不同預處理對3種野生白蠟屬植物種子萌發(fā)的影響

吳超然 王熙 權(quán)鍵 魏鈺

摘要 ［目的］探索3種白蠟種子最佳處理方法。［方法］采用標準發(fā)芽法及發(fā)芽率測定等方法，研究層積處理、赤霉素處理、赤霉素+層積處理對3種白蠟屬種子萌發(fā)的影響。［結(jié)果］苦櫪木、秦嶺白蠟樹、披針葉白蠟樹經(jīng)赤霉素處理后，種子幾乎不萌發(fā)。層積處理90 d，苦櫪木、秦嶺白蠟樹、披針葉白蠟樹種子的發(fā)芽率分別為19%、25%、48%。赤霉素+層積處理90 d后，種子發(fā)芽率較層積處理有很大提高。赤霉素濃度在0～300 mg/L，種子發(fā)芽率隨濃度升高而增大，當赤霉素濃度為400 mg/L以上，種子發(fā)芽率反而降低。［結(jié)論］層積處理90 d結(jié)合赤霉素300 mg/L處理是3種白蠟屬植物種子的最優(yōu)預處理方式。

關鍵詞 野生白蠟；種子萌發(fā)；預處理；萌發(fā)特性

中圖分類號 S792.41 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2023）09-0087-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.09.021

Abstract ［Objective］To explore the best treatment methods for three kinds of Faxinus seeds. ［Method］ The effects of stratification， gibberellin treatment， and stratification+gibberellin treatment on seed germination of the 3 species Faxinus were studied using standard germination and germination rate measurement method. ［Result］ The results showed that the 3 species seeds hardly germinated when treated with a single gibberellin. After 90 days of stratification， the germination rates of the seeds of Faxinus insularis，F(xiàn)axinus paxiana，F(xiàn)axinus baroniana were 19%，25%，48% respectively. After 90 days of gibberellin treatment combined with stratification， the germination rates were improved greatly compared with the single stratified treatment. When the concentration of gibberellin was between 0 and 300 mg/L， the germination rate of seeds increased with the increase of the concentration，but decreased above 400 mg/L. ［Conclusion］Comprehensive analysis showed that 90 days of stratification combined with 300 mg/L of gibberellin was the optimal treatment method for the seeds of the three species of Faxinus.

Key words Wild Faxinus;Seed germination;Pretreatment;Germination characteristics

基金項目 國家植物園（北園）園管課題“植物園露地瀕危木本植物現(xiàn)狀分析研究”（BZ202102）。

作者簡介 吳超然（1982—），女，北京人，高級工程師，從事瀕危木本植物引種與保育研究。

*通信作者，正高級工程師，碩士，從事植物遷地保護、球宿根花卉研究與應用。

白蠟是木樨科白蠟屬（Faxinus）植物的統(tǒng)稱，又稱梣。全世界白蠟屬植物約有60余種，大部分分布在北半球暖溫帶和亞熱帶區(qū)域。我國產(chǎn)27種，在東北中南部、華北、黃河流域、長江流域及華南、西南均有分布。多個城市把白蠟屬植物選為市樹，可見白蠟屬植物在園林綠化中的重要地位。在我國陜西秦嶺地區(qū)和甘肅小隴山地區(qū)是最為集中的區(qū)域，在該區(qū)域集中分布了若干個特有種類，如秦嶺白蠟樹（F.paxiana）、披針葉白蠟樹（F.baroniana）；在東北、華北地區(qū)白蠟樹屬植物分布也較為集中，特別是小葉白蠟（F.bungeana）和水曲柳（F.mandshurica）等。近年來，我國引種的白蠟以美國花曲柳（F.americana）、洋白蠟（F.pennsylvanica）和絨毛白蠟（F.velutina）等原產(chǎn)國外的種類居多。這些種類受蛀干害蟲花曲柳窄吉?。ˋgrilus planipennis）的危害較為嚴重［1-7］，促使我國原生種的引種馴化得到更多關注。

