中國(guó)無(wú)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(duì)廣西欽州市樹齡28年的中國(guó)無(wú)憂花母樹采種后進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)，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(guò)程中受到昆蟲或菌類危害造成的。發(fā)芽試驗(yàn)表明，河沙更適合中國(guó)無(wú)憂花種子育苗。明顯受損傷的中國(guó)無(wú)憂花種子發(fā)芽率低，而依據(jù)種皮外觀對(duì)種子進(jìn)行分檢，發(fā)芽率可提高至72.0%。對(duì)種子萌發(fā)的形態(tài)學(xué)變化進(jìn)行觀察，發(fā)芽過(guò)程明顯可分為吸脹、生根、發(fā)芽和成苗4個(gè)階段。建議除了加強(qiáng)中國(guó)無(wú)憂花實(shí)生苗繁育的相關(guān)技術(shù)研究外，應(yīng)加快其植物組織培養(yǎng)技術(shù)體系的建立和完善，盡快實(shí)現(xiàn)種苗的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；庇?。

關(guān)鍵詞?中國(guó)無(wú)憂花;種子;發(fā)芽;千粒重;發(fā)芽率

中圖分類號(hào)?S?685文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼?A文章編號(hào)?0517-6611（2020）01-0116-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.01.035

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)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(guó)無(wú)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(jìn)行景觀配置;嫩葉初生時(shí)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(wú)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(wú)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(jìn)，觀花樹種和鄉(xiāng)土樹種日益受到關(guān)注，近年來(lái)中國(guó)無(wú)憂花在華南地區(qū)逐漸成為一個(gè)熱點(diǎn)樹種。

中國(guó)無(wú)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(wú)憂花，雖然生長(zhǎng)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(yán)重危害，幾乎連年采收不到健康種子，嚴(yán)重影響了中國(guó)無(wú)憂花的推廣應(yīng)用[7-8]。筆者在廣西欽州市進(jìn)行中國(guó)無(wú)憂花的實(shí)生苗培育時(shí)，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(duì)中國(guó)無(wú)憂花的種子形態(tài)、萌發(fā)過(guò)程和影響發(fā)芽的部分因子進(jìn)行了研究，旨在為中國(guó)無(wú)憂花實(shí)生苗的高效培育和推廣應(yīng)用提供參考。

1?材料與方法

1.1?試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用種子均采自欽州市林業(yè)科學(xué)研究所院內(nèi)的2株中國(guó)無(wú)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(zhǎng)勢(shì)良好，均能開花結(jié)實(shí)。

1.2?試驗(yàn)方法

1.2.1?發(fā)芽試驗(yàn)。

發(fā)芽試驗(yàn)在溫室大棚內(nèi)進(jìn)行，棚頂覆有薄膜和可移動(dòng)的雙層遮陽(yáng)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(duì)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(jī)抽取種子，分別播在2種基質(zhì)中，覆土厚度約1 cm，試驗(yàn)期間保持基質(zhì)濕潤(rùn)。統(tǒng)計(jì)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(yàn)種子進(jìn)行分檢，將分檢出的受損種子和無(wú)受損種子分別播種于河沙中，管理方式相同，統(tǒng)計(jì)二者播種后發(fā)芽率和生長(zhǎng)情況的差異。計(jì)算發(fā)芽率時(shí)，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(shè)3次重復(fù)。

1.2.2?種子發(fā)芽過(guò)程中的形態(tài)學(xué)觀察。

發(fā)芽試驗(yàn)于2016年8月至2017年3月。播種后每7 d隨機(jī)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(zhǎng)發(fā)育情況。

1.3?測(cè)定項(xiàng)目與方法

采種時(shí)間為2016年8月1日。在采摘的果莢中，隨機(jī)抽取果莢50個(gè)，測(cè)量果莢的長(zhǎng)度和寬度。剝開果莢后統(tǒng)計(jì)種子數(shù)量，并分別統(tǒng)計(jì)種皮光滑、外觀無(wú)明顯異常的種子數(shù)量（簡(jiǎn)稱“無(wú)受損種子”）和種皮有皺縮、突起或坑洼等異?，F(xiàn)象的種子（簡(jiǎn)稱“受損種子”）數(shù)量。隨機(jī)抽取100粒種子，用游標(biāo)卡尺測(cè)量其長(zhǎng)度和寬度，用電子天平稱量其鮮重（精確到0.1 g）。長(zhǎng)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(jì)。

1.4?數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010和SPSS 16.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和統(tǒng)計(jì)分析。

2?結(jié)果與分析

2.1?果莢和種子的特性

中國(guó)無(wú)憂花母樹在當(dāng)?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(shí)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(shí)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(shí)和種子的部分特征見(jiàn)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(zhǎng)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(dǎo)致胚芽損傷甚至失去活性（圖1C）。另外，在種皮光滑、外觀無(wú)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(guò)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(duì)種子發(fā)芽率的影響

中國(guó)無(wú)憂花種子發(fā)芽持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，試驗(yàn)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(shí)生苗的一致性看，在河沙中的種子發(fā)芽時(shí)間較短，實(shí)生苗一致性相對(duì)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(shí)間較長(zhǎng)，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(guó)無(wú)憂花種子發(fā)芽率均較低，分別為41.3%和32.7%，說(shuō)明中國(guó)無(wú)憂花種子萌發(fā)對(duì)基質(zhì)的透氣性和疏水性要求較高。相對(duì)于河沙和黃土的混合基質(zhì)，河沙更適合中國(guó)無(wú)憂花種子的育苗。在河沙基質(zhì)中，經(jīng)過(guò)挑揀種皮光滑、外觀無(wú)受損的種子發(fā)芽率可達(dá)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(guò)挑揀的種皮正常的種子發(fā)芽率是統(tǒng)播時(shí)種子發(fā)芽率的2.3倍，說(shuō)明種皮的光滑度和平整度與種子的發(fā)芽率具有較強(qiáng)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(xué)觀察

