赤霉素對(duì)泰山花楸種子發(fā)芽作用研究

郭慧玲 亓立國(guó) 孟巖 趙澍 周鵬 劉盼盼

(泰安市泰山管委會(huì)/泰山林場(chǎng)，山東 泰安 271000)

泰山花楸(Sorbus taishanensis)隸屬于薔薇科花楸屬，落葉喬木，為泰山特有種，于1984年命名新種[1]，2015年實(shí)地調(diào)查僅存1株，已被列入山東珍稀瀕危樹(shù)種目錄[2]。泰山花楸生長(zhǎng)在海拔1100m的陡崖山溝中，地勢(shì)險(xiǎn)峻，人煙稀少。種子發(fā)育不良、種胚質(zhì)量差以及種子發(fā)芽潛力低和泰山花楸幼苗光合特性均導(dǎo)致了泰山花楸的瀕危狀態(tài)[3]。有關(guān)泰山花楸的研究文獻(xiàn)很少，韓彪等[4]在實(shí)驗(yàn)室測(cè)定泰山花楸幼苗凈光合速率日變化及有效光輻射和CO2響應(yīng)等研究其光合生理特性，表明泰山花楸幼苗形態(tài)學(xué)指標(biāo)和生物量積累能力較差。本研究針對(duì)不同存放年份的泰山花楸種子開(kāi)展赤霉素濃度處理試驗(yàn)，探索縮短泰山花楸種子休眠時(shí)間，提高種子發(fā)芽率的最佳方法，為解決泰山花楸種子繁育提供技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

分別于2016年10月上旬、2018年10月上旬和2020年10月上旬野外采集泰山花楸成熟果實(shí)，經(jīng)過(guò)30℃左右溫水浸泡后除去果肉等雜質(zhì)，凈選成熟種子，在室溫陰干后，用塑料真空袋包裝，放入5℃冰箱低溫保存?zhèn)溆谩Ｌ幚硭巹┎捎蒙虾Ｍ鹕锟萍加邢薰旧a(chǎn)的75%赤霉酸GA3粉劑(劑量lg/包)。

1.2 試驗(yàn)方法

取赤霉酸GA3粉劑用少量無(wú)水乙醇溶解后，兌水配置1500mg·L-1、2000mg·L-1、2500mg·L-1、3000mg·L-1及5000mg·L-1，共5種不同濃度GA3溶液。泰山花楸當(dāng)年種子采取2組處理，第1組處理是分別取當(dāng)年種子50粒放入不同濃度GA3溶液的培養(yǎng)皿中浸種24h；第2組處理是分別取當(dāng)年種子50粒放入不同濃度GA3溶液的培養(yǎng)皿浸種至48h。浸種處理完成后，將種子撈出和濕沙按1∶3比例混合，用紗布包起來(lái)放入5℃冰箱中存放，期間保持種子濕潤(rùn)(濕度60%～70%)并定期翻動(dòng)。對(duì)照(CK)則是把泰山花楸種子浸水48h后混沙，用紗布包好放入冰箱中。存放1a種子處理方法與當(dāng)年種子相同；存放2a種子分別取50粒種子在不同濃度GA3溶液浸種24h；存放3a種子分別取50粒種子在不同濃度GA3溶液浸種48h(其中24h后換1次相應(yīng)濃度藥劑浸種至48h)；存放4a種子分別取50粒種子在不同濃度GA3溶液浸種30h。15d后每天觀察記錄每組花楸種子的發(fā)芽時(shí)間和發(fā)芽數(shù)量，直至60d內(nèi)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)發(fā)芽種子為止，匯總統(tǒng)計(jì)每組種子發(fā)芽數(shù)量和發(fā)芽率。

2 結(jié)果與分析

2.1 泰山花楸當(dāng)年種子發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 泰山花楸當(dāng)年種子采用赤霉素處理24h的發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)果

泰山花楸當(dāng)年種子采用5種不同濃度赤霉素浸泡24h后的種子發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 泰山花楸當(dāng)年種子不同濃度赤霉素浸泡24h的發(fā)芽率和催芽天數(shù)

由表1可知，泰山花楸當(dāng)年種子經(jīng)過(guò)5種不同濃度赤霉素浸泡處理24h后，種子發(fā)芽率差別顯著。種子發(fā)芽率和赤霉素濃度處理效果的大小關(guān)系依次為3000mg·L-1>2500mg·L-1>1500mg·L-1>5000mg·L-1>2000mg·L-1。其中，以3000mg·L-1濃度處理效果最好，平均發(fā)芽率94%；2000mg·L-1濃度處理效果最差，平均發(fā)芽率76%，低于對(duì)照組的80%發(fā)芽率。經(jīng)赤霉素處理種子的最短催芽天數(shù)，5種濃度處理都明顯低于對(duì)照組，其中種子催芽天數(shù)以5000mg·L-1濃度處理用時(shí)17d最短，以2000mg·L-1濃度處理用時(shí)64d為最長(zhǎng)。

2.1.2 泰山花楸當(dāng)年種子采用赤霉素處理48h的發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)果

