花楸樹種子萌發(fā)的研究

花楸樹種子萌發(fā)的研究

花蕾是我國北方應(yīng)用廣泛的園林和藥物科學(xué)樹種。這種種子具有催眠功能。種皮和胚中含有萌發(fā)抑制物質(zhì)是引起花楸樹種子休眠的主要原因(沈海龍等2006)。冷層積是打破種子生理休眠的有效方法(李秉真等1998;金飚等2005),生產(chǎn)中常用冷層積方法解除花楸樹種子休眠。但種子發(fā)芽時間長、發(fā)芽率低和出苗不齊等問題一直未得到解決。開發(fā)實用、快速、有效的種子催芽技術(shù),提高種子發(fā)芽率、縮短發(fā)芽時間、增加出苗整齊度,對花楸樹育苗生產(chǎn)具有重要意義。外源激素可通過影響內(nèi)源激素的含量和平衡來調(diào)控植物種子休眠與萌發(fā)(Ali-Rachedi等2004;Feurtado等2007)。與層積相比,外源激素可有效打破種子休眠,節(jié)約催芽時間(張秋香等2004)。本文研究了不同外源激素和發(fā)芽溫度對花楸樹種子萌發(fā)的影響,旨在建立有效提高花楸樹種子發(fā)芽率、增加發(fā)芽整齊度并縮短催芽時間的種子處理方法,指導(dǎo)生產(chǎn)實踐。種子處理與萌發(fā)花楸樹[Sorbuspohuashanensis(Hance)Hedl]種子于2005年9月下旬采自黑龍江省伊春五營國家森林公園。種子調(diào)制和干燥參照沈海龍等(2006)的方法。干燥后種子平均含水量8.45%±0.61%千粒重(2.422±0.837)g,生活力75.33%±1.53%[參照國際種子檢驗協(xié)會(ISTA1996)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)四唑染色法]。植物生長物質(zhì)浸泡處理:配制50、100、150、200mg·L-1的赤霉素(GA3)、6-卞基腺嘌呤(6-BA)和脫落酸(ABA)溶液分別浸泡種子1d、2d和3d,后用水沖洗去殘液,再將種子在水中浸泡4d。對照為不經(jīng)激素浸泡、直接在水中浸泡的種子。對應(yīng)每個處理時間均設(shè)計了對照,分別為水中浸泡5d(等同于激素浸泡1d與水浸泡4d的時間加和,以此類推)、6d和7d。以上處理均在室溫中進(jìn)行。發(fā)芽試驗:將經(jīng)上述處理的種子用70%酒精浸泡30s后,用3%NaClO消毒5min,無菌水沖洗干凈后置于墊有一層脫脂棉和一層濾紙的培養(yǎng)皿中(保持發(fā)芽床濕潤,培養(yǎng)皿蓋留有空隙,以保持通氣),然后放在不同發(fā)芽溫度中培養(yǎng)。發(fā)芽溫度的設(shè)計:以5℃恒溫(暗中)處理為萌發(fā)溫度的對照,分別進(jìn)行以下2種變溫處理:(1)5℃-25℃-5℃變溫:暗中5℃下10d后轉(zhuǎn)移到25℃下光照(光照16h/黑暗8h,光照強(qiáng)度為22~24μmol·m-2·s-1)中10d再轉(zhuǎn)回到5℃暗中持續(xù)冷培養(yǎng)100d;(2)25℃-5℃變溫:25℃光照(條件同前)下10d后轉(zhuǎn)移到5℃暗中持續(xù)冷培養(yǎng)110d。以上各處理,每處理100粒種子,分別設(shè)置3個重復(fù)。發(fā)芽120d時統(tǒng)計種子發(fā)芽初始時間、發(fā)芽率和發(fā)芽勢。計算方法:發(fā)芽初始時間為發(fā)芽試驗開始后首次發(fā)現(xiàn)有種子露白的天數(shù);種子發(fā)芽率為測試開始后120d內(nèi)累計發(fā)芽種子數(shù)占供試種子總數(shù)的百分比;種子發(fā)芽勢為測試開始后90d內(nèi)發(fā)芽種子數(shù)占供試種子總數(shù)的百分比。