目前，白蠟屬的繁殖以種子繁殖為主，而白蠟屬植物種子大多具有一定的休眠特性，這大大影響了對該屬植物的引種繁殖工作。早在20世紀30年代，Steinbauer［8］對美國白蠟、洋白蠟等4個白蠟屬樹種種子的休眠與萌發(fā)進行了研究。之后，各國學者相繼從果皮透性、胚的發(fā)育狀況、抑制物質(zhì)和生理后熟等方面，對其種子的休眠和萌發(fā)機制以及催芽技術進行了大量研究［9］。Asakawa［10］對日本水曲柳研究發(fā)現(xiàn)，胚由于受被覆蓋物組織（果皮、種皮和胚乳）的機械阻礙而不能萌發(fā)。凌世瑜［11］研究發(fā)現(xiàn)，水曲柳種子休眠的原因主要是果皮內(nèi)含抑制物質(zhì)和阻礙氧氣投入，種胚未發(fā)育成熟和存在生理休眠。劉潤妮等［12］研究了大葉白蠟種子休眠機理和預處理方法，發(fā)現(xiàn)果翅對種子的休眠有一定的抑制作用。劉雅琦等［13］研究了對節(jié)白蠟種子萌發(fā)特性，發(fā)現(xiàn)種皮對種子萌發(fā)有一定的機械障礙。

現(xiàn)階段針對白蠟屬種子的研究大多數(shù)集中于對其休眠機理的探索方面，然而在實際生產(chǎn)應用之前的關鍵環(huán)節(jié)——種子預處理方面的技術方法研究還相對較少，目前僅有劉潤妮等［12-13］針對白蠟屬部分種子的萌發(fā)特性進行了探索。針對北方地區(qū)的代表性、系統(tǒng)性的研究尚鮮見報道。筆者選取與北京同緯度帶的陜西太白山、甘肅徽縣及甘肅黨川3個地區(qū)，采集3種我國原產(chǎn)的白蠟屬（Fraxinus）植物，即苦櫪木（F.insularis）、秦嶺白蠟樹（F.paxiana）、披針葉白蠟樹（F.baroniana）野生種子，在前人研究的基礎上，結(jié)合多年引種工作經(jīng)驗，通過層積處理、赤霉素、赤霉素+層積處理3種方法，探討了不同預處理方法對3種白蠟屬植物種子萌發(fā)的影響，旨在為北京及北方地區(qū)引種和人工開發(fā)利用野生植物資源奠定理論基礎。

1 材料與方法

1.1 種子來源與采集

苦櫪木、秦嶺白蠟樹種子采自陜西太白山，披針葉白蠟樹種子采自甘肅徽縣。種子具體情況見表1。種子千粒重測定參考吳超然等［14］對老鸛草種子的測定方法。

試驗種子采集后在陰涼處通風晾干，剔除雜物后放在實驗室4 ℃冰箱保存?zhèn)溆?。赤霉素（分析純）為上海溶劑廠生產(chǎn)，層積基質(zhì)為潔凈的河沙。試驗使用的人工氣候箱為哈東聯(lián)Y-300。

1.2 試驗方法

1.2.1 赤霉素處理。

3種白蠟屬植物種子分別用200、300、400、500 mg/L赤霉素溶液浸種24 h后，撈出瀝干待用。

1.2.2 層積處理。

室溫條件下，浸種24 h后，將種子瀝干后與河沙混合，比例為1∶3，河沙和種子的濕度為手握成團即可。將混合好的混合物裝入密封袋內(nèi)，放入冰箱進行層積處理。每隔5 d檢查1次，保持河沙的濕度適中。當年10月開始層積3種白蠟屬植物種子。層積時間分別為0、30、60、90 d。

