全 文 :672-676
04/2014
草 业 科 学
PRATACULTURAL SCIENCE
31卷04期
Vol.31,No.04
DOI:10.11829\j.issn.1001-0629.2013-0541
GA3和IAA处理对4种铁线莲种子萌发的影响
王 非,王金侠,李 强,何 淼
(东北林业大学园林学院,黑龙江 哈尔滨150040)
摘要:以林地铁线莲(Clematis brevicaudata)、齿叶铁线莲(C.serratifolia)、棉团铁线莲(C.hexapetala)和褐毛铁
线莲(C.fusca)为试材,研究了不同浓度的赤霉素(GA3)和吲哚乙酸(IAA)浸种处理对4种铁线莲种子萌发的影
响。结果表明,20mg·L-1 IAA是林地铁线莲种子萌发的最佳处理浓度,发芽率可达83%,平均发芽时间缩短了
4.6d;20mg·L-1 IAA、5mg·L-1 GA3 是齿叶铁线莲种子的最佳处理浓度,其种子发芽率分别达到93.4%和
90%,平均发芽时间分别缩短了3和2.3d;500mg·L-1 GA3 能显著提高棉团铁线莲种子、褐毛铁线莲种子的发
芽率,其中棉团铁线莲种子的萌发率由原有的5.1%提高到33.4%,其平均萌发时间缩短不明显,而褐毛铁线莲
种子萌发率由原有的4%提高到53.3%,平均萌发时间缩短了2d。
关键词:铁线莲属;GA3;IAA;种子萌发
中图分类号:Q945.34 文献标识码:A 文章编号:1001-0629(2014)04-0672-05
*
Effects of GA3and IAA on the germination of four species of Clematis seeds
WANG Fei,WANG Jin-xia,LI Qiang,HE Miao
(Landscape Architecture Colege,Northeastern Forestry Univercity,Harbin 150040,China)
Abstract:The effects of different concentrations of IAA and GA3treatments on the germination process of
the seeds of Clematis brevicaudata,C.serratifolia,C.hexapetalaand,C.fusca were studied in this
paper.The results showed that 20mg·L-1 IAA treatment was optimal for C.brevicaudata whose germi-
nation rate was 83% and the mean germination time decreased by 4.6days.20mg·L-1 IAA and 5
mg·L-1 GA3treatments were optimal for C.Serratifolia whose germination rate can reach 93.4%and
90%,respectively.The mean germination time of these two treatments for C.serratifoliadecreased by 3
days and 2.3days,respectively.500mg·L-1 GA3significantly increase C.Hexapetalaand C.fusca's seed
germination rate.The germination rate of C.hexapetalaseed increased from the original 5.1%to 33.4%.
The germination rate of C.fuscaseed increased from the original 4%to 53.3%and the mean germination
time decreased by 2days.
Key words:clematis;GA3;IAA;seed germination
Corresponding author:HE Miao E-mail:744267392@qq.com
铁线莲属(Clematis)植物是园林绿化中重要
的藤本花卉,被誉为“攀缘植物皇后”[1]。其花型
秀丽,花期较晚,多数种类还有很大的药用价值,
具有很高的研究和应用价值[2],目前国内外对铁
线莲属植物的研究主要集中在种质资源调查、系
统分类和栽培繁殖研究等方面[3-4]。大多数植物
多以种子繁殖作为其首选的引种方式,相关报道
表明多数铁线莲属植物的种子在自然状态下萌发
*收稿日期:2013-09-18 接受日期:2013-11-29
基金项目:中央高校基本科研业务费专项资金项目(DL12CA11)
第一作者:王非(1975-),女,吉林长春人,硕导,博士,主要研究方向为园林植物种质资源。E-mail:shuijing7539@163.com
通信作者:何淼(1975-),女,辽宁本溪人,硕导,博士,主要研究方向为园林植物种质资源。E-mail:744267392@qq.com
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比较困难,需经过长时间的春化作用才能萌发[5],
大大限制了铁线莲属植物的推广应用,因此,如何
提高铁线莲属植物种子的萌发率成为扩大其应用
范围的关键。植物生长调节剂是调节种子萌发的
重要因子之一,其中吲哚乙酸(IAA)具有促进细胞
分裂和植物生长的作用;而赤霉素(GA3)可通过代
替低温层积打破种子休眠,提早种子发芽[6-7]。目
前,有关不同植物生长调节剂处理促进铁线莲种
子萌发的报道较少[8]。因此,本研究采用不同浓
度的IAA、GA3 分别进行浸种试验,分析探讨这两
