烏桕種皮對種子萌發(fā)的影響

烏柏種皮對種子萌發(fā)的影響摘要：我們測量的生理參數(shù)包括種子的水吸收，體外胚胎發(fā)芽率，并通過掃描式電子顯微鏡觀察種皮結(jié)構(gòu)，以探索烏柏種皮對種子萌發(fā)的影響。烏柏種皮具有良好的透水性。我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)白菜種子浸泡在烏柏種皮提取液中時，白菜種子的萌發(fā)會受到抑制。從種皮結(jié)構(gòu)中，我們發(fā)現(xiàn)，有胚根的一面似乎能夠阻礙種子的發(fā)芽。我們測試了一些方法來打破烏柏種子的休眠，就是將休眠的烏柏種子浸泡在500mg?L-1或1000mg?L-1赤霉素（GA3）中，然后低溫層積100天。關(guān)鍵詞：烏柏;種子休眠;低溫層積;抑制物質(zhì);赤霉酸（GA3）。介紹當(dāng)植物被引進到園林行業(yè)中，它的繁殖方法應(yīng)該被我們詳細了解。在繁殖木本植物時，最常用的便是種子繁殖。因為這是最具有成本效益的方法。對于許多的物種，在種子萌發(fā)的時候，會吸水并且溶脹，最終導(dǎo)致種皮的破裂。最后，胚根從破裂的種皮中出現(xiàn)。但是，即使在明顯有利的條件下，許多種子都無法發(fā)芽或難以做到這一點。在通常情況下，這種狀態(tài)被認為是種子的休眠狀態(tài)。種子萌發(fā)的因素包括種皮，胚胎，抑制劑以及激素的相對濃度。中國的烏柏樹種在大戟科中屬于落葉喬木，遍布在中國的很多地方。由于其豐富多彩的葉子，很有潛力用作景觀規(guī)劃。在中國，烏柏樹被廣泛種植在花園和路邊。并且烏柏種子在行業(yè)也有較高的經(jīng)濟價值。烏柏樹的種皮是抑制烏柏種子萌發(fā)的因素之一。烏柏種子之所以不能夠迅速發(fā)芽，并保持種子結(jié)構(gòu)的完整性，主要是由于其種皮的特殊性能。我們做的這項研究主要是確定烏柏種皮是如何影響烏柏種子萌發(fā)的。以及如何能打破這種影響，以更好的提高烏柏種子的萌芽率。材料和方法種子材料2008年，十一月，中國南京。在南京林業(yè)大學(xué)手動收集校園里的烏柏樹的成熟種子，將種子外層的白蠟切除，使其和種子的果實分開，在5°C在冰箱中貯存。吸水試驗種子吸水的重量通過種子浸水之后，種子增加的重量算出。樣品種子約為10克（含45至50粒種子），樣本分別進行水吸收試驗，并且重復(fù)三次。具體做法是將種子浸泡在200毫升蒸餾水中，在室溫下攪拌。每隔八個小時，種子從水中取出，并立即使用濾紙擦干表面，稱重，連續(xù)三天。吸水率計算方法如下內(nèi)容：W-W.SITF（%）=%IF.式中，W為水吸收率（%）;WS是后重浸泡；WI是初始重量。烏柏種皮提取液對白菜種子萌發(fā)的影響將烏柏種皮磨成粉末狀，得到的種皮粉末使用甲醇溶液萃取。取烏柏種皮粉末三份，每份5克，分別萃取3次。具體做法是將每份粉末溶解在100毫升的80%（體積/體積）的含水甲醇中，然后將其在5攝氏度的冰箱中儲存24小時。過濾，將得到的三份上清液合并，在37攝氏度的真空環(huán)境下將甲醇蒸發(fā)出來。將得到的高濃度上清液調(diào)節(jié)至0.1g?mL-1-和0.2g?mL-1。我們測試了烏柏種皮萃取物抑制甘藍種子發(fā)芽的能力。白菜的種子發(fā)芽試驗我們重復(fù)進行了三次。將一百粒種子浸泡在5毫升的烏柏種皮提取液中。浸泡液濃度為0.1g?mL-1和0.2g?mL，浸泡十三小時。將浸泡在提取液中的種子和浸泡在蒸餾水中的種子對照。種子隨后在光線環(huán)境試驗箱中培養(yǎng)，溫度保持在25°C。七天后記錄苗數(shù)。