全 文 :中国农学通报 2010,26(24):52-55
Chinese Agricultural Science Bulletin
0 引言
含羞草(Mimosa pudica L.)又名知羞草,为豆科
多年生亚灌木状草本,原产热带美洲,中国热带和亚热
带地区有栽培或逸生[1]。近年来的研究表明,含羞草
碱对人类肿瘤细胞生长具有抑制作用,且这种抑制是
通过诱导细胞凋亡和促进细胞坏死而实现的[2],具有
一定的药用价值[3-5];含羞草由于受力后叶子立即发生
运动,是一个研究力对于生物细胞作用的良好模型[6],
能培养学生的学习兴趣和探究能力,为常见的趣味观
赏植物。含羞草在北方为 1年生草本,常作趣味观赏
盆栽应用[7-8],每年需播种繁殖,具有广阔的市场需求。
实践证明:含羞草种子硬实率高,萌发率低,萌发
周期长,生产育苗浪费大量种子和人工,此试验研究含
羞草的萌发特性,为了解含羞草种子硬实规律及破除
方法,提高含羞草发芽率及发芽势,对指导含羞草种植
生产具有重要意义。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试的含羞草种子购于市场,为脱壳种子,当年4
月份于西安植物园试验室内进行发芽试验。
基金项目:西安市科技攻关项目“西安园林绿化植物多样性及其应用研究”(NC08021);陕西省科学院重大项目“特色园林绿化植物开发及其应用研
究”(2008k-05)。
第一作者简介:张莹,男,1972年出生,陕西省西安人,试验师,主要从事植物种质资源调查、保藏与应用研究,自2002年以来,发表科研论文9篇,参
与编著5部科技图书,主持陕西省科学院科研项目、西安市科技计划项目各1项,参加国家科技攻关子项目、国家自然科学基金项目等科研项目10余
项。通信地址:710061陕西省西安市翠华南路17号陕西省植物研究所,陕西省西安植物园,E-mail:630882361@qq.com。
收稿日期:2010-05-14,修回日期:2010-06-28。
含羞草种子萌发特性研究
张 莹,李思锋,王 庆,李 艳,张瑞博
(陕西省西安植物园,西安 710061)
摘 要:采用浓硫酸酸蚀、烫种、砂磨等不同处理方法对含羞草种子进行萌发试验,测定其发芽率、发芽势
及在不同温度下的生长势,探讨含羞草种子的萌发特性。结果表明:未经处理的含羞草种子发芽率为
13.6%,硬实率达60.6%;种皮是影响其萌发的主要因素,95℃ 1 min烫种对含羞草种子萌发作用明显,发
芽率、发芽势最高,分别为94.3%、92.0%;浓硫酸处理50 min也可提高含羞草种子萌发,发芽率、发芽势
分别为84.0%,79.7%;砂磨处理发芽率为16.3%,效果不明显;含羞草种子萌发最适温度为30℃。
关键词:含羞草;硬实性种子;烫种;酸蚀;萌发
中图分类号:S351.1,S681.9 文献标志码:B 论文编号:2010-1459
Study on Seed Germination Characters of Mimosa pudica L.
Zhang Ying, Li Sifeng, Wang Qing, Li Yan, Zhang Ruibo
(Xi’an Botanical Garden of Shanxi Province, Xi’an 710061)
Abstract: Germination percentage, germinating energy and the growth at different temperatures and seed
germination characteristics of Mimosa pudica were tested by etch of 98% H2SO4, scalding method, sanding.
The results showed that an un-treated seed germination percentage of Mimosa pudica was 13.6%, rate of hard
was 60.6%; the main factor of affecting germination was seed coat. Seed germination percentage was increased
by 95℃ 1 min hot-water treating, the germination percentage and germination energy were 94.3%, 92.0%; The
germinating ability also was increased by etch of 98% H2SO4 50 min treating, the germination percentage and
germination energy were 84.0% and 79.7%; The germination percentage of sanding was 16.3%, the effect was
not obvious; Optimum temperature of seed germination for Mimosa pudica was 30℃.
