、劉胤璇[3]等對滇南杜鵑組培繁殖及食用價值方面進(jìn)行了研究。目前，關(guān)于杜鵑屬植物其它種的種子萌發(fā)特性研究開展得較多，陳雪梅[4]，李暢[5]，劉林[6]，邊才苗[7]等分別對不同杜鵑種子進(jìn)行了關(guān)于溫度、光照、GA3、干旱脅迫對種子萌發(fā)影響的研究。但未見有關(guān)滇南杜鵑種子特性及萌發(fā)試驗的報道。本研究以采于云南祿豐的滇南杜鵑種子為材料，觀察并測定種子形態(tài)及其千粒重和吸水率，研究不同溫度、不同光照、GA3以及PEG-6000模擬干旱對滇南杜鵑種子萌發(fā)的影響，探索利于滇南杜鵑種子萌發(fā)的適宜條件以及通過種子萌發(fā)對干旱脅迫的響應(yīng)初步了解其抗旱性，為今后滇南杜鵑的進(jìn)一步開發(fā)利用奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材 料

滇南杜鵑種子于2017年12月采自云南省祿豐縣，均為自然結(jié)實產(chǎn)物。將飽滿無損傷的種子置于密封袋中放于4 ℃冷柜保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 方 法

1.2.1種子特性測定

形態(tài)觀測：隨機選擇30粒飽滿的滇南杜鵑種子，用LEICA顯微鏡觀察種子形態(tài)并測量種子大小，取平均值。

千粒重測定：滇南杜鵑種子較小，一般測定小粒種子千粒重時是隨機數(shù)出飽滿種子1 000粒，重復(fù)3次分別稱重，求其平均值[8]。

種子吸水率測定：參照陳雪梅等[4]的方法進(jìn)行測定。

1.2.2不同處理對種子萌發(fā)的影響

1)溫度、光照對種子萌發(fā)的影響。種子萌發(fā)試驗在光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行，材料選用飽滿的滇南杜鵑種子。溫度處理：5 ℃/15 ℃、15 ℃/25 ℃與25 ℃/30 ℃ 3個變溫；20 ℃、25 ℃、30 ℃ 3個恒溫。光照處理：12 h光照/12 h黑暗、24 h黑暗2種。溫度處理和光照處理進(jìn)行正交試驗。每處理100粒種子，重復(fù)3次。

將經(jīng)過1%NaClO消毒15 min的種子洗凈后放入鋪有2層濕潤濾紙的培養(yǎng)皿中，每皿100粒。將其分類放置于不同變溫的培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)，每天噴水1次，保持濕潤。

2)GA3對種子萌發(fā)的影響。選擇飽滿的種子，經(jīng)1% NaClO消毒15 min后，用蒸餾水洗凈，濾紙吸干表面水分，分別置于不同濃度(0，100，300，600，1 000，2 000，3 000，5 000 mg·L-1)的GA3溶液中浸種24 h。處理后的種子用蒸餾水洗凈后放入鋪有2層濕潤濾紙的培養(yǎng)皿中，將其放置于25 ℃恒溫，12 h光照/12 h黑暗的培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)，每天噴水1次，保持濕潤。每處理100粒種子，重復(fù)3次。

3)PEG-6000對種子萌發(fā)的影響。選擇飽滿的種子，經(jīng)1% NaClO消毒15 min后，用蒸餾水洗凈并吸干表面水分，分別置于培養(yǎng)皿內(nèi)浸透了不同濃度(0%、5%、10%、15%、20%)PEG-6000溶液的濾紙上，相應(yīng)的溶液水勢分別為0、-0.05、-0.20、-0.40、-0.60 MPa[9]。將其置于25 ℃恒溫，12 h光照/12 h黑暗的培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)。每天向培養(yǎng)皿中加入1 mL對應(yīng)濃度的PEG-6000，每4 d更換1次濾紙，以減少水勢變動。每處理100粒種子，重復(fù)3次。

每天觀察種子萌發(fā)情況，并記錄每種處理的具體發(fā)芽日期。以胚根長度達(dá)到種子長度1/2為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)，自發(fā)芽之日起每24 h統(tǒng)計種子發(fā)芽數(shù)量，連續(xù)3 d沒有出現(xiàn)發(fā)芽結(jié)束統(tǒng)計[10]。發(fā)芽啟動時間、發(fā)芽持續(xù)時間、發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)的統(tǒng)計及計算參照李暢等[5]的方法進(jìn)行。

1.3 數(shù)據(jù)處理

用Excel 2007軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，用SPSS 18.0軟件進(jìn)行Duncan方差分析，所有測定結(jié)果采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。

2 結(jié)果與分析

2.1 種子特性

2.1.1種子形態(tài)特征

滇南杜鵑種子呈卵形至長卵形，種皮紅褐色，兩端有翅；種子長(1.60±0.18)mm、寬(0.54±0.08)mm；千粒重(0.129 6±0.005)g。

2.1.2種子吸水率

從圖1可以看出，滇南杜鵑種子在0～8 h內(nèi)吸水急劇，浸種8 h時吸水率為37.24%，這一時期為急劇吸水期；在8～24 h內(nèi)吸水量有所增加，吸水率達(dá)40.31%，這一時期為穩(wěn)定吸水期；24 h后吸水速度變緩，飽和時吸水率為41.95%。

