7種錦雞兒屬植物種子的萌發(fā)特性研究

桑 敏， 安 暉， 崔嬌鵬 ， 劉東煥

(1.北京市植物園管理處， 北京 100093； 2.北京市花卉園藝工程技術(shù)研究中心， 北京 100093；3.城鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境北京實(shí)驗(yàn)室， 北京100093)

錦雞兒屬(Caragana)為豆科植物，我國(guó)產(chǎn)66種，主要集中分布在草原和荒漠區(qū)，是中國(guó)華北、西北地區(qū)植被恢復(fù)、環(huán)境改善、防風(fēng)固沙、水土保持的先鋒樹種和優(yōu)質(zhì)牧草資源[1]。有關(guān)中間錦雞兒、檸條錦雞兒、小葉錦雞兒、南口錦雞兒和樹錦雞兒種子萌發(fā)相關(guān)的研究已有報(bào)道[2-9]，而對(duì)其他錦雞兒屬植物種子的研究較少。本研究以研究較少的7種錦雞兒屬植物(荒漠錦雞兒、絹毛錦雞兒、粉刺錦雞兒、邊塞錦雞兒、多刺錦雞兒、刺葉錦雞兒和甘蒙錦雞兒)為研究對(duì)象，對(duì)其種子性狀和不同溫度條件下種子的萌發(fā)率進(jìn)行研究，探索不同種錦雞兒屬植物適宜的萌發(fā)溫度條件，為錦雞兒屬植物栽培條件的研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

供試植物種子共7種，分別為荒漠錦雞兒(C.roborocskyi)、絹毛錦雞兒(C.hololeuca)、粉刺錦雞兒(C.pruinosa)、邊塞錦雞兒(C.bongardiana)、多刺錦雞兒(C.spinosa)、刺葉錦雞兒(C.acanthophyllaKom.)、甘蒙錦雞兒(C.opulensKom.)，均于2017年采自甘肅民勤沙生植物園。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

千粒重測(cè)定：隨機(jī)選取100粒種子，用天平稱重，重復(fù)3次。

種子形狀測(cè)定：選取成熟飽滿錦雞兒種子，隨機(jī)抽取50粒種子，用精確度為0.02 mm的游標(biāo)卡尺測(cè)量其直徑(長(zhǎng)短軸各測(cè)一次)，計(jì)算平均值。

種子硬實(shí)率的測(cè)定：隨機(jī)取凈種子50粒于水中浸種24 h，統(tǒng)計(jì)未吸脹種子數(shù)，計(jì)算種子硬實(shí)率，3次重復(fù)。

種子萌發(fā)率測(cè)定：實(shí)驗(yàn)前選取顆粒飽滿、大小均一的成熟種子，用1%的次氯酸鈉(NaClO)消毒20 min，蒸餾水充分沖洗，用濾紙吸干種子外附水分后，將種子置于直徑為90 mm的培養(yǎng)皿中培養(yǎng)，以兩層濾紙為基質(zhì)，滴蒸餾水將濾紙濕潤(rùn)，每組25粒，3次重復(fù)，分別置于光暗交替[(12 h光照/12 h黑暗下，100 μmol/(m2·s)]15 ℃、20 ℃、25 ℃、15 ℃/8 ℃、20 ℃/10 ℃、25 ℃/15 ℃、30 ℃/20 ℃(變溫時(shí)間為12 h/12 h)條件下進(jìn)行萌發(fā)培養(yǎng)，每隔24 h統(tǒng)計(jì)萌發(fā)情況，以胚根突破種皮視為萌發(fā)，萌發(fā)時(shí)間以連續(xù)5 d種子不萌發(fā)視為發(fā)芽結(jié)束。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析

用SPSS軟件對(duì)不同溫度條件下的種子萌發(fā)結(jié)果進(jìn)行方差分析，用One-Way ANOVA進(jìn)行分析，用Excel軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 錦雞兒屬植物種子性狀分析

由表1可以看出：種子縱徑長(zhǎng)在3～5 mm之間的錦雞兒種類包括絹毛錦雞兒、粉刺錦雞兒、邊塞錦雞兒、多刺錦雞兒和荒漠錦雞兒；種子縱徑長(zhǎng)在5～7 mm之間的錦雞兒種類包括刺葉錦雞兒和甘蒙錦雞兒?；哪\雞兒種子的千粒重最大，為18.33 g；粉刺錦雞兒種子的千粒重最小，為9.58 g。