利用DPS(浙江大學(xué)唐啟義開發(fā))數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對各測定指標(biāo)進(jìn)行多因素和單因素方差分析,并進(jìn)行Duncan’s多重比較,圖表中數(shù)據(jù)均為3次重復(fù)的平均值,“±”之后為數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差。結(jié)果與討論1發(fā)芽溫度對種子發(fā)芽的影響1.1發(fā)芽溫度對種子發(fā)芽時間的影響1.2發(fā)芽溫度對種子發(fā)芽率的影響1.3種子發(fā)芽初始時間被極顯著延遲綜上分析:5℃低溫之前的25℃暖溫條件(與5℃恒溫相比)可以顯著提高花楸樹種子發(fā)芽率,極顯著提高種子發(fā)芽勢,但種子發(fā)芽初始時間被極顯著延遲。相同的研究結(jié)果在花楸屬其他樹種中曾有報道。Zentsch(1970)認(rèn)為歐洲花楸(S.aucuparia)種子冷層積前的暖層積會延長整個發(fā)芽所需的時間。Lenartowicz(1988)的研究表明,20℃下6周后于3℃層積可以顯著增加歐洲花楸種子的總發(fā)芽率,但暖層積的應(yīng)用延遲了冷層積階段的萌發(fā)起始時間。26-ba和溫度的結(jié)合影響種子萌發(fā)2.16不同處理條件對種子發(fā)芽初始時間的影響6-BA濃度及其與處理時間的交互作用、發(fā)芽溫度及6-BA濃度、處理時間和溫度三者的交互作用對種子發(fā)芽初始時間影響極顯著(P<0.01),而處理時間、6-BA濃度與溫度的交互作用、處理時間與溫度的交互作用對種子發(fā)芽初始時間影響不顯著(P>0.05)。各處理中,200mg·L-16-BA處理1d的種子在5℃-25℃-5℃變溫下、處理2d和3d的種子在25℃-5℃變溫下的發(fā)芽初始時間均為33d(表2)。2.26-ba和溫度的結(jié)合影響種子發(fā)芽率2.36外源不同溫度及處理時間對種子發(fā)芽勢的影響6-BA濃度、處理時間、發(fā)芽溫度、處理時間與發(fā)芽溫度的交互作用及三者的交互作用對種子發(fā)芽勢的影響極顯著(P<0.01),6-BA濃度與發(fā)芽溫度及處理時間的交互作用對種子發(fā)芽勢影響不顯著(P>0.05)。各處理中,200mg·L-16-BA處理2d的種子在25℃-5℃變溫條件下發(fā)芽勢最高(57.88%,表2)。綜上分析:外源6-BA與溫度互作處理可以顯著促進(jìn)花楸樹種子的萌發(fā)。200mg·L-16-BA溶液中吸脹2d后經(jīng)歷25℃-5℃變溫處理對種子萌發(fā)的促進(jìn)效果最佳,與對照相比,可極顯著縮短種子發(fā)芽初始時間,極顯著提高種子發(fā)芽率和種子發(fā)芽勢。3ga3和溫度的結(jié)合影響種子萌發(fā)3.1種子發(fā)芽初始時間的影響因素GA3濃度和發(fā)芽溫度的交互作用對種子發(fā)芽初始時間影響顯著(P<0.01),而GA3濃度、處理時間及其與GA3濃度的交互作用、發(fā)芽溫度及其與處理時間交互作用和三者之間交互作用對種子發(fā)芽初始時間影響不顯著(P>0.05)。各處理中,100mg·L-1GA3處理1d的種子在5℃恒低溫下發(fā)芽初始時間最短(41.33d,表3)。3.2ga3和溫度的結(jié)合影響種子發(fā)芽率3.3外源赤霉素對種子萌發(fā)的影響GA3處理種子后,只有發(fā)芽溫度對種子發(fā)芽勢影響極顯著(P<0.01),而GA3濃度、處理時間、濃度與時間的交互作用、發(fā)芽溫度與GA3濃度的交互作用、發(fā)芽溫度與處理時間的交互作用及三者間交互作用的影響均不顯著(P>0.05)。