記錄標準是仔苗的子葉可見，然后根據(jù)數(shù)據(jù)計算發(fā)芽率。切除胚胎的發(fā)芽試驗烏柏的成熟種子在活水中浸泡兩天。然后將胚從封閉的種子組織中切除，將胚胎置于塑料盒中（塑料盒中有浸水的棉花），溫度為25C。光照周期為八小時。其中每隔十六天對發(fā)芽監(jiān)控一次。最后，切除了胚胎的種子的發(fā)芽率就能夠根據(jù)數(shù)據(jù)算出。烏柏種子的層積發(fā)芽試驗烏柏種子在容積為400毫升的燒瓶中浸泡24小時。取三個燒瓶，燒瓶中分別裝有200mL的三個濃度（200毫克?L-1500mg?L-1和1000mg?L-1）的赤霉酸溶液。種子浸泡在超細空隙濾紙過濾的蒸餾水中，用作對照。浸泡后，將種子散布在40厘米X30厘米X10厘米的托盤上將種子彼此分開，并用消過毒的沙子覆蓋，最后在0至5攝氏度的冰箱中放置60至到100天。繼續(xù)分層，種子發(fā)芽試驗在最佳條件下的生長室（溫度為25C每天8小時光照）中進行30天。種子低溫層積60天，發(fā)芽試驗分別測試有種皮的種子和無種皮的種子。100天的低溫層積試驗只對那些有種皮的種子進行，因為100天的低溫層積幾乎可以消除種皮抑制萌發(fā)的效果。三十天后，種子的萌芽率由森林樹種種子測試規(guī)則得出。統(tǒng)計分析每個實驗中，對種子處理過后的影響通過種子的萌芽率來體現(xiàn)。不同處理方法得到的結(jié)果分別評估。

通過掃描式電子顯微鏡觀察種皮結(jié)構(gòu)通過掃描式電子顯微鏡觀察烏柏種子的種皮結(jié)構(gòu)。種皮結(jié)構(gòu)在種子低溫層積的一兩個月后進行檢查，并用新鮮種子進行對照。檢測按照如下進行：取樣品種子，切除1—2平方毫米的種皮，混入4%的戊二醛，用0.1M磷酸鹽緩沖液洗滌，在一系列濃度漸變的乙醇溶液（30%，50%，70%，90%，100%）中脫水。最后，將樣品放入乙酸異戊酯中。每次處理時間為15分鐘。最后在電子顯微鏡下觀察樣品。結(jié)果吸水烏柏種皮的結(jié)構(gòu)會抑制發(fā)芽，通過延緩水分吸收和減慢胚胎發(fā)育。081<52432081<52432404S566472_圖1烏柏種子的吸水曲線烏柏種皮中的抑制劑對矗種子萌發(fā)瀛礦許多植物的種子中都含有抑制萌發(fā)的化合物，但白菜種子沒有。因此白菜種子常用于測試其他物種種子中的抑制化合物的抑制效果。當(dāng)種子沒有在烏柏種皮提取液中浸泡時，白菜種子的發(fā)芽率為86%。當(dāng)種子浸泡在0.1-g?mL-1的烏柏種皮提取液中時，發(fā)芽率為63%，當(dāng)浸泡在0.2g-mL-1的提取液中時，發(fā)芽率為35%。因此，烏柏種皮中的抑制劑是造成烏柏種子休眠的原因之一。孤立的成熟胚萌發(fā)烏柏種子在種皮作用下在成熟時期沒有萌發(fā)。但脫離成熟種子的胚在合適的條件下卻可以萌發(fā)。16天中，80%的烏柏胚胎發(fā)芽，說明脫離了母體的胚胎在沒有種皮的作用時可以快速的發(fā)芽。不同濃度的赤霉素處理對烏柏種子萌發(fā)的影響表1數(shù)據(jù)顯示未經(jīng)處理種子的萌芽率要比經(jīng)過赤霉素處理種子的萌芽率低。低溫層積100天后，種子發(fā)芽為26%,遠比成熟胚胎80%的發(fā)芽率要低。這表明烏柏種子處在深度休眠。烏柏樹的種子同其他種子一樣，被一層厚厚的種皮包住。我們推測這可能會降低種子的發(fā)芽率。脫皮的種子的萌芽率比完整種子的萌芽率明顯的高（表1）。這表明，種皮阻礙了種子的萌發(fā)。對烏柏籽表1：被三種不同濃度的赤霉素處理過的烏柏種子的萌芽率，以及分別經(jīng)過60天低溫層積（包含有完整重皮的種子和脫皮的種子）和100低溫層積（只包含完整重皮的種子）的種子的萌芽率。