新疆白蘚種子休眠原因及破除方法初探

張玲 張東來 鄧曉華

摘要：? 為揭示新疆白蘚種子萌發(fā)條件，從種子形態(tài)、種子吸水情況、種子萌發(fā)等方面進(jìn)行研究的結(jié)果表明：新疆白蘚種子千粒重為（19.14±0.056）g，內(nèi)種皮上附有致密的角質(zhì)與骨狀石細(xì)胞，吸水內(nèi)種皮角質(zhì)化;種子在2～12 h吸水最快，達(dá)到鮮種的2.15～3.47倍;經(jīng)剝皮和激素處理后種子萌發(fā)率達(dá)到89%，均在4～5天開始萌發(fā)，新疆白蘚外種皮結(jié)構(gòu)與成分是影響種子萌發(fā)的主要因素。

關(guān)鍵詞：? 新疆白蘚;? 種子休眠;? 破除方法

中圖分類號(hào)：? ?S 567. 23? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：? ?A? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1001 - 9499（2020）06 - 0004 - 03

植物種子休眠現(xiàn)象普遍存在但十分復(fù)雜，引起種子休眠的原因是多種多樣的，主要源自種子自身，即種皮障礙、胚發(fā)育狀況和內(nèi)源抑制物的存在[ 1 ]。越來越多的研究指出，種皮的阻礙作用可能是由于種皮的物理或化學(xué)特性引起的，從而導(dǎo)致種皮對(duì)水、氣體的透性變差，由于胚無法得到充足的水分或氧氣不能進(jìn)行生理生化變化而萌發(fā)，如果種皮過于堅(jiān)硬，即使透水透氣性較好，胚根也不能突破種皮，產(chǎn)生機(jī)械束縛。

新疆白蘚（Dictamnus angustifolius）又名狹葉白蘚，為蕓香科白蘚屬多年生草本植物，葉軸無狹翅，生長(zhǎng)在丘陵山坡，平地灌木叢中或草地樹林下。其根皮是一種傳統(tǒng)的新疆民族道地藥材，藥效同白蘚，其種子存在休眠現(xiàn)象，但目前還不清楚引起休眠的原因。因此，本研究旨在確定引起新疆白蘚種子休眠的主要因素，找到破除休眠的最佳方法，以期提高種子的繁殖能力，增加人工種植面積，有效降低對(duì)野生資源的需求，同時(shí)對(duì)新疆白蘚的跨區(qū)域栽培及野生資源保護(hù)具有重要意義。

1 材料和方法

1. 1 試驗(yàn)材料

新疆白蘚種子采收自新疆阿勒泰地區(qū)，生長(zhǎng)在山坡上，周圍有大石塊遮陰，或者是生長(zhǎng)的草叢間，地下土質(zhì)較軟，有機(jī)質(zhì)含量較高，這種環(huán)境下新疆白蘚生長(zhǎng)較好，有的高達(dá)近1 m。種子采收后置于陰涼通風(fēng)處晾干，選取顆粒飽滿、大小均勻、未受病蟲害的成熟種子于室溫下保存。

1. 2 試驗(yàn)方法

1. 2. 1 種子千粒重的測(cè)定

將篩選過后的新疆白蘚種子隨機(jī)選出100粒，用精度為萬分之一的電子天平稱重，試驗(yàn)共6次重復(fù)，計(jì)算平均值，然后換算成千粒重。

1. 2. 2 種子吸脹試驗(yàn)

將篩選過后的種子先用蒸餾水沖洗表面，沖洗干凈后均勻的擺放于有兩層濾紙的玻璃培養(yǎng)皿中。每個(gè)處理5次重復(fù)，每次重復(fù)100粒，分別統(tǒng)計(jì)在1～2 、2～4、4～8、8～12、12～24、24～36、36～48、48～

72 h內(nèi)的吸脹率。

1. 2. 3 種子發(fā)芽試驗(yàn)

