全 文 ：第 7 卷 第 3 期 北华大学学报(自然科学版) Vol.7 No.3
2006 年 6 月 JOURNAL OF BEIHUA UNIVERSITY(Natural Science) Jun.2006
文章编号:1009-4822(2006)03-0269-04
天女木兰种子形态及生物学特性
杜凤国1 ,王　欢1 ,杨德冒2 ,刘春强3 ,孙曙光2 ,王子明2
(1 .北华大学 林学院 ,吉林 吉林　132013 ;2 .吉林省集安林业局 ,吉林 集安　134200 ;
3 .吉林省通化林业局 ,吉林 通化　134100)
摘要:对天女木兰种子的形态特征 、种子质量和生物学特性进行了研究 ,测定了种子的净度 、千粒重 、含水率 、生
活力 、发芽率和发芽势等指标 , 找出了种子休眠的原因 ,成功地打破了种子休眠 ,为天女木兰苗木的培育提供了
科学依据.
关键词:天女木兰;种子;生物学特性;发芽率
中图分类号:S718.4　　　　文献标识码:A　
收稿日期:2006-02-17
基金项目:吉林省自然科学基金项目(20050554)
作者简介:杜凤国(1960-), 男 ,教授 , 博士后 ,硕士生导师 , 主要从事保育生态学研究.
天女木兰(Magnolia sieboldii K.Koch)又名小花木兰 、天女花 、山牡丹 , 是隶属于木兰科
(Magnoliaceae)木兰属(Magnolia)的落叶小乔木.地理分布为间断分布 ,在吉林省主要分布于集安和通
化 ,是我国木兰科在中国分布最北界的 1个物种 ,分类地位极为重要.在《中国植物红皮书》中被列为国家
重点保护的珍稀濒危植物[ 1] .天女木兰兼有观赏 、芳香和药用价值 ,是一种很有开发前景的珍稀野生木本
植物资源 ,因此 ,天女木兰的研究既具有学术价值 ,也具有实际意义.目前一些学者对天女木兰的形态[ 2] 、
资源状况[ 3 , 4] 、栽培技术[ 5～ 7] 、精油化学成分[ 8 ,9]和建立保护区的设想[ 6]等方面进行过研究 ,而对于天女木
兰种子形态及种子生物学特征尚没有见过报道.基于此 ,本研究对天女木兰种子的形态及生物学特性进行
研究 ,为该濒危植物的迁地保育提供依据和技术支撑.
1　研究方法
1.1　天女木兰种子形态特征
本研究所用的种子采自吉林省集安市天女木兰自然分布区 ,主要借助于光学显微镜及游标卡尺对其
进行观察 、测量 ,并进行描述.其中种子长度 、宽度 、厚度分别测 50粒 ,利用数理统计方法计算其平均值 、方
差 ,再以 95%的可靠性计算其置信区间.
1.2　天女木兰种子质量检验
天女木兰种子质量检验严格按照 GB2772-1999中的规定进行.分别测定种子的净度 、千粒重 、含水
率 、生活力 、发芽率及发芽势.
1)种子净度的测定.用四分法分别取种子150 g ,区分出纯净种子 、夹杂物和废种子并分别称重.净度
=纯净种子/(纯净种子+废种子+夹杂物)×100%
2)种子千粒重的测定.采用百粒法 ,从纯净种子中随机取 100粒为 1组 ,共取 8个重复 ,用分析天平分
别称重 ,用 8组数据计算标准差 、平均质量及变异系数 ,变异系数不大于4.0即可 ,按 8个重复的平均数再
乘以 10计算千粒重.
3)种子含水率的测定.采用105 ℃恒重法.把分取的种子放入预先烘至恒重的称量瓶内 ,用分析天平
准确称重 ,然后打开瓶盖搭在称量瓶旁边 ,置于烘箱内调至105 ℃,烘至恒重 ,再盖好瓶盖 ,放入干燥器内
冷却至室温后准确称重 , 2次重复 ,且差距不超过0.5%.种子含水率=(试样烘干前质量-试样烘干后质
量)/试样烘干前质量×100%.
4)种子生活力的测定.采用四唑染色法.试验时用中性蒸馏水溶解三苯基四氮唑 ,浓度0.5%.从纯净
种子中随机抽取 25粒 ,共取 4组.先用温水浸种2 d ,每日换水 ,然后剥去外种皮 ,将胚放入四氮唑溶液中 ,
放在黑暗或弱光处 ,保持温度 20 ～ 30 ℃,染色24 h ,根据国标种子生活力的判断标准 ,确定其生活力.