ga3(mgL-i)Gemiination(%)Hulledcoat*.60d100d0±0a14_3±2_fta20016.7±2.3b327±17b65.(H4.0b50018.0±3.Ob3b79.3i3.7b100025.7±3.7b43.3=t3.7b75.3d=3.3b在三種赤霉素濃度和低溫層積的兩個不同時期的條件下測試烏柏種子萌芽率。赤霉素對種子有明顯的影響，當(dāng)種子低溫層積60天或是100天后。赤霉素處理所產(chǎn)生的促進作用通常歸因于赤霉素調(diào)動了種子內(nèi)部的儲備并且弱化了自由基尖端周圍的胚乳細胞的機械阻力。用赤霉素處理烏柏種子，只能克服部分休眠。在用500mgL-1赤霉素處理并且低溫層積時，種子實現(xiàn)了最高的萌芽率。因此赤霉素處理和低溫層積兩種方法的結(jié)合能夠最大限度的提高種子的萌芽率。使用掃描式電子顯微鏡記錄種皮結(jié)構(gòu)的變化利用掃描式電子顯微鏡記錄處理后的種皮結(jié)構(gòu)變化。被處理過的種皮的自由基一側(cè)要比對照試驗中的種子?。▓D2A）。在低溫層積期間，種皮在經(jīng)過赤霉素處理后變得更薄，但對于種子萌發(fā)來講仍舊過厚。種子低溫層積60天，種子休眠并沒有被完全打破。因此，種皮的自由基一側(cè)在某種程度上抑制了種子的萌發(fā)。種皮的形態(tài)改變或許同樣證明了為什么當(dāng)?shù)蜏貙臃e的時間增加以后種子的萌發(fā)率會增加。和對照試驗相比，種皮的間隙在不同處理后會更加豐富（圖2B）。并且這對于種子萌發(fā)是至關(guān)重要的，因為這樣能夠增加種子某些部分的含水量，并且使氧氣向著胚軸彌散。討論種皮加強休眠這項研究調(diào)查的是烏柏種子的種皮和種子萌發(fā)之間的關(guān)系。完全切除種胚的種子發(fā)芽率為80%,說名烏柏種子的胚胎對種子發(fā)芽沒有抑制作用。我們之前的處理和試驗已經(jīng)證實了種皮的特殊結(jié)構(gòu)和種皮中包含的特殊化合物抑制了烏柏種子的萌發(fā)。烏柏種皮中包含了幾種萌發(fā)抑制劑，但這幾種萌發(fā)抑制劑目前仍舊沒有具體的了解和認識，這將是以后研究的重點和挑戰(zhàn)。解除種子休眠的的處理辦法赤霉素能夠刺激許多種被子植物和裸子植物的種子發(fā)芽。我們的研究證實了赤霉素能夠影響烏柏種子的休眠但不能完全解除烏柏種子的休眠，直到低溫層積擴大到100天。其他研究需要優(yōu)化程序，從而能夠更迅速的克服種子的休眠。為了提高種子發(fā)芽率，各種打破種子休眠的方法都可以使用。物理處理方法包括割裂種皮，種皮微裂隙（使用熱和超聲使種皮產(chǎn)生微小的裂縫），種皮軟化和胚胎刺激（采用預(yù)冷卻和浸泡方法）?；瘜W(xué)處理可以使用硫酸去除種皮涂層，同時除去防水劑或胚胎抑制劑（主要化合物為次氯酸鈉和乙醇），或是刺激胚胎的生長。當(dāng)我們用濃硫酸處理種子時，種子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)就能在掃描式電子顯微鏡下觀察到。Fig.2Changesintallowtreeseedcoatstructuteillustratedbysc<iuniugelectronmictoscopy圖3：圖3：圖。我們的研究結(jié)果表明，烏柏種皮抑制烏柏種子的萌發(fā)。我們的實驗同時也表明，種皮結(jié)構(gòu)和種皮里的化合物在種子休眠中扮演著重要的較色。我們發(fā)現(xiàn)自由基一側(cè)的種皮要比其他部分的種