將白蘚種子放入35 ℃水中溫浸24 h，去掉浮于水面上的癟種，留下沉于水底的種子，分成3份，一份不做處理;一份用木棒輕輕壓破，破開種皮;一份用鑷子完全剝掉種皮。將每個(gè)處理的種子分別用HgCl2消毒5 min，各取100粒已滅菌的種子在：①M(fèi)S不添加激素;②MS+6-BA0.5 mg/L +NAA0.01 mg/L;③MS+GA3 0.5 mg/L 3種培養(yǎng)基中培養(yǎng)，分別置于光照、黑暗條件下進(jìn)行恒溫（25 ℃）萌發(fā)試驗(yàn)，計(jì)算種子發(fā)芽率，每組設(shè)10瓶重復(fù)。

2 結(jié)果與分析

2. 1 新疆白蘚種子千粒重和種子形態(tài)的觀察

通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定種子千粒重和形態(tài)觀察，結(jié)果表明：新疆白蘚種子千粒重為（19.14±0.056）g，變異系數(shù)為2.7，符合種子千粒重測(cè)定要求，種子表皮大部分呈亮黑色，少部分種皮為黑色的種子不具胚，說明這些種子不具萌發(fā)能力。

如圖2所示，內(nèi)種皮上附有致密的角質(zhì)與骨狀石細(xì)胞，由于種皮堅(jiān)硬，內(nèi)種皮角質(zhì)化，阻礙了胚與外界的水汽交換，對(duì)胚根的生長(zhǎng)和伸長(zhǎng)產(chǎn)生了機(jī)械阻力，影響了種子的吸脹和萌發(fā)[ 2 ]。種皮結(jié)構(gòu)是影響種子發(fā)芽的關(guān)鍵因素，推測(cè)在自然條件下，白蘚種子的萌發(fā)可能依靠土壤微生物的作用，從而使得種皮軟化[ 3 ]。

由圖3可以看出，種胚有萌發(fā)的趨勢(shì)，僅在接種第3天內(nèi)種皮開始裂開，第5天開始脫落。內(nèi)種皮吸水后木質(zhì)、堅(jiān)硬、變厚，說明內(nèi)種皮是抑制白蘚種子萌發(fā)的原因，但主要原因是外種皮水份不充足導(dǎo)致白蘚內(nèi)種皮干枯，干枯的內(nèi)種皮緊緊包裹胚，限制了種子萌發(fā)。因此推測(cè)新疆白蘚外種皮、內(nèi)種皮和種胚內(nèi)存在抑制白蘚種子萌發(fā)的物質(zhì)。

2. 2 新疆白蘚種子吸水實(shí)驗(yàn)

由圖4可知，新疆白蘚種子1～2 h吸水（0.476 3±0.11）g;2～4 h吸水（6.021 1±1.13）g;5～8 h（6.497 4±? ? 2.22）g;8～12 h吸水（6.944 1±2.34）g;12～24 h（8.079 3± 2.71）g;24～48 h吸水（6.637 1±2.79）g;48～36 h吸水（6.636 8±2.32）g;36～72 h吸水（6.621 4±1.79）g。

種子的休眠往往與種皮（果皮）的透性有關(guān)，種皮（果皮）的厚度和結(jié)構(gòu)可以影響種子的透氣性和透水性[ 4 ]。由圖4可知，在開始的2～ 4 h 內(nèi)吸水率均呈直線上升，吸水量分別達(dá)到鮮種重的2.15倍;5～8 h吸水率分別達(dá)到2.39倍;8～12 h吸水率達(dá)到鮮種重的2.63倍;12～24 h達(dá)到3.22倍;24～48 h為3.47倍;48～36 h吸水速率減慢，但仍保持較快吸水速率。按照卡恩理論，種子在吸水率達(dá)到40%就達(dá)到種子萌發(fā)的生理需求[ 5 ]，說明白蘚完整種子種皮無吸水障礙，在浸種12 h后吸水率就能達(dá)到萌發(fā)的生理需求[ 6 ]。

