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花楸种子生物学特性研究进展



全 文 :张秋菊,肖 智,汪英侠. 花楸种子生物学特性研究进展[J]. 江苏农业科学,2013,41(4) :177 - 179.
花楸种子生物学特性研究进展
张秋菊1,肖 智1,汪英侠2
(1.通化师范学院生命科学院,吉林通化 134002;2.吉林省舒兰市吉舒农业站,吉林舒兰 132602)
摘要:花楸是蔷薇科花楸属落叶小乔木,是我国东北林区重要的非木质资源树种,兼具观赏、药用、蜜源等多种功
能。由于花楸种子深度休眠,播种育苗技术难度大,成苗率低。本文综述了花楸种子的生物学特性,期望能为花楸人
工繁育技术的深入研究提供参考。
关键词:花楸;种子;生物学特性
中图分类号:S685. 01 文献标志码:A 文章编号:1002 - 1302(2013)04 - 0177 - 02
收稿日期:2012 - 10 - 19
基金项目:吉林省教育厅自然科学规划项目(编号:2010036)。
作者简介:张秋菊(1968—)女,吉林通化人,博士,副教授,研究方向
为植物生理生态学。E - mail:zhangqiuju5515@ 163. com。
花楸[Sorbus Pohuashanesis(Hance)Hedl.]又名花楸树、
百花花楸,属蔷薇科花楸属落叶小乔木,是我国北方珍贵的观
赏树种之一,观叶、观花、观果、观形俱佳[1]。花楸主要分布
于我国的东北、华北等地,在朝鲜北部和俄罗斯西伯利亚东部
有零星分布。自然状态下常生长于海拔 600 ~ 2 500 m 的山
坡、山谷、杂木林内、林缘或小河旁。花楸的果可食用,也可用
于提取色素,茎皮及果实均可入药,花楸还是重要的蜜源植
物[2 - 4]。花楸为乡土树种,适应性好,耐阴、耐寒、抗风,且对
多种有害气体有较强抗性,因此在北方城市优良绿化树种匮
乏的现状下,花楸作为一种多功能的绿化树种,具有极好的开
发前景。
花楸人工繁育主要用种子繁殖,但实际生产中花楸种子
小,又有深休眠特性,发芽率低。种子处理技术较难掌握,发
芽率低成为限制花楸苗木大规模推广栽培的瓶颈。国内外学
者相继对花楸的种子休眠机理、生物学特性、育苗移栽技术、
嫩枝扦插及组织培养等方面进行了广泛地探索,取得了丰硕
的成果[5 - 7]。本文对有关花楸种子生物学特性的研究结果加
以综述,以期为深入研究花楸人工扩繁技术提供参考。
1 花楸种子生物学特性
1. 1 种子发育
1. 1. 1 胚和胚乳的发育 花楸果实为浆果,近球形,红色或
桔红色,萼片宿存。子房半下位或下位,2 ~ 5 室,每室 2 个胚
珠,果实内含有 1 ~ 4 粒种子;种子卵圆形,呈棕褐色。花楸种
子由外及内的被覆物分别为:外种皮、透明细胞层、内种皮和
胚乳。花楸果实形状从授粉后 105 d 起不再发生显著变化,
合子胚在授粉后 30 d即可完成分化发育至子叶形,75 d以后
胚的长宽比值和含水量不再发生显著变化,标志着胚开始进
入生理成熟阶段[8 - 9]。花楸种子成熟时,胚小但结构完整,两
片子叶充满胚腔,有胚芽、胚轴和裸露的胚根,说明花楸种子
成熟时胚是形态发育完全的[10]。
1. 1. 2 种皮的结构及特点 种皮是由珠被发育来的,对胚和
胚乳有一定的保护作用。花楸种皮较薄,呈棕黄色或褐色,内
含色素成分[2]。外种皮表面较粗糙,附着粘液和蜡质,细胞
排列混乱且间隙较大,种皮与胚之间存在较大的空腔,其中可
见多个螺旋管状结构,这种结构可能与种子形成或萌发时种
子和外界的水分、气体等物质的交换有密切关系[8,10]。
胚根周围和子叶端的外种皮明显加厚,透明细胞层位于
外种皮和内种皮之间,由 1 ~ 4 层排列不规则的薄壁细胞构
成。杨玲[8]研究发现,花楸种子表面具有明显的突起花纹,
背面、腹面均有附属的胶体分泌物。外种皮透水、透气性好。
在花揪种子发育过程中,种皮机械束缚对胚的吸水膨胀起到