中國(guó)無(wú)憂花種子子葉肥厚，可為種子萌發(fā)提供營(yíng)養(yǎng)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，部分實(shí)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(jìn)行光合作用，有利于幼苗的生長(zhǎng)。中國(guó)無(wú)憂花發(fā)芽高峰期為播種后第42～70天，發(fā)芽過(guò)程中種子和胚的形態(tài)學(xué)變化，經(jīng)歷明顯的吸脹、生根、發(fā)芽和成苗4個(gè)階段，外觀變化見(jiàn)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(dòng)的加強(qiáng)應(yīng)是該階段發(fā)生的主要反應(yīng)。生根階段的主要特點(diǎn)是下胚軸和胚根的伸長(zhǎng)。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(zhǎng)生長(zhǎng)，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(zhǎng)生長(zhǎng)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(guò)渡至紫色，高約10 cm時(shí)第一片真葉開始形成，隨后14～21 d會(huì)形成2～3片真葉，播種120 d后，實(shí)生苗高度25～40 cm，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行移植和疏苗。在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)種子萌發(fā)過(guò)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(zhǎng)8～10 mm，乳白色，其具體種類還有待進(jìn)一步鑒定。

此外，在實(shí)生苗中發(fā)現(xiàn)4株葉型與正常中國(guó)無(wú)憂花葉型差異明顯的變異苗，復(fù)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(guó)無(wú)憂花在欽州市的花期為3月中旬至5月底6月初，果實(shí)成熟期為7—8月。果莢平均長(zhǎng)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(guó)無(wú)憂花種子為無(wú)胚乳種子，棕褐色，種子平均長(zhǎng)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(duì)基質(zhì)的透氣性和疏水性要求較高，河沙是適合中國(guó)無(wú)憂花種子育苗的基質(zhì)。明顯受損傷的中國(guó)無(wú)憂花種子發(fā)芽率低，而依據(jù)種皮外觀對(duì)種子進(jìn)行分檢，發(fā)芽率可提高至72.0%。

（4）中國(guó)無(wú)憂花發(fā)芽高峰期為播種后第42～70天，發(fā)芽過(guò)程中種子和胚的形態(tài)學(xué)變化，經(jīng)歷明顯的吸脹、生根、發(fā)芽和成苗4個(gè)階段。

3.2?討論

中國(guó)無(wú)憂花在廣州地區(qū)種植時(shí)，由于病蟲害及開花時(shí)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(tái)灣）生物科技有限公司”購(gòu)買種子進(jìn)行播種，發(fā)芽率可達(dá)95.2%，其種源可能來(lái)自臺(tái)灣。北海市苗圃進(jìn)行育苗和栽培，發(fā)芽率可達(dá)70%～80%[10]，但種子來(lái)源未知。該試驗(yàn)所在地欽州市位于廣西南部，屬于或接近中國(guó)無(wú)憂花的原產(chǎn)地，但試驗(yàn)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(shí)有相似之處。溫小瑩等[8]認(rèn)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(duì)害蟲的抵抗力，另一方面光熱不足影響了植株結(jié)實(shí)。

千粒重是體現(xiàn)種子大小和飽滿度的一項(xiàng)重要指標(biāo)。已有的文獻(xiàn)報(bào)道中，中國(guó)無(wú)憂花種子千粒重說(shuō)法不一[10-12]，但多為7 000 g左右。而劉東明等[7]通過(guò)干基注射內(nèi)吸性殺蟲劑防治無(wú)憂花蛀莢害蟲試驗(yàn)中，完好種子千粒重達(dá)9 000～10 000 g。這可能與所測(cè)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(yàn)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(yàn)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(yīng)大于7 235.6 g。

試驗(yàn)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(méi)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(jìn)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(shuō)明依據(jù)種皮外觀進(jìn)行挑選分類可以顯著提高播種效率，這對(duì)選種和育苗生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義。該試驗(yàn)在中國(guó)無(wú)憂花的實(shí)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(cè)可能由于蟲害或病菌對(duì)胚芽的破壞和侵染導(dǎo)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(guò)程中出現(xiàn)的花蠅科幼蟲，鑒于播種前已對(duì)種子進(jìn)行過(guò)浸泡消毒，推測(cè)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(guò)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(jìn)一步鑒定和研究。

中國(guó)無(wú)憂樹是近年來(lái)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(tái)灣臺(tái)北市早有應(yīng)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(guó)無(wú)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(yīng)用提供了樣板，也為優(yōu)良鄉(xiāng)土樹種的開發(fā)應(yīng)用提供了范例。目前中國(guó)無(wú)憂花胸徑5～6 cm的容器苗在南寧苗木市場(chǎng)的售價(jià)達(dá)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(gè)重要因素。除了加強(qiáng)中國(guó)無(wú)憂花實(shí)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(guó)無(wú)憂花種苗瓶頸的有效途徑，也是實(shí)現(xiàn)其大面積推廣應(yīng)用的重要環(huán)節(jié)。

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