种植物生长调节剂对林地铁线莲(Clematis brevi-
caudata)、齿叶钱线莲(C.serratifolia)、棉团铁线
莲(C.hexapetala)和褐毛铁线莲(C.fusca)这4种
东北地区铁线莲属植物种子萌发的影响,旨在寻
求提高铁线莲属植物种子萌发率的方法,以期为
其引种和繁殖研究提供参考依据。
1 材料与方法
1.1 供试材料
林地铁线莲种子于2012年10月采自东北林业
大学林场,齿叶铁线莲、棉团铁线莲及褐毛铁线莲种
子于2012年11月采自长白山地区。择优选取发育
良好的成熟种子自然风干,置于专用牛皮纸袋,于4
℃冰箱贮藏备用。
1.2 方法
1.2.1 种子物理特性测定
千粒重:从供试样品中随机抽选100粒种子,称
量(精确至0.000 1g),重复8次,计算平均值,计算
结果再乘以10得到种子千粒重。
水分含量:从供试样品中随机称取2g种子,均
匀地置于铝盒中,之后于105℃的恒温烘箱中烘2
h,再放入干燥器中冷却0.5h后称量(精确至0.001
g),3次重复,分别计算出每种种子含水量[9]。
1.2.2 激素处理与发芽试验 本试验分别对4种
铁线莲种子设置了5个不同浓度梯度的IAA、GA3
处理(表2)。以蒸馏水作为对照(CK)。随机选取
成熟饱满、大小均匀的健康种子,先用10%次氯酸
钠消毒10min,之后分别在不同处理液中浸泡24
h,取出后用蒸馏水清洗4~5次,均匀排列在浸透不
同处理溶液的两层滤纸的培养皿中,置于25℃恒温
智能型光照培养箱中培养。用称量法及时补充适量
的蒸馏水以防水势变动。每个处理设3次重复,每
个重复100粒种子。
每种种子以胚根突破种皮作为种子发芽的标
志,以连续5d没有种子发芽作为种子发芽结束标
志。每天观察并记录种子发芽状况。按照以下公式
计算种子的发芽率、发芽势、发芽指数[10]和平均发
芽时间[11]。
发芽率=(正常发芽的种子数/供试种子数)×
100%; (1)
发芽势=(规定时间内发芽的种子数/供试种子
数)×100%; (2)
发芽指数(GI)=∑(Gt/Dt); (3)
式中,Dt表示时间t日的发芽数;Gt 表示相应的发
芽日数。
平均萌发时间(MGT)=(A1TI+A2T2+…+
AnTn)/(A1+A2+…+An)。 (4)
式中,An 为培养第n 天发芽数;Tn 为相应发芽天
数。
1.3 数据处理方法
采用SPSS 17.0软件进行数据统计分析,Word
制作表格。采用单因素方差分析(One-way ANO-
VA)进行均值显著性检验,平均数之间的差异采用
Duncan方法进行显著性检验或多重比较。
2 结果与分析
2.1 物理特性
4种铁线莲种子千粒重差异均显著(P<0.05),
褐毛铁线莲最高,林地铁线莲最低,且二者相差
12.26g(表1);种子含水量以棉团铁线莲最高,其余
差异均不显著(P>0.05)。
2.2 IAA、GA3 对种子萌发的影响
2.2.1 IAA、GA3 对林地铁线莲、齿叶铁线莲种子
萌发的影响 IAA浓度为20mg·L-1时,种子发
芽率最高,较对照提高了28.8百分点,之后呈显著
下降趋势(P<0.05),发芽势、发芽指数的变化趋势
同发芽率一致(表2)。低浓度 GA3 对林地铁线莲
种子的萌发有显著的促进作用,以 GA3 浓度为10
mg·L-1时促进效果最佳,发芽率、发芽势及发芽指
数分别比对照组高20.7百分点、16.8百分点及
2.06。GA3 浓度≥50mg·L-1时则对种子萌发起
显著抑制作用,而且随着处理浓度的增加,抑制作用
更明显。由此可见,20mg·L-1 IAA对林地铁线
莲种子的处理效果最好。
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表1 4种铁线莲种子的物理特性
Table 1 The physical properties of four kinds of clematis seeds
种名
Specie name
种子形态
Seed morphology
千粒重
Thousand seed
weight/g
含水量
Water content/
%
林地铁线莲
Clematis brevicaudata
瘦果宽卵形,浅褐色,被短柔毛,宿存羽毛状花柱
Achenes broadly ovate,hazel,short fluff,
persistent feathery styles
1.33±0.04a 11.33±0.15a
齿叶铁线莲
Clematis serratifolia
瘦果卵状椭圆形,被柔毛,宿存花柱
Achene,ovoid,oval,pubescence,persistent styles
2.04±0.07b 11.44±0.01a
棉团铁线莲
Clematis hexapetala
瘦果扁平,倒卵形或卵状菱形 ,密披紧贴的短柔毛,宿存
羽毛状花柱 Achenes flat,obovoid or ovoid diamond,
dense cover with appressed pubescent,persistent feath-
ery styles
6.00±0.10c 13.67±0.15b
褐毛铁线莲
Clematis fusca
瘦果圆状菱形或倒卵形,边缘稍增厚,疏被黄褐色短柔
毛,宿存花柱 Achenes,Cone rhombic or obovate,margin
slightly thickened,brown pubescent,persistent styles
13.59±0.10d 9.33±0.01a
注:同列不同字母表示不同浓度处理下差异显著(P<0.05)。下同。
Note:Different lower case letters within the same column indicate significant difference among different concentration processing.The same below.