一定的阻碍作用,子叶不能突破种皮,而通过胚根突破种皮
萌发。
1. 2 种子休眠特性
花楸种子本身具有深休眠的特性,种皮的限制不足以影
响种子萌发,而种子成熟时胚形态已发育完全,但在适宜的条
件下仍不能萌发,花楸种胚未完成生理后熟是导致其种子休
眠的主要原因。胚的不同部位休眠程度不同,子叶和下胚轴
的休眠程度较浅,胚根和上胚轴的休眠程度较深[5]。研究发
现花楸的果肉、果汁、种子中均含有抑制种子萌发的物质。在
花楸的种皮和胚中发现较高含量的脱落酸(ABA) ,说明抑制
物质 ABA是导致花揪种子休眠的另一重要因素[11]。因此,
花楸种子休眠可能属于综合性休眠。
1. 3 种子寿命与贮藏特性
种子贮藏的目的是要最大限度地延长种子寿命。新采收
的花楸种子通过 TTC测定发现饱满的种子生活力很高,但随
着贮藏时间的延长种子生活力迅速下降。事实上大多数成熟
的野生花楸种子如不能及时萌发则很快在第一年的夏天失去
活力[12]。
花楸种子的贮藏对温度和湿度要求较高,成熟的花楸种
子含水量在 7. 36% ~ 13. 75%,含水量越大越不耐贮藏。室
温干藏处理的花楸种子生活力下降最为显著[13]。低温下密
封贮藏,花楸种子的发芽率、发芽势及平均发芽速率降低不显
著,而非密封贮藏,种子的生活力却极显著降低。由此可见,
低温干燥是花楸种子贮藏的最佳条件。郭敏等则认为[14]2 ~
5 ℃ 低温密封贮藏较非密封贮藏更适合花楸种子长期保存。
将饱满的花楸种子用清水浸泡 4 d,用 0. 5% KMnO4消毒后,
混合湿沙低温保存也是有效的贮藏方法。
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DOI:10.15889/j.issn.1002-1302.2013.04.130
1. 4 种子萌发特性
对于新种子来说解除种子休眠的最短层积时间是
120 d,而陈种子则是 105 d[9]。发芽越早的花楸种子其发芽
率越低,发芽晚的种子其发芽率反而更高,这可能是由于种子
在萌发前需要进行一系的生理代谢,萌发起动时间长的种子
虽然发芽晚,但具备充足的时间完成种子萌发所需的代谢过
程,从而表现出更高的发芽率;越重的种子其发芽指数越大,
即种子的发速度越快、发芽整齐度越大,这可能是种子内部的
储藏物质越丰富,种子的萌发潜力就越大的原因[15]。
解除休眠后的种子在 5 ~ 25 ℃的温度范围内均能发芽,
温度越高种子发芽越早,温度越低种子发芽率和发芽指数越
高,但发芽较晚。较低的温度(0 ~ 5 ℃)对花楸种子发芽有
利,超过 10 ℃以上停止发芽,超过 25 ℃种子会产生二次休
眠。花楸种子催芽时间长,发芽率低,幼芽长势弱,发芽率仅
为 40% ~ 50%[4]。另外,花楸种子的萌发与纬度显著相关,
平均发芽时间与无霜期也有一定的相关性,不同种源花楸种
子的发芽特性表现出一定的差异性[16]。
1. 4. 1 温度和湿度对花楸种子萌发的影响 温度和湿度是
影响种子萌发的两个重要环境因素。冷、湿处理是打破花楸
属植物种子萌发的必要条件,有利于花楸种子休眠的解
除[17]。低温层积处理可以显著降低种皮内 ABA 含量,使种
皮和胚内的各种生长促进类物质相对含量显著增加,促进萌
发[18]。花楸种子在 5 ℃冷层积之前于 25 ℃下暖层积 10 d,
可使催芽时间缩短至 60 ~ 65 d,显著提高花揪种子发芽率和
发芽势。
清水浸泡能增加种子内生长促进物质的相对含量,利于
种子萌发。层积前用清水浸泡能使新种子种皮中 ABA 含量
显著降低而玉米素(ZT)含量增加。任毅华等[19]研究认为
60 ℃ 浸种 48 h,再经变温处理催芽 10 d 最有利于花楸种子
发芽。延长冲洗或淋溶时间均有利于解除花楸种子休眠[20]。
1. 4. 2 植物激素对花楸种子萌发的影响 不同外源植物激
素对花楸种子休眠和萌发的影响不同。外源 6 -苄氨基腺嘌