5)种子发芽率及发芽势的测定.天女木兰种子具有生理休眠特性 ,为打破休眠 ,采用 H2O ,1%H2O2 ,
2%H2O2 , 3%H2O2 , 0.5%CuSO4 ,50 , 100 , 200 , 300 mg·L-1 GA3浸种36 h ,并结合低温沙藏150 d ,再高温
催芽15 d ,然后对种子的发芽率及发芽势进行比较.将以上 9种处理各取50粒 ,2次重复.置于经消毒过的
下垫 4层纱布的培养皿中 ,将其放在25 ℃的 LRH-150B生化培养箱内 ,光照 10 ～ 12 h/d.按照国标分别统
计正常发芽数量 、异状发芽数量及腐坏数量.
1.3　种子休眠原因
1)种皮透水性的测定.称取种子5 g置于盛有蒸馏水的三角烧瓶中 ,在25 ℃恒温箱中吸胀.每6 h测定 1
次吸水量 ,直到吸水量不再增加为止 ,测定前用吸水纸吸干种子表面水分后再称量.种子吸水率以种子吸水
量占浸种前种子重的百分率表示 ,以 2次重复测定的平均吸水率表示种皮透水性情况 ,绘出吸水曲线.
2)胚的形态变化.将干藏 、低温层积100 d 、低温层积150 d 、低温沙藏后高温催芽15 d和已发芽的种子
等 5种处理分别用 FAA固定液固定 ,固定后剥去外种皮 ,以备制作石蜡切片 ,在显微镜下观察不同阶段胚
的形态变化.石蜡切片的制作过程主要经过脱水 、透明 、浸蜡 、包埋 、切片 、贴片 、烤干 、番红亮绿染色和封固
等步骤.
1.4　打破种子休眠
将种子分成 9等份 ,每份200 g ,先将种子用0.3%KMnSO4 消毒24 h后 ,分别用清水 , 1%H 2O2 ,2%
H2O2 ,3%H2O2 ,0.5%CuSO4 ,50 , 100 , 200 , 300 mg·L-1 GA3 9种处理浸种36 h ,然后沙藏于地窖中 ,地窖
中温度保持在 0 ～ 4 ℃,定期检查沙子含水率 ,低温层积约 5个月.
2　结果与分析
2.1　天女木兰种子的形态特征
成熟的种子被细长的丝状珠柄悬垂于红色果皮之外.种子多心形 ,少为椭圆形 ,具有桔红色革质假种
皮且有光泽 ,外种皮棕色 、黑褐色或黑色 ,硬而脆 ,厚0.2 ～ 0.3 mm.除去蜡质层的种子长4.99 ～ 5.24 mm ,
宽6.06 ～ 6.46 mm ,厚2.74 ～ 2.90 mm .形状不规则的种子长可达8 mm.种子表面具有微皱褶而形成不整
齐的沟纹 ,先端平截 ,中央有一圆形微小孔眼 ,基部两侧斜削 ,末端突尖.种子背部中央隆起 ,腹部两边微隆
起 ,中央呈纵向凹陷.胚乳丰富 ,白色 ,含较多油脂.刚采收的种子胚细小 ,仅有针孔大小 ,与胚乳几同色.
2.2　天女木兰种子质量检验结果
天女木兰种子质量检验结果见表 1和表 2(处理 1 ～ 9分别为用清水 、1%H2O2 , 2%H2O2 , 3%H2O2 ,
0.5%CuSO4 ,50 , 100 , 200 , 300 mg·L-1 GA3浸种36 h ,然后均低温沙藏150 d加高温(18 ～ 25 ℃)催芽
15 d ,发芽率为30 d的统计结果).
从表 2可以看出 ,用 GA3浸种的种子发芽率和发芽势均较高 ,且发芽率随浓度的增大而提高 ,其中用
300 mg·L-1 GA3浸种36 h的发芽率高达 90%,14 d达发芽高峰 ,此时发芽势为 86%;用0.5%CuSO4 浸种
36 h的发芽效果也较好 ,发芽率达 80%;从用不同浓度的 H2O2 浸种的种子发芽率来看 , 2%H2O2 效果最
好 ,发芽率达 78%;而用清水浸种的其发芽率仅为 30%.因此 ,通过试验得出用 GA3 ,0.5% CuSO4 ,2%
H2O2浸种再结合一定时间低温和高温催芽对解除天女木兰种子的生理休眠 ,提高发芽率起到了很好作
用 ,解决了普通沙藏结合高温处理其发芽率较低的难题.
