不同種皮預(yù)處理對(duì)滇牡丹種子吸水特性及萌發(fā)的影響

和桂青 李兆光 侯志江 和瓊姬 李燕 葉磊 楊文高 王蕊 袁文玨

摘要 [目的]了解不同種皮預(yù)處理滇牡丹種子的吸水特性及萌發(fā)情況。[方法]測(cè)定4種不同種皮預(yù)處理滇牡丹種子萌發(fā)過程的物理吸水曲線并擬合曲線回歸方程，進(jìn)一步觀測(cè)該批種子在15 ℃溫箱中的萌發(fā)情況并進(jìn)行相關(guān)分析。[結(jié)果]滇牡丹種子吸水到飽和所需的時(shí)間為144～216 h，浸泡時(shí)間與吸水量之間的關(guān)系符合對(duì)數(shù)曲線；萌發(fā)情況以50 ℃熱水處理的滇牡丹生根率最高，達(dá)93.33%，其平均根長(zhǎng)、平均側(cè)根數(shù)、平均芽長(zhǎng)、側(cè)根率、萌發(fā)率均在各處理中最高；平均根長(zhǎng)與平均側(cè)根數(shù)、側(cè)根率呈極顯著正相關(guān)，萌芽率與平均側(cè)根數(shù)、平均芽長(zhǎng)、側(cè)根率呈顯著正相關(guān)。[結(jié)論]不同種皮預(yù)處理能有效提高種子吸水率，減少種子浸泡時(shí)間；種子播前通過較長(zhǎng)時(shí)間（144～216 h）的水浸泡可提高滇牡丹種子的生根率，宜采用50 ℃熱水處理滇牡丹種子。

關(guān)鍵詞 滇牡丹；種子吸水特性；萌發(fā)情況；曲線回歸；相關(guān)分析

中圖分類號(hào) S722 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2024）02-0097-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.02.020

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

Effects of Different Seed Coat Pretreatments on Water Absorption Characteristics and Germination of Paeonia delavayi Seeds

HE Gui-qing，LI Zhao-guang，HOU Zhi-jiang et al

（Institute of Alpine Economic Plants，Yunnan Academy of Agricultural Sciences，Lijiang，Yunnan 674199）

Abstract [Objective]In order to understand the different seed coat pretreatments on water absorption characteristics and germination of P.delavayi seeds. [Method]We determined the physical water absorption curves and fitted the curve regression equation of P.delavayi seeds which were used four different seed coat pretreatments，and further observed the germination of the seeds in 15 ℃ incubator and carried out the correlation analysis. [Result]The time required for P.delavayi seeds to absorb water to saturation was 144-216 h，and the relationship between soaking time and water absorption is accords with the logarithmic curve. The highest rooting rate was 93.33 % which have treated with 50 ℃ hot water. The average root length，average lateral root number，average bud length，lateral root rate and germination rate were the highest in all treatments，and the average root length was a highly significant positive correlation with the average lateral root number and lateral root rate，the germination rate was a significant positive correlation with the average number of lateral roots，average bud length and lateral root rate. [Conclusion]Different pretreatments of seed coats can effectively improve seed water absorption and reduce seed soaking time. The rooting rate of P.delavayi seeds could be improved by soaking in water for a long time （144-216 h） before sowing，and 50 ℃ hot water should be used to treat P.delavayi seeds.

Key words Paeonia delavayi;Seed water absorption characteristics;Germination;Curve regression;Correlation analysis

基金項(xiàng)目 云南省科技廳中央引導(dǎo)地方專項(xiàng)科技發(fā)展專項(xiàng)“云南特色木本油料植物滇牡丹科技創(chuàng)新基地建設(shè)”（202107AB110012）；云南省科技廳基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目“滇西北重要野生植物種質(zhì)資源發(fā)掘利用”專題“植物種質(zhì)資源收集、擴(kuò)繁工廠建設(shè)與利用”（202101BC070003-51）；云南省財(cái)政廳專項(xiàng)“高山農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新及成果展示轉(zhuǎn)化”（云財(cái)農(nóng)〔2022〕13號(hào)）。