1.2.3 赤霉素+層積處理。

3種白蠟屬植物種子分別用200、300、400、500 mg/L赤霉素溶液浸種24 h后，再結(jié)合不同時間的低溫層積（0、30、60、90 d）。

1.3 試驗設計

每個處理每個組合隨機選取50粒種子，4組重復。將種子至于鋪有3層濾紙、直徑為9 cm的培養(yǎng)皿中，置于黑暗下20 ℃恒溫培養(yǎng)。

1.4 項目測定

以胚根突破種皮為萌發(fā)標準，第30天統(tǒng)計發(fā)芽率。

發(fā)芽率=正常發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù)×100%

1.5 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)均使用Excel 2003和SPSS 22.0進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 赤霉素處理對3種白蠟屬植物種子發(fā)芽率的影響

苦櫪木、秦嶺白蠟樹和披針葉白蠟樹種子用赤霉素處理后，只有披針葉白蠟樹種子在300 mg/L赤霉素處理下，有2%的發(fā)芽率。張鵬等［9］研究發(fā)現(xiàn)，對于毛白蠟、小葉白蠟、洋白蠟等休眠較淺的白蠟屬植物來說，適當濃度的生長調(diào)節(jié)劑可以促進種子萌發(fā)，但是對于水曲柳、歐洲白蠟等種子休眠程度較深的樹種作用并不明顯，其原因尚待進一步研究。該試驗中，赤霉素處理對這3種白蠟屬植物種子的萌發(fā)沒有明顯的促進作用，這可能與試驗種子的休眠程度比較深有關。

2.2 層積處理對3種白蠟屬植物種子發(fā)芽率的影響

從圖1可見，3種白蠟屬種子發(fā)芽率與層積時間呈正相關關系，種子發(fā)芽率隨著層積時間的延長而增大?？鄼滥疚磳臃e處理組及30 d處理組種子發(fā)芽率均為0，層積60 d種子發(fā)芽率為9%；層積90 d種子發(fā)芽率為19%。秦嶺白蠟樹未層積組和層積30 d處理組的種子發(fā)芽率均為0，層積60 d種子發(fā)芽率為11%，而層積90 d種子發(fā)芽率為25%。披針葉白蠟樹未經(jīng)層積處理種子發(fā)芽率為0，層積30 d種子發(fā)芽率為3%；層積60 d種子發(fā)芽率為25%，而層積90 d種子發(fā)芽率可達48%。

這3種白蠟屬植物種子未層積的情況下，種子發(fā)芽率均為0；層積30 d處理，苦櫪木和秦嶺白蠟樹均無種子萌發(fā)，披針葉白蠟樹種子的發(fā)芽率為3%。層積60 d處理，3種白蠟屬植物種子均有種子萌發(fā)，發(fā)芽率表現(xiàn)為披針葉白蠟樹＞秦嶺白蠟樹＞苦櫪木。在層積90 d披針葉白蠟樹種子的發(fā)芽率明顯高于其他2種白蠟種子。3種白蠟屬植物種子在層積后，種子的發(fā)芽率與未層積相比均有提高。方差分析顯示，3種白蠟屬植物種子不同層積時間處理組之間，未層積及30 d處理間無顯著差異（P>0.05），其他處理組之間均存在顯著差異性（P<0.05）。

低溫層積是生產(chǎn)上經(jīng)常使用的打破種子休眠的方法，對有生理休眠的種子效果較好。低溫層積可以軟化種皮，增加種子透水通氣性，使胚萌發(fā)所需的酶、激素、可溶性代謝物質(zhì)以及其他化合物達到足夠水平［15-16］。劉潤妮等［12］對大葉白蠟種子休眠的研究發(fā)現(xiàn)，在層積20 d即可解除種子休眠。該試驗中，披針葉白蠟樹種子在低溫層積30 d開始陸續(xù)萌發(fā)，但是在層積90 d發(fā)芽率明顯高于層積30 d處理，劉雅琦等［13］對對節(jié)白蠟種子發(fā)芽特性的研究發(fā)現(xiàn)，層積后的種子在低溫條件下已經(jīng)完成了生理休眠，這與該試驗結(jié)果一致，試驗中3種白蠟屬植物種子在歷經(jīng)90 d的低溫處理后種子發(fā)芽率有提高。

