環(huán)境因子對(duì)小紫珠種子萌發(fā)特性的影響

高會(huì)榮

摘要 以小紫珠為試材，測(cè)定其種子萌發(fā)特性及其對(duì)環(huán)境因子的響應(yīng)。結(jié)果表明，小紫珠種子的最適萌發(fā)溫度為25 ℃，40 ℃浸種24 h發(fā)芽率可達(dá)88.99%。在25 ℃，黑暗環(huán)境有利于種子萌發(fā)，GA3和6-BA溶液浸種對(duì)種子發(fā)芽影響較小;小紫珠種子對(duì)鹽分反應(yīng)敏感，發(fā)芽率隨NaCl濃度的升高明顯下降，NaCl濃度為300 mmol/L時(shí)種子不能萌發(fā)。

關(guān)鍵詞 小紫珠;浸種;光照;溫度;激素;鹽分

中圖分類號(hào) S-718.45? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A? 文章編號(hào) 0517-6611（2021）13-0117-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.13.028

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Effects of Environmental Factors on Germination Characteristics of Callicarpa dichotoma Seeds

GAO Hui rong

（Tangshan Institute of Landscape Architecture， Tangshan， Hebei 063000）

Abstract Taking Callicarpa dichotoma as test materials， the seed germination characteristics of Callicarpa dichotoma and its response to environmental factors were determined. The results showed that the seed germination of the most suitable temperature was 25 ℃ and the germination rate of the seeds soaked at 40 ℃ for 24 h was 88.99%. The dark environment was conducive to seed germination at 25 ℃， GA3 and 6 BA solution had little effect on seed germination. The seeds of Callicarpa dichotoma were sensitive to salinity and the germination rate decreased with the increase of NaCl concentration. The seeds could not germinate when the concentration of NaCl was 300 mmol/L.

Key words Callicarpa dichotoma;Presoaking treatmeant;Light;Temperature;Hormone;Salinity

小紫珠（Callicarpa dichotoma K.Koch）又名白堂子樹，是馬鞭草科（Verbenacea）紫珠屬（Callicarpa）落葉灌木，原產(chǎn)于我國(guó)華北中部至華南地區(qū)，多生長(zhǎng)于海拔 200～600 m 低矮山區(qū)溪邊和山坡灌叢中，日本、朝鮮等地也有分布[1-2]。株高1～2 m，聚傘花序，花小，淡紫色，花期5—6月;核果球形，藍(lán)紫色，顏色鮮艷有光澤，果期9—11月。小紫珠果實(shí)色美有光澤，經(jīng)冬不落，秋季紫果累累，布滿樹冠，且植株較耐干旱和寒冷，是北方地區(qū)優(yōu)良美麗的觀果植物，可作為林下灌木應(yīng)用，還可作為盆景觀賞，果枝也是美麗的切花花材。目前，對(duì)于小紫珠的研究較少，主要集中于耐旱性研究和扦插繁殖等方面，種子繁殖可以獲得大量生長(zhǎng)健壯、抗逆性強(qiáng)的苗木，前人研究表明，自然播種條件下小紫珠種子出種率低[2]。筆者研究了不同浸種、光照、溫度、鹽分和植物激素處理對(duì)小紫珠種子萌發(fā)的影響，探討適合小紫珠種子萌發(fā)的環(huán)境條件，以期為播種育苗及大量繁殖提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試種子于2019年11月中旬采自唐山植物園，經(jīng)清水搓洗、去除雜質(zhì)、自然風(fēng)干后，于4 ℃干燥保存。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

用卡片隨機(jī)數(shù)出5組試樣，以每1 000粒種子為單位進(jìn)行稱重（g），5次重復(fù)，取平均值，得到千粒重。采用烘干法，隨機(jī)抽取500粒種子進(jìn)行稱量，105 ℃烘干12 h后稱重，得含水量，重復(fù)3次。隨機(jī)選取500粒種子，稱重后25 ℃恒溫水浴，前12 h每隔2 h 取出，用紗布吸干其表面水分后稱重，后每12 h稱重1次，至種子質(zhì)量不再變化，計(jì)算其吸水率，重復(fù)3次。

含水量=（種子重量-烘干后種子重量）/種子重量

吸水率=（種子吸收水后重量-干種子重量）/干種子重量[3]

1.3 萌發(fā)試驗(yàn)