Key words: Mimosa pudica; hard seeds; scalding method; acid; germination
张 莹等:含羞草种子萌发特性研究
1.2 试验方法
1.2.1 种子形态特征及种子批检测 种子千粒重的测
定:随机取净种子 100粒称重,8次重复,计算平均值。
种子大小的测定:随机取种子50粒,测量其长宽高,取
平均值。
种子含水量的测定:105℃恒重法(标准法)。
1.2.2 种子吸水率的测定及硬实性种子的确定 供试的
含羞草种子用 0.1% HgCl2消毒 10 min,清水冲洗后风
干。
分别取未经任何处理、浓硫酸酸蚀40 min及95℃
浸种 1 min预处理后的含羞草种子各 1 g,分别放入
25℃的恒温培养箱盛有 20 mL水的培养皿中浸泡,于
2、4、8、12、24、36 h分别取出种子,在滤纸上吸干表面
水分,称重,记录,并计算吸水率,绘制含羞草种子吸胀
曲线。
1.2.3 种子的萌发
(1)硬实性种子预处理。A、对种子用砂纸打磨
10 min;B、不同温度不同时间的烫种处理:95、80、65℃
水温分别浸泡种子 0、0.5、1、2、4、8、10、15、20、30、40、
50、60、70 min;C、用 98%的浓硫酸对种子分别进行
10、20、30、40、50、60、70 min酸蚀处理,然后用自来水
冲洗干净。放入25℃恒温培养箱中做发芽试验,测定
发芽率、发芽势、发芽指数。每处理100粒种子,重复3
次。
(2)不同温度对种子萌发的影响。采用 45℃浸种
和 95℃ 1 min烫种预处理后分别置于 10、20、25、30、
35、40℃恒温箱进行萌发,4天后测量种子的发芽率、培
根和胚轴长度,计算活力指数。每组随机选取 10粒,
重复3次。
1.2.4 测定指标 吸水率=[(浸种后质量-浸种前质量)
∕浸种前质量]×100%
硬实率的测定[9]:随机取净种子100粒于45℃自来
水中浸种24 h,统计未吸涨种子数,计算种子硬实率(3
次重复)。
吸胀率=(吸胀种子数/处理种子数)×100%。
45℃水中浸泡 24h,体积达到原来 2倍的吸胀种
子。
试验期间每天观察种子的萌发情况,其中Gt表示 t
日时的发芽数,N表示种子总数。
发芽率(Gr)=[(ΣGt)/N]×100% (t=1,2,3,4)
发芽势=种子从发芽开始到发芽高峰时段内(2天)
发芽种子数占测试种子总数的百分比。
生长势(cm)=下胚轴的长度(cm)+胚根长度(cm)。
活力指数=发芽率(%)×生长势(cm)。
使用 spss13.0分析软件,对不同条件下含羞草种
子的生长势、活力指数进行方差分析。
2 结果与分析
2.1 种子的形态特征
含羞草种子为卵形,种皮黄至褐色,表面光亮。种
子千粒重为(6.392 ± 0.236)g;大小为 0.363 cm ×
0.237 cm×0.196 cm;含水量为3.40%;活性为96.70%。
2.2 种子的吸水特性及硬实性种子的确定
从图 1可以看出,未经处理的含羞草种子吸水率
明显低于经酸蚀50 min及95℃ 1 min烫种处理后的种
子吸水率。未经处理的种子在 12 h内吸水量达到
22.73%,16 h吸水至 27.28%后吸水率不再增加,24 h
后9%种子胚根伸出;酸蚀40 min后的种子在4 h后吸
水量率为 95.45%,在 16 h 后吸水幅度最大,为
190.91%,后趋于平缓,24 h后 85%的种子胚根伸出。
95℃ 1 min处理后种子较酸蚀吸水较慢,16 h后吸水率
为 160%,在 24 h后达最高值 180%,接近酸蚀最高值,
这时88%的种子胚根伸出。
图1 含羞草种子吸胀曲线
0
50
100
150
200
250
0 2 4 8 12 16 24 36 48
时间/h
种
子
吸
涨
率
/%
ck
酸蚀40min95℃1min
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试验表明,含羞草种子的硬实率为61.7%。
可见含羞草种子的种皮阻碍了水分吸收,为硬实
性种子,种子萌发需要预处理。采用一定的酸蚀或烫
种处理可提高种子对水分的吸收,有助于种子萌发。
2.3 浓硫酸酸蚀、烫种处理、砂磨对种子萌发的影响
由图 2可知:含羞草种子经过 98%浓硫酸酸蚀处
理 0~40 min,随着酸蚀处理时间增加其发芽率逐渐增
加,在 40~50 min发芽率达到最高值至 92.3%,处理
50 min后,发芽率逐渐降低,观察发现,酸蚀处理
60 min后,个别种子被烧坏,部分萌发的种子胚根受
损;经过95℃烫种处理0.5~2 min,发芽率为90%以上,
4 min后发芽率为 85%,随时间加长,种子逐渐烫死,
20 min 后发芽率降低至 4%;经过 80℃烫种处理
0.5 min,发芽率为 90%以上,处理 2~10 min,发芽率为