各處理中,100mg·L-1GA3處理2d的種子在25℃-5℃變溫條件下的發(fā)芽勢最高(33.05%,表3)。綜上分析:外源赤霉素與溫度互作處理對花楸樹種子萌發(fā)的促進(jìn)效果沒有6-BA顯著,較低濃度的赤霉素并不直接影響花楸樹種子的萌發(fā)。這與Ali-Rachedi等(2004)的研究結(jié)果類似。Ali-Rachedi等(2004)曾報道過Cvi(capeverdeislands)生態(tài)型擬南芥種子的休眠可以被后熟、層積或硝酸鹽解除但不能被35mg·L-1赤霉素解除。吳超(2007)的研究表明,較高濃度(1500mg·L-1和1000mg·L-1)GA3對花楸樹種子萌發(fā)的促進(jìn)效果大于200mg·L-16-BA。分析是由于處理方法不同(外源赤霉素濃度、處理時間及發(fā)芽溫度均不同)使得赤霉素對種子內(nèi)源激素動態(tài)平衡的影響和(或)作用機(jī)制不同,并最終對種子休眠與萌發(fā)產(chǎn)生不同影響效果的原因。Feurtado等(2007)認(rèn)為赤霉素對ABA內(nèi)部平衡的短暫中斷可以被ABA的生物合成和傾向于代謝產(chǎn)物運(yùn)輸?shù)姆纸獯x間的比例所替換。因此推測,較低濃度的赤霉素處理不足以顯著影響ABA的內(nèi)部平衡可能是本研究中赤霉素不能顯著促進(jìn)花楸樹種子萌發(fā)的原因。4aba和溫度的互處理對種子萌發(fā)的影響4.1aba濃度和處理時間和溫度的交互作用ABA濃度、ABA濃度與處理時間的交互作用、ABA濃度與發(fā)芽溫度的交互作用及發(fā)芽溫度對發(fā)芽初始時間影響極顯著(P<0.01),而處理時間、處理時間與溫度的交互作用、ABA濃度與處理時間和溫度三者的交互作用的影響均為顯著(P<0.05)。各處理中,50mg·L-1ABA處理1d的種子在5℃下的發(fā)芽初始時間最短(約33d,短于對照的51d),150mg·L-1ABA處理3d的種子在5℃下的發(fā)芽初始時間最長(88.00d,表4)。4.2aba和溫度的互處理對種子發(fā)芽率的影響4.3aba、溫度和時間變化對種子萌發(fā)的影響綜上分析:外源ABA濃度對花楸樹種子發(fā)芽初始時間影響極顯著,50mg·L-1ABA縮短了種子發(fā)芽初始時間,而較高濃度ABA則使種子發(fā)芽初始時間延長。較長時間(3d)的ABA處理與5℃恒溫互作處理極顯著降低了種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢,抑制了花楸樹種子的萌發(fā)。外源植物生長物質(zhì)浸泡種子可以打破種子內(nèi)源激素的平衡,使ABA含量顯著增加或是減少,從而影響種子的休眠和萌發(fā)(Ali-Rachedi等2004;Feurtado等2007)。雖然休眠種子中常具有較高的ABA水平,解除休眠或非休眠種子中ABA水平相對較低,但在種子休眠解除過程中種皮和胚內(nèi)的ABA含量并非一直呈降低趨勢,而是經(jīng)歷降低-升高-再降低的變化過程,如斐東等(2002)對美國黑核桃種子、Ali-Rachedi等(2004)對擬南芥種子、楊玲等(2008)對花楸樹種子的研究結(jié)果。因此推測,較低濃度的ABA短時間處理可能影響了ABA的內(nèi)部平衡,抑制ABA的合成或阻止ABA及其代謝產(chǎn)物的分解和(或)運(yùn)輸,因而表現(xiàn)為花楸樹種子發(fā)芽初始時間縮短、種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢有所增加。