萌發(fā)試驗(yàn)于2019年12月至2020年3月在GXM-168A光照培養(yǎng)箱（寧波江南儀器廠生產(chǎn)）內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)前用水選法選取顆粒飽滿的種子，在0.5% KMnO4 中浸泡消毒30 min后，用蒸餾水清洗，晾干后備用。

研究浸種、光照、溫度、鹽分和植物激素5個(gè)環(huán)境因子對(duì)小紫珠種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響，不同處理均選取30粒飽滿、大小均勻的種子進(jìn)行試驗(yàn)，將種子均勻地置于培養(yǎng)皿中，下鋪紗布保持濕潤(rùn)，重復(fù)3次。除浸種處理的種子以外，其他處理的種子均在試驗(yàn)前經(jīng)過8 h、40 ℃溫水浸種處理。各試驗(yàn)處理設(shè)置如下：

（1）浸種處理：于25、40 ℃浸種處理24 h，在25 ℃和12 h/d，2 000 lx光照環(huán)境下進(jìn)行萌發(fā)試驗(yàn)。

（2）光照：在25 ℃下設(shè)置2個(gè)處理，分別為持續(xù)黑暗和周期性光照（12 h/d光照，強(qiáng)度2 000 lx;12 h/d黑暗）。

（3）溫度：在25 ℃和12 h/d 2 000 lx的條件下，設(shè)置5個(gè)溫度水平處理，分別為15、20、25、30和35 ℃。

（4）鹽分：在25 ℃和12 h/d 2 000 lx的條件下，采用 NaCl溶液浸泡種子進(jìn)行鹽脅迫。NaCl溶液質(zhì)量濃度設(shè)置0（蒸餾水）、25、50、100、200、300、400 mmol/L處理。

（5）植物激素：在25 ℃和12 h/d 2 000 lx的條件下，設(shè)7個(gè)處理，即GA3濃度分別為100、200、500和1 000 mg/L，6-BA濃度分別為100、200和300 mg/L。小紫珠種子在GA3和6-BA水溶液中浸種48 h，以蒸餾水浸泡作為CK，沖洗后置于培養(yǎng)皿內(nèi)進(jìn)行萌發(fā)試驗(yàn)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與處理

以萌發(fā)率、萌發(fā)指數(shù)和活力指數(shù)作為觀測(cè)指標(biāo)，每隔24 h記錄種子的發(fā)芽情況，種子萌發(fā)以胚根突破種皮2 mm為標(biāo)準(zhǔn)，逐日統(tǒng)計(jì)發(fā)芽數(shù)，計(jì)算萌發(fā)率、萌發(fā)指數(shù)和活力指數(shù)。

萌發(fā)率=萌發(fā)的種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%

萌發(fā)指數(shù)GI=∑（Gt/Dt），式中，Gt 為第t天種子的萌發(fā)數(shù)，Dt是總發(fā)芽天數(shù)。

活力指數(shù)VI=GI×S，式中，S為萌發(fā)第15天的幼苗鮮重[4] 。

采用SPSS 20.0和Excel軟件對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用平均值和標(biāo)準(zhǔn)誤表示測(cè)定結(jié)果。分別對(duì)萌發(fā)率、萌發(fā)指數(shù)和活力指數(shù)在不同處理間進(jìn)行單因素方差分析，用LSD法和Duncan法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較和顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 種子形態(tài)特征

經(jīng)稱量，種子的千粒重為（0.826 1±0.008 1） g;經(jīng)測(cè)定計(jì)算，種子含水率為（4.71±0.04）%，進(jìn)行25 ℃恒溫水浴吸脹試驗(yàn)，3 d后測(cè)定種子的吸水率為33.18%。小紫珠種子屬于小粒種子，種皮堅(jiān)硬，含水率低，該特征使得小紫珠的種子易保存，對(duì)不良環(huán)境有較強(qiáng)的耐受力。

2.2 浸種對(duì)種子萌發(fā)的影響

由表1可知，40 ℃浸種處理24 h種子的各項(xiàng)指標(biāo)均明顯高于25 ℃，其中萌發(fā)率增加了13.33百分點(diǎn)?？梢?，40 ℃浸種有效提高了種子發(fā)芽率，因此在后續(xù)試驗(yàn)中均使用40 ℃浸種24 h打破休眠再進(jìn)行試驗(yàn)。