表1 7種錦雞兒屬植物種子的性狀Table 1 The seed morphology of Caragana Fabr. Genus Plants

不同種錦雞兒屬植物的硬實(shí)率存在差異。種子硬實(shí)引起的休眠是種子萌發(fā)的一個(gè)限制因素。實(shí)驗(yàn)測(cè)定了7種錦雞兒屬植物的硬實(shí)率，結(jié)果發(fā)現(xiàn)硬實(shí)率最高的是荒漠錦雞兒，達(dá)76%；硬實(shí)率最低的是絹毛錦雞兒，僅為14%；硬實(shí)率在30%～70%之間的種類包括粉刺錦雞兒、邊塞錦雞兒、多刺錦雞兒、刺葉錦雞兒和甘蒙錦雞兒。

2.2 不同溫度條件對(duì)7種錦雞兒屬植物種子萌發(fā)率的影響

不同溫度條件對(duì)荒漠錦雞兒種子萌發(fā)率的影響如圖1所?；哪\雞兒在30 ℃/20 ℃培養(yǎng)條件下萌發(fā)率最高，為41.3%；在15 ℃/8 ℃條件下的萌發(fā)率最低，為24.0%。方差分析結(jié)果顯，15 ℃條件下的種子萌發(fā)率與20 ℃和30 ℃/20 ℃條件下具有極顯著差異(p<0.01)，與25 ℃/15 ℃條件下具有顯著差異(p<0.05)。20 ℃條件下的種子萌發(fā)率與15 ℃、15 ℃/8 ℃和20 ℃/10 ℃條件下具有極顯著差異(p<0.01)；25 ℃條件下的種子萌發(fā)率與15 ℃/8 ℃和30 ℃/20 ℃條件下具有顯著差異(p<0.05)；15 ℃/8 ℃條件下的種子萌發(fā)率與20 ℃、25 ℃/15 ℃、30 ℃/20 ℃條件下具有極顯著差異(p<0.01)，與25 ℃條件下的萌發(fā)率具有顯著差異(p<0.05)；20 ℃/10 ℃條件下的種子萌發(fā)率與20 ℃和30 ℃/20 ℃條件下具有極顯著差異(p<0.01)；25 ℃/15 ℃條件下的種子萌發(fā)率與15 ℃/8 ℃條件下的萌發(fā)率具有極顯著差異(p<0.01)，與15 ℃條件下具有顯著差異(p<0.05)；30 ℃/20 ℃條件下的種子萌發(fā)率與15 ℃、15 ℃/8 ℃和20 ℃/10 ℃條件下具有極顯著差異(p<0.01)，與25 ℃條件下具有顯著差異(p<0.05)。

圖1 不同溫度條件對(duì)荒漠錦雞兒種子萌發(fā)率的影響Fig.1 Influence of different temperature conditions on seed germination rate of C. roborocskyi

因此，荒漠錦雞兒種子的最適萌發(fā)溫度為30 ℃/20 ℃，種子的最高萌發(fā)率為41.3%。

不同溫度條件對(duì)絹毛錦雞兒種子萌發(fā)率的影響如圖2所，絹毛錦雞兒在15 ℃和15 ℃/8 ℃培養(yǎng)條件下萌發(fā)率最高，為21.3%；在25 ℃和30/20 ℃條件下的萌發(fā)率為最低，為9.3%。方差分析結(jié)果顯，15 ℃條件下的種子萌發(fā)率與25 ℃和30 ℃/20 ℃條件下具有極顯著差異(p<0.01)，與25 ℃/15 ℃條件下具有顯著差異(p<0.05)。20 ℃條件下的種子萌發(fā)率與25 ℃和30 ℃/20 ℃條件下具有顯著差異(p<0.05)；25 ℃條件下的種子萌發(fā)率與15 ℃和15 ℃/8 ℃條件下具有極顯著差異(p<0.01)，與20 ℃和20 ℃/10 ℃條件下的萌發(fā)率具有顯著差異(p<0.05)；15 ℃/8 ℃條件下的種子萌發(fā)率與25 ℃和30 ℃/20 ℃條件下具有極顯著差異(p<0.01)，與25 ℃/15 ℃條件下的萌發(fā)率具有顯著差異(p<0.05)；20 ℃/10 ℃條件下的種子萌發(fā)率與25 ℃條件下的萌發(fā)率具有顯著差異(p<0.05)；25 ℃/15 ℃條件下的種子萌發(fā)率與15 ℃和15 ℃/8 ℃條件下具有顯著差異(p<0.05)；30 ℃/20 ℃條件下的種子萌發(fā)率與15 ℃和15 ℃/8 ℃條件下具有極顯著差異(p<0.01)，與20 ℃和20 ℃/10 ℃條件下具有顯著差異(p<0.05)。因此，絹毛錦雞兒種子的最適萌發(fā)溫度為15 ℃和15 ℃/8 ℃，種子的最高萌發(fā)率為21.3%。

