溫度及赤霉素預(yù)處理對楓香種子萌發(fā)的影響

謝浩然，楊月娟，朱剛，，謝威，高艷芳，安偉莉，3，鄭曉鐘，雷沙，李娜，，張謙，殷祚云?

（1 仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院園藝園林學(xué)院，廣東廣州 510225；2 廣東省林業(yè)科學(xué)研究院，廣東廣州 510520；3 中國科學(xué)院華南植物園，廣東廣州，510650）

楓香（Liquidambar formosana Hance），金縷梅科楓香屬高大落葉喬木，也稱中國楓香，在我國主要分布于秦嶺-淮河線以南地區(qū)。深秋時其葉變色，觀賞價值高，是我國南方重要的鄉(xiāng)土秋色葉樹種。在楓香生產(chǎn)中，種子育苗是重要的繁殖方式。楓香屬于異系交配體系，風(fēng)媒傳粉，在其苗木生產(chǎn)中也可見自花傳粉現(xiàn)象，其種子綜合發(fā)芽率及發(fā)芽勢處于較低水平[1]。在圃地培育中，其發(fā)芽率僅在20%～57%[2]，播種前預(yù)處理通常而言是提高種子發(fā)芽率及發(fā)芽勢的有效手段。

目前，針對種子的預(yù)處理措施多樣，含磁場、激光、熱處理、低溫層積等物理手段和促生性微生物、促進(jìn)型化感物質(zhì)、外源激素調(diào)控等手段[3]。因此，探究楓香種子萌發(fā)機(jī)制，采用溫度處理和外源激素刺激2 種手段，對楓香種子進(jìn)行播前預(yù)處理，以期了解楓香種子對這2項苗木生產(chǎn)中常見處理手段的反應(yīng)機(jī)制，提高楓香種子發(fā)芽率和生產(chǎn)效率，對實際楓香苗木培育有著重要意義。地理種群差異、種子活力、種子貯藏條件、播種苗生長特性、萌發(fā)條件與播種措施、脅迫因子影響等是楓香種子研究報道的主要方向[4-7]。嘗試通過低溫和外源赤霉素刺激2 種預(yù)處理方法，進(jìn)行多組發(fā)芽、出苗對比試驗，以探討預(yù)處理手段對于楓香種子萌發(fā)的具體作用效果，為育苗移栽或直接播種提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

（1）楓香種子，千粒重4.21g，常溫儲藏，種子為當(dāng)年采收的廣東產(chǎn)楓香種子。（2）赤霉素（GA3），高錳酸鉀（KMnO4），產(chǎn)自廣州市林國化肥有限公司。（3）培養(yǎng)基質(zhì)：赤紅壤、泥炭土、珍珠巖為4∶2∶1 混合，取自仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院苗圃。

1.2 試驗方法

1.2.1 室內(nèi)組。設(shè)置種子預(yù)處理溫度和赤霉素溶液濃度，溫度處理采用-18℃、3℃、30℃、35℃、40℃、室溫（15℃）對照；赤霉素溶液濃度采用0（超純水對照）、50 mg/L、100 mg/L、150mg/L、200mg/L。在培養(yǎng)皿中，加入約10mL 對應(yīng)各濃度的赤霉素溶液，或放入對應(yīng)溫度的變溫箱中，持續(xù)處理12h 后取出，每種處理設(shè)置3 次重復(fù)。放入溫度設(shè)置20～25℃，光照12h 的人工氣候箱培養(yǎng)，人工氣候箱為MGC-35HP，由上海一恒科學(xué)儀器有限公司出產(chǎn)。

1.2.2 室外組。設(shè)置種子預(yù)處理溫度和赤霉素溶液濃度，溫度處理采用30℃、35℃、40℃、常溫對照；赤霉素溶液濃度采用0（超純水對照）、50mg/L、100mg/L、150mg/L。在對應(yīng)培養(yǎng)皿中，加入10mL 的對應(yīng)各濃度赤霉素溶液，或放入對應(yīng)溫度的變溫箱中，持續(xù)處理12h后取出，每種處理設(shè)置3 次重復(fù)，放入室外培養(yǎng)。

