外源激素對望春玉蘭種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

摘要：為找到破除望春玉蘭（Magnolia biondii Pamp.）種子休眠的方法，促進望春玉蘭在烏魯木齊地區(qū)播種育苗，以烏魯木齊市植物園采摘的望春玉蘭種子為研究對象，設置不同赤霉素濃度、不同浸種水溫和不同浸種時間三因素正交設計進行浸種處理，處理后大田播種，根據(jù)種子萌發(fā)率和幼苗生長特性分析最佳處理組合，研究望春玉蘭種子的萌發(fā)特性和幼苗生長特性。結果表明，適合望春玉蘭種子萌發(fā)的最優(yōu)水平組合為150 mg·L-1赤霉素+水溫25 ℃+浸種72 h，萌發(fā)率達到最高，為34.67%，同時有利于株高與地徑的生長。

關鍵詞：望春玉蘭；赤霉素；種子萌發(fā)；幼苗生長

中國是木蘭科植物分布和起源中心，多樣性豐富，望春玉蘭（Magnolia biondii Pamp.），又稱為迎春樹、望春花、木蘭科（Magnoliaceae）木蘭屬（Magnolia.L）多年生落葉喬木，為我國特有的觀賞經(jīng)濟樹種。玉蘭樹形優(yōu)美，花色美麗具有較高的觀賞價值，多用于公園、行道樹和庭院等園林綠化[1]。主要分布于山西、安徽、河南、湖北、湖南、重慶、貴州、陜西、甘肅等地[2-3]，目前已經(jīng)在烏魯木齊植物園引種10年以上。

種子萌發(fā)是從植物繁殖體（種子）到幼苗是生物發(fā)育過程，在種子胚根突破種皮的這一萌發(fā)過程，種子受到多種內(nèi)源因素和環(huán)境因子影響，種子會暫緩萌發(fā)或生長。根據(jù)休眠機制不同分為物理休眠、生理休眠、形態(tài)休眠、復合休眠和形態(tài)生理休眠[4-5]。木蘭屬植物成熟種子是由外種皮和內(nèi)種皮兩部分組成，即紅色肉質種皮和黑色堅硬的內(nèi)種皮[6-7]。因為種子具有肉質種皮所以目前大多數(shù)木蘭科植物主要進行有性繁殖，且木蘭科植物絕大多數(shù)種類具有種子休眠的現(xiàn)象，例如天女木蘭外種皮存在抑制子葉生長的水溶性抑制物，進而促進天女木蘭的休眠[8-9]。低溫沙藏和赤霉素處理是解決玉蘭休眠的常用方法。由于玉蘭種胚發(fā)育不完全，需要使用層積方法，促進種胚的分化[10]。

望春玉蘭極具觀賞性樹木和藥用價值的樹木，需要在本地擴繁。種子的休眠現(xiàn)象會給擴繁帶來困難，因此需要對解除休眠的方法和幼苗生長特性進行研究。本研究以望春玉蘭種子為材料，首先使用低溫層積增加種子的透性，再使用赤霉素、水溫、浸種時間交互浸種處理后進行大田播種，進而提高其在自然環(huán)境中的萌發(fā)率。在出苗整齊以后，對望春玉蘭幼苗的地徑與株高進行生長測量，主要分析前期浸種處理對后期幼苗生長的影響，以期找出既可以促進望春玉蘭種子萌發(fā)又可以促進幼苗生長的方法。

1材料與方法

1.1試驗地概況

試驗在烏魯木齊市植物園內(nèi)進行，烏魯木齊市隸屬于新疆維吾爾自治區(qū)位于亞歐大陸腹地，多年平均降水量僅為256 mm，蒸發(fā)量高達2 800 mm，年平均溫度7 ℃[11]。

1.2材料

試驗材料為2022年9月在烏魯木齊市植物園內(nèi)采摘的望春玉蘭種子，采集后望春玉蘭種子去除肉質種皮，自然晾干。采集晾干的望春玉蘭種子放入5 ℃冰箱內(nèi)層積120 d。

1.3方法

1.3.1試驗設計

采用L9（33）正交設計方法以濃度赤霉素、浸種溫度、浸種時間為3個參試因子，各因素設置3個水平（表1），并設對照CK處理，各處理50粒種子，3次重復。浸種處理后于2023年4月大田播種，在播種前對試驗田進行整平，并使用多菌靈對土壤消毒，以點播方式播種。每24 h觀察并記錄種子出苗數(shù)，以胚芽露出地面記為出苗，直至無出苗種子為止，每天給種子噴水保持濕度。

