紅果樹種子萌發(fā)與幼苗生長特性研究

王雪鰻，曾琬晴，譚利平，龐 鑫，彭培好

(成都理工大學(xué) 生態(tài)資源與景觀研究所，四川 成都 610051)

紅果樹(Stranvaesiadavidiana)是薔薇科(Rosaceae)紅果樹屬(Stranvaesia)的常綠灌木或小喬木，主要分布于四川、云南等海拔在1000～3000 m的溝谷、河谷兩側(cè)坡地灌木叢中。其冠型飽滿；樹葉具有明顯的季相變化，紅葉期持久；花白，復(fù)傘房花序，密具多花，花期5～6月；梨果近球形，桔紅色[1]，果期9～10月，是花果葉觀賞價(jià)值極佳的野生觀賞植物資源，對其引種馴化能夠彌補(bǔ)城市色葉及觀果樹種的稀缺。同時(shí)紅果樹果實(shí)營養(yǎng)價(jià)值較高，富含鉀，鎂、β-胡蘿卜素、VC等，適宜食用和加工[3]；枝條柔韌，是做樹樁盆景的優(yōu)良材料[2]。通過實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在紅果樹種源采集地幾無幼苗植株，且成熟植株分布稀疏，種群數(shù)量較少，自然更新較差。但是目前針對紅果樹屬的研究主要為紅果樹(國外引進(jìn))的無根試管苗研究[4]，以及其變種波葉紅果樹的種子萌發(fā)特性研究[5]、扦插研究[6]、組織培養(yǎng)研究和試管苗移栽研究[7]，而對原變種紅果樹的種子萌發(fā)方面的研究尚無報(bào)道。本文研究了不同赤霉素3(GA3)濃度、高錳酸鉀(KMnO4)濃度及不同基質(zhì)條件下紅果樹種子萌發(fā)和幼苗生長的差異，旨在探明紅果樹最適宜的萌發(fā)條件，進(jìn)而對其萌發(fā)特性進(jìn)行研究，不僅能夠?yàn)榧t果樹的引種馴化及規(guī)模化生產(chǎn)提供理論參考，也利于紅果樹種質(zhì)資源的保存。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

紅果樹果實(shí)在2017年12月采集于四川省唐家河自然保護(hù)區(qū)。收集的果實(shí)先用蒸餾水沖洗、浸泡，并搓洗、漂凈分離出種子，待自然風(fēng)干后儲藏備用。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地點(diǎn)位于四川省成都市成華區(qū)成都理工大學(xué)園林實(shí)習(xí)基地(E104°08′20.49″，N30°40′43.74″)，試驗(yàn)時(shí)間為2018年4月19日～2018年5月10日，溫度區(qū)間為16～26℃，萌發(fā)試驗(yàn)持續(xù)20 d，幼苗生長數(shù)據(jù)采用萌發(fā)第30 d的數(shù)據(jù)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 溶劑配制

GA3溶液濃度設(shè)置為：50 mg/L(G1)、100 mg/L(G2)、150 mg/L(G3)、200 mg/L(G4)；KMnO4溶液濃度設(shè)置為：1 g/L(K1)、2 g/L(K2)、3 g/L(K3)、4 g/L(K4)、5 g/L(K5)，對照組為蒸餾水(CK)。將種子分別放入溶液浸泡2 h。

1.3.2 基質(zhì)處理

試驗(yàn)基質(zhì)由河沙和黃壤配比組成。所有基質(zhì)首先噴灑5 g/L的KMnO4溶液消毒后，于日光下晾曬3 d。然后分別按照河沙∶黃壤=1∶1(S1)、河沙∶黃壤=2∶1(S2)、河沙∶黃壤=1∶2(S3)三種比例配制。

1.3.3 播種與觀測

將浸泡后的種子分別播種于基質(zhì)中，每處理6個(gè)重復(fù)，每重復(fù)8粒種子。將其置于溫室內(nèi)萌發(fā)，每日澆水保持基質(zhì)濕潤，每2 d觀測一次，視種子胚根露出土壤為發(fā)芽[12]，并選用發(fā)芽率、發(fā)芽勢兩個(gè)發(fā)芽指標(biāo)對種子萌發(fā)特性進(jìn)行研究。發(fā)芽率(%)=(發(fā)芽結(jié)束時(shí)發(fā)芽的種子/種子總數(shù))×100%，發(fā)芽勢(%)=(發(fā)芽開始到高峰時(shí)段正常發(fā)芽種子數(shù)/種子總數(shù))×100%(發(fā)芽勢是衡量種子品質(zhì)的重要指標(biāo)，發(fā)芽率相同的種子, 發(fā)芽勢高的處理效果好[12])。同時(shí)選用萌發(fā)第30 d的真葉數(shù)量、株高作為幼苗生長的研究依據(jù)。測量采用精度為0.01 mm的數(shù)顯游標(biāo)卡尺。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0軟件分析，運(yùn)用單因素方差分析、雙因素方差分析和多重比較的方法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同基質(zhì)和GA3濃度對紅果樹種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