与林地铁线莲种子相似,低浓度的IAA、GA3
对齿叶铁线莲种子的发芽有显著的促进作用,高浓
度则显著抑制种子发芽(P<0.05)。IAA浓度≤20
mg·L-1时对种子的发芽起促进作用,其中20
mg·L-1效果最佳,发芽率较对照提高了11.7百分
点,发芽势、发芽指数的变化趋势同发芽率一致(表
2)。GA3 浓度为5mg·L-1时,齿叶铁线莲种子发
芽率最高,10mg·L-1的 GA3 的处理效果与对照
差别不大,GA3 浓度≥10mg·L-1时,对齿叶铁线
莲种子的萌发有显著的抑制作用,而且随着处理浓
度的增加,抑制作用明显。可见,IAA对齿叶铁线
莲种子萌发的处理浓度应≤20mg·L-1,GA3 对
齿叶 铁 线 莲 种 子 萌 发 的 最 适 处 理 浓 度 是 5
mg·L-1,适宜处理范围较IAA窄。
2.2.2 IAA、GA3 对棉团铁线莲、褐毛铁线莲种子
发芽的影响 与林地铁线莲、齿叶铁线莲种子相比,
棉团铁线莲和褐毛铁线莲种子萌发相对困难。两种
铁线莲种子在自然情况下,萌发率极低,仅5%左右
(表3)。同时,不同浓度梯度的IAA处理,均未能
促进两种铁线莲种子的萌发。GA3 浓度为100
mg·L-1时,两种种子萌发状况开始好转。GA3 浓
度为500mg·L-1时,发芽率均显著增高(P<0.05),
表2 两种激素处理对林地铁线莲、齿叶铁线莲种子萌发的影响
Table 2 Influence of two kinds of hormone treatment on seed germination of Clematis brevicaudata and C.serratifolia
处理
Treatment
浓度
Concentration/
mg·L-1
林地铁线莲Clematis brevicaudata
发芽率
Germination
rate/%
发芽势
Germination
energy/%
发芽指数
Germination
index
齿叶铁线莲Clematis serratifolia
发芽率
Germination
rate/%
发芽势
Germination
energy/%
发芽指数
Germination
index
对照(CK) 0 54.2±3.0d 35.3±2.0cd 4.63±0.60c 81.7±1.2d 60.9±2.6ef 6.76±0.32e
IAA
5 61.1±4.0d 43.9±2.0cd 5.60±0.56d 85.3±3.1d 66.0±5.3f 7.24±0.21e
20 83.0±4.0f 59.7±3.0f 7.70±0.43f 93.4±2.5e 76.0±3.0g 10.23±0.49f
50 50.0±4.0cd 30.9±4.0c 4.08±0.61c 71.5±3.5c 55.7±6.5e 6.18±0.33d
100 44.0±1.7c 22.0±1.3b 3.21±0.20b 63.8±3.8c 42.2±3.3d 5.52±0.30c
300 33.4±3.1b 14.8±2.8b 2.71±0.26b 55.1±3.4bc 34.2±3.9c 4.39±0.25b
GA3
5 54.1±3.6d 35.0±3.6c 4.63±0.38c 90.0±3.0de 33.7±3.5c 9.76±0.22f
10 74.9±4.6e 52.1±2.0e 6.69±0.18e 81.2±2.0d 30.9±2.0c 7.09±0.22e
50 40.7±3.5c 26.6±2.7b 4.05±0.32c 50.8±2.0b 23.8±3.5b 4.51±0.23b
100 9.3±2.5a 2.3±0.5a 0.23±0.05a 46.8±3.5ab 20.8±1.6ab 4.12±0.29b
500 6.0±1.0a 1.1±0.3a 0.11±0.03a 35.2±2.7ab 15.2±2.8a 3.03±0.17a
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分别提高到33.4%、53.3%,发芽势和发芽指数也
随之增高。可见,较高浓度的GA3 能显著促进棉团