2.3 光照對(duì)種子萌發(fā)的影響

由表2可知，2種不同光環(huán)境處理的萌發(fā)率相同，但是全黑暗環(huán)境條件下的萌發(fā)指數(shù)明顯高于周期性光照處理，更有利于種子的早期萌發(fā)，而活力指數(shù)周期性光照處理高于全黑暗處理，且全黑暗處理的幼苗較為細(xì)弱黃化。

2.4 溫度對(duì)種子萌發(fā)的影響

隨著溫度的升高，小紫珠種子萌發(fā)率先升高后下降。溫度低，種子的起始萌發(fā)時(shí)間長(zhǎng)，各發(fā)芽指標(biāo)均低，15 ℃時(shí)種子不能萌發(fā);20、25、30、35 ℃時(shí)起始萌發(fā)時(shí)間均為第3天，在20和25 ℃時(shí)，起始萌發(fā)時(shí)間最短，在試驗(yàn)的7 d內(nèi)，萌發(fā)率均達(dá)到60%，而且25 ℃幼苗最為粗壯，更有利于幼苗的生長(zhǎng)。當(dāng)溫度高于30 ℃時(shí)，整體萌發(fā)率和活力指數(shù)低于20、25 30 ℃處理，幼苗也較為細(xì)弱，或出現(xiàn)幼苗根部變黑、變軟的現(xiàn)象，不利于其生長(zhǎng)。因此，較低溫度和較高溫度均不利于小紫珠種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)，最適的萌發(fā)溫度為25 ℃（表3）。

2.5 植物激素對(duì)種子萌發(fā)的影響

2.5.1 GA3對(duì)種子萌發(fā)的影響。

GA3作為一種高效的植物激素，是植物生長(zhǎng)發(fā)育過程中的重要調(diào)節(jié)物質(zhì)，能夠代替低溫層積打破種子休眠[5]。使用GA3溶液浸種能提高長(zhǎng)果綠絨蒿種子[6]、小酸模[7] 、胭脂花[8]等植物種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)，縮短平均發(fā)芽時(shí)間，加快種子發(fā)芽速度，提高種子的發(fā)芽能力。由表4可知，經(jīng)過不同濃度GA3溶液浸泡48 h的小紫珠種子的萌發(fā)率相差不大，在100～1 000 mg/L，隨著GA3溶液濃度的增高，種子的萌發(fā)率先增大后降低，其中以500 mg/L GA3處理的萌發(fā)率、萌發(fā)指數(shù)和活力指數(shù)較好，其中萌發(fā)率高達(dá)92.22%，但是各處理間差異不顯著。并且隨著GA3濃度的升高，小紫珠幼苗變得細(xì)長(zhǎng)，說明GA3濃度過高反而不利于其生長(zhǎng)。

2.5.2 6-BA對(duì)種子萌發(fā)的影響。

6-BA細(xì)胞分裂素可以誘導(dǎo)休眠芽生長(zhǎng)，促進(jìn)細(xì)胞分裂，促進(jìn)種子發(fā)芽[9]。由表5可知，經(jīng)過不同濃度6-BA溶液浸泡48 h的小紫珠種子的萌發(fā)率變化不大，隨著6-BA溶液濃度的升高，種子的發(fā)芽率呈降低趨勢(shì)，其中以100 mg/L 6-BA處理的萌發(fā)率、萌發(fā)指數(shù)和活力指數(shù)最高，萌發(fā)率高達(dá)90.00%，但是各處理間差異不顯著，由此可見，小紫珠種子對(duì)6-BA溶液不敏感，對(duì)其萌發(fā)影響不大。

2.6 鹽分對(duì)種子萌發(fā)的影響

由表6可知，隨著NaCl濃度的升高，種子的萌發(fā)率、萌發(fā)指數(shù)和活力指數(shù)逐漸降低。當(dāng)NaCl溶液濃度達(dá)到200 mmol/L時(shí)，50%以上的種子不能萌發(fā);當(dāng)NaCl濃度達(dá)到300 mmol/L時(shí)，種子不再萌發(fā)。隨著NaCl溶液濃度的升高，幼苗長(zhǎng)勢(shì)變?nèi)酰劝l(fā)和生長(zhǎng)緩慢，根尖變黑。由此可知，小紫珠的種子對(duì)鹽分反應(yīng)敏感，鹽分過高的環(huán)境不利于其幼苗生長(zhǎng)。