2. 3 不同處理對(duì)新疆白蘚種子萌發(fā)的影響

從表1、表2可以看出，新疆白蘚種子通過30天的室內(nèi)培養(yǎng)，在正常條件下添加激素與不添加激素均不具萌發(fā)條件。在不經(jīng)過處理的情況下，新疆白蘚種子不能萌發(fā)，經(jīng)顯微鏡觀察，種子開始膨大，但因種皮抑制，限制了種子發(fā)芽。機(jī)械破壁后的種子萌發(fā)率極低，且萌發(fā)時(shí)間較長(zhǎng)，破壁種子在不添加激素的條件下萌發(fā)率僅為1%;添加BA和NAA后，萌發(fā)率也僅為3%，萌發(fā)時(shí)間為15～17天，添加GA3后萌發(fā)率為5%，萌發(fā)時(shí)間為12～15天。經(jīng)完全剝皮處理的種子能正常萌發(fā)，且時(shí)間較短，在不添加任何激素的培養(yǎng)基上出芽率為67%，萌發(fā)時(shí)間為7～10天;MS培養(yǎng)基添加6-BA的培養(yǎng)種子萌發(fā)率為89%，萌發(fā)時(shí)間為5～7天;MS+GA3的培養(yǎng)基種子萌發(fā)率為89%，萌發(fā)時(shí)間為4～5天。

3 結(jié) 論

3. 1 新疆白蘚種子千粒重為（19.14±0.056）g，種子表皮大部分呈亮黑色，在正常條件和破壁條件下，萌發(fā)能力極弱，甚至不具萌發(fā)能力，但人工剝皮處理可以萌發(fā)，證明外種皮成分和結(jié)構(gòu)是影響種子萌發(fā)的關(guān)鍵因子。由于種皮或種子的其他部位存在醛類、酚類、有機(jī)酸、脫落酸、亞胺、香豆素、生物堿等抑制物質(zhì)[ 7 ]，阻礙了種子生理活動(dòng)的某些代謝，從而影響種子的萌發(fā)[ 8 ]。

3. 2 新疆白蘚種子在2～4 h內(nèi)大量吸水，12 h后呈平衡趨勢(shì)，證明其具有一定的吸水能力。白蘚在水浸和濃硫酸浸二者吸水率達(dá)到90%，且兩者之間不存在顯著差異[ 6 ]。因此，新疆白蘚種皮具有一定的吸水性，影響種子萌發(fā)的主要原因是外種皮的成分與結(jié)構(gòu)。新疆白蘚內(nèi)種皮吸水后變厚變硬，發(fā)芽3天可以開裂，說明內(nèi)種皮也具有一定的吸水性。

參考文獻(xiàn)

[1] 葛超，? 趙成昊，? 胡凱，? 等.? 刺五加種子休眠解除過程中過氧化物酶和酯酶同工酶的變化[J].? 種子，? 2010（1）：? 50 - 52.

[2] 尚旭蘭.? 青錢柳種子休眠機(jī)理及其解除休眠方法的研究[D].南京：? 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，? 2007.

[3] 周亞福，? 毛少利，? 李思峰，? 等.? 白蘚的生物學(xué)與化學(xué)成分研究進(jìn)展[J].? 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，? 2013，? 29（7）：? 65 - 69.

[4] 周濤，? 江維克，? 王世清.? 藥用植物種子休眠及促進(jìn)其萌發(fā)的研究[J].? 貴陽中醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，? 2008（5）：? 8 - 10.

[5] 孫榮進(jìn).? 單葉蔓荊種子休眠特性研究[J].? 中草藥，? 2012（8）：? 1 621 - 1 625.

[6] 韓月喬，? 于營(yíng)，? 王志清，? 等.? 白蘚種子休眠原因及解除方法研究[J].? 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，? 2015，? 38（2）：? 43 - 47.

[7] 慕小倩，? 史雷，? 趙云青，? 等.? 曼陀羅種子休眠機(jī)理與破眠方法研究[J].? 西 北 植 物 學(xué) 報(bào)，? 2011，? 31（4）：? 683 - 689.

[8] 楊朝霞.? 厚樸種子解除休眠及萌發(fā)生理的研究[D].? 南京：? 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，? 2008.

第1作者簡(jiǎn)介：? 張玲（1977-），? 女，? 博士，? 副研究員，主要從事植物生物學(xué)研究。

通訊作者：? 張東來（1977-），? 男，? 副研究員。

收稿日期： 2020 - 09 -? 20

（責(zé)任編輯：? ?張亞楠）