2.3 赤霉素+層積處理對3種白蠟屬植物種子發(fā)芽率的影響

由表2可知，苦櫪木種子在未經(jīng)層積處理的情況下，單一的赤霉素處理發(fā)芽率為0；在層積30 d種子開始萌發(fā)。發(fā)芽率最高的組合是赤霉素300 mg/L+90 d層積處理。秦嶺白蠟樹種子在未經(jīng)層積處理的情況下，赤霉素處理不能有效打破種子休眠，發(fā)芽率均為0；在層積90 d種子發(fā)芽率大幅提高，赤霉素300 mg/L處理發(fā)芽率為70.0%，赤霉素200 mg/L處理發(fā)芽率為65.0%。披針葉白蠟樹種子在未經(jīng)層積處理的情況下，300 mg/L處理的發(fā)芽率為2.0%，其他組合發(fā)芽率均為0。發(fā)芽率最高的組合是層積赤霉素300 mg/L+ 90 d處理組，種子發(fā)芽率達65.0%。

3種白蠟種子在未層積的條件下，單一使用赤霉素基本不能打破種子休眠。這與3種植物的地理分布可能有一定關系，分布在溫帶的木本植物種子大部分存在休眠現(xiàn)象。根據(jù)方差分析結(jié)果可知，赤霉素與層積處理間協(xié)同作用顯著，層積處理起主導作用。赤霉素濃度在0～300 mg/L，隨著赤霉素濃度的增大種子發(fā)芽率會逐步提高；而當赤霉素濃度超過300 mg/L時，種子的發(fā)芽率反而明顯下降，說明赤霉素濃度過高會抑制種子的萌發(fā)。由圖2可知，苦櫪木種子在層積90 d，赤霉素300 mg/L處理比單一層積處理種子發(fā)芽率高出41百分點；秦嶺白蠟樹種子在層積90 d赤霉素300 mg/L處理組比單一層積處理種子發(fā)芽率高出45百分點；披針葉白蠟樹種子在層積90 d，赤霉素300 mg/L處理比單一層積處理種子發(fā)芽率高出17百分點?？鄼滥竞颓貛X白蠟樹種子發(fā)芽率在結(jié)合赤霉素處理后均可提高40百分點以上。證明適宜的赤霉素能夠有效促進白蠟屬種子萌發(fā)。曹興等［15］研究發(fā)現(xiàn)，絨毛白蠟種子在層積后，經(jīng)適宜濃度的赤霉素浸泡后，平均發(fā)芽率達93%，與對照相比，效果極顯著。該試驗結(jié)果與前人研究基本一致。秦嶺白蠟樹在層積90 d 200、300 mg/L赤霉素處理間發(fā)芽率相差不大，而苦櫪木和披針葉白蠟樹這2組處理的發(fā)芽率差距較大。

3 結(jié)論與討論

該研究結(jié)果表明，低溫層積處理能夠有效打破3種白蠟屬種子休眠。這與葉景豐［16］對美國白蠟樹種子萌發(fā)特性的研究結(jié)果一致。隨著層積時間的遞增，3種白蠟屬植物種子發(fā)芽率均呈現(xiàn)遞增趨勢?？鄼滥尽⑶貛X白蠟樹、披針葉白蠟樹3種種子在低溫層積60 d，種子的發(fā)芽率分別為9%、11%、25%；低溫層積90 d，種子發(fā)芽率分別為19%、25%、48%。