圖2 不同溫度條件對(duì)絹毛錦雞兒種子萌發(fā)率的影響Fig.2 Influence of different temperature conditions on seed germination rate of C. hololeuca

不同溫度條件對(duì)粉刺錦雞兒種子萌發(fā)率的影響如圖3所。粉刺錦雞兒在15 ℃/8 ℃培養(yǎng)條件下萌發(fā)率最高，為34.7%；在20 ℃/10 ℃條件下的萌發(fā)率最低，為12%。方差分析結(jié)果顯，15 ℃條件下的種子萌發(fā)率與15 ℃/8 ℃和20 ℃/10 ℃條件下具有極顯著差異(p<0.01)；20 ℃條件下的種子萌發(fā)率與25 ℃和20 ℃/10 ℃條件下具有顯著差異(p<0.05)，與15 ℃/8 ℃條件下具有極顯著差異(p<0.01)；25 ℃條件下的種子萌發(fā)率與20 ℃和15 ℃/8 ℃條件下具有顯著差異(p<0.05)；15 ℃/8 ℃條件下的種子萌發(fā)率與15 ℃、20 ℃、20 ℃/10 ℃、25 ℃/15 ℃和30 ℃/20 ℃條件下具有極顯著差異(p<0.01)，與25 ℃條件下的萌發(fā)率具有顯著差異(p<0.05)；20 ℃/10 ℃條件下的種子萌發(fā)率與15 ℃、25 ℃、15 ℃/8 ℃、25 ℃/15 ℃和30 ℃/20 ℃條件下具有極顯著差異(p<0.01)，與20 ℃條件下的萌發(fā)率具有顯著差異(p<0.05)；25 ℃/15 ℃條件下的種子萌發(fā)率與15 ℃/8 ℃和20 ℃/10 ℃條件下具有極顯著差異(p<0.01)；30 ℃/20 ℃條件下的種子萌發(fā)率與15 ℃/8 ℃和20 ℃/10 ℃條件下具有極顯著差異(p<0.01)。因此，粉刺錦雞兒種子的最適萌發(fā)溫度為15 ℃/8 ℃，種子的最高萌發(fā)率為34.7%。

圖3 不同溫度條件對(duì)粉刺錦雞兒種子萌發(fā)率的影響Fig.3 Influence of different temperature conditions on seed germination rate of C. pruinosa

不同溫度條件對(duì)邊塞錦雞兒種子萌發(fā)率的影響如圖4所。邊塞錦雞兒在15 ℃條件下萌發(fā)率最高，為42.7%；在25 ℃條件下的萌發(fā)率最低，為14.7%。方差分析結(jié)果顯，15 ℃條件下的種子萌發(fā)率與25 ℃、25 ℃/15 ℃和30 ℃/20 ℃條件下有極顯著差異(p<0.01)，與20 ℃、15 ℃/8 ℃和20 ℃/10 ℃有顯著差異(p<0.05)；20 ℃條件下的種子萌發(fā)率與15 ℃條件下有顯著差異(p<0.05)，與25 ℃條件下有極顯著差異(p<0.01)；25 ℃條件下的種子萌發(fā)率與其他6種溫度條件下有極顯著差異(p<0.01)；15 ℃/8 ℃條件下的種子萌發(fā)率與15 ℃條件下有顯著差異(p<0.05)，與25 ℃條件下的萌發(fā)率有極顯著差異(p<0.01)；20 ℃/10 ℃條件下的種子萌發(fā)率與15 ℃條件下有顯著差異(p<0.05)，與25 ℃條件下的萌發(fā)率有極顯著差異(p<0.01)；25 ℃/15 ℃條件下的種子萌發(fā)率與15 ℃和25 ℃條件下有極顯著差異(p<0.01)；30 ℃/20 ℃條件下的種子萌發(fā)率與15 ℃和25 ℃條件下有極顯著差異(p<0.01)。因此，邊塞錦雞兒種子的最適萌發(fā)溫度為15 ℃，種子的最高萌發(fā)率為42.7%。