作者簡(jiǎn)介 和桂青（1989—），女，云南麗江人，助理研究員，碩士，從事經(jīng)濟(jì)作物種質(zhì)資源研究。*通信作者，研究員，從事經(jīng)濟(jì)植物研究。

收稿日期 2023-03-28；修回日期 2023-04-27

滇牡丹（Paeonia delavayi）為芍藥科芍藥屬牡丹組植物，屬我國特有的野生牡丹資源，也是我國西南地區(qū)特有珍稀種質(zhì)資源，主要分布于云南中部和西北部、四川西部、西藏東南部。滇牡丹有藥用、觀賞及油用的價(jià)值。滇牡丹具有無性繁殖和種子繁殖2種生殖方式，在野生居群中，地下莖延伸的無性繁殖看似更占優(yōu)勢(shì)，但在人工繁育中，滇牡丹主要通過種子育苗的方式繁殖。前人的研究多集中于打破滇牡丹上下胚軸的方法，劉秀賢等研究表明，不同溫度及赤霉素處理能有效解除滇牡丹種子下胚軸的休眠；潘溫文等研究表明，微波輻射和赤霉素處理能解除滇牡丹下胚軸休眠；楊海巖等研究了不同基質(zhì)層積對(duì)于滇牡丹生根的影響。芍藥屬植物的種子休眠主要受種皮的機(jī)械阻礙作用，其種皮的透水和透氣性是影響芍藥屬植物種子萌發(fā)的重要因素。目前，有關(guān)滇牡丹種子的吸水特性研究鮮見報(bào)道。滇牡丹成熟種子呈黑褐色，因其種皮質(zhì)地堅(jiān)硬、通透性較弱、木質(zhì)化程度高，種子萌發(fā)速度較慢。水分是種子萌發(fā)的首要條件，萌發(fā)從種子的吸脹開始，只有種子細(xì)胞內(nèi)自由水增多，才有可能使種子中一部分貯藏物質(zhì)變成溶膠，同時(shí)使酶由結(jié)合狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙鉅顟B(tài)而起催化作用。滇牡丹種子通過直接播種后在土壤中吸水萌發(fā)過程中存在萌發(fā)緩慢的問題，針對(duì)上述問題，可通過播前種子浸泡的方法提高萌發(fā)效率。因此，筆者開展了不同種皮預(yù)處理對(duì)滇牡丹種子吸水特性及萌發(fā)的研究，以期為種子育苗前的種子預(yù)處理方式及浸種時(shí)間提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

滇牡丹種子為2018年9月底采收自云南省麗江市玉龍縣寶山鄉(xiāng)云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高山經(jīng)濟(jì)植物研究所大坪壩科研基地的滇牡丹栽培品種。選取成熟飽滿、無病蟲害的種子，自然風(fēng)干90 d后，供試種子的千粒重為829.07 g，種子含水量為27.95%。

1.2 方法

1.2.1 不同種皮預(yù)處理滇牡丹種子吸水特性的測(cè)定。

試驗(yàn)設(shè)置3個(gè)不同的種皮預(yù)處理及空白對(duì)照：①95%乙醇浸泡30 min；②河沙摩擦處理至種皮粗糙；③50 ℃熱水處理30 min；④空白對(duì)照（CK）。每處理設(shè)置3次重復(fù)，每重復(fù)滇牡丹種子30粒，重量為（25.00±0.10）g。將不同種皮預(yù)處理的滇牡丹種子分別放入廣口瓶，加入蒸餾水，加水量為沒過滇牡丹種子5 cm，之后每6 h測(cè)定種子吸水量（將瓶子中的種子倒出，擦干種子表面的水分后稱量其重量），直至種子吸水達(dá)到飽和狀態(tài)。繪制不同種皮預(yù)處理后滇牡丹種子萌發(fā)過程的物理吸水曲線。種子吸水試驗(yàn)于室溫條件下進(jìn)行。