單一的赤霉素處理不能打破3種白蠟屬植物種子的休眠。試驗結(jié)果表明，赤霉素處理后只有披針葉白蠟樹種子在赤霉素濃度為300 mg/L浸種后有2.0%的發(fā)芽率，其他種子的發(fā)芽率均為0。這可能與這3種白蠟屬植物種子休眠程度較深有關。層積90 d赤霉素300 mg/L處理3種種子的發(fā)芽率分別為苦櫪木60.0%、秦嶺白蠟屬70.0%、披針葉白蠟65.0%，與同時間單一層積處理相比種子的發(fā)芽率分別提高了41%、45%、17%。在赤霉素濃度超過300 mg/L后，白蠟種子的發(fā)芽率隨著濃度的增加而降低，證明適宜濃度的赤霉素處理能夠有效促進3種白蠟屬植物種子萌發(fā)。

研究結(jié)果表明，3種白蠟屬植物種子均存在休眠現(xiàn)象。種子層積90 d，白蠟屬種子的發(fā)芽率均高于其他時間處理組。200～300 mg/L赤霉素是3種白蠟屬植物種子適宜濃度區(qū)間。低溫層積結(jié)合赤霉素處理是3種白蠟屬植物種子的最優(yōu)預處理方法。在今后的試驗中，可以適當延長種子層積時間及尋找更適合白蠟屬植物種子萌發(fā)的赤霉素濃度。

參考文獻

［1］ 魏霞，DICK REARDON，吳云，等.白蠟窄吉丁蟲在中國的研究現(xiàn)狀與分布調(diào)查［J］.昆蟲學報，2004，47（5）：679-685.

［2］ 張喆.國外花曲柳窄吉丁危害與防治現(xiàn)狀簡介［J］.天津農(nóng)林科技，2004（2）：27-28.

［3］ 苓建強.白蠟屬不同樹種對花曲柳窄吉丁的抗性機制［D］.北京：北京林業(yè)大學，2011.

［4］ 王磊.云南臨滄中新世單翅類翅果化石研究：以梣屬為例［D］.蘭州：蘭州大學，2011.

［5］ 鄔家林.四川梣屬（Fraxinus）植物資源［J］.中國中藥雜志，1989，14（8）：3-4，61.

［6］ 中國科學院中國植物志編輯委員會.中國植物志：第61卷［M］.北京：科學出版社，1992.

［7］ 權(quán)健，王婷，白芳芳，等.部分白蠟屬植物收集及其在天津和寶雞兩地的引種栽培［C］//2014年中國植物園學術年會論文集.［出版地不詳］：［出版者不詳］，2014：67-71.

［8］ STEINBAUER G P.Dormancy and germination of fraxinus seeds［J］.Plant physiology，1937，12（3）：813-824.

［9］ 張鵬，孫紅陽，沈海龍.溫度對經(jīng)層積處理解除休眠的水曲柳種子萌發(fā)的影響［J］.植物生理學通訊，2007，43（1）：21-24.

［10］ ASAKAWA S.Thermoperiodic control of germination of Fraxinus mandshurica var.japonica seeds［J］.Journal of the Japanese forestry society，1956，38（7）：269-272.

［11］ 凌世瑜.赤霉素對水曲柳種子解除休眠的作用［J］.林業(yè)科學，1986，22（1）：78-85.

［12］ 劉潤妮，周珊，劉長命.大葉白蠟種子休眠機理及預處理方法的研究［J］.陜西農(nóng)業(yè)科學，2012，58（2）：106-110.

［13］ 劉雅琦，張建，李剛，等.對節(jié)白蠟種子發(fā)芽特性的研究［J］.種子，2016，35（10）：27-31.

［14］ 吳超然，王雪芹，劉恒星，等.兩種老鸛草屬種子萌發(fā)特性研究［J］.北方園藝，2017（14）：65-69.

［15］ 曹興，張秀省.赤霉素對三種白蠟種子發(fā)芽率的影響［J］.河北林果研究，2008，23（1）：12-15.

［16］ 葉景豐.美國白蠟種子的休眠處理及其育苗技術研究［J］.黑龍江農(nóng)業(yè)科學，2015（3）：61-63.