耳葉杜鵑種子萌發(fā)特性及萌發(fā)期耐鹽性研究

李仁娜，王亞玲*，閆會(huì)玲, 李 陽(yáng)，王 宏

(1. 陜西省西安植物園, 陜西 西安 710061； 2.陜西省植物資源保護(hù)與利用工程技術(shù)研究中心, 陜西 西安 710061)

杜鵑花具有美麗的花色和優(yōu)美的株形,被譽(yù)為“花中西施”，具有很高的觀(guān)賞價(jià)值和園林應(yīng)用及藥用食用價(jià)值[1]。鹽堿地在西北地區(qū)分布廣泛，極大地限制了野生杜鵑的引種栽培和園藝栽培品種的園林推廣應(yīng)用，急需培育新的耐鹽堿品種。篩選出一些可適應(yīng)的杜鵑花品種，并探索一套科學(xué)有效的栽培和管理技術(shù)，不僅可以為美化西北環(huán)境做出更大的貢獻(xiàn)，而且對(duì)整個(gè)國(guó)家杜鵑資源的利用也具有積極作用。

耳葉杜鵑(RhododendronauriculatumHemsl)屬杜鵑花科(Ericaceae)杜鵑花屬(RhododendronL.)常綠杜鵑亞屬。耳葉杜鵑花銀白色，漏斗形，有香味，觀(guān)賞價(jià)值極高[2]。它可以種植在假山，稀疏的森林，小溪或花園的濕地上。5～10 m高，樹(shù)皮灰色；幼枝密被長(zhǎng)的腺毛覆蓋，老枝無(wú)毛。葉狀革質(zhì)，長(zhǎng)圓形，長(zhǎng)圓形披針形或倒披針形，上面綠色，下面淺綠色。頂傘狀花序大，疏松，有7～15朵花；花冠漏斗狀，長(zhǎng)6～10 cm，直徑6 cm，銀白色，有香味，卵形裂片7展開(kāi)。長(zhǎng)而圓柱形的蒴果?；ㄆ?～8月，果期9～10月。種子發(fā)芽是植物生長(zhǎng)的關(guān)鍵階段，并且對(duì)外部環(huán)境刺激敏感。萌發(fā)階段的耐鹽性狀態(tài)可以反映該物種的耐鹽性，可以用作鑒定和篩選耐鹽植物的早期基礎(chǔ)[3]?，F(xiàn)以耳葉杜鵑為試材，研究分析了不同莢果貯藏時(shí)間,不同覆蓋蛭石厚度，不同濃度NaCl鹽溶液對(duì)耳葉杜鵑種子萌發(fā)特性和耐鹽性的影響。目的是為鹽堿地杜鵑的引種馴化、園林應(yīng)用、耐鹽育種和杜鵑植物種質(zhì)資源的保護(hù)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

耳葉杜鵑種子于2018年11月采自陜西南部周邊山區(qū)(東經(jīng)110°18′25″, 北緯110°18′25″)。為防止在單株植物上采集果實(shí)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，選擇不同植株上采集成熟的果實(shí)，種子室溫自然干燥后，精選飽滿(mǎn)均勻的耳葉杜鵑花種子，充分混合用于試驗(yàn)[4]。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 種子形態(tài)特征觀(guān)察

根據(jù)耳葉杜鵑種子細(xì)小的特點(diǎn)[4]，種子的大小測(cè)量、形態(tài)和顏色在體式顯微鏡下進(jìn)行觀(guān)察。隨機(jī)選擇相對(duì)飽滿(mǎn)的100粒種子，3次重復(fù)，求得平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。

1.2.2 種子活力測(cè)定

將100粒耳葉杜鵑花種子放在鋪著兩層濾紙的培養(yǎng)皿中，并加入無(wú)菌蒸餾水使種子充分溶脹。用刀片沿胚胎中心線(xiàn)縱向切割，取一半放入培養(yǎng)皿中染色。觀(guān)察變紅的種子數(shù)量并計(jì)算活種子的百分比[5]。