铁线莲、褐毛铁线莲种子的萌发。
2.3 IAA、GA3 对种子平均萌发时间的影响
平均萌发时间这一指标可以用来衡量4种铁线
莲种 子 萌 发 的 快 慢。20 mg· L-1 IAA、10
mg·L-1 GA3 的处理不仅显著提高了林地铁线莲
种子的发芽率(表4),同时显著缩短了其种子的平
均萌发时间(P<0.05)。两种激素浓度处理下,林
地铁线莲种子的平均萌发时间分别缩短了4.6d左
右。与林地铁线莲种子相似,齿叶铁线莲种子在20
mg·L-1 IAA、5mg·L-1 GA3 处理下,平均萌发
时间分别缩短了3和2.3d。而高浓度的IAA、GA3
处理均明显增加了两种种子的平均萌发时间。500
mg·L-1 GA3 的处理虽然能显著提高棉团铁线莲、
褐毛铁线莲两种种子的发芽率,但并未显著缩短两
种种子的萌发进程。关于如何提高褐毛铁线莲、棉
团铁线莲种子的萌发能力,还有待进一步研究。
表3 两种激素处理对棉团铁线莲、褐毛铁线莲种子萌发的影响
Table 3 Influence of two kinds of hormone treatment on seed germination of Clematis hexapetala and C.fusca
处理
Treatment
浓度
Concentration/
mg·L-1
棉团铁线莲Clematis hexapetala
发芽率
Germination
rate/%
发芽势
Germination
energy/%
发芽指数
Germination
index
褐毛铁线莲Clematis fusca
发芽率
Germination
rate/%
发芽势
Germination
energy/%
发芽指数
Germination
index
对照(CK) 0 5.1±0.2a 2.5±0.2b 0.13±0.02a 4.0±0.2a 2.3±0.1b 0.13±0.01a
IAA
5 4.4±0.4a 1.7±0.1ab 0.14±0.02a 3.9±0.2a 2.1±0.2ab 0.13±0.01a
20 4.8±0.2a 1.7±0.1ab 0.14±0.01a 4.3±0.3a 3.0±0.5c 0.12±0.02a
50 3.7±0.2a 1.2±0.2a 0.13±0.02a 4.6±0.2a 3.3±0.1c 0.13±0.01a
100 4.3±0.2a 1.7±0.1ab 0.14±0.02a 4.1±0.2a 1.7±0.2a 0.14±0.01a
300 5.0±0.3a 2.5±0.6b 0.16±0.04a 4.1±0.2a 2.2±0.2b 0.13±0.02a
GA3
5 4.5±0.3a 1.7±0.2ab 0.12±0.01a 4.0±0.2a 2.3±0.2b 0.14±0.02a
10 4.7±0.3a 1.7±0.1ab 0.11±0.01a 4.1±0.2a 2.5±0.2b 0.15±0.02a
50 4.3±0.2a 2.3±0.1b 0.12±0.02a 3.1±0.2a 1.7±0.1a 0.12±0.01a
100 12.4±1.5b 5.1±0.8c 0.61±0.19b 14.7±0.6b 7.3±0.2d 0.81±0.14b
500 33.4±2.5c 11.3±1.1d 1.55±0.17c 53.3±2.5c 20.6±0.5e 2.17±0.07c
表4 IAA、GA3 对种子平均萌发时间的影响
Table 4 Influence of IAA、GA3on mean germination time d
处理
Treatment
浓度Concentration/
mg·L-1
林地铁线莲
Clematis brevicaudata
齿叶铁线莲
Clematis serratifolia
棉团铁线莲
Clematis hexapetala
褐毛铁线莲
Clematis fusca
对照(CK) 0 13.3±0.6c 10.3±0.6bc 25.7±1.2a 27.0±1.0ab
IAA
5 11.3±0.4b 10.0±1.0abc 26.3±1.5a 27.3±0.6ab