2.2 不同處理對種子萌發(fā)的影響

2.2.1溫度、光照對種子萌發(fā)的影響

如圖2所示，25 ℃恒溫12 h光照/12 h黑暗條件下，發(fā)芽啟動時間最短，為9 d；25 ℃恒溫24 h黑暗條件下，發(fā)芽啟動時間最長，為21 d，且發(fā)芽持續(xù)時間最短，為2 d；而5 ℃/15 ℃變溫12 h光照/12 h黑暗和24 h黑暗以及30 ℃恒溫24 h黑暗條件下種子均不萌發(fā)。

圖1 滇南杜鵑種子吸水率

注：A為12 h光照/12 h黑暗，B為24 h黑暗；一為5 ℃/15 ℃，二為15 ℃/25 ℃，三為25 ℃/30 ℃，四為20 ℃，五為25 ℃，六為30 ℃。圖2 溫度、光照處理下滇南杜鵑種子的發(fā)芽進(jìn)程

由表1可知,變溫處理下，條件為15 ℃/25 ℃變溫24 h黑暗時，滇南杜鵑種子的發(fā)芽率最高達(dá)84.33%，與其他幾組處理均呈極顯著差異；15 ℃/25 ℃變溫12 h光照/12 h黑暗條件下次之，發(fā)芽率為74.00%；在5 ℃/15 ℃變溫12 h光照/12 h黑暗和24 h黑暗以及30 ℃恒溫24 h黑暗條件下種子均不萌發(fā)。15 ℃/25 ℃變溫12 h光照/12 h黑暗條件下，發(fā)芽勢最高達(dá)51.33%，15 ℃/25 ℃變溫24 h黑暗條件次之，為34.33%。恒溫處理下，條件為20 ℃恒溫12 h光照/12 h黑暗時，種子發(fā)芽率最高為58.33%。從數(shù)據(jù)對比可知，同種光照處理下變溫處理的發(fā)芽率、發(fā)芽勢及發(fā)芽指數(shù)普遍高于恒溫處理。

2.2.2GA3對種子萌發(fā)的影響

如圖3所示，滇南杜鵑種子在蒸餾水(ck)浸泡下的發(fā)芽啟動時間為10 d，而隨著GA3濃度的增加，發(fā)芽啟動時間在GA3濃度為100，1 000，2 000 mg·L-1時縮短至7 d，當(dāng)濃度為3 000 mg·L-1和5 000 mg·L-1時發(fā)芽啟動時間較對照縮短8 d。說明當(dāng)濃度為1 000～2 000 mg·L-1時發(fā)芽啟動時間最短，促進(jìn)了種子提早萌發(fā)。發(fā)芽持續(xù)時間隨著GA3濃度的增加從8 d延長至13 d后又縮短至8 d。

表1 溫度、光照對滇南杜鵑種子萌發(fā)指標(biāo)的影響

注：A為12 h光照/12 h黑暗，B為24 h黑暗；一為5 ℃/15 ℃，二為15 ℃/25 ℃，三為25 ℃/30 ℃，四為20 ℃，五為25 ℃，六為30 ℃；同列不同的小寫字母和大寫字母分別表示在0.05和0.01水平上差異顯著。下同。

圖3 GA3處理下滇南杜鵑種子的發(fā)芽進(jìn)程

由表2可知，隨GA3濃度提高，滇南杜鵑種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)均呈先升后降的趨勢，對照組的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均與GA3浸泡處理的種子達(dá)到極顯著差異，2 000 mg·L-1GA3處理下，滇南杜鵑種子的發(fā)芽率(87.00%)、發(fā)芽勢(68.00%)、發(fā)芽指數(shù)(8.98)達(dá)到最高。隨GA3濃度的升高，發(fā)芽勢、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)均有所下降，差異顯著。

2.2.3PEG-6000對種子萌發(fā)的影響

由圖4可以看出，滇南杜鵑種子在ck處理下的發(fā)芽啟動時間為10 d，發(fā)芽持續(xù)時間為11 d。PEG脅迫濃度為5%和10%時發(fā)芽持續(xù)時間較ck延長2 d，發(fā)芽啟動時間不變。PEG濃度為15%時，滇南杜鵑種子的發(fā)芽啟動時間較ck推遲4 d，發(fā)芽持續(xù)時間延長5 d，且發(fā)芽率顯著低于ck。20% PEG脅迫下的滇南杜鵑種子未見萌發(fā)。說明隨著PEG濃度的增加，種子發(fā)芽越困難，發(fā)芽啟動時間推遲，發(fā)芽持續(xù)時間延長，發(fā)芽率降低。