由表1可見，通過單因素方差分析，GA3濃度對種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢有顯著影響，同時(shí)對紅果樹幼苗真葉數(shù)量和株高有極顯著影響，而基質(zhì)未呈現(xiàn)顯著性。通過雙因素方差分析，基質(zhì)和GA3的交互作用對紅果樹種子萌發(fā)及幼苗真葉數(shù)量沒有顯著影響，但是對株高有顯著影響。

表1 不同基質(zhì)和GA3濃度對紅果樹種子萌發(fā)和幼苗生長的影響的方差分析

注：*表示差異顯著(P<0.05)，**表示差異極顯著(P<0.01)，下同。

2.1.1 不同基質(zhì)和GA3濃度對種子萌發(fā)的影響

由表2可見，同一基質(zhì)條件下，與對照組CK相比，GA3顯著提高了紅果樹種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢，在0～200 mg/L范圍內(nèi)，隨著GA3濃度增加，種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢呈現(xiàn)增高趨勢。S1條件下，用200 mg/L的GA3處理種子，紅果樹的發(fā)芽率最高(50.00%)，發(fā)芽勢也最高(45.83%)；S2條件下，用200 mg/L的GA3處理種子，紅果樹的發(fā)芽率最高(50.00%)，發(fā)芽勢最高(45.83%)；S3條件下，用200 mg/L的GA3處理種子，紅果樹的發(fā)芽率最高(41.67%)，發(fā)芽勢最高(37.50%)。在同一GA3濃度中，S3基質(zhì)中在5個(gè)試驗(yàn)組中發(fā)芽率與發(fā)芽勢最高值最多，占比80%，濃度條件為CK、G1、G2、G3,整體效果較好。但是在G4濃度條件下，S1基質(zhì)發(fā)芽率最高(50.02%)，發(fā)芽勢最高(45.89%)。

2.1.2 不同基質(zhì)和GA3濃度對紅果樹幼苗生長的影響

由表2可見，同一基質(zhì)條件下，與CK相比，GA3顯著提高了幼苗的株高和真葉數(shù)量，隨著GA3濃度的增加，株高和真葉數(shù)量呈現(xiàn)增高趨勢。S1條件下，用200 mg/LGA3處理種子，紅果樹幼苗的真葉數(shù)量最多(4.25片)，株高最高(4.67 cm)；S2條件下，用200 mg/LGA3處理種子，紅果樹幼苗的真葉數(shù)量最多(3.8片)，株高最高(3.83 cm)；S3條件下，用200 mg/LGA3處理種子，紅果樹幼苗的真葉數(shù)量最多(4.33片)，株高最高(4.75 cm)。同一GA3濃度條件下，對照組中S2基質(zhì)的真葉數(shù)量最多(3片)，株高最高(3.13 cm)；G1處理?xiàng)l件下，S1基質(zhì)的真葉數(shù)量最多(3.6片)，株高最高(3.70 cm)；G2處理?xiàng)l件下，S1基質(zhì)的真葉數(shù)量最多(3.83片)，株高最高(4.42 cm)；G3處理?xiàng)l件下，S1基質(zhì)的真葉數(shù)量最多(4片)，株高最高(4.50 cm)；G4處理?xiàng)l件下，S3基質(zhì)的真葉數(shù)量最多(4.33片)，株高最高(4.75 cm)。

表2 不同基質(zhì)和GA3濃度對種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

2.2 不同基質(zhì)和KMnO4濃度對紅果樹種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

由表3可見，通過單因素方差，KMnO4濃度對種子發(fā)芽勢有顯著影響， 且對紅果樹幼苗的真葉數(shù)量和株高有極顯著影響，但對發(fā)芽率沒有顯著影響；而基質(zhì)對種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢及株高均無顯著影響，但對紅果樹幼苗的真葉數(shù)量呈現(xiàn)顯著影響。通過雙因素方差分析，基質(zhì)和KMnO4的交互作用對紅果樹種子萌發(fā)與幼苗生長均無顯著影響。