呤(6 - BA)、赤霉素(GA3)、激动素(KT)等可显著提高花楸种
子的发芽率。以 200 mg /L 的 6 - BA溶液浸泡 48 h 后在 25 ~
5 ℃变温条件下花楸种子萌发效果最好,显著缩短种子发芽初
始时间,提高发芽率和发芽势。花楸种子利用 6 - BA 溶液浸
泡处理后再结合先暖后冷的变温层积处理可以有效提高花楸
种子的发芽率,缩短种子萌发时间,增加种子发芽整齐度[7]。
一定浓度的 GA3 可以促进种子的发芽。利用 1 500 mg /L GA3
预处理结合一定时间的低温层积催芽可以大幅度提高种子的
发芽率[15]。ABA 浸泡处理会抑制花楸种子的萌发[4]。
1. 4. 3 化学药剂处理对花楸种子萌发的影响 用 KNO3、聚
乙二醇(PEG)、NaHCO3 等溶液处理花楸种子,可以缩短花楸
种子的发芽起始时间,显著提高新采集种子发芽率[4,10]。利
用 4% KNO3 溶液浸泡处理可以使种子发芽率提高到 67%,
种子发芽整齐。KNO3 溶液对花楸陈种子萌发的促进效果好
于新种子。使用 KNO3与 GA3 混合处理新采集种子和低温贮
藏 1 年的种子,30 d内种子发芽率可以达到 30% ~ 40%。如
果配合低温层积催芽,发芽率最高可达 67%。25% ~ 30%的
PEG8000 也能促进花楸的种子萌发[21]。
1. 4. 4 离体处理对花楸种子萌发的影响 Arrillagede 等[22]
将花楸果的完整种子或离体胚培养在发芽介质上,发芽后的
种子或胚再培养在 MS 培养基上均能发育成植株。冯涛
等[23]将去皮和带皮的花楸种子进行无菌培养,发现萌发效果
相差不大。对种子进行去子叶和断胚根处理,能轻微促进离
体培养胚的萌发率。杨玲研究发现,去掉种皮的裸胚萌发快,
25 ℃ 最适合裸胚萌发[8]。
1. 4. 5 静电处理对花楸种子萌发的影响 静电处理与低温
层积处理相结合,不但可以提高花揪种子的发芽率还能增强
幼苗的抗逆性。用 100 ~ 250 kV /m 的高压静电场处理后,种
子吸水能力增强,花楸种子的发芽率提高 24%,还能促进花
楸幼苗高度的增加,影响叶片中 SOD 酶的活性,增加叶片中
总叶绿素、可溶性总糖和可溶性蛋白的含量。静电场处理效
果与种子浸泡时间、静电场强度及静电处理时间有关[8]。
1. 4. 6 动物取食对花楸种子萌发的影响 自然条件下,大部
分花揪种子不经过鸟或动物的提前取食不能发芽。被取食后
排出的种子大约比对照种子重 9%,且出苗早,幼苗生长也比
对照快。未被鸟类取食的花揪种子,因为被果肉包裹不能萌
发,需经夏天果肉腐烂后,在第二年春天才能萌发[12,24]。
2 结语
综上所述,花楸种子胚很小,具有胚生理休眠的特性,种
子及果肉中均含有萌发抑制物质,成熟的种子发芽率低且出
苗不整齐,常温贮藏种子活力下降很快,成为花楸苗木大规模
繁殖的制约因素。建议在今后的研究中侧重以下几个方面:
(1)花楸胚生理休眠是其休眠的主要原因,但关于其生理休
眠的研究还不够深入,应加强胚后熟的理论研究,寻求破除胚
休眠的技术途径; (2)内源抑制物质广泛存在于花楸果实和
种子的各个部分,是影响花楸种子萌发的重要因子,目前对于
花楸种子萌发抑制物质的研究还处于起步阶段,今后应把抑
制物的去除工艺的研究放在首位。(3)花楸种子收获量很
低,种子成熟度较差,出种率仅为 1%,在生产中要注重从精
细管理等方面入手提高种子的产量和质量。
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櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄櫄
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吕春华,苏家乐,张往祥,等. 不同处理方式对青枫种子萌发的影响[J]. 江苏农业科学,2013,41(4) :179 - 180.
