赤霉素濃度和浸種時間對楓香種子萌發(fā)的影響

黃 寧， 劉革寧， 楊繼生， 付 超， 黃 方， 劉雄盛， 尹國平

(1.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)技術(shù)推廣總站， 南寧 530022； 2.廣西大學(xué)， 南寧 530000；3.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院/廣西優(yōu)質(zhì)用材林資源培育重點實驗室， 南寧 530002)

種子是植物有性繁殖的基礎(chǔ)，是植物體遺傳信息的載體，植物通過種子繁殖，不斷產(chǎn)生新的變異從而適應(yīng)環(huán)境。種子休眠是植物在長期進(jìn)化過程中形成的抵御外界不良環(huán)境的保護(hù)措施，有利于保存遺傳信息，對植物本身意義重大[1]。但是部分植物種子由于休眠的原因，生產(chǎn)上出苗周期不一致，成本增加，不利于后期栽培管理。因此研究不同類型的植物種子的休眠與解除極為重要。目前，生產(chǎn)上常利用赤霉素來打破種子休眠，促進(jìn)種子萌發(fā)，但過量或過長時間施用赤霉素會抑制種子萌發(fā)，不同植物種子所需赤霉素濃度和浸種時長的合理閾值還要依靠大量試驗來確定[2]。

楓香(LiquidambarformosanaHance)隸屬金縷梅科(Hamamelidaceae)楓香樹屬(Liquidambar)，落葉喬木，是第三紀(jì)孑遺植物[3]，主要分布于秦嶺及淮河以南各省海拔100～1 000 m的山谷和山麓地帶，是我國南方重要的鄉(xiāng)土樹種，有著“荒山先鋒樹種之稱”[4]，其葉色美觀、生長快、適應(yīng)性強(qiáng)、用途廣泛，亦是優(yōu)良的園林綠化和經(jīng)濟(jì)用材樹種，在科研、觀賞、藥用等方面都具有較高的價值[5-6]。目前，對楓香的研究主要集中在種子生物學(xué)特性[7-8]、遺傳變異及優(yōu)良家系選擇[9]、葉色變化[10]等方面，但是有關(guān)楓香種子萌發(fā)的研究較少，部分學(xué)者研究了酸脅迫[8]及溫度[6]對楓香種子萌發(fā)的影響，而赤霉素對于楓香種子萌發(fā)的影響尚未見報道。因此，本試驗以楓香種子為材料，通過設(shè)置不同梯度的赤霉素濃度和浸種時間，研究赤霉素對其種子萌發(fā)特性的影響，旨在了解促進(jìn)楓香種子萌發(fā)的最佳赤霉素濃度和浸種時間組合，提高種子利用率，為楓香培育優(yōu)良苗木提供理論依據(jù)。

1 試驗材料

楓香果實于2017年11月下旬采收自廣西德?？h紅葉森林公園。采集后在室內(nèi)晾曬數(shù)天，待果實自然開裂脫出種子后，去除雜質(zhì)收集種子，置于4 ℃冰箱內(nèi)保存?zhèn)溆谩?/p>

2 試驗方法

2.1 試驗設(shè)計

選擇籽粒飽滿健壯、大小均勻的楓香種子，置于0.2%的KMnO4溶液中消毒10 min后，用蒸餾水沖洗干凈，去除種子表面浮水后待用。試驗設(shè)置5個赤霉素濃度(50、100、200、300、400 mg·L-1)和1個對照(清水)，將種子分別浸泡3個時長(6、12、24 h)后置入墊有兩層濾紙的培養(yǎng)皿(直徑9 cm)中，每個培養(yǎng)皿放30粒種子，重復(fù)3次。培養(yǎng)皿放置于25 ℃，持續(xù)光照，90% RH的人工氣候箱中，每天定時觀察記錄種子萌發(fā)情況，當(dāng)胚根長達(dá)到種子長度的1/2時視為發(fā)芽。

2.2 發(fā)芽指標(biāo)

萌發(fā)率(%)=(發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100%；

發(fā)芽勢(%)=(7 d內(nèi)正常發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100%；

萌發(fā)時滯(d)=第1粒種子萌發(fā)所需要的天數(shù)；

萌發(fā)歷期(d)=第1粒種子萌發(fā)至最后1粒種子萌發(fā)所經(jīng)歷的天數(shù)；

萌發(fā)指數(shù)=∑(Gt/Dt)；

式中：Gt為在發(fā)芽試驗期內(nèi)每日發(fā)芽的種子數(shù)；Dt為相對應(yīng)的種子發(fā)芽日數(shù)。

2.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016軟件對楓香種子各萌發(fā)指標(biāo)進(jìn)行常規(guī)數(shù)據(jù)統(tǒng)計和作圖。用SPSS 19.0軟件對不同處理下楓香種子各萌發(fā)指標(biāo)進(jìn)行單因素方差分析和多重比較(采用鄧肯氏新復(fù)極差法)，同時，采用雙因素方差分析赤霉素濃度、浸種時間及兩者的交互作用對種子萌發(fā)的影響。所有分析顯著性水平均設(shè)定為α=0.05。