表3 不同基質(zhì)和KMnO4濃度對紅果樹種子萌發(fā)和幼苗生長的影響的方差分析

2.2.1 不同基質(zhì)和KMnO4濃度對種子萌發(fā)的影響

由表4可見，同一基質(zhì)條件下，與CK相比，隨著KMnO4濃度的增加，發(fā)芽率和發(fā)芽勢呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，用5 g/LKMnO4處理種子，發(fā)芽率和發(fā)芽勢都最低，且低于CK。S1條件下，用4 g/L的KMnO4處理種子，發(fā)芽率最高(42.50%)，發(fā)芽勢最高(35.00%)；S2條件下，用4 g/L的KMnO4處理種子，發(fā)芽率最高(42.50%)，發(fā)芽勢最高(35.00%)；S3條件下，用3 g/L的KMnO4處理種子，發(fā)芽率最高(45.83%)，發(fā)芽勢最高(41.67%)。而在同一KMnO4濃度下，對照組中，S3基質(zhì)的發(fā)芽率最高(32.5%)，發(fā)芽勢為27.5%；K1處理?xiàng)l件下，S3基質(zhì)的發(fā)芽率最高(33.33%)，發(fā)芽勢最高(29.17%)；K2處理?xiàng)l件下，S3基質(zhì)的發(fā)芽率最高(34.38%)，發(fā)芽勢最高(31.25%)；K3處理?xiàng)l件下，S3基質(zhì)的發(fā)芽率最高(45.83%)，發(fā)芽勢最高(41.67%)；K4處理?xiàng)l件下，S1和S2基質(zhì)的發(fā)芽率最高(42.50%)，發(fā)芽勢最高(35.00%)；K5處理?xiàng)l件下，S3基質(zhì)的發(fā)芽率最高(29.17%)，發(fā)芽勢為25.00%。

2.2.2 不同基質(zhì)和KMnO4濃度對幼苗生長的影響

由表4可見，同一基質(zhì)條件下，隨著KMnO4濃度增加，株高和真葉數(shù)量呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢。S1基質(zhì)下，用4 g/LKMnO4處理種子，真葉數(shù)量最多(3.80片)，株高最高(5.26 cm)；S2基質(zhì)下，用4 g/LKMnO4處理種子，真葉數(shù)量最多(3.67片)，株高最高(3.83 cm)；S3基質(zhì)下，用4 g/LKMnO4處理種子，真葉數(shù)量最多(3.25片)，用3 g/LKMnO4處理種子，株高最高(3.88 cm)。而在同一濃度KMnO4處理的對照組中，S2基質(zhì)的株高最高(3.13 cm)，真葉數(shù)量最多(3片)；K1處理?xiàng)l件下，S2基質(zhì)的株高最高(3.30 cm)，真葉數(shù)量為3片；K2處理?xiàng)l件下，S1基質(zhì)的株高最高(3.84 cm)，S2基質(zhì)的真葉數(shù)量最多(3.25片)；K3處理?xiàng)l件下，S1基質(zhì)的株高最高(4.33 cm)，真葉數(shù)量最多(3.60片)；K4處理?xiàng)l件下，S1基質(zhì)的株高最高(5.26 cm)，真葉數(shù)量最多(3.80片)；K5處理?xiàng)l件下，S2基質(zhì)的株高最高(3.10 cm)，真葉數(shù)量最多(3.80片)。

表4 不同基質(zhì)和KMnO4濃度對種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

3 結(jié)論與討論

3.1 不同基質(zhì)與激素對紅果樹種子萌發(fā)的影響

種子萌發(fā)受多重因素的影響，包括自身生理因素和外界環(huán)境因素。紅果樹種子成熟于10月，此時(shí)雨季剛好結(jié)束，逐漸進(jìn)入低溫季節(jié)。因唐家河自然保護(hù)區(qū)內(nèi)冬季平均溫度為-1.2～11℃，因此種子難以萌發(fā)而進(jìn)入低溫休眠。打破種子休眠的方法主要為物理與化學(xué)兩種方式，蔣挺等人在研究波葉紅果樹萌發(fā)特性時(shí)，采用低溫層積打破種子休眠，在室外自然低溫條件下砂藏60 d后，種子萌發(fā)率為41.3%[5]。而通過GA3作為生長激素處理紅果樹種子時(shí)，無論哪種基質(zhì)條件下，隨著GA3濃度增加，種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢均呈現(xiàn)增高趨勢，這與孫鵬[16]、陸玉建[17]和劉延文[19]等的研究結(jié)果一致。當(dāng)GA3濃度為200 mg/L時(shí)，紅果樹的發(fā)芽率可達(dá)50%。GA3作為一種常用的生長調(diào)節(jié)劑，能夠在解除休眠中起到關(guān)鍵作用[17]，能激活水解酶的活性，使種子內(nèi)部發(fā)生生理變化，促進(jìn)種子胚的發(fā)育和種子發(fā)芽[19-20]，并且耗時(shí)短，萌發(fā)率更高，更適用于人工繁育。