表2 GA3對滇南杜鵑種子萌發(fā)指標(biāo)的影響

圖4 干旱脅迫下滇南杜鵑種子的發(fā)芽進(jìn)程

由表3可以看出，隨著PEG濃度的增加，發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)均存在下降的趨勢。5%PEG除發(fā)芽率與ck無顯著差異外，其余萌發(fā)指標(biāo)均與ck達(dá)到極顯著差異，10%、15%、20%的所有萌發(fā)指標(biāo)均與ck達(dá)到極顯著差異，以上均說明PEG對滇南杜鵑種子萌發(fā)的抑制作用明顯，20%PEG完全抑制了種子的萌發(fā)；但在15%PEG干旱脅迫下，滇南杜鵑種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)仍能達(dá)到ck的81.13%、71.28%、43.62%，又說明滇南杜鵑具有一定抗旱性。

表3 干旱脅迫對滇南杜鵑萌發(fā)指標(biāo)的影響

3 結(jié)論與討論

滇南杜鵑種子吸水性較好，且其吸水過程與種子的吸水規(guī)律相一致，在24 h內(nèi)吸水達(dá)飽和狀態(tài)，飽和時吸水率為41.95%。因此在生產(chǎn)實踐中，種子萌發(fā)前期應(yīng)保證充足的水分以利于種子萌發(fā)。

適宜種子萌發(fā)的溫度通常與其原生境的溫度有關(guān)，且大多數(shù)種子在恒溫條件下的萌發(fā)率低于變溫條件[11-14]。滇南杜鵑種子在15 ℃/25 ℃變溫條件下發(fā)芽率和發(fā)芽勢最高。在5 ℃/15 ℃變溫12 h光照/12 h黑暗和24 h黑暗以及30 ℃恒溫24 h黑暗條件下種子均不萌發(fā)，而30 ℃恒溫12 h光照12 h黑暗條件下滇南杜鵑種子的發(fā)芽率僅為3.33%，說明過低或過高的溫度均不適宜滇南杜鵑種子萌發(fā)。在15 ℃/25 ℃變溫條件下，滇南杜鵑種子的萌發(fā)最多，且萌發(fā)最為集中，播種時采用此溫度，有利于提高種子的萌發(fā)率。在25 ℃恒溫12 h光照/12 h黑暗下，發(fā)芽啟動時間最短，為9 d，但其發(fā)芽率僅達(dá)53.00%，說明此條件下僅縮短了發(fā)芽啟動時間但發(fā)芽率卻不高。在不同光照條件下，光暗交替明顯出現(xiàn)縮短萌發(fā)所需時間，進(jìn)而縮短播種育苗時間。

因此，滇南杜鵑應(yīng)該采用15 ℃/25 ℃變溫條件促進(jìn)種子萌發(fā)，同時給予適量光照，縮短滇南杜鵑種子發(fā)芽啟動時間。使滇南杜鵑能夠在短期內(nèi)同時發(fā)芽并達(dá)到移栽程度，避免發(fā)芽時間參差不齊，影響移栽。造成杜鵑花開花時間不一致，影響觀賞。

GA3作為植物生長調(diào)節(jié)劑，通過誘導(dǎo)種子內(nèi)部淀粉酶等水解酶的合成，從而提高種子水解酶的活性，以達(dá)到催化種子內(nèi)貯藏物質(zhì)分解的效果，進(jìn)而提供胚生長發(fā)育所需的營養(yǎng)，提高種子萌發(fā)率。但GA3并非對所有的種子都有促進(jìn)萌發(fā)的作用，且對不同的種子促進(jìn)程度及適宜濃度均不相同[15-17]。本研究發(fā)現(xiàn)，未經(jīng)GA3處理的種子其發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均與GA3浸泡處理的種子達(dá)到極顯著差異，萌發(fā)效果不佳，發(fā)芽率僅達(dá)45.00%，與最適宜濃度2 000 mg·L-1GA3的發(fā)芽率相差42%。2 000 mg·L-1GA3浸種的滇南杜鵑種子其發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均為最高，且所需發(fā)芽啟動時間最短，發(fā)芽持續(xù)時間較長。因此，適當(dāng)濃度的GA3可達(dá)到促進(jìn)滇南杜鵑種子萌發(fā)的作用，這與劉林等[6]、樊叢令等[18]、李暢等[19]的研究結(jié)果相似。本研究發(fā)現(xiàn)，2 000 mg·L-1GA3浸種24 h可進(jìn)一步加快種子的萌發(fā)，從而提高苗木的育種進(jìn)程，在滇南杜鵑的育苗實踐中可以推廣使用，植物種子的萌發(fā)指標(biāo)直接反映種子耐逆境能力[20]。低濃度(5%)的PEG-6000對滇南杜鵑種子萌發(fā)的影響不明顯，但隨著PEG濃度的增加，滇南杜鵑種子受抑制程度加重，具體表現(xiàn)為種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)顯著降低，發(fā)芽啟動時間推遲，發(fā)芽持續(xù)時間延長，20%PEG完全抑制了種子的萌發(fā)。這與李暢等[5]對鹿角杜鵑，邊才苗等[7]對云錦杜鵑，王書珍等[21]對繁花杜鵑，張鳳銀等[22]對鳳仙花的種子萌發(fā)規(guī)律一致。研究表明，滇南杜鵑耐旱性有限，在滇南杜鵑的播種育苗及引種栽培過程中，充分考慮水分因素，防止干旱對其生長造成不良影響。