中國無憂花種子發(fā)芽特性研究

王華宇 陳乃明 楊利平 何貴整 陳俊錦 王鵬良 楊瓊

摘要?對廣西欽州市樹齡28年的中國無憂花母樹采種后進行發(fā)芽試驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，所采種子千粒重為7 235.6 g，其中約2/3的種子在種皮表面存在皺縮、不平整等異常情況，可能是在種子發(fā)育過程中受到昆蟲或菌類危害造成的。發(fā)芽試驗表明，河沙更適合中國無憂花種子育苗。明顯受損傷的中國無憂花種子發(fā)芽率低，而依據(jù)種皮外觀對種子進行分檢，發(fā)芽率可提高至72.0%。對種子萌發(fā)的形態(tài)學變化進行觀察，發(fā)芽過程明顯可分為吸脹、生根、發(fā)芽和成苗4個階段。建議除了加強中國無憂花實生苗繁育的相關(guān)技術(shù)研究外，應加快其植物組織培養(yǎng)技術(shù)體系的建立和完善，盡快實現(xiàn)種苗的標準化、規(guī)?；庇?。

關(guān)鍵詞?中國無憂花;種子;發(fā)芽;千粒重;發(fā)芽率

中圖分類號?S?685文獻標識碼?A文章編號?0517-6611（2020）01-0116-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.01.035

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Germination Characteristics of Saraca dives Pierre Seeds

WANG Hua?yu1， CHEN Nai?ming2， YANG Li?ping2 et al

（1.College of Resources and Environment， Beibu Gulf University， Qinzhou， Guangxi535011;2.Qinzhou Forestry Research Institute， Qinzhou， Guangxi535000）

Abstract?Germination experiment was tried on the seeds from 28?year?old trees in Qinzhou，Guangxi. The results showed that 1 000?kernel weight was 7 235.6 g， but nearly two?thirds of the seed coats seemed abnormal， such as wrinkled and rough. Very likely it was caused by insects or fungus during the development of the seeds. The germination experiment showed that fresh water sand was better for seed?breeding of S. dives Pierre. The germination percentage of the injured seeds was low. But the breeding efficiency could be improved to 72.0% when seeds had been separated according to the seed coats. According to the morphological changes of the germination process， it could be obviously divided into four stages： dormant， development， rooting and seedling stage. It was suggested that the related research on seedling propagation should be improved. And more importantly， the research on plant tissue culture technology should be also accelerated ， so that the standardized and mass production of seedlings could become true sooner.

Key words?Saraca dives Pierre;Seed;Germinate;1 000?kernel weight;Germination percentage

中國無憂花（Saraca dives Pierre）多分布于云南東南部至廣西西南部、南部和東南部，越南、老撾等地也有分布[1]，其四季常綠、樹冠傘形，非常適合在道路、庭院、公園進行景觀配置;嫩葉初生時呈紫紅色，柔軟下垂，觀賞效果極佳;花序大型，橙紅似火焰，蔚為壯觀，有“火焰花”之稱[2]。無憂花在佛教中被視為“圣樹”，相傳釋迦牟尼就誕生于此樹下，人們都相信無憂樹能消除悲傷，是一種極具祥瑞之氣的人文樹種[3-4]。隨著城市綠化的深入推進，觀花樹種和鄉(xiāng)土樹種日益受到關(guān)注，近年來中國無憂花在華南地區(qū)逐漸成為一個熱點樹種。

中國無憂花的繁殖可采用播種、扦插和高空壓條等方法[5-6]，其中播種是最常用的繁殖方法。但研究表明，在廣州及鄰近地區(qū)種植的無憂花，雖然生長良好，能夠開花結(jié)果，但由于在莢果成熟期受到荔枝異形小卷蛾（Cryptophlebia ombrodelta Lower）的嚴重危害，幾乎連年采收不到健康種子，嚴重影響了中國無憂花的推廣應用[7-8]。筆者在廣西欽州市進行中國無憂花的實生苗培育時，也遇到發(fā)芽率低、種子被害蟲和菌類危害的現(xiàn)象。因此，筆者對中國無憂花的種子形態(tài)、萌發(fā)過程和影響發(fā)芽的部分因子進行了研究，旨在為中國無憂花實生苗的高效培育和推廣應用提供參考。

