全 文 :西北林学院学报 2013,28(6):46~50
Journal of Northwest Forestry University
doi:10.3969/j.issn.1001-7461.2013.06.09
收稿日期:2013-04-09 修回日期:2013-08-01
基金项目:国家林木(含竹藤花卉)种质资源平台(2012年度);国家林业公益行业专项重大项目(201204307)。
作者简介:郑健,男,副教授,硕士生导师,研究方向:园林植物遗传资源与育种。E-mail:zhengjian@bac.edu.cn
野皂荚种子萌发特性研究
郑 健1,蒋 鹤1,张晓萌1,冷平生1,郑勇奇2
(1.北京农学院 园林学院,北京102206;2.中国林业科学研究院 林业研究所,北京100091)
摘 要:为了揭示野皂荚种子萌发的特性,采用浓 H2SO4 酸蚀和高温水处理,在不同温度、光照条件
的培养箱中进行种子萌发试验。结果表明:野皂荚种子直径约10mm,千粒重(10.583±0.61)g;其种
子休眠是由硬实引起,属于强迫休眠;破除其种子休眠的适宜方法可采用浓 H2SO4 酸蚀30min,萌发
率、发芽势、发芽指数分别达88%、75%、5.91以上;最适发芽温度为25℃,发芽率、发芽势、发芽指数
分别为84%、50%、7.78;光照对其种子萌发有一定的抑制作用。
关键词:野皂荚;酸蚀;温度;光照;种子萌发
中图分类号:S718.43 文献标志码:A 文章编号:1001-7461(2013)06-0046-05
Seed Germination Test on Gleditsis microphylla
ZHENG Jian1,JIANG He1,ZHANG Xiao-meng1,LENG Ping-sheng1,ZHENG Yong-qi 2
(1.College of Landscape Architecture,Beijing University of Agriculture,Beijing102206,China;
2.Research Institute of Forestry,Chinese Academy of Forestry,Beijing100091,China)
Abstract:In order to reveal the seed germination characteristics of Gleditsismicrophylla,the seeds were
pre-treated by concentrated H2SO4corrosion and hot water,and cultured in different temperatures and il-
lumination conditions.The results indicated that the seed diameter was about 10mm and the weight per
thousand seeds was(10.583±0.61)g.The seeds had the characteristic of forcing dormancy that was
caused by hard seed vessels.The dormancy could be released by sulfuric acid treatment.The most appro-
priate treatment time was 30min,resulting in higher germination rate(88%),germination power(75%)and
germination index(5.91).The optimum germination temperature was 25℃and the germination rate,ger-
mination power and germination index was 84%,50%,7.78,respectively under such conditions.The
seed germination was inhibited by light to some extents.
Key words:Gleditsis microphylla;sulfuric acid;temperature;light;seed germination
野皂荚(Gleditsia microphylla)又名胡里豆、
马机饼、皮扁豆,为豆科 (Leguminosae)皂荚属
(Gleditsis)落叶灌木或小乔木,高2~4m。野皂荚
根系发达,萌蘖力强,有较强的适应性,是保持水土、
防风固沙的优秀树种,生态效益良好;其荚果富胰皂
质,用以洗洁丝绸及贵重家具,不损光泽,荚果及种
子均供药用[1-7]。野皂荚群落为暖温带落叶阔叶林
破坏之后出现的次生植被类型之一,在环境干旱、土
壤瘠薄富含钙质的地段是较为稳定的植物群落,在
该群落中,野皂荚呈聚集分布,其竞争能力较强且生
态位较宽[8-9]。野皂荚野生种一般生长在海拔1 300
m以下的石质山坡,在我国主要分布在山西、河北、
山东、河南等地的石灰岩山地,是石灰岩山地具有代
表性的指示植物之一。由于其潜在的价值较高,具
有广泛的市场前景,而野生资源日益减少,因此,开
展其人工繁育和引种驯化栽培,使其由野生转为人
工培育显得尤为重要;然而,野皂荚的种子因种皮坚
硬而不能正常萌发,必须经过预处理才能解除休眠。
本文对野皂荚种子休眠的破除方法、萌发特性进行
试验分析,并探索其萌发的基本条件和加快萌发过
程的方法,以期为其种质资源保存、开发利用奠定理
论基础。
1 材料与方法
1.1 试验材料
2011年10月从生长健壮的野皂荚野生植株上
采收当年成熟种子,采收地点为河北省易县云蒙山,
在实验室净种后贮藏在5℃条件下。选取籽粒饱满
的种子作为试验材料。
1.2 试验方法
1.2.1 种子千粒重、硬实率的测定 千粒重采用百
粒法,随机抽取净种子100粒称重,重复8次,计算
平均值;参照郑健和康永祥[10-11]的方法,随机抽取
100粒净种子,用45℃蒸馏水浸种24h后,统计未
吸涨种子数,计算种子硬实率,重复4次。
1.2.2 野皂荚种皮透水性测定 先将野皂荚种子
用浓 H2SO4 酸蚀后