當(dāng)年泰山花楸種子采用5種不同濃度赤霉素浸泡48h后的種子發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 泰山花楸當(dāng)年種子不同濃度赤霉素浸泡48h發(fā)芽率和發(fā)芽天數(shù)

由表2可知，泰山花楸當(dāng)年種子經(jīng)過(guò)5種不同濃度赤霉素浸泡處理48h后，與對(duì)照組種子發(fā)芽率差別不顯著。種子發(fā)芽率和赤霉素濃度處理效果的大小關(guān)系依次為1500mg·L-1>5000mg·L-1>3000mg·L-1>2000mg·L-1>2500mg·L-1。其中，以1500mg·L-1濃度處理效果最好，發(fā)芽率達(dá)到84.4%；2500mg·L-1濃度處理效果最差，發(fā)芽率為78%，低于對(duì)照組80%發(fā)芽率。經(jīng)赤霉素處理種子的最短催芽天數(shù)，除了2000mg·L-1濃度處理外，其余4種濃度處理都明顯低于對(duì)照組，其中種子催芽天數(shù)以1500mg·L-1濃度處理17d用時(shí)最短，以5000mg·L-1濃度處理70d為最長(zhǎng)。

2.2 泰山花楸存放1a種子發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 泰山花楸存放1a種子采用赤霉素處理24h的發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)果

泰山花楸種子冷藏存放1a后，采用不同濃度赤霉素浸種24h處理后的種子發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 泰山花楸1a種子采用不同濃度赤霉素浸泡24h的發(fā)芽率和發(fā)芽天數(shù)

由表3可知，經(jīng)過(guò)5種不同濃度赤霉素24h處理后，存放1a泰山花楸種子發(fā)芽率提高顯著。種子發(fā)芽率和赤霉素濃度處理效果的大小關(guān)系依次為5000mg·L-1>2000mg·L-1>1500mg·L-1>2500mg·L-1>3000mg·L-1。其中，以5000mg·L-1濃度處理效果最好，平均發(fā)芽率達(dá)到94%；3000mg·L-1濃度處理效果最差，平均發(fā)芽率為78%，5種處理和對(duì)照組發(fā)芽率69.4%差別顯著。經(jīng)赤霉素處理種子的最短催芽天數(shù)，5種濃度處理都明顯低于對(duì)照組，其中種子催芽天數(shù)以5000mg·L-1濃度處理18d用時(shí)最短，以2000mg·L-1濃度處理165d為最長(zhǎng)。說(shuō)明赤霉素明顯縮短了泰山花楸存放1a種子的發(fā)芽時(shí)間，提高了種子發(fā)芽率。

2.2.2 泰山花楸存放1a種子采用赤霉素處理48h的發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)果

泰山花楸種子在5℃冰箱冷藏存放1a后，采用不同濃度赤霉素一次性浸種48h處理后的種子發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

由表4可知，冷藏1a的泰山花楸種子，經(jīng)過(guò)5種不同濃度赤霉素浸種48h處理后，種子發(fā)芽率有明顯不同。種子發(fā)芽率和不同赤霉素濃度處理效果的大小關(guān)系依次為3000mg·L-1>2000mg·L-1>5000mg·L-1>1500mg·L-1>2500mg·L-1。其中，以3000mg·L-1濃度處理效果最好，發(fā)芽率90%；2500mg·L-1濃度處理效果最差，發(fā)芽率為52%，1500mg·L-1和2500mg·L-12種濃度赤霉素浸泡處理的種子發(fā)芽率都明顯低于比對(duì)照組。經(jīng)赤霉素處理種子的最短催芽天數(shù)，除了5000mg·L-1濃度處理外，其余4種濃度處理都明顯低于對(duì)照組，其中以2000mg·L-1濃度處理用時(shí)16d最短；以1500mg·L-1濃度處理用時(shí)186d為最長(zhǎng)。

表4 泰山花楸1a種子采用不同濃度赤霉素浸泡48h的發(fā)芽率和發(fā)芽天數(shù)

2.3 泰山花楸存放2a種子采用赤霉素處理24h后的發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)果

冷藏存放2a的泰山花楸種子，采用不同濃度赤霉素浸種24h處理后的種子發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 泰山花楸2a陳種子采用不同濃度赤霉素浸泡24h的發(fā)芽率和發(fā)芽天數(shù)

由表5可知，存放2a的泰山花楸種子，經(jīng)過(guò)3種不同濃度赤霉素浸種24h處理后，種子發(fā)芽率差別不明顯。種子發(fā)芽率和赤霉素濃度處理效果的大小關(guān)系依次為1500mg·L-1>5000mg·L-1>3000mg·L-1。其中，以1500mg·L-1濃度處理效果最好，發(fā)芽率為68.8%；3000mg·L-1濃度處理效果最差，發(fā)芽率為65%。3種濃度處理的發(fā)芽率和對(duì)照組差別不明顯，略高于對(duì)照組，說(shuō)明赤霉素處理對(duì)種子縮短發(fā)芽時(shí)間有一定的促進(jìn)作用。經(jīng)赤霉素處理種子的最短催芽天數(shù)和最長(zhǎng)催芽天數(shù)都低于對(duì)照組，以5000mg·L-1濃度處理用時(shí)32d最短，以3000mg·L-1濃度處理用時(shí)128d為最長(zhǎng)。