從對比試驗(yàn)來看，CK組也存在一定的發(fā)芽率，這與實(shí)際調(diào)查所發(fā)現(xiàn)的幾無幼苗植株相背，推測主要受當(dāng)?shù)丨h(huán)境影響。唐家河自然保護(hù)區(qū)冬長夏短，最熱7月平均溫度僅為19.7℃，而試驗(yàn)溫度為16～26℃，高于種源地溫度，猜測低溫是制約野外萌發(fā)的關(guān)鍵因素。另外，對試驗(yàn)后未發(fā)芽的種子進(jìn)行解剖發(fā)現(xiàn)，存在少量發(fā)育不完整的胚，可能是由于母株生長環(huán)境差所致。種源地的紅果樹主要分布在游步道旁，溪谷兩側(cè)的崖壁上，養(yǎng)分不足，同時(shí)容易受到來往游人車輛的影響及上下飲水的野生動(dòng)物的踩踏及啃食?；蚴怯捎诨ㄆ诮涤甓?，持續(xù)時(shí)間長，造成對孢粉等空氣顆粒物的沖刷，導(dǎo)致花的敗育。而具有完整胚卻未萌發(fā)的種子，推測是受生長激素的影響，合適的生長激素濃度更能提高種子的萌發(fā)率。本試驗(yàn)所采用的GA3處理在0～200 mg/L范圍內(nèi)能夠有效提高種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢，當(dāng)濃度高于200 mg/L時(shí)，能否進(jìn)一步提高種子萌發(fā)率有待進(jìn)一步研究。 KMnO4處理在一定濃度范圍內(nèi)具有同樣的促進(jìn)效果，但隨著KMnO4濃度的增加，發(fā)芽率呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，說明KMnO4溶液對種子的萌發(fā)有一定促進(jìn)作用。但KMnO4濃度不易控制，因其氧化性太強(qiáng)，稍有不慎容易破壞種子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)使種子喪失了活性[10]。

3.2 不同基質(zhì)與激素對紅果樹幼苗生長的影響

土壤是種植的基礎(chǔ)，土壤的理化性質(zhì)能夠影響土壤中水肥氣等的運(yùn)作進(jìn)而影響植物的生長發(fā)育[21]。在土壤中摻入河沙可以改善土壤理化性質(zhì)和土壤透水透氣性，增加植物品質(zhì)和產(chǎn)量[22-23]。所以采用不同比例的黃壤和河沙作為基質(zhì)能影響幼苗的株高和真葉數(shù)量，但基質(zhì)理化性質(zhì)具體如何改變還有待進(jìn)一步研究。

KMnO4作為一種氧化劑，具有藥肥兼用的功能，能對種子消毒也能提高發(fā)芽率、促進(jìn)幼苗生長[13,15-16]。本研究結(jié)果表明，KMnO4對紅果樹幼苗的真葉數(shù)量和株高有極顯著影響；三種基質(zhì)條件下，隨著KMnO4濃度的增加，株高和真葉數(shù)量呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢。這可能由于高錳酸鉀溶于水后能夠釋放氧、錳和鉀離子等植物生長不可或缺的元素，同時(shí)這些微量元素能提高種子內(nèi)酶的活性，參與激素的合成，提高種子活力，促進(jìn)種子早期的萌發(fā)和生長，但當(dāng)鉀離子濃度過高時(shí)，胞內(nèi)水勢降低導(dǎo)致種子生理缺水，從而抑制種苗的生長[14-15]。

GA3濃度對紅果樹幼苗真葉數(shù)量和株高有極顯著影響，雙因素方差分析表明，基質(zhì)和GA3的交互作用對幼苗的株高有顯著影響。隨著GA3濃度增加，幼苗的真葉數(shù)量和株高均呈增高趨勢。這可能是GA3能激活水解酶的活性，使種子內(nèi)部發(fā)生生理變化，促進(jìn)種子胚的發(fā)育和種子發(fā)芽[19-20]。本試驗(yàn)所采用的GA3處理在0～200 mg/L范圍內(nèi)能夠促進(jìn)幼苗初期真葉數(shù)量和株高的生長，當(dāng)濃度高于200 mg/L時(shí)，幼苗的株高和真葉數(shù)量能否進(jìn)一步增加有待下一步研究。

此外，幼苗生長過程中采用第30 d的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，株高和真葉數(shù)量差異顯著，可能是發(fā)育早期幼苗吸收利用KMnO4分解的離子或幼苗受到GA3的促進(jìn)作用；生長后期(30 d后)幼苗的株高和真葉數(shù)量無顯著差異，可能是30 d后幼苗營養(yǎng)根、莖、葉逐漸發(fā)育，自我生產(chǎn)能力趨于成熟[24]。