溫度和光照對(duì)解除休眠的永瓣藤種子萌發(fā)的影響

潘 健， 曾繁麗， 程家壽， 夏日紅， 房 震

(1. 黃山學(xué)院， 安徽 黃山 245041； 2. 祁門(mén)縣查灣森工采育場(chǎng)， 安徽 黃山 245609)

永瓣藤(MonimopetalumchinenseRehd.)又名祁藤，隸屬于衛(wèi)矛科(Celastraceae)永瓣藤屬(MonimopetalumRehd.)，為中國(guó)特有的單種屬植物[1]，其莖和葉中含有豐富的藥用成分[2-3]，在江西民間用于治療風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎[4]，具有很高的保護(hù)與開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景[5]。永瓣藤多攀緣在林木上[6]，一旦攀援林木被破壞，該種也隨之消失。相關(guān)研究表明：永瓣藤的野生分布區(qū)內(nèi)人類(lèi)活動(dòng)頻繁，加上其自身的有性生殖障礙及生境異質(zhì)化特性[7-8]，永瓣藤的種群數(shù)量急劇減少，而且，該種主要依賴(lài)營(yíng)養(yǎng)繁殖維持種群規(guī)模[8]，已被列為國(guó)家二級(jí)重點(diǎn)保護(hù)植物[9]。目前，野生的永瓣藤僅分布在贛北、皖南、鄂東南和浙江金華[1，10]。

眾所周知，溫度和光照是影響植物種子萌發(fā)的重要環(huán)境因子[11-15]。研究發(fā)現(xiàn)，永瓣藤種子結(jié)實(shí)率較低，具有休眠特性[16]，外源赤霉素(GA3)浸泡可有效打破其種子休眠[16-17]。然而，關(guān)于永瓣藤種子解除休眠后的萌發(fā)影響因子卻不清楚。鑒于此，對(duì)解除休眠的永瓣藤種子在不同溫度(5 ℃、10 ℃、15 ℃、 20 ℃、 25 ℃和30 ℃)和光照度(0、750、2 300、4 600和12 000 lx)下的萌發(fā)狀況進(jìn)行了比較，以期分析適宜解除休眠的永瓣藤種子萌發(fā)的溫度和光照條件，為永瓣藤的種子繁殖研究提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

供試野生永瓣藤種子于2015年10月采自安徽省祁門(mén)縣牯牛降自然保護(hù)區(qū)(東經(jīng)117°30′48″、北緯30°01′36″)，為當(dāng)年的成熟種子，于室內(nèi)自然風(fēng)干后凈種，置于5 ℃冰箱中保存、備用。經(jīng)檢測(cè)，種子含水率為(10.64±0.42)%，種子千粒質(zhì)量為(3.894 5±0.069 8)g，種子生活力為(91.3±2.5)%。

1.2 方法

1.2.1 解除種子休眠的方法 挑選外觀飽滿(mǎn)、健康的永瓣藤種子，采用外源赤霉素浸種法[16]解除休眠。先用質(zhì)量濃度100 mg·L-1GA3溶液避光浸泡種子24 h，再用質(zhì)量體積分?jǐn)?shù)0.5%NaClO溶液消毒5 min，最后用蒸餾水沖洗3～4次。

1.2.2 溫度對(duì)解除休眠的種子萌發(fā)的影響 將解除休眠的種子置于墊有1層濾紙和脫脂棉的培養(yǎng)皿(直徑9 cm)中，加入30 mL蒸餾水；分別置于5 ℃、10 ℃、15 ℃、20 ℃、25 ℃和30 ℃的RXZ500B智能人工氣候箱(寧波東南儀器有限公司)內(nèi)避光培養(yǎng)，培養(yǎng)箱內(nèi)空氣相對(duì)濕度60%。每處理4個(gè)重復(fù)，每重復(fù)50粒種子。試驗(yàn)期間及時(shí)補(bǔ)水，每天統(tǒng)計(jì)萌發(fā)的種子數(shù)，當(dāng)所有處理連續(xù)3 d未發(fā)現(xiàn)萌發(fā)的種子時(shí)結(jié)束試驗(yàn)。種子萌發(fā)標(biāo)準(zhǔn)為胚根長(zhǎng)度大于或等于2 mm。

1.2.3 光照對(duì)解除休眠的種子萌發(fā)的影響 將解除休眠的種子置于墊有1層濾紙和脫脂棉的培養(yǎng)皿(直徑9 cm)中，加入30 mL蒸餾水；分別置于0、750、2 300、4 600和12 000 lx的RXZ500B智能人工氣候箱內(nèi)進(jìn)行種子萌發(fā)，培養(yǎng)箱內(nèi)空氣相對(duì)濕度60%、光照時(shí)間12 h·d-1、溫度25 ℃。每處理4個(gè)重復(fù)，每重復(fù)50粒種子。試驗(yàn)共持續(xù)30 d，期間及時(shí)補(bǔ)水。0 lx處理的培養(yǎng)皿用雙層鋁箔紙包裹，僅在試驗(yàn)結(jié)束時(shí)統(tǒng)計(jì)萌發(fā)種子數(shù)，其余處理每天統(tǒng)計(jì)萌發(fā)的種子數(shù)。種子萌發(fā)標(biāo)準(zhǔn)為胚根長(zhǎng)度大于或等于2 mm。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果計(jì)算各處理種子的萌發(fā)率、發(fā)芽指數(shù)、萌發(fā)時(shí)滯(即萌發(fā)開(kāi)始時(shí)間，為試驗(yàn)開(kāi)始到第1粒種子萌發(fā)的天數(shù))和萌發(fā)速率(為累計(jì)萌發(fā)率達(dá)到最終萌發(fā)率50%時(shí)天數(shù)的倒數(shù))，其中，萌發(fā)率和發(fā)芽指數(shù)的計(jì)算公式分別為萌發(fā)率=(萌發(fā)種子數(shù)/供試種子數(shù))×100%和發(fā)芽指數(shù)=∑(第t天的萌發(fā)種子數(shù)/t)，t為萌發(fā)天數(shù)。