2.4 泰山花楸存放3a的種子采用赤霉素處理48h的試驗(yàn)發(fā)芽結(jié)果

冷藏存放3a泰山花楸種子，分別采用3000mg·L-1和5000mg·L-12種濃度赤霉素浸種處理48h(其中24h后中間換1次相應(yīng)濃度藥劑浸泡)后的種子發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 泰山花楸3a陳種子采用2種濃度赤霉素浸泡48h的發(fā)芽率和發(fā)芽天數(shù)

由表6可知，存放3a的泰山花楸種子，經(jīng)過(guò)2種不同濃度赤霉素浸種48h處理后，種子發(fā)芽率都低于對(duì)照組，說(shuō)明赤霉素降低了種子發(fā)芽率。種子發(fā)芽率和赤霉素濃度處理效果的大小關(guān)系依次為CK>3000mg·L-1>5000mg·L-1。經(jīng)赤霉素處理種子的最短催芽天數(shù)和對(duì)照組相差不大，其中以3000mg·L-1濃度處理用時(shí)27d最短，以對(duì)照組用時(shí)100d為最長(zhǎng)。

2.5 泰山花楸存放4a的種子采用赤霉素處理30h后的發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)果

冷藏存放4a的泰山花楸種子，采用1500mg·L-1和5000mg·L-12種濃度赤霉素浸種30h處理后的種子發(fā)芽試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7。

表7 泰山花楸4a陳種子采用2種濃度赤霉素浸泡30h的發(fā)芽率和發(fā)芽天數(shù)

由表7可知，存放4a的泰山花楸種子，經(jīng)過(guò)2種濃度赤霉素浸種30h處理后，種子發(fā)芽率差別不明顯，并且都低于對(duì)照組，說(shuō)明赤霉素明顯降低了種子發(fā)芽率。種子發(fā)芽率和赤霉素濃度處理效果的大小關(guān)系依次為CK>1500mg·L-1>5000mg·L-1。經(jīng)赤霉素處理種子的最短催芽天數(shù)都高于對(duì)照組，其中以對(duì)照組用時(shí)31d最短和用時(shí)114d為最長(zhǎng)，說(shuō)明隨著泰山花楸種子存放期限的增加，赤霉素處理具有延緩種子發(fā)芽時(shí)間的趨勢(shì)。

3 結(jié)論與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明，赤霉素濃度過(guò)高或者浸泡處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)對(duì)泰山花楸種子發(fā)芽都有明顯的抑制作用。當(dāng)年種子采用赤霉素3000mg·L-1濃度浸種處理24h發(fā)芽率最高，發(fā)芽率94%；存放1a種子以赤霉素5000mg·L-1濃度浸種處理24h發(fā)芽率最高，發(fā)芽率94%；經(jīng)赤霉素處理的存放4a種子發(fā)芽率為45%～47%，為最低值。由此可見(jiàn)，對(duì)于在低溫5℃冰箱中保存放1～2a的泰山花楸種子來(lái)說(shuō)，采用赤霉素處理提高了種子發(fā)芽率，縮短了發(fā)芽時(shí)間，對(duì)種子催芽有明顯促進(jìn)作用；但對(duì)存放3～4a的泰山花楸種子來(lái)說(shuō)，赤霉素處理則明顯降低了種子發(fā)芽率，延長(zhǎng)了催芽天數(shù)，對(duì)種子發(fā)芽具有一定的抑制作用。因此，建議泰山花楸種苗繁育方面使用種子的冷藏存放期限不超過(guò)2a，采用赤霉素處理濃度以小于5000mg·L-1為宜，以達(dá)到縮短發(fā)芽時(shí)間、提高種子發(fā)芽率的目的。另外，赤霉素處理后的泰山花楸種子，催芽天數(shù)大部分集中于25～40d，最短時(shí)間17d，最長(zhǎng)時(shí)間186d，這是其種子自身的休眠特性決定的。

赤霉素作為外源激素對(duì)花楸種子相關(guān)研究文獻(xiàn)都集中于對(duì)當(dāng)年花楸種子的作用研究[5,6]，針對(duì)存放多年的花楸種子的相關(guān)作用研究很少。本項(xiàng)目研究泰山花楸種子統(tǒng)籌考慮種子存放年份、赤霉素濃度、赤霉素浸種處理時(shí)間等因素，為提高泰山花楸種子發(fā)芽率和縮短發(fā)芽時(shí)間提供了詳實(shí)的技術(shù)數(shù)據(jù)。由于泰山花楸野外僅存1株，可供實(shí)驗(yàn)的種子數(shù)量受限，在赤霉素濃度和浸種處理時(shí)間方面還需要進(jìn)一步設(shè)計(jì)細(xì)分，以取得更為詳盡的數(shù)據(jù)資料，為珍稀瀕危樹(shù)種泰山花楸種子繁育成功提供技術(shù)參考。