1?材料與方法

1.1?試驗材料

試驗所用種子均采自欽州市林業(yè)科學研究所院內(nèi)的2株中國無憂花母樹，樹齡約為28年，樹高分別為12.4、10.8 m，胸徑分別為0.48、0.46 m，二者生境相似，長勢良好，均能開花結(jié)實。

1.2?試驗方法

1.2.1?發(fā)芽試驗。

發(fā)芽試驗在溫室大棚內(nèi)進行，棚頂覆有薄膜和可移動的雙層遮陽網(wǎng)。播種苗床高25 cm，分為沙床（河沙，直徑<0.3 cm）和混合基質(zhì)（黃心土和河沙按照體積比2∶1混合）2種，播種前2 d用濃度0.3% KMnO4溶液對苗床噴灑消毒。播種前，將種子全部用敵百蟲1 000倍液和甲基托布津800倍液混合浸泡1 h。 隨機抽取種子，分別播在2種基質(zhì)中，覆土厚度約1 cm，試驗期間保持基質(zhì)濕潤。統(tǒng)計不同基質(zhì)中種子的發(fā)芽率。

根據(jù)種皮是否有皺縮、突起或坑洼等異常現(xiàn)象將試驗種子進行分檢，將分檢出的受損種子和無受損種子分別播種于河沙中，管理方式相同，統(tǒng)計二者播種后發(fā)芽率和生長情況的差異。計算發(fā)芽率時，以頂芽露出地面0.5 cm以上視為發(fā)芽。各處理組內(nèi)均設3次重復。

1.2.2?種子發(fā)芽過程中的形態(tài)學觀察。

發(fā)芽試驗于2016年8月至2017年3月。播種后每7 d隨機抽取種子觀察萌發(fā)情況，并用手術(shù)刀片沿種子側(cè)面剖開，觀察胚的生長發(fā)育情況。

1.3?測定項目與方法

采種時間為2016年8月1日。在采摘的果莢中，隨機抽取果莢50個，測量果莢的長度和寬度。剝開果莢后統(tǒng)計種子數(shù)量，并分別統(tǒng)計種皮光滑、外觀無明顯異常的種子數(shù)量（簡稱“無受損種子”）和種皮有皺縮、突起或坑洼等異?，F(xiàn)象的種子（簡稱“受損種子”）數(shù)量。隨機抽取100粒種子，用游標卡尺測量其長度和寬度，用電子天平稱量其鮮重（精確到0.1 g）。長度小于1 cm或明顯干癟的種子視為發(fā)育不良，不作統(tǒng)計。

1.4?數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010和SPSS 16.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進行處理和統(tǒng)計分析。

2?結(jié)果與分析

2.1?果莢和種子的特性

中國無憂花母樹在當?shù)氐幕ㄆ跒?月中旬至5月底6月初，視氣候情況略有變化。果實成熟期為7—8月，一般到8月中旬果莢自然脫落完畢。果莢未成熟時青色，后逐漸變?yōu)闇\黃色、黃褐色，成熟果莢為棕褐色（圖1A），果莢的顏色與其內(nèi)種皮的顏色變化基本一致。果莢剝開后，易翻卷扭曲，且發(fā)現(xiàn)少數(shù)果莢有蟲蛀痕跡。果實和種子的部分特征見表1。

成熟種子棕褐色，扁平狀，多為腎形至橢圓形，兩面中間有一淺凹槽。胚白色，近錐狀，略扁，胚根端稍尖，長0.4～0.6 cm。2片子葉肥厚，占據(jù)種子內(nèi)的絕大部分空間（圖1B）。約2/3的種子在種皮表面存在較明顯的皺縮、坑洼不平等異常情況（圖1C）。解剖后發(fā)現(xiàn)，種皮異常的種子內(nèi)部存在局部皺縮、凸起、黑斑、菌斑等現(xiàn)象，有的直接導致胚芽損傷甚至失去活性（圖1C）。另外，在種皮光滑、外觀無明顯異常的種子中，剖開后發(fā)現(xiàn)有少部分種子也存在不同程度的結(jié)構(gòu)損傷，可能是在種子發(fā)育過程中受到昆蟲蛀食或菌類侵染造成的。