1.2.2 赤霉素和低溫共同處理。赤霉素和低溫組合分別 為 ：（50，-18）、（50，3）、（50，18）、（100，-18）、（100，3）、（100，18）、（150，-18）、（150，3）、（150，18）、（200，-18）、（200，3）、（200，18）/（mg/L，℃），共12 個組合。在對應(yīng)培養(yǎng)皿中，加入約10mL 對應(yīng)各濃度的赤霉素溶液，并放入對應(yīng)溫度的變溫箱中，持續(xù)處理12h 后取出，每種處理設(shè)置3 個重復(fù)組，放入溫度設(shè)置20～25℃，光照12h 的人工氣候箱培養(yǎng)。

1.3 室外試驗期間氣象條件

種子室外出苗試驗期間氣象條件概況（見表1），數(shù)據(jù)來自于國家氣象信息中心。

表1 試驗期間氣象概況

1.4 測定方法

由于第7d 的萌發(fā)數(shù)急劇減少，并且幼苗在人工氣候箱的生長速度較快，容易徒長。所以，設(shè)定催芽天數(shù)為6d，每天記錄發(fā)芽數(shù)、霉腐數(shù)，長有根毛的胚根數(shù)和長度大于2mm 的胚軸數(shù)。計算5d 內(nèi)的發(fā)芽勢，6d 內(nèi)的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)。

種子發(fā)芽勢（%）=（第5d 種子發(fā)芽總數(shù)/試驗種子總數(shù)）×100；種子發(fā)芽率（%）=（第6d 種子發(fā)芽總數(shù)/試驗種子總數(shù)）×100；

Gt 為發(fā)芽試驗終期內(nèi)每日發(fā)芽數(shù)，Dt 為發(fā)芽日數(shù)，∑為總和。

1.5 數(shù)據(jù)處理

使用Microsoft Excel 2010 軟件整理數(shù)據(jù)，使用IBM SPSS Statistics 21.0 軟件分析數(shù)據(jù)。試驗所得數(shù)據(jù)采用單因素方差分析法、LSD 顯著性檢驗方法和Duncan 氏多重比較檢驗法進(jìn)行檢驗和比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度梯度

由圖1、表2 可知，恒溫氣候箱中培養(yǎng)的不同溫度梯度預(yù)處理的楓香種子，其整體發(fā)芽率、發(fā)芽勢處于較高水平，但無顯著性差異；發(fā)芽指數(shù)顯著性差異，種子預(yù)處理溫度呈正相關(guān)，當(dāng)預(yù)處理溫度高于30℃時達(dá)到峰值，且再升高溫度無顯著性差異。

圖1 室內(nèi)不同溫度預(yù)處理發(fā)芽進(jìn)程

表2 不同溫度預(yù)處理下楓香種子的室內(nèi)發(fā)芽情況

由圖2、表3 可知，在室外培養(yǎng)不同溫度梯度預(yù)處理的楓香種子，種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢無顯著差異，發(fā)芽勢與出苗率最高水平出現(xiàn)于30℃處理的種子。15℃空白處理組發(fā)芽指數(shù)高于其余經(jīng)過高溫預(yù)處理組。

圖2 室外不同溫度預(yù)處理發(fā)芽進(jìn)程

表3 不同溫度預(yù)處理下楓香種子的室外出苗情況

綜合以上數(shù)據(jù)，表明高溫和低溫預(yù)處理對楓香種子活性具有一定影響，低溫預(yù)處理對種子的活性有抑制作用，當(dāng)預(yù)處理溫度達(dá)到30℃時，對種子活性有促進(jìn)作用。室外培養(yǎng)的不同梯度預(yù)處理發(fā)芽指數(shù)有顯著區(qū)別，因為室外溫度在13～29℃，浮動范圍較大，對萌發(fā)中的種子活性造成不利影響。

2.2 赤霉素梯度

由圖3、表4 可知，恒溫氣候箱中培養(yǎng)的不同赤霉素梯度預(yù)處理的楓香種子，總體而言，經(jīng)赤霉素處理的種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)高于清水處理組種子。表明赤霉素預(yù)處理對楓香種子發(fā)芽可能有促進(jìn)作用，但對其促進(jìn)效果并不顯著。