3 討論

種子萌發(fā)需要適宜的水、氧氣、溫度或光照等環(huán)境因子，不同種子萌發(fā)所需環(huán)境條件不同。小紫珠的種子是小粒種子，種皮堅(jiān)硬，內(nèi)貯藏物質(zhì)含量很少，種苗細(xì)弱，對(duì)環(huán)境因子的反應(yīng)較為敏感。該研究對(duì)影響小紫珠種子萌發(fā)的環(huán)境因素進(jìn)行單因素分析，結(jié)果表明，熱水浸種處理是提高小紫珠種子萌發(fā)率的有效方法，可以提高萌發(fā)率13.33百分點(diǎn)。熱水浸種能夠有效地打破某些種子機(jī)械休眠，提高種子的發(fā)芽率，也是操作簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)環(huán)保、效果顯著的催芽方法，在大量育種中有顯著優(yōu)勢(shì)[10]，目前已在金合歡、銀合歡、臺(tái)灣相思、任豆等植物中的發(fā)芽試驗(yàn)中得到證實(shí)[11]。溫度是影響小紫珠種子萌發(fā)的重要因素，在15～35 ℃，隨著溫度的升高發(fā)芽率先升高后降低，這與蒙古蕕[12]、沙芥[13] 等植物的發(fā)芽規(guī)律相同，當(dāng)溫度為25 ℃時(shí)，種子發(fā)芽率最高，種苗也較為健壯。當(dāng)溫度為15 ℃時(shí)，種子不再萌發(fā)，高于30 ℃時(shí)，萌發(fā)率下降，且種苗生長(zhǎng)緩慢。光照是影響小紫珠種子萌發(fā)的另一重要因素，黑暗環(huán)境對(duì)小紫珠種子萌發(fā)率的影響小，但可以縮短種子完全萌發(fā)的時(shí)間，有利于種子早期的萌發(fā)，考慮到小紫珠的種子細(xì)小，在播種生產(chǎn)時(shí)可以適當(dāng)覆蓋細(xì)砂，以提高萌發(fā)率和萌發(fā)的整齊性。

GA3和6-BA作為一種高效的植物激素，能夠打破種子休眠，提高種子的發(fā)芽率，不同植物對(duì)GA3和6-BA的反應(yīng)不同，GA3對(duì)藍(lán)花棘豆[14] 、巨傘鐘報(bào)春[15] 、蒼術(shù)[16] 的種子的影響均表現(xiàn)出苗率隨著GA3濃度的增高呈先上升后下降的趨勢(shì);6-BA能夠促進(jìn)馬藺[9]種子的萌發(fā)，對(duì)綠絨蒿[17]種子的萌發(fā)卻有抑制作用。該研究中，小紫珠對(duì)于植物生長(zhǎng)激素GA3和6-BA的反應(yīng)不敏感，不同濃度浸泡48 h后對(duì)種子的萌發(fā)率影響不大，其中200 mg/L GA3和100 mg/L 6-BA浸泡可以提高種子的萌發(fā)率，但是影響不明顯。小紫珠對(duì)于鹽分反應(yīng)敏感，隨著鹽分濃度的增大，種子的萌發(fā)率、萌發(fā)指數(shù)和活力指數(shù)快速降低，種子出苗時(shí)間延長(zhǎng)，這與關(guān)于花花柴[18]、高粱[19]和蕓豆[20]的研究報(bào)道一致。當(dāng)NaCl溶液的濃度達(dá)到300 mmol/L時(shí)，種子不再萌發(fā)。當(dāng)小紫珠在鹽堿地播種時(shí)，應(yīng)重視土壤中鹽分對(duì)其影響或者播種時(shí)期加強(qiáng)灌溉，降低土壤鹽度，從而促進(jìn)種子發(fā)芽。

該研究探索了小紫珠種子的萌發(fā)特性，對(duì)種子萌發(fā)條件進(jìn)行了研究，有關(guān)于熱水浴的時(shí)間和溫度、植物激素、水分等因素對(duì)小紫珠種子萌發(fā)特征的影響還需進(jìn)行進(jìn)一步研究，這對(duì)小紫珠植株的生產(chǎn)和應(yīng)用推廣有著重要意義。

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