2.2?不同基質(zhì)和種皮形態(tài)對種子發(fā)芽率的影響

中國無憂花種子發(fā)芽持續(xù)時間較長，試驗期內(nèi)陸續(xù)有種子萌發(fā)，但多集中在播種后35～84 d，高峰期為第42～70天，105 d后很少再有萌芽。從實生苗的一致性看，在河沙中的種子發(fā)芽時間較短，實生苗一致性相對較好，從播種開始84 d內(nèi)絕大部分具有發(fā)芽能力的種子均可以完成萌發(fā)。而在混合基質(zhì)中種子發(fā)芽持續(xù)時間較長，較河沙中晚14～28 d，種苗一致性差。

由表2可知，在河沙和混合基質(zhì)中，中國無憂花種子發(fā)芽率均較低，分別為41.3%和32.7%，說明中國無憂花種子萌發(fā)對基質(zhì)的透氣性和疏水性要求較高。相對于河沙和黃土的混合基質(zhì)，河沙更適合中國無憂花種子的育苗。在河沙基質(zhì)中，經(jīng)過挑揀種皮光滑、外觀無受損的種子發(fā)芽率可達72.0%，而種皮外觀異常的受損種子發(fā)芽率僅為31.0%，二者存在顯著差異。經(jīng)過挑揀的種皮正常的種子發(fā)芽率是統(tǒng)播時種子發(fā)芽率的2.3倍，說明種皮的光滑度和平整度與種子的發(fā)芽率具有較強的正相關(guān)性，可為選種和育苗生產(chǎn)提供一定的參考。

2.3?種子發(fā)芽的形態(tài)學觀察

中國無憂花種子子葉肥厚，可為種子萌發(fā)提供營養(yǎng)。試驗發(fā)現(xiàn)，部分實生苗已形成數(shù)片真葉，但其子葉養(yǎng)分并未消耗完畢。覆土較淺露出地面的種子，在開裂后子葉逐漸變?yōu)闇\綠色至綠色，可進行光合作用，有利于幼苗的生長。中國無憂花發(fā)芽高峰期為播種后第42～70天，發(fā)芽過程中種子和胚的形態(tài)學變化，經(jīng)歷明顯的吸脹、生根、發(fā)芽和成苗4個階段，外觀變化見圖2A。

在吸脹階段，種子的外觀變化不大，水分的吸收、組織結(jié)構(gòu)的軟化和內(nèi)部代謝活動的加強應是該階段發(fā)生的主要反應。生根階段的主要特點是下胚軸和胚根的伸長。從種子表面看，種子近胚根端從側(cè)面裂開，下胚軸明顯膨大，將胚根推出種皮，而上胚軸的變化不明顯，胚芽開始分化（圖2B）。在發(fā)芽階段，胚根繼續(xù)伸長生長，并有大量側(cè)根產(chǎn)生，胚芽端的葉原基不斷發(fā)育膨大形成明顯的頂芽，隨著上胚軸的伸長生長將其推出種皮（圖2C、2D）。上胚軸剛出土的部分顏色逐漸由近白色、淡紫色過渡至紫色，高約10 cm時第一片真葉開始形成，隨后14～21 d會形成2～3片真葉，播種120 d后，實生苗高度25～40 cm，應及時進行移植和疏苗。在試驗中發(fā)現(xiàn)種子萌發(fā)過程中，部分種子腐爛，其內(nèi)滋生一種雙翅目花蠅科幼蟲，數(shù)量較多，體長8～10 mm，乳白色，其具體種類還有待進一步鑒定。

此外，在實生苗中發(fā)現(xiàn)4株葉型與正常中國無憂花葉型差異明顯的變異苗，復葉的小葉近披針形，稍扭曲，邊緣波狀，變異率約為1.1%。

3?結(jié)論與討論

3.1?結(jié)論

（1）中國無憂花在欽州市的花期為3月中旬至5月底6月初，果實成熟期為7—8月。果莢平均長度28.2 cm，平均寬度5.5 cm，內(nèi)含種子數(shù)多為4～10枚，常有1～2枚發(fā)育不完全。

（2）中國無憂花種子為無胚乳種子，棕褐色，種子平均長度和寬度分別為4.1和2.5 cm，千粒重7 235.6 g。胚白色，近錐狀，子葉肥厚。約2/3的種子在種皮表面存在較明顯的皺縮、坑洼不平等異常情況，內(nèi)部存在局部皺縮、凸起、黑斑、菌斑等現(xiàn)象。

（3）種子萌發(fā)對基質(zhì)的透氣性和疏水性要求較高，河沙是適合中國無憂花種子育苗的基質(zhì)。明顯受損傷的中國無憂花種子發(fā)芽率低，而依據(jù)種皮外觀對種子進行分檢，發(fā)芽率可提高至72.0%。