不同处理方式对青枫种子萌发的影响
吕春华1,苏家乐2,张往祥3,陈 芬1
(1.江苏省农业科学院宿迁农业科学研究所,江苏宿迁 223800;2.江苏省农业科学院园艺研究所,江苏南京 210014;
3.南京林业大学,江苏南京 210037)
摘要:以青枫种子为材料,研究赤霉素、次氯酸钠、冷藏处理对青枫种子萌发的影响。结果表明:以 0. 4%次氯酸
钠溶液浸泡种子的发芽率最高,为 67%;赤霉素溶液处理中以 40 mg /L赤霉素浸泡青枫种子的发芽率最高,为 61%,
种子处理适宜时间为 40 h;冷藏处理不能明显促进青枫种子的发芽率。
关键词:青枫种子;赤霉素;次氯酸钠;发芽率
中图分类号:S685. 990. 1 文献标志码:A 文章编号:1002 - 1302(2013)04 - 0179 - 02
收稿日期:2012 - 10 - 19
基金项目:江苏省农业科技自主创新资金[编号:CX(11)2012]。
作者简介:吕春华(1975—) ,女,江苏宿迁人,工程师,主要从事林木
苗木快繁与品种创新研究。 Tel: (0527)84610201;E - mail:
lchua740414@ 126. com。
青枫为落叶小乔木,高可达 10 m,树冠扁圆形或伞形,小
枝光滑,细长,紫色或灰紫色;单叶对生,掌状七裂,基部近楔
形或近心脏形,裂片披针形,先端锐尖;尾状,边缘具锯齿,嫩
叶两面密生柔毛,后叶表面光滑;5 月开花,花紫色,伞形状伞
房花序;翅果平滑,10 月果熟,产于中国(长江流域各省,山
东、河南、浙江)、日本和朝鲜,多生于海拔 1 200 m以下山地、
丘陵之林缘或疏林中。青枫种子与翅果类树木一样存在休眠
现象,在实生繁殖过程中发芽困难,为了改善发芽状况,试验
用赤霉素、次氯酸钠浸泡、冷冻处理,比较发芽率,为翅果杂交
育种、实生苗木繁育生产提供参考和指导。
1 材料与方法
1. 1 材料
试验在江苏省农业科学院宿迁农业科学研究所进行。试
验所用青枫种子由南京林业大学提供。
1. 2 方法
去除青枫种子果翅,常温储藏。不同处理均用青枫种子
150 粒。
1. 2. 1 不同浓度赤霉素溶液对青枫种子发芽率的影响 分
别用 20、40、60 mg /L 赤霉素溶液浸种 24 h,以清水浸种为对
照,然后播种在装有沙子的培养皿中,于 27 ℃恒温培养箱中
培养,每个处理均为 3 次重复。保持沙子潮湿状态,适时观察
记载种子发芽及幼苗生长情况,计算发芽率。
1. 2. 2 赤霉素不同处理时间对青枫种子发芽率的影响 在
赤霉素溶液 40 mg /L条件下,分别浸种 12、24、36 h,观察不同
处理时间对青枫种子发芽率的影响。
1. 2. 3 不同浓度次氯酸钠溶液对青枫种子发芽率的影响
分别用 0. 2%、0. 3%、0. 4%次氯酸钠浸泡 15 min,观察不同
浓度次氯酸钠对青枫种子发芽率的影响。
1. 2. 4 冷藏对青枫种子发芽率的影响 在 - 20 ℃条件下,
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