表4 不同赤霉素（GA3）濃度預(yù)處理下楓香種子的室內(nèi)發(fā)芽情況

圖3 室內(nèi)不同赤霉素預(yù)處理發(fā)芽進(jìn)程

由圖4、表5 可知，室外培養(yǎng)的不同赤霉素梯度預(yù)處理的楓香種子，總體而言，經(jīng)赤霉素處理的種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)與空白處理組種子無顯著差異。

圖4 室外不同赤霉素預(yù)處理發(fā)芽進(jìn)程

表5 不同赤霉素（GA3）濃度預(yù)處理下楓香種子的室外出苗情況

綜合以上數(shù)據(jù)，表明在0～15mg/L GA3處理下，赤霉素對楓香種子的萌發(fā)的影響不大；主要在于室內(nèi)與室外發(fā)芽的區(qū)別，室外組在發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)上均表現(xiàn)較低水平，表明環(huán)境溫度大幅度變化對種子萌發(fā)具有顯著的不利影響。

2.3 赤霉素與低溫預(yù)處理共同作用對楓香種子萌發(fā)的影響

由圖5、圖6、圖7 可知，恒溫氣候箱中培養(yǎng)的赤霉素與低溫預(yù)處理共同作用，對楓香種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢無顯著變化；組合（100，3）在發(fā)芽勢上顯著最高，在3℃預(yù)處理下，浸泡mg/L 的赤霉素溶液可提高發(fā)芽勢，使出苗更整齊。

圖5 赤霉素及低溫共同作用對發(fā)芽率的影響

圖6 赤霉素及低溫共同作用對發(fā)芽指數(shù)的影響

圖7 赤霉素及低溫共同作用對楓香種子發(fā)芽勢的影響

3 結(jié)語

不同溫度預(yù)處理對楓香種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢無顯著影響，同時，韋美華等[8]試驗表明，溫度對楓香種子發(fā)芽率影響或不顯著。但在胡文杰等[9]的研究中，在探究楓香種子萌發(fā)與環(huán)境溫度的關(guān)系相關(guān)試驗采取了更為細(xì)分的溫度梯度，并能得出顯著相關(guān)數(shù)據(jù)，說明溫度應(yīng)與楓香種子萌發(fā)存在關(guān)聯(lián)性。

適量的赤霉素濃度浸種可以促進(jìn)種子的萌發(fā)，不同的植物種子效果不同[10-12]，在0～150mg/L GA3赤霉素處理下，對楓香種子的萌發(fā)無顯著影響。黃寧等[13]研究對比發(fā)現(xiàn)，赤霉素處理時間和楓香種子種源不同，可能會影響結(jié)果。何慶海[14]研究表明，楓香種子表型性狀平均變異系數(shù)高達(dá)15.83%，不同種源內(nèi)變異差別明顯，木本植物種子萌發(fā)研究中的赤霉素溶液濃度設(shè)計，上限可設(shè)置至400mg/L[15]，各濃度梯度間距可設(shè)置為25mg/L或50mg/L[16]。同時，成仿云等[17]的研究表明，低溫處理可改變幼苗對GA3的相應(yīng)能力，史小華[18]等人采用多種溫度與外源激素復(fù)數(shù)的預(yù)處，提高蘭香草種子萌發(fā)率，縮短種子萌發(fā)周期。后續(xù)試驗研究可調(diào)整溫度、赤霉素濃度，以探究楓香種子萌發(fā)與赤霉素預(yù)處理之間的關(guān)系。李莉等[19]采用不同pH 值、高錳酸鉀、吲哚乙酸、過氧化氫進(jìn)行連翹種子萌發(fā)的預(yù)處理試驗，獲得理想結(jié)果，可考慮改用相同方法處理試驗。

因此，本試驗中土壤也是可能的影響因素之一。由繆建華等[20]的調(diào)查研究表明，楓香種子播種以土層深厚、土壤疏松、pH 值5.5～6.0 砂壤土為最佳基質(zhì)，且為適應(yīng)楓香生理特性，其種植苗地應(yīng)及時排水[21]。