綜上所述,在50~200mg·L-1濃度范圍內(nèi),外源6-BA與溫度互作處理對花楸樹種子萌發(fā)的促進(jìn)作用大于GA3,ABA與溫度互作處理雖然可以縮短花楸樹種子發(fā)芽初始時間,但對種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢無顯著促進(jìn)作用。各處理中,以200mg·L-16-BA溶液中吸脹2d后經(jīng)歷25℃-5℃變溫處理對花楸樹種子萌發(fā)的促進(jìn)效果最佳,可以極顯著縮短種子發(fā)芽初始時間、提高種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢,實現(xiàn)提高花楸樹種子發(fā)芽率、縮短發(fā)芽時間、增加發(fā)芽整齊度的目的。本研究結(jié)果為建立精準(zhǔn)有效的花楸樹種子催芽處理方法,改善花楸樹苗木繁殖現(xiàn)狀奠定了基礎(chǔ)。吸脹后的發(fā)芽溫度對種子發(fā)芽初始時間的影響極顯著(P<0.01),吸脹時間及其與溫度的交互作用的影響不顯著(P>0.05)。吸脹6d的種子在25℃-5℃變溫條件下的發(fā)芽初始時間極顯著長于5℃恒低溫條件(P<0.01)(表1)。吸脹后的發(fā)芽溫度對種子發(fā)芽率的影響差異顯著(P<0.05),吸脹時間及其與溫度的交互作用的影響差異不顯著(P>0.05)。種子吸脹5d后,在2種變溫條件下的發(fā)芽率差異不顯著(P>0.05),但與5℃恒溫相比差異極顯著(P<0.01)。吸脹5d后的種子在25℃-5℃變溫下的發(fā)芽率最高(34.10%)。吸脹6d和7d的種子在不同溫度條件下的發(fā)芽率差異均不顯著(P>0.05)(表1)。發(fā)芽溫度對種子發(fā)芽勢影響極顯著(P<0.01);吸脹時間及其與發(fā)芽溫度交互作用的影響不顯著(P>0.05)。5℃-25℃-5℃和25℃-5℃變溫處理的種子的發(fā)芽勢差異不顯著(P>0.05)。吸脹5d后的種子在25℃-5℃變溫下的發(fā)芽勢最高(28.55%,表1),與5℃恒溫下的相比差異極顯著(P<0.01)。6-BA濃度、處理時間、發(fā)芽溫度、時間和溫度的交互作用及三者的交互作用對種子發(fā)芽率的影響均為極顯著(P<0.01),而6-BA濃度與時間的交互作用以及6-BA濃度與溫度的交互作用的影響差異不顯著(P>0.05)。各處理中,200mg·L-16-BA處理2d的種子在25℃-5℃變溫下的發(fā)芽率最高(62.25%),其次是5℃-25℃-5℃變溫下(52.35%),最后是5℃恒溫下(13.61%)。相同時間(2d)和溫度(25℃-5℃)下,50~200mg·L-1范圍內(nèi),種子發(fā)芽率隨6-BA濃度升高而增加(圖1)。GA3處理種子后,只有發(fā)芽溫度對種子發(fā)芽率影響極顯著(P<0.01),而GA3濃度、處理時間、濃度與時間的交互作用、發(fā)芽溫度與GA3濃度的交互作用、發(fā)芽溫度與處理時間的交互作用及三者交互作用的影響均不顯著(P>0.05)。各處理中,150mg·L-1GA3處理1d的種子在25℃-5℃變溫條件下發(fā)芽率最高(40.97%,表3)。ABA處理時間、發(fā)芽溫度及ABA濃度、處理時間和溫度三者的交互作用對種子發(fā)芽率影響極顯著(P<0.01),處理時間與ABA濃度的交互作用、處理時間與溫度的交互作用對種子發(fā)芽率影響顯著(P<0.05),而ABA濃度及其與溫度的交互作用對種子發(fā)芽