1.3.2測定項目及方法

試驗結束后統(tǒng)計開始出苗時間、出苗天數(shù)，并計算發(fā)芽率。

萌發(fā)率（%）=[萌發(fā)（出苗）種子數(shù)/種子總數(shù)]×100

出苗整齊后每7 d測量1次望春玉蘭幼苗的株高和地徑生長量，測量至停止生長。采用鋼卷尺測定望春玉蘭幼苗從基部開始到頂端高度記為株高。用游標卡尺測量望春玉蘭幼苗基部地上部分最粗處直徑記為地徑。

1.3.3數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)使用Excel 2016和SPSS 20.0軟件進行分析處理。

2結果與分析

2.1赤霉素、水溫和浸種時間三因素對望春玉蘭種子萌發(fā)的影響

由表2可知，采用L9（33）正交方法設計9組處理和對照組一共10組，其中7組處理均可以促進望春玉蘭種子萌發(fā)。處理1～2和處理4～8的發(fā)芽率均顯著高于對照組，處理3和處理9發(fā)芽率為0，顯著低于對照組。由試驗結果可知使用150 mg·L-1赤霉素+25 ℃水溫+72 h浸種組合（處理7）處理后，望春玉蘭種子萌發(fā)率最高，發(fā)芽率為34.67%。通過多重比較分析處理7與其他處理組均差異顯著。

由表2可知，在望春玉蘭種子萌發(fā)的過程中3種因素對其影響不同，3種因素影響望春玉蘭種子發(fā)芽率因子主次順序為浸種水溫＞赤霉素濃度＞浸種時間。說明浸種水溫是影響望春玉蘭種子發(fā)芽率主要因子，赤霉素濃度是次要因子，最后是浸種時間。

2.2不同處理組合對望春玉蘭幼苗生長的影響

2.2.1株高

由表3可知，不同處理組合對株高影響顯著，其中150 mg·L-1赤霉素+25 ℃水溫+72 h浸種組合（處理7）的株高生長量最大，即224.00 mm，100 mg·L-1赤霉素+65 ℃水溫+24 h浸種組合（處理6）株高最低，為22.40 mm，兩者之間呈顯著差異。通過株高試驗數(shù)據(jù)表明，較高赤霉素濃度有利于干物質積累，有利于株高生長。低水溫浸種有利于株高生長，25 ℃水溫幼苗株高生長量最大，高水溫長時間浸種不利于苗高的生長。處理1、處理4和處理7株高生長均顯著高于對照組。

由表3可知，影響望春玉蘭幼苗株高的影響因子主次順序為浸種水溫＞赤霉素濃度＞浸種時間，說明本研究的3個試驗因素中浸種水溫對株高生長影響最顯著。

2.2.2地徑

由表4可知，150 mg·L-1赤霉素+25 ℃水溫+72 h浸種組合（處理7）望春玉蘭幼苗地徑生長量最大，為9.20 mm，100 mg·L-1赤霉素+65 ℃水溫+24 h浸種組合地徑最小，為1.81 mm，兩者之間呈顯著性差異（P＜0.05）。 由地徑生長數(shù)據(jù)可以看出，高濃度的赤霉素對地徑生長有一定促進作用，幼苗粗壯，同時也有利于幼苗后期生長，赤霉素濃度在150 mg·L-1時望春玉蘭幼苗地徑最粗，但高水溫和長時間浸種不利于幼苗地徑生長，低水溫和長時間浸種有利于幼苗地徑生長。處理2和處理6均顯著低于對照組。