3 結(jié)果與分析

3.1 赤霉素濃度對種子萌發(fā)的影響

從圖1可知，浸種6 h，不同濃度赤霉素處理間楓香種子萌發(fā)率、發(fā)芽勢、萌發(fā)時滯、萌發(fā)歷期均差異不顯著，萌發(fā)指數(shù)差異顯著(p<0.05)，其中100 mg·L-1赤霉素處理下種子萌發(fā)率、發(fā)芽勢、萌發(fā)指數(shù)最大，分別為85.6%、52.2%、4.6，萌發(fā)時滯最短，為4.3 d。浸種12 h，不同濃度赤霉素處理間楓香種子萌發(fā)率和萌發(fā)歷期差異不顯著，發(fā)芽勢、萌發(fā)指數(shù)、萌發(fā)時滯均差異顯著(p<0.05)，其中100 mg·L-1赤霉素處理下種子萌發(fā)率、發(fā)芽勢、萌發(fā)指數(shù)最大，分別為81.1%、70.0%、4.4，萌發(fā)時滯最短，為3.0 d。浸種24 h，不同濃度赤霉素處理間楓香種子萌發(fā)率、發(fā)芽勢、萌發(fā)指數(shù)、萌發(fā)時滯均差異顯著(p<0.05)，萌發(fā)歷期差異不顯著，其中100 mg·L-1赤霉素處理下種子萌發(fā)率、發(fā)芽勢、萌發(fā)指數(shù)最大，分別為81.1%、70.0%、4.0，萌發(fā)時滯為4.0 d。隨著赤霉素濃度的增加，3個浸種時間處理下種子萌發(fā)率、發(fā)芽勢和萌發(fā)指數(shù)均逐漸增加，在100 mg·L-1濃度時達(dá)到高峰，之后減?。幻劝l(fā)時滯則逐漸減小，在100 mg·L-1濃度時達(dá)到低谷，之后增加；萌發(fā)歷期無明顯變化規(guī)律。

3.2 不同浸種時間對種子萌發(fā)的影響

由表1可知，ck條件下，不同浸種時間各處理間種子萌發(fā)率差異極顯著(p<0.01)，發(fā)芽勢、萌發(fā)指數(shù)、萌發(fā)時滯均差異顯著(p<0.05)；赤霉素濃度為50 mg·L-1時，不同浸種時間各處理間種子萌發(fā)歷期差異顯著(p<0.05)；濃度為100 mg·L-1時，不同浸種時間各處理間種子萌發(fā)時滯差異極顯著(p<0.01)，萌發(fā)歷期差異顯著；200 mg·L-1條件下，不同浸種時間各處理間種子萌發(fā)歷期差異顯著(p<0.05)；300 mg·L-1時，不同浸種時間各處理間種子萌發(fā)率、萌發(fā)指數(shù)均呈極顯著差異(p<0.01)；400 mg·L-1時，不同浸種時間各處理間種子萌發(fā)率和萌發(fā)指數(shù)均差異極顯著(p<0.01)。各赤霉素濃度處理下種子萌發(fā)率均以浸種6 h最高，發(fā)芽勢則均以浸種12 h最高，萌發(fā)指數(shù)均以浸種24 h最小，萌發(fā)時滯均以浸種12 h最短，萌發(fā)歷期均以浸種6 h最短。

表1 不同浸種時間對楓香種子萌發(fā)的影響Table 1 Effects of different soaking seed time on seed germination of L. formosana

隨著浸種時間的延長，各赤霉素濃度處理下種子萌發(fā)率和萌發(fā)指數(shù)均呈逐漸減小的趨勢；種子發(fā)芽勢呈先增加后減小的趨勢；各赤霉素濃度處理下種子萌發(fā)時滯均呈先減小后增加的趨勢；濃度為300、400mg·L-1時，種子萌發(fā)歷期呈先增后減的趨勢，ck、50、100、200 mg·L-1處理下種子萌發(fā)歷期逐漸增加。

3.3 赤霉素濃度-時間效應(yīng)分析

赤霉素濃度、時間雙因素方差分析表明(表2)，浸種濃度、浸種時間及兩者間的交互作用對種子萌發(fā)率均有顯著影響(p<0.05)。由圖2可看出，5種赤霉素濃度浸泡6 h，種子萌發(fā)率差異較小，浸泡24 h種子萌發(fā)率差異較大，其中以100 mg·L-1赤霉素浸泡6 h楓香種子萌發(fā)率最高。

表2 不同濃度赤霉素和浸泡時間對楓香種子萌發(fā)率的雙因素方差分析Table 2 Two-Way ANOVA of seed germination of L. formosana under different gibberellin concentration and soaking seed time

4 結(jié)論與討論

赤霉素是一種廣泛存在的具備高度生理活性的植物激素，可誘導(dǎo)與種子萌發(fā)相關(guān)的酶的合成，并提高酶的活性，促進(jìn)種子內(nèi)部物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，為胚的發(fā)育提供營養(yǎng)，進(jìn)而促進(jìn)種子萌發(fā)[11]。大量研究表明，適量的赤霉素濃度浸種后可以提高種子活力，促進(jìn)種子萌發(fā)，而過低或過高的赤霉素濃度浸種對促進(jìn)種子萌發(fā)效果不明顯或抑制種子萌發(fā)[12-15]。因此，赤霉素對種子萌發(fā)的影響因樹種不同而異。本研究結(jié)果表明，隨著赤霉素濃度的增加，種子萌發(fā)率、發(fā)芽勢和萌發(fā)指數(shù)均呈逐漸增加的趨勢，在100 mg·L-1濃度時達(dá)到高峰，之后種子萌發(fā)率、發(fā)芽勢和萌發(fā)指數(shù)均下降，都小于ck，說明低濃度(50、100 mg·L-1)赤霉素對楓香種子具有促進(jìn)作用，高濃度(200、300、400 mg·L-1)赤霉素對楓香種子萌發(fā)具有不同程度的抑制作用。而隨著赤霉素濃度的增加種子萌發(fā)時滯呈逐漸減小的趨勢，在100mg·L-1濃度時達(dá)到低谷，之后增加，低濃度(50、100 mg·L-1)赤霉素萌發(fā)時滯均小于ck，高濃度(200、300、400 mg·L-1)赤霉素萌發(fā)時滯除了浸泡6 h外，其余2個浸種時間均大于ck，說明低濃度赤霉素對楓香種子萌發(fā)速率具促進(jìn)作用，而高濃度赤霉素浸種時間過長(>12 h)抑制種子萌發(fā)速率。這可能是高濃度赤霉素浸種在短時間內(nèi)可以增加植物細(xì)胞內(nèi)水解酶的合成，對受損的細(xì)胞進(jìn)行一定的修復(fù)，提高種子活力；而浸泡時間過長，高濃度赤霉素會引起滲透調(diào)節(jié)，降低外界溶液的滲透勢，打破種子內(nèi)源激素物質(zhì)間平衡，使種胚的生長受到抑制[16-17]。

相關(guān)研究表明，因樹種不同，赤霉素浸種時間對種子的萌發(fā)差異較大。羅登攀等[18]對蠟梅(Chimonanthuspraecox)種子萌發(fā)和彭玉輔等[19]對柳葉馬鞭草(VerbenabonariensisL.)種子萌發(fā)的研究表明，相同赤霉素濃度下，浸種6 h和12 h的處理發(fā)芽率和發(fā)芽勢均高于浸種24 h的處理，王楠等[20]對黃芪(Astragalusmembranaceus)種子萌發(fā)的研究則表明，赤霉素浸種12 h的處理，發(fā)芽率和發(fā)芽勢高于浸種6 h的處理；而宋麗琴[21]對暴馬丁香(Syringareticulatavar.amurensis)種子萌發(fā)的研究表明，相同的赤霉素處理濃度下，暴馬丁香種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率也不是隨著浸泡時間的增加一直增加，以浸泡 24 h 時最高。本研究與羅登攀等[18]和彭玉輔等[19]的研究結(jié)果類似，各赤霉素濃度條件下種子萌發(fā)率和萌發(fā)指數(shù)均為6 h>12 h>24 h；種子發(fā)芽勢12 h>6 h>24 h，說明赤霉素浸種6 h楓香種子能得到更高的萌發(fā)率，而浸種12 h 楓香種子萌發(fā)率雖然較6 h低，但發(fā)芽整齊，出苗一致性較高，這是赤霉素濃度和浸種時間共同作用的結(jié)果，因為赤霉素濃度、浸種時間及兩者間的交互作用對楓香種子萌發(fā)率均有顯著影響，具體原因有待進(jìn)一步研究。

本試驗結(jié)果表明，100 mg·L-1赤霉素，浸泡6 h是促進(jìn)楓香種子萌發(fā)的合理組合。