94%,处理时间大于 10 min后,发芽率逐渐降低,处理
15 min发芽率降至48%,处理60 min发芽率降至10%;
经过65℃烫种处理0.5~8 min,发芽率迅速增加,在10~
20 min时达到峰值,为 92%,处理时间大于 20 min后,
发芽率逐渐降低,处理70 min发芽率降低为12%。试
验表明,砂磨处理后发芽率为16.3%,效果不明显。
对比不同处理的结果,采用 95℃烫种处理 1 min
最佳,发芽率为94.3%。
2.4 不同温度对含羞草种子萌发的影响
由表 1可知:经过常规 40℃浸种自然冷却预处理
后,含羞草种子的在15~40℃均能萌发,最适发芽温度
为25℃,发芽率和发芽势为13.6%,种子的活力指数在
30℃下最高为 400.61,其次 35℃为 358.23,进一步试验
表明,延长萌发时间 10天后其发芽率没有提高;含羞
草种子经95℃ 1 min烫种处理后萌发率及活力指数有
大幅度提高,在 15~35℃萌发率均 90%以上,10℃和
40℃萌发效果差,分别为 1.7%和 15.7%,在 30、35℃温
度下活力指数分别为3228.83、3224.11。
图2 不同时间浓硫酸处理及不同温度不同时间烫种处理对含羞草种子萌发的影响
萌发温度/℃
10
15
20
25
30
35
40
生长势/cm
0c
2.81c
6.72c
14.26b
34.24a
34.78a
5.02c
95℃ 1 min发芽率/%
1.7c
90.3a
92.7a
93.7a
94.3a
92.7a
15.7b
95℃ 1 min活力指数
0c
253.74c
622.94c
1336.16b
3228.83a
3224.11a
78.81c
40℃浸种发芽率/%
0c
6.7b
13.3a
13.6a
11.7ab
10.3ab
8.6ab
40℃浸种活力指数
0c
18.83c
89.38c
193.94b
400.61a
358.23a
43.17c
表1 含羞草种子在不同温度下的生长势、活力指数
注:同列数据后不同小写字母,表示差异显著。
010
2030
4050
6070
8090
100
0 0.5 1 2 4 8 10 15 20 30 40 50 60 70
时间/min
种
子
萌
发
/%
95℃ 80℃ 65℃ 45℃ 浓硫酸
可见,含羞草种子萌发适温为25~35℃。
3 讨论
硬实在豆科植物种子中普遍存在,它是由种皮的
不透水性造成的。生产上由于硬实的存在,造成发芽
率与田间出苗率相差很大,从而影响育苗效果。不同
硬实的种皮结构存在差异,可用酸、碱处理,机械损伤
或热水浸泡等方法破除种子的休眠[10-12],每种处理都有
可能有其局限性[13-14],也有采用不同方法综合处理[15],
·· 54
张 莹等:含羞草种子萌发特性研究
促进其萌发。
烫种是热激的一种方法,可以认为是水热激处理,
其作用是通过较高温度的水作为一种溶液去掉种皮表
层的蜡质和油脂,将种皮软化,提高透性和浸出种子内
发芽抑制物,是常用的一种高温处理方法。
含羞草种子硬实性高达达60.6%是影响其萌发的
主要因素,主要原因是表皮存在某种蜡状物质,从而抑
制了种子的萌发。该物质可在浓硫酸酸蚀 50 min后
解除,也可在一定温度一定时间烫种处理法去除,不同
于其他一些硬实性种子,如北枳椇种子在烫种处理
后不能提高其发芽率,通过酸蚀可有效解除种皮的
抑制 [16]。该种蜡质不能溶于 45℃温水,能溶于 65℃以
上温水,且水温越高溶解越快。
将含羞草种皮刻伤及 150℃高温预处理也可提高
含羞草种子的萌发率[17],该种方法没有烫种处理简单
方便。
采用45℃温水浸种预处理[18-19],含羞草种子发芽率
依然很低,为 13.6%,发芽率没有大幅度提高,这可能
与种子储藏时间或存在其他原因。笔者通过 95℃
1 min烫种处理,既打破含羞草种皮的抑制,也可达到
种子消毒的效果,较浓硫酸酸蚀节约时间,不存在处理
浓硫酸废液,发芽周期从不处理的 4~28天缩短至 2~4
天,且发芽率提高至 94.3%。烫种温度和时间长短配
合非常重要,时间过长,其种子被逐渐烫死,发芽率逐
渐下降,时间过短,部分种子未解除种皮抑制物,依然
为硬实性种子,发芽率低。
通过酸蚀和烫种预处理后含羞草种子吸水吸胀曲
线以及观察发现:酸蚀后含羞草种子整体逐渐吸涨,主
要通过外种皮吸水,开始吸水迅速,其后逐渐变缓;烫
种后的含羞草种子吸水时大部分种子种脐端首先吸
涨,主要是通过珠孔吸水,吸水均匀。由此可见:酸蚀
是将整个外种皮作用后,种皮的透水作用增加;烫种后
主要将含羞草种子的珠孔存在的蜡状物质溶解,使其
可以迅速吸水萌发。这一理论还需进一步研究。
含羞草萌发最适温度为 30℃,这与其原产热带有
关[20],在北方栽培时需提供较高的温度。
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