由表4可知，影響望春玉蘭幼苗地徑的影響因子主次順序為浸種水溫＞赤霉素濃度＞浸種時間，說明浸種水溫對地徑的生長影響最為顯著。

3討論

木蘭科植物的繁殖主要依靠種子繁殖，正常完整的胚包括胚芽、胚根、胚軸和子葉4個部分，而木蘭科種子通常是未完全發(fā)育的胚，具有形態(tài)休眠和生理休眠，在自然環(huán)境中種子的萌發(fā)率極低，望春玉蘭種子屬于生理休眠，一般通過層積和使用外源激素的方法促進胚的生長，使其具備發(fā)芽能力[10，12-14]。望春玉蘭種子近似“心”型，種皮褐色堅硬，透水透氣性差，在一定程度上影響種子的萌發(fā)。內(nèi)源激素含量變化對種子萌發(fā)起著重要的調(diào)節(jié)作用，休眠種子需要外界條件刺激促進內(nèi)源激素活化，然后在活化的激素作用下使?jié)撛诘拿赶祷罨詈笕看x恢復，促使種子萌發(fā)[15]。因此使用外源激素可以打破種子休眠促進萌發(fā)。赤霉素是一種常見的外源激素，主要作用是促進作物的生長與發(fā)育，解除脫落的抑制作用，打破種子休眠[16]。劉紅娜[17]研究發(fā)現(xiàn)赤霉素處理日本四照花種子可以降低種子ABA的含量，促進胚乳內(nèi)赤霉素含量增加。韓春艷等[8]研究表明赤霉素濃度由200 mg·L-1提升至2 500 mg·L-1時西康玉蘭種子萌發(fā)率由25.33%提升至83.50%，較高濃度的赤霉素在打破西康玉蘭種子休眠的同時縮短了萌發(fā)時間。較高的赤霉素濃度有利于干物質的積累，且幼苗粗壯，有利于幼苗生長[18]。本研究結果表明，赤霉素濃度為 150 mg·L-1時幼苗株高與地徑生長量最大。合歡種子使用80 ℃水溫萌發(fā)率最好[19]。紅花玉蘭種子使用熱水處理萌發(fā)率最高達到12%[20]。本研究中望春玉蘭種子最高發(fā)芽率為34.67%，最有利于種子萌發(fā)的組合是赤霉素150 mg·L-1+25 ℃水溫+72 h浸種（處理7），在處理3和處理9中65 ℃浸種72和48 h時沒有萌發(fā)，可能是由于浸種時間長浸種溫度高致使種子發(fā)生劣變，影響種子的萌發(fā)，同時芮飛燕[20]研究表明紅花玉蘭種子高溫及長時間浸種會導致種子萌發(fā)時表現(xiàn)出劣變現(xiàn)象。

4結論

在水溫與浸種時間對種子萌發(fā)率影響試驗中發(fā)現(xiàn)，在長時間高溫浸種處理組的兩組均未萌發(fā)，水溫過高會影響種子的萌發(fā)。適宜的外界條件刺激，有利于種子的發(fā)育與萌發(fā)，在本研究中使用150 mg·L-1赤霉素+25 ℃水溫+72 h浸種發(fā)芽率最高，達34.67%。對望春玉蘭種子萌發(fā)影響最大的是浸種溫度，對幼苗株高與地徑生長影響最大的也是浸種溫度，最適浸種溫度全部為25 ℃。說明適當浸種溫度和外源激素能夠促進種子萌發(fā)，當浸種溫度過高時會抑制細胞的分裂與分化，降低種子的萌發(fā)率，且不利于幼苗的生長。

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Effects of Exogenous Hormones on Seed Germination and Seedling Growth of Magnolia biondii

XIONG Ningwang1， ZHANG Yulei1， ZHENG Yibin1， SUN Wei2

（1.College of Forestry and Landscape Architecture， Xinjiang Agricultural University， Urumqi 830052，China; 2.Urumqi Botanical Garden， Urumqi 830013，China）

Abstract：In order to find the destruction of Magnolia biondii Pamp. Seed dormancy method promotes M. biondii Pamp. The seedlings of M. biondii Pamp picked from Urumqi Botanical Garden were sown and raised in Urumqi. Seeds were treated by orthogonal design with different gibberellin concentration， different soaking water temperature and different soaking time. After treatment， seeds were sown in the field. The optimal treatment combination was analyzed according to germination rate and germination potential， and the germination and growth characteristics of M. biondii Pamp. The results showed that the optimal level combination for the germination of Magnolia biondii seeds was 150 mg·L-1 gibgibellin + water temperature 25 ℃+ soaking for 72 h， which was beneficial to the germination rate of 34.67%， and also to the growth of plant height and ground diameter.

Keywords：Magnolia biondii Pamp.; gibberellin; seed germination; seedling growth

基金項目：新疆維吾爾自治區(qū)烏魯木齊市科技計劃項目“中國北方優(yōu)良植物引種研究”（Y161310020）。

第一作者：熊寧旺（1995-），男，碩士研究生，從事植物引種馴化研究。E-mail：2393416959@qq.com。

通信作者：孫衛(wèi)（1972－），男，博士，教授級高級工程師，碩導，從事風景園林植物應用研究。E-mail：494983713@qq.com。