圖4 不同溫度條件對(duì)邊塞錦雞兒種子萌發(fā)率的影響Fig.4 Influence of different temperature conditions on seed germination rate of C. bongardiana

不同溫度條件對(duì)多刺錦雞兒種子萌發(fā)率的影響如圖5所。方差分析表明，多刺錦雞兒在不同溫度下的種子萌發(fā)率差別沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。多刺錦雞兒種子較適宜的萌發(fā)溫度為15 ℃和25 ℃/15 ℃，種子的最高萌發(fā)率為6.67%，在20 ℃/10 ℃溫度條件下不萌發(fā)，其他溫度條件下的種子萌發(fā)率在1.33%～4%之間。

圖5 不同溫度條件對(duì)多刺錦雞兒種子萌發(fā)率的影響Fig.5 Influence of different temperature conditions on seed germination rate of C. spinosa

此外，不同溫度條件下，在整個(gè)觀察周期(20 d)內(nèi)，甘蒙錦雞兒和刺葉錦雞兒的種子均未萌發(fā)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，種子保持完整的狀態(tài)。推測(cè)其不萌發(fā)可能與種子的硬實(shí)程度高有關(guān)。

3 討 論

不同種的錦雞兒屬植物，其種子萌發(fā)對(duì)溫度要求不同。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，低溫降低了荒漠錦雞兒的種子萌發(fā)率，高溫條件促進(jìn)了種子萌發(fā)；而對(duì)于絹毛錦雞兒、粉刺錦雞兒和邊塞錦雞兒，種子萌發(fā)率最高的處理是低溫15 ℃或15 ℃/8 ℃，較高溫度不利于其種子萌發(fā)，顯出該屬植物的種間差異性。

本試驗(yàn)研究了不同溫度條件對(duì)7種錦雞兒屬植物種子萌發(fā)率的影響，結(jié)果表明，荒漠錦雞兒種子的最適萌發(fā)溫度為30 ℃/20 ℃，種子的最高萌發(fā)率為41.3%；絹毛錦雞兒種子的最適萌發(fā)溫度為15 ℃和15 ℃/8 ℃，種子的最高萌發(fā)率為21.3%；粉刺錦雞兒種子的最適萌發(fā)溫度為15 ℃/8 ℃，種子的最高萌發(fā)率為34.7%；邊塞錦雞兒種子的最適萌發(fā)溫度為15 ℃，種子的最高萌發(fā)率為42.7%。不同溫度條件下，多刺錦雞兒種子萌發(fā)率的差別不具統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。甘蒙錦雞兒和刺葉錦雞兒的種子均未萌發(fā)，推測(cè)與種皮過(guò)厚和質(zhì)地致密有關(guān)。宋彬等[10-11]對(duì)刺葉錦雞兒與荒漠錦雞兒進(jìn)行破除休眠研究，發(fā)現(xiàn)種皮厚度是影響刺葉錦雞兒和荒漠錦雞兒種子萌發(fā)的重要因素，采用H2SO4處理萌發(fā)率可達(dá)100%，熱水處理萌發(fā)率最高值為96%。本研究中，刺葉錦雞兒的種子未萌發(fā)，可能與其種皮厚有關(guān)，其種子硬實(shí)率為42%；荒漠錦雞兒的最高種子萌發(fā)率為41.3%，而其種子硬實(shí)率為76%，由此也證實(shí)種子硬實(shí)是該植物萌發(fā)率不高的主要原因。為了提高該屬植物的種子萌發(fā)率，可采用物理或化學(xué)方法來(lái)打破種子的休眠，從而促進(jìn)種子萌發(fā)。