2 結(jié)果和分析

2.1 溫度對(duì)解除休眠的永瓣藤種子萌發(fā)的影響

方差分析結(jié)果(表1)表明：解除休眠的永瓣藤種子的萌發(fā)率、發(fā)芽指數(shù)、萌發(fā)時(shí)滯和萌發(fā)速率在不同溫度下差異極顯著(P<0.01)。由表1可以看出：解除休眠的永瓣藤種子在5 ℃下無(wú)法萌發(fā)，在10 ℃～30 ℃下均可萌發(fā)；種子萌發(fā)率在15 ℃、20 ℃和25 ℃下顯著高于10 ℃和30 ℃，但在這3個(gè)處理間差異不顯著。發(fā)芽指數(shù)隨溫度升高呈先升高后下降的變化趨勢(shì)，并在25 ℃下達(dá)到最高(0.649)，但與20 ℃間差異不顯著。萌發(fā)時(shí)滯隨溫度升高而逐漸下降，而萌發(fā)速率則隨溫度升高而逐漸升高。

表1 不同溫度對(duì)解除休眠的永瓣藤種子萌發(fā)的影響Table 1 Effects of different temperatures on germination of dormancy-broken seed of Monimopetalum chinense Rehd.

2.2 光照對(duì)解除休眠的永瓣藤種子萌發(fā)的影響

方差分析結(jié)果(表2)表明：解除休眠的永瓣藤種子的萌發(fā)率和發(fā)芽指數(shù)在不同光照度下差異極顯著(P<0.01)，而萌發(fā)時(shí)滯和萌發(fā)速率在不同光照度下差異不顯著。由表2可以看出：解除休眠的永瓣藤種子萌發(fā)率和發(fā)芽指數(shù)均隨光照度增加呈先升高后下降的變化趨勢(shì)，并均在4 600 lx下達(dá)到最高(分別為72.0%和2.213)，顯著高于其余光照度，但在12 000 lx下顯著低于其余光照度。

表2 不同光照度對(duì)解除休眠的永瓣藤種子萌發(fā)的影響Table 2 Effects of different illuminances on germination of dormancy-broken seed of Monimopetalum chinense Rehd.

3 討論和結(jié)論

研究表明：植物種子通過(guò)感知溫度變化判斷季節(jié)變化及微環(huán)境差異，從而選擇合適時(shí)機(jī)開(kāi)始其生活史[18]。根據(jù)本研究結(jié)果，解除休眠的永瓣藤種子萌發(fā)的最低溫度為10 ℃，適宜溫度為15 ℃～25 ℃，最適溫度為20 ℃～25 ℃，這是永瓣藤對(duì)生境適應(yīng)的結(jié)果。在野外，永瓣藤主要分布在皖贛交界的狹窄地區(qū)，該區(qū)域?yàn)殚L(zhǎng)江中下游南部由中亞熱帶向北亞熱帶的過(guò)渡區(qū)，年均溫15 ℃～17 ℃，冬季均溫3 ℃～12 ℃，極端低溫-10 ℃左右，可見(jiàn)，自然生境中的永瓣藤種子在成熟和擴(kuò)散后需經(jīng)歷0 ℃～10 ℃的低溫環(huán)境，永瓣藤種子采取休眠的方式躲避寒冷的冬季。該區(qū)域3月、4月和5月的均溫分別為6.9 ℃～17.1 ℃、12.0 ℃～23.2 ℃和16.8 ℃～26.6 ℃，與永瓣藤種子萌發(fā)的適宜溫度基本吻合。

自然界中，植物種子萌發(fā)需光現(xiàn)象較為普遍[19]，但光照過(guò)強(qiáng)或過(guò)弱均不利于植物種子萌發(fā)。解除休眠的永瓣藤種子萌發(fā)率在4 600 lx下最高，并在0～4 600 lx下隨光照度增加而升高，但在12 000 lx下顯著下降，說(shuō)明永瓣藤種子萌發(fā)的最適光照度為4 600 lx。分析認(rèn)為，永瓣藤種子萌發(fā)需光可能與其種子為小粒種子有關(guān)，因?yàn)樾×７N子貯藏的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有限，只有在地表或表土層才能順利萌發(fā)、出苗[19]。另外，永瓣藤在群落中為伴生種，其種群數(shù)量、規(guī)模與群落的郁閉度密切相關(guān)，郁閉度為0.3～0.8適合其生存，但郁閉度在0.8及以上不利于其生存[6]。永瓣藤種群在生境條件較好的小路旁、林緣或林窗中較大，在干擾適度的次生林中也較大[1]，暗示其具有林窗或林緣更新特點(diǎn)[20]。實(shí)際上，永瓣藤種子在成熟后，可能散布在不同生境中，種子通過(guò)感光性調(diào)節(jié)休眠和萌發(fā)，避免萌發(fā)后不能出苗的風(fēng)險(xiǎn)，這是其抵御惡劣環(huán)境和保障繁衍的一種生存策略[21]。