種子吸水量=各時(shí)間段的種子重量-原始的種子重量

種子吸水率=種子吸水量/種子吸水時(shí)間

1.2.2 滇牡丹種子萌發(fā)情況的測(cè)定。

將用于測(cè)定不同種皮預(yù)處理吸水特性的滇牡丹種子置于15 ℃溫箱中用河沙層積，當(dāng)?shù)崮档しN子連續(xù)5 d種子不再萌發(fā)則試驗(yàn)結(jié)束。滇牡丹萌發(fā)試驗(yàn)結(jié)束后，繼續(xù)在培養(yǎng)箱中觀察胚芽萌發(fā)情況，于60 d后用游標(biāo)卡尺測(cè)量滇牡丹萌發(fā)之后的根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)及萌發(fā)的側(cè)根數(shù)，計(jì)算滇牡丹種子的生根率、側(cè)根率、萌芽率。

生根率=（生根數(shù)/供試種子數(shù)）×100%

側(cè)根率=（有側(cè)根的種子數(shù)/生根數(shù)）×100%

萌芽率=（萌芽數(shù)/生根數(shù)）×100%

平均根長(zhǎng)=∑根長(zhǎng)/生根數(shù)

平均側(cè)根數(shù)=∑側(cè)根數(shù)/生根數(shù)

平均芽長(zhǎng)=∑芽長(zhǎng)/萌芽數(shù)

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2010和SPSS 22數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種皮預(yù)處理滇牡丹種子吸水特性

通過測(cè)定不同浸泡時(shí)間滇牡丹種子的吸水量，繪制種子吸水率曲線，結(jié)果見圖1。圖1顯示，滇牡丹種子種皮在不同預(yù)處理下其種子吸水率均呈“S”形，主要形成3個(gè)階段，即快速吸水期、緩慢吸水期和平緩吸水期，不同預(yù)處理下3個(gè)階段所處的時(shí)間及吸水率不同，表明吸水的快慢有差異。處理①快速吸水期（0～<6 h）的種子吸水率為0.500 0 g/h，緩慢吸水期（6～<48 h）的種子吸水率為0.123 1 g/h，平緩吸水期（≥48 h）的種子吸水率為0.021 0 g/h；處理②快速吸水期（0～<18 h）的種子吸水率為0.322 2 g/h，緩慢吸水期（18～<48 h）的種子吸水率為0.114 0 g/h，平緩吸水期（≥48 h）的種子吸水率為0.018 3 g/h；處理③快速吸水期（0～<6 h）的種子吸水率為0.250 0 g/h，緩慢吸水期（6～<84 h）的種子吸水率為0.081 0 g/h，平緩吸水期（≥84 h）的種子吸水率為0.013 0 g/h；處理④快速吸水期（0～<30 h）的種子吸水率為0.112 7 g/h，緩慢吸水期（30～<96 h）的種子吸水率為0.073 6 g/h，平緩吸水期（≥96 h）的種子吸水率為0.020 7 g/h。種子吸水量達(dá)到飽和后，各處理的吸水量表現(xiàn)為處理②（10.98 g）>處理①（10.94 g）>處理④（CK）（10.72 g）>處理③（9.22 g）；種子吸水達(dá)到飽和所需時(shí)間以處理②最短，處理④（CK）最長(zhǎng)，表現(xiàn)為處理②（144 h）<處理①（180 h）<處理③（192 h）<處理④（CK）（216 h）。

為明確不同處理滇牡丹種子的浸泡時(shí)間與吸水量之間的關(guān)系，用SPSS 22數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行了回歸曲線估計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)4種不同種皮預(yù)處理下，浸泡時(shí)間與吸水量之間關(guān)系符合對(duì)數(shù)曲線，R>0.96，P<0.01，達(dá)極顯著水平，擬合效果好，其曲線方程見表1。由對(duì)數(shù)曲線方程可以看出，隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，其吸水量的增量以CK最多。

2.2 不同種皮預(yù)處理滇牡丹種子萌發(fā)情況

對(duì)不同種皮預(yù)處理滇牡丹種子萌發(fā)情況進(jìn)行差異性分析，結(jié)果見表2。由表2可知，生根率在處理②、處理③、處理④（CK）間差異不顯著，與處理①達(dá)到極顯著差異水平（P<0.01），其中以處理③的生根率最高，達(dá)93.33%，其次為處理②、處理④（CK），生根率分別為87.78%、86.67%，而處理①的生根率最低，僅36.67%；平均根長(zhǎng)以處理③高，達(dá)9.53 cm，與其他3個(gè)處理間達(dá)到極顯著差異水平（P<0.01）；平均側(cè)根數(shù)和平均芽長(zhǎng)均以處理③最高，分別為1.57條、4.67 cm，但與其他3個(gè)處理間差異不顯著；側(cè)根率以處理③最高，達(dá)41.77%，與處理①、②間差異顯著（P<0.05）；萌芽率以處理③最高，達(dá)26.76%，而處理①僅為6.67%，二者間差異顯著（P<0.05）。