（4）中國無憂花發(fā)芽高峰期為播種后第42～70天，發(fā)芽過程中種子和胚的形態(tài)學變化，經(jīng)歷明顯的吸脹、生根、發(fā)芽和成苗4個階段。

3.2?討論

中國無憂花在廣州地區(qū)種植時，由于病蟲害及開花時正值雨季等原因，幾乎連年采收不到健康種子[7-8]。呂武杭等[9]從廣西“今日景藝（臺灣）生物科技有限公司”購買種子進行播種，發(fā)芽率可達95.2%，其種源可能來自臺灣。北海市苗圃進行育苗和栽培，發(fā)芽率可達70%～80%[10]，但種子來源未知。該試驗所在地欽州市位于廣西南部，屬于或接近中國無憂花的原產(chǎn)地，但試驗采集的種子因受蟲害和病菌危害，種子發(fā)芽率低，這種現(xiàn)象與在廣州地區(qū)種植時有相似之處。溫小瑩等[8]認為可能是由于種植地和原產(chǎn)地不全相同的生態(tài)，削弱了其對害蟲的抵抗力，另一方面光熱不足影響了植株結(jié)實。

千粒重是體現(xiàn)種子大小和飽滿度的一項重要指標。已有的文獻報道中，中國無憂花種子千粒重說法不一[10-12]，但多為7 000 g左右。而劉東明等[7]通過干基注射內(nèi)吸性殺蟲劑防治無憂花蛀莢害蟲試驗中，完好種子千粒重達9 000～10 000 g。這可能與所測種子的完好程度有關(guān)，也與種子的含水量有密切關(guān)系。該試驗結(jié)果表明，種子千粒重為7 235.6 g，最高發(fā)芽率為72.0%。鑒于該試驗中所采種子受害比例較高且總體發(fā)芽率低，正常千粒重應大于7 235.6 g。

試驗發(fā)現(xiàn)，受損種子仍具有一定的發(fā)芽能力，可能是由于胚芽等分生組織沒有或僅部分受到損傷，而種皮外觀正常的部分種子也存在不同程度的受損情況。根據(jù)種皮外觀進行人為分檢得到的受損種子發(fā)芽率為31.0%，明顯低于外觀正常的種子（72.0%），說明依據(jù)種皮外觀進行挑選分類可以顯著提高播種效率，這對選種和育苗生產(chǎn)具有一定的指導意義。該試驗在中國無憂花的實生苗中發(fā)現(xiàn)有一定比例的變異苗（1.1%）和雙頂芽苗（2.3%），推測可能由于蟲害或病菌對胚芽的破壞和侵染導致頂端分生組織的二次分化有關(guān)。此外，部分種子萌發(fā)過程中出現(xiàn)的花蠅科幼蟲，鑒于播種前已對種子進行過浸泡消毒，推測這些幼蟲可能是以蟲卵的形式寄生于種子內(nèi)部，很難通過外部消毒的辦法予以殺死。但此類幼蟲的外形和大小明顯不同于鱗翅目的荔枝異形小卷蛾，其具體種類和侵染途徑還有待進一步鑒定和研究。

中國無憂樹是近年來在華南地區(qū)暢銷的高檔新優(yōu)綠化樹種[5]，且樹皮和根可供藥用，又是優(yōu)良的紫膠蟲（Laccifer lacca Kerr）寄主。該樹種在臺灣臺北市早有應用，但大量用作南寧優(yōu)美的行道和綠化樹種[3]。目前種植在南寧園湖路的中國無憂花已經(jīng)取得了很好的景觀效果，為該樹種在周邊市區(qū)的應用提供了樣板，也為優(yōu)良鄉(xiāng)土樹種的開發(fā)應用提供了范例。目前中國無憂花胸徑5～6 cm的容器苗在南寧苗木市場的售價達250～400元，但僅能滿足于少量需求，種苗的缺少是限制該樹種發(fā)展的一個重要因素。除了加強中國無憂花實生苗繁育的相關(guān)技術(shù)研究外，建立并完善其植物組織培養(yǎng)技術(shù)體系，是破解中國無憂花種苗瓶頸的有效途徑，也是實現(xiàn)其大面積推廣應用的重要環(huán)節(jié)。

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