表 1　天女木兰种子的质量检验结果
Tab.1　The testing results of seed qual ity of Magnolia sieboldi i
净度/ % m(千粒)/ g 含水率/ % 生活力/ %
99.40 41.47 9.7 96
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表 2　不同处理种子的发芽率及发芽势
Tab.2　The germination percentage and vigor of germination of seeds in different treatments
处理 发芽率/ % 发芽势/ % 发芽势时间 t/ d
1 30 12 15
2 74 28 10
3 78 50 13
4 56 38 14
5 80 52 14
6 82 32 8
7 84 60 14
8 90 56 9
9 90 86 14
　　
2.3　天女木兰种子的休眠机理
图 1　种子的吸水过程
Fig.1　The hygroscopy process of seeds
2.3.1　种皮透水性
　　天女木兰种皮透水性良好 , 浸种6 h吸水量占
17.5%,浸种12 h吸水量占 22%,浸种18 h吸水量占
25%,浸种24 h吸水量占25.2%,浸种30 h吸水量与浸
种24 h相同.可见 ,浸种12 h种子吸水迅速 ,浸种24 h
种子吸水量即达饱和(见图 1).
2.3.2　种胚在催芽过程中的形态变化
　　种胚在催芽过程中的形态变化见图 2.
图 2　天女木兰的种子的显微结构
Fig.2　Microstructure of seeds of Magnolia siebodi i
271第 3 期 杜凤国 ,等:天女木兰种子形态及生物学特性 　　　
干藏种子胚处于球形胚阶段或更早阶段 ,胚体积很小 ,隐约可见.胚乳丰富 ,贮藏物质呈颗粒状 ,经“番
红—亮绿”染色呈红色(见图 2 a).经过 5个月低温沙藏 ,胚仍呈球形 ,但胚体积变大 ,清晰可见(见图 2 b).
经过 5个月层积处理加高温处理后 ,从切片观察到两片子叶和胚根已完成分化 ,胚根和子叶中已见维
管束组织分化 ,根尖和顶端分生组织明显可见 ,但此时胚部在整个种子中所占比例仍很小.分化后幼胚进
一步生长 ,表现为子叶向胚乳扩展 ,胚根不断生长并突破种皮(见图 2 c).
值得注意的是在远胚端凹陷处 ,即原丝状种胚着生处 ,剥去种皮时种柄残留物仍留存 ,且从切片可以
观察到其结构疏松 ,并且在种柄与胚乳组织之间没有明显的致密组织(见图2 d),可见 ,天女木兰种子的通
透性较好 ,也证明种皮的机械约束不是抑制种子休眠的主要原因.
3　结　　论
1)天女木兰种皮通透性良好 ,种皮的机械约束对种子发芽影响不大.
2)天女木兰种子属生理休眠型 ,刚采收时种胚处于球形或更早阶段 ,体积很小 ,经过150 d低温沙藏 ,
种胚进一步长大 ,但未见分化 ,经高温催芽 ,种胚分化为子叶 、胚芽 、胚轴和胚根 ,并清晰可见.通过对种子
所做的石蜡切片 ,也进一步证明种胚未发育完全是天女木兰种子休眠的主要原因.
3)种子经0.5%CuSO4 和 50 ～ 300 mg·L-1浸种36 h后低温沙藏150 d ,再结合15 d高温催芽成功打破
了种子休眠 ,发芽率达 90%且出苗整齐 ,当年苗高为 24 ～ 28 cm ,且木质化程度高.
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Morphology and Biological Characters of Seed of
Magnolia sieboldii K.Koch
DU Feng-guo1 ,WANG Huan1 ,YANG De-mao2 ,LIU Chun-qiang3 ,
SUN Shu-guang2 ,WANG Zi-ming2
(1.Forestry College of Beihua University , J ilin 132013 , China;
2.J ian Forestry Bureau of Ji lin Province , Jian 134200 , China;
3.Tonghua Forestry Bureau of Ji lin Prov ince , Tonghua 134100 , China)
Abstract:The morphology ,quality and biological characters of seeds of Magnolia sieboldii were studied , and
the purity , one thousand-seed w eight , moisture content , viability , germination percentage and germination
vigor etc.were measured.The dormant reason w as found out , and the seed do rmancy w as broken
successfully , which provided scientif ic data for the reproduction of seedlings of Magnolia sieboldi i .
Key words:Magnolia sieboldi i ;Seed;Biological characters;Germination percentage
【责任编辑:郭伟】
272　　　 北华大学学报(自然科学版) 第 7 卷