對(duì)不同種皮預(yù)處理滇牡丹種子萌發(fā)情況的生根率、平均根長(zhǎng)、平均側(cè)根數(shù)、平均芽長(zhǎng)、側(cè)根率、萌芽率6個(gè)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果見表3。由表3可知，平均根長(zhǎng)與平均側(cè)根數(shù)、側(cè)根率均呈極顯著性正相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)分別為0.739、0.735；萌芽率與平均側(cè)根數(shù)、平均芽長(zhǎng)、側(cè)根率均呈顯著正相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)分別為0.589、0.673、0.634。

3 結(jié)論

3.1 滇牡丹種子吸水特性

滇牡丹種子吸水到飽和所需的時(shí)間較長(zhǎng)，為144～216 h。不同種皮預(yù)處理后能有效提高種子吸水率，減少種子浸泡時(shí)間。由不同種皮預(yù)處理滇牡丹種子的吸水率可以得出，剛開始吸水6 h時(shí)，以乙醇浸泡30 min的吸水速率最高，吸水12 h后以河沙摩擦處理的吸水速率最高，同時(shí)以河沙摩擦處理的吸水量達(dá)到飽和所需的時(shí)間最短，吸水量最高。這說明河沙摩擦處理滇牡丹種子能有效提高其種皮的通透性，有利于種子吸水。不同種皮預(yù)處理下，浸泡時(shí)間與吸水量之間的關(guān)系符合對(duì)數(shù)曲線。

3.2 滇牡丹種子萌發(fā)情況

生根率以50 ℃熱水處理最高，達(dá)93.33%，其次為河沙摩擦處理和空白對(duì)照，生根率分別為87.78%、86.67%。50 ℃熱水處理的平均根長(zhǎng)、平均側(cè)根數(shù)、平均芽長(zhǎng)、側(cè)根率、萌發(fā)率均在各處理中最高，但因滇牡丹種子上胚軸的休眠，其萌發(fā)率最高僅達(dá)到26.76%。平均根長(zhǎng)與平均側(cè)根數(shù)、側(cè)根率呈極顯著性正相關(guān)，萌芽率與平均側(cè)根數(shù)、平均芽長(zhǎng)、側(cè)根率均呈顯著正相關(guān)。

4 討論

滇牡丹種子具有雙重休眠特性，即上胚軸和下胚軸的休眠。該研究的4種不同種皮預(yù)處理下，滇牡丹種子的萌芽率最高也才達(dá)到26.76%，認(rèn)為與滇牡丹上胚軸的休眠有關(guān)。前人研究表明，下胚軸的長(zhǎng)度會(huì)影響上胚軸的萌發(fā)，低溫和赤霉素可有效打破上胚軸的休眠。在自然播種的情況下，主要依靠冬季土壤低溫來打破上胚軸的休眠，因此，只有有效縮短下胚軸萌發(fā)的時(shí)間，使其在自然低溫前下胚軸就已萌發(fā)并長(zhǎng)到一定的長(zhǎng)度，才能促使來年春季上胚軸萌發(fā)成苗。如若在自然低溫前下胚軸未萌發(fā)，種子將進(jìn)一步完成下胚軸的萌發(fā)階段，后期無低溫的誘導(dǎo)，上胚軸將繼續(xù)休眠，則會(huì)造成滇牡丹播種2年后才出苗的現(xiàn)象。促進(jìn)滇牡丹種子萌發(fā)的外部環(huán)境因素主要有溫度、水分，因此，認(rèn)為滇牡丹種子萌發(fā)前的吸水階段對(duì)種子下胚軸萌發(fā)時(shí)間起到關(guān)鍵作用，自然風(fēng)干的滇牡丹種子需要播前水浸泡處理并給予適宜的溫度便能有效地提高種子萌發(fā)率。

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