20 8.7±0.6a 7.3±0.6a 26.3±3.5a 27.7±2.1ab
50 12.3±0.3bc 11.3±1.5c 26.3±4.1a 27.0±1.0ab
100 12.7±0.6bc 12.0±1.0c 26.7±2.1a 27.3±2.1ab
300 13.7±0.6c 12.0±1.1c 26.7±2.5a 27.3±1.5ab
GA3
5 12.7±0.7bc 8.0±1.0a 25.7±2.5a 26.7±1.2ab
10 8.3±0.6a 10.0±1.0abc 24.3±1.5a 26.7±1.2ab
50 12.3±0.7bc 11.7±0.6c 25.0±1.0a 26.3±1.5ab
100 18.0±2.0d 12.0±1.0c 24.7±0.6a 26.7±1.5ab
500 19.7±2.1d 16.3±2.5d 24.3±0.6a 25.0±1.0a
3 讨论与结论
植物外源激素和生长调节物质对植物的生长发
育和代谢调控有重要的作用[12],不仅对植物生长发
育具有调控作用,还对一些植物种子萌发具有促进
或抑制的作用[13]。不同外源激素对不同植物都有
一定的最适处理浓度范围。有关GA3 浸种对羊草
(Leymus chinensis)种子萌发的影响表明,100~300
μg·g
-1的GA3 均能促进吉生和野生羊草种子的萌
发,而600~700μg·g
-1的GA3 则不同程度地抑制
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其发芽[14]。5mg·L-1IAA 浸种对黄瓜(Cucumis
sativus)幼苗早期生长发育有良好的促进作用,而浓
度超过250mg·L-1,其萌发受到明显抑制[15]。刘
开业等[16]的研究表明,高浓度的 GA3 对狗牙根
(Cynodon dactylon)种子的萌发有抑制作用。本试
验中,棉团铁线莲、褐毛铁线莲的种子萌发相对困
难,未用激素处理情况下,萌发率极低。可能与种子
的物理特性相关。两种种子种皮密披短柔毛,千粒
重均显著高于林地铁线莲、齿叶铁线莲种子,并且褐
毛铁线莲种子的含水量很低,可能影响到了种子内
部调节物质的代谢[17]。顾增辉等[8]的研究表明,高
浓度的GA3 能显著促进大花铁线莲、红花铁线莲的
萌发,这与本研究中高浓度的GA3 能促进褐毛铁线
莲和棉团铁线莲种子萌发的研究结果相似。
植物生长调节剂对种子萌发的调节是一个较为
复杂的代谢过程。本试验中,两种激素对4种铁线
莲种子萌发的影响表明,IAA、GA3 两种激素对4种
铁线莲种子的萌发率和萌发进程有一定的影响。低
浓度的IAA、GA3 能够明显促进林地铁线莲、齿叶
铁线 莲 种 子 的 萌 发,缩 短 种 子 萌 发 时 间。20
mg·L-1 IAA处理下,林地铁线莲种子的发芽率显
著提高了28.8百分点,发芽势、发芽指数也相应提
高,同时平均萌发时间缩短了4.6d。20mg·L-1
IAA、5mg·L-1 GA3 处理下,齿叶铁线莲种子萌发
率提高的同时,平均发芽时间分别缩短了3和2.3
d。棉团铁线莲、褐毛铁线莲这两种种子萌发相对困
难,当GA3 浓度为100mg·L-1时,两种种子萌发
状况有所好转。GA3 浓度达500mg·L-1时,发芽
率均显著增高。但不同浓度的IAA对两种种子的
处理效果并不明显。综上,本试验中两种激素对4
种铁线莲种子处理的结果表明,20mg·L-1 IAA
是林地铁线莲种子的最佳处理浓度,20mg·L-1
IAA、5mg·L-1 GA3 是齿叶铁线莲种子的最佳处
理浓度,500mg·L-1 GA3 是棉团铁线莲、褐毛铁
线莲种子的最佳处理浓度。
本试验主要研究了不同浓度处理下的两种激素
对4种铁线莲种子萌发的影响,其他植物生长调节
剂的最佳处理浓度,最佳浓度的最佳浸种时间等种
子处理方案还有待于在今后的研究中进一步探索、
优化。
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(责任编辑 王芳)
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