1.2.3 不同貯藏莢果時(shí)間對(duì)耳葉杜鵑種子萌發(fā)指

標(biāo)的影響

不同貯藏莢果時(shí)間的種子發(fā)芽率測(cè)定采用紙上發(fā)芽法: 2018年11月采回來(lái)的莢果儲(chǔ)存在盛滿(mǎn)潮濕珍珠巖的塑料盒內(nèi)，一層珍珠巖一層莢果，放入0～4℃冰箱。在培養(yǎng)皿中鋪2層濕潤(rùn)濾紙，分別用室溫條件下貯藏0月(即采陰干后即播) 、3個(gè)月、6個(gè)月、12個(gè)月的莢果種子進(jìn)行室溫發(fā)芽試驗(yàn)，掌握不同貯藏莢果時(shí)間種子的發(fā)芽率及休眠特性。發(fā)芽溫度為26～29℃，光照為室內(nèi)自然光照。每個(gè)處理50粒種子，3個(gè)重復(fù)。

1.2.4 不同覆蓋蛭石厚度對(duì)耳葉杜鵑種子出苗的

影響

2019年3月在穴盤(pán)中裝入育苗草炭和蛭石的混合物作為發(fā)芽基質(zhì)，基質(zhì)含水量為20%。設(shè)0、0.5、1、2、3 cm，5個(gè)不同埋深處理，于22～26℃室溫條件下培養(yǎng)，觀(guān)察出苗情況。

1.2.5 鹽脅迫對(duì)耳葉杜鵑種子萌發(fā)的影響

2019年3月選擇大小均勻的種子，首先用75%的酒精消毒表面2～3 min，然后用無(wú)菌水清洗2～3次。選擇100粒相對(duì)飽滿(mǎn)的種子。放置在鋪有2層濾紙的培養(yǎng)皿中，分別添加6個(gè)NaCl溶液梯度(0、0.1、0.2、0.4、0.6、0.8 mol/L)。每次處理重復(fù)3次，并在室溫26～29℃下發(fā)芽，定期觀(guān)察并記錄，并及時(shí)補(bǔ)充相應(yīng)濃度的NaCl溶液。

1.3 項(xiàng)目測(cè)定

實(shí)際測(cè)得的種子大小長(zhǎng)寬=測(cè)得的數(shù)據(jù)×0.1 mm /倍率，取平均值。種子重量測(cè)定，用分析天平稱(chēng)量耳葉杜鵑種子的重量，測(cè)定百粒重，3次重復(fù)，最后結(jié)果換算成千粒質(zhì)量，計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)差。種子的胚胎發(fā)育長(zhǎng)大，突破種皮且等于種子的長(zhǎng)軸都被視為發(fā)芽，從種子發(fā)芽到連續(xù)3天沒(méi)有種子發(fā)芽的，即視為發(fā)芽結(jié)束。根據(jù)每日記錄，計(jì)算耳葉杜鵑種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)等[6]。

發(fā)芽率(%)=(已發(fā)芽的種子數(shù)/

測(cè)試的種子總數(shù))×100；

發(fā)芽勢(shì)(%)=(通常在高峰時(shí)已發(fā)芽的種子數(shù)/

測(cè)試的種子總數(shù))×100；

發(fā)芽指數(shù) (GI)=∑(Gt/Dt) ,

Gt為第t天的發(fā)芽數(shù)；Dt為相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析，Excle軟件繪圖，每一個(gè)指標(biāo)均用3次重復(fù)的平均值及標(biāo)準(zhǔn)差表示[7]。

2 結(jié)果與分析

2.1 耳葉杜鵑種子形態(tài)觀(guān)察及長(zhǎng)、寬、重統(tǒng)計(jì)

耳葉杜鵑種子的形狀呈長(zhǎng)橢圓；種皮顏色為黃色、褐色；表面上呈不規(guī)則的細(xì)條紋。有較發(fā)達(dá)的翅在種子的兩端，翅為不明顯波狀，有明亮的條紋。耳葉杜鵑種子小且輕，千粒重為(3.1370±0.1802) g，種子長(zhǎng)度范圍為(3.7400±0.4159) mm，種子寬度范圍為(1.38±0.1924) mm，種子長(zhǎng)寬比為2.7102。

表1 耳葉杜鵑種子形態(tài)Table 1 Seed morphology of R.auriculatum Hemsl

2.2 不同貯藏莢果時(shí)間對(duì)耳葉杜鵑種子萌發(fā)指標(biāo)的影響

即采即播的耳葉杜鵑種子發(fā)芽率為83.23%，冰箱0～4℃貯藏3個(gè)月后發(fā)芽率為80.53%，無(wú)明顯差異。冰箱0～4℃貯藏12個(gè)月，發(fā)芽率30.23%，發(fā)芽勢(shì)為25.13%，發(fā)芽指數(shù)2.1%。隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，耳葉杜鵑種子發(fā)芽啟動(dòng)時(shí)間延遲，發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)均因?yàn)橘A藏時(shí)間而降低，貯藏一年后各項(xiàng)指標(biāo)顯著降低。

表2 不同貯藏時(shí)間對(duì)耳葉杜鵑種子萌發(fā)指標(biāo)的影響Table 2 Effects of different storage time on seedgermination indexes of R.auriculatum Hemsl

2.3 不同覆蓋蛭石厚度對(duì)耳葉杜鵑種子出苗的影響

種子在基質(zhì)表層和覆蛭石0.5 cm時(shí)，萌發(fā)情況較好，覆蛭石0.5 cm時(shí)，出苗率和發(fā)芽勢(shì)達(dá)到最大值，但萌發(fā)速度比基質(zhì)表層慢。當(dāng)覆蛭石超過(guò)3 cm時(shí)，種子出苗率急劇下降，萌發(fā)進(jìn)程延長(zhǎng)。由此說(shuō)明，耳葉杜鵑播種時(shí)不宜覆蛭石過(guò)厚，撒播基質(zhì)表層或撒播后薄層覆蛭石0.5 cm即可。

表3 不同覆蓋蛭石厚度對(duì)耳葉杜鵑種子出苗的影響Table 3 Effects of vermiculite thickness on seed emergenceof R.auriculatum Hemsl

2.4 鹽脅迫對(duì)耳葉杜鵑種子萌發(fā)的影響

表2表明，隨著鹽溶液濃度的增加，耳葉杜鵑種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)均呈下降趨勢(shì)，顯而易見(jiàn)鹽害率與鹽溶液濃度成正比。 0.1%NaCl濃度的杜鵑花種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)與對(duì)照組相比差異顯著，在鹽脅迫下發(fā)芽開(kāi)始時(shí)間明顯延遲。這意味著盡管在低鹽脅迫下耳葉杜鵑種子可以正常發(fā)芽，但種子活力卻明顯降低。在0.6%NaCl條件下, 種子無(wú)法正常萌發(fā)。所以，耳葉杜鵑花種子對(duì)鹽脅迫的抵抗力弱，而高鹽溶液會(huì)抑制其種子發(fā)芽。

表4 鹽脅迫對(duì)耳葉杜鵑種子萌發(fā)的影響Table 4 Effects of salt stress on seed germinationof R.auriculatum Hemsl

2.5 鹽脅迫對(duì)耳葉杜鵑種子發(fā)芽進(jìn)程的影響

NaCl脅迫不但降低了耳葉杜鵑種子的發(fā)芽率，還影響了耳葉杜鵑種子發(fā)芽的進(jìn)程。在種子萌發(fā)進(jìn)程中，在純凈水處理?xiàng)l件下，種子起始發(fā)芽時(shí)間為3 d，萌發(fā)高峰期為第9 d，發(fā)芽持續(xù)時(shí)間為8 d。在0.1%NaCl鹽溶液處理組內(nèi)，耳葉杜鵑花種子是從5 d后開(kāi)始萌發(fā)的，0.2%NaCl鹽溶液處理組內(nèi)，耳葉杜鵑種子是從7 d后開(kāi)始萌發(fā)，0.4%NaCl鹽溶液處理組內(nèi)，耳葉杜鵑種子是從10 d后開(kāi)始萌發(fā)。于是，隨著鹽脅迫的增加，種子發(fā)芽時(shí)間也逐漸增加，如圖1所示。

圖1 鹽脅迫對(duì)耳葉杜鵑種子發(fā)芽進(jìn)程的影響Fig. 1 Effects of salt stress on seed germination of R.auriculatum Hemsl

2.6 鹽脅迫對(duì)耳葉杜鵑種子萌發(fā)根芽生長(zhǎng)情況的影響

從表3可以看出，從種子發(fā)芽72 h后的數(shù)據(jù)來(lái)看，NaCl脅迫減緩了根和芽的生長(zhǎng)。平均根長(zhǎng)為(8.46±0.46) cm，平均芽長(zhǎng)為(6.80±0.28) cm。隨著濃度的遞增，根芽比越來(lái)越小。0.1%和0.2%的鹽溶液處理根芽比分別降為1.02和1.01。當(dāng)NaCl溶液濃度達(dá)到0.4%時(shí)，芽長(zhǎng)(0.19±0.05) cm,根長(zhǎng)0.19 cm根和芽長(zhǎng)度基本一致。根芽比為1.00±0.0291。

表5 鹽脅迫對(duì)耳葉杜鵑種子萌發(fā)根芽生長(zhǎng)情況的影響Table 5 Effects of salt stress on seed germination,root bud growth of R.auriculatum Hemsl

3 討 論

植物種子的大小不僅影響種子的發(fā)芽能力，還影響幼苗的形成。每個(gè)后代的物質(zhì)和能量輸入的指標(biāo)是種子的大小(重量)。高產(chǎn)種子繁殖是杜鵑適應(yīng)環(huán)境的一種策略[8-10]。耳葉杜鵑種子表面呈條紋狀，種子體積小，自然發(fā)芽率高，應(yīng)是一種易于傳播和適應(yīng)環(huán)境條件的生存策略。在野外環(huán)境中，耳葉杜鵑群落相對(duì)密集，進(jìn)一步證明了這一點(diǎn)[11]。隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，耳葉杜鵑種子發(fā)芽啟動(dòng)時(shí)間延遲，發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)均因?yàn)橘A藏時(shí)間而降低，貯藏一年后各項(xiàng)指標(biāo)顯著降低。種子在基質(zhì)表層和覆蛭石0.5 cm時(shí)，萌發(fā)情況較好，覆蛭石0.5 cm時(shí)，出苗率和發(fā)芽勢(shì)達(dá)到最大值，但萌發(fā)速度比基質(zhì)表層慢。當(dāng)覆蓋蛭石厚度超過(guò)3 cm時(shí)，種子幾乎不發(fā)芽。

植物是否可以在鹽堿環(huán)境中生長(zhǎng)取決于種子能否成功發(fā)芽[12-13]。在低鹽濃度下，耳葉杜鵑種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)與對(duì)照組差異不顯著，說(shuō)明低鹽脅迫對(duì)耳葉杜鵑種子和發(fā)芽影響不大，耳葉杜鵑具有一定的耐鹽特性。隨著NaCl濃度的增加，指標(biāo)之間的差異越來(lái)越明顯，耳葉杜鵑的種子發(fā)芽對(duì)鹽脅迫敏感。結(jié)果表明，耳葉杜鵑種子的耐鹽性較弱。在低濃度鹽溶液條件下，杜鵑種子可以正常發(fā)芽，發(fā)芽率基本不受影響，但當(dāng)鹽溶液濃度大于0.4%時(shí)，杜鵑種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和種子活力指數(shù)迅速減少。當(dāng)濃度達(dá)到0.6%時(shí)，種子無(wú)法正常發(fā)芽，表明高鹽溶液會(huì)抑制耳葉杜鵑種子發(fā)芽。李志良等[14]在杜鵑種子鹽脅迫研究中證實(shí)了低濃度的鹽環(huán)境能促進(jìn)植物種子的萌發(fā)。吳月燕等[15]研究表明皋月杜鵑(Rhododendronindicum(L.) Sweet)可以在低濃度的鹽溶液下正常生長(zhǎng)，其生理指標(biāo)得到改善，但隨著鹽脅迫的逐漸增加，植物生長(zhǎng)明顯受到阻礙，與耳葉杜鵑鹽脅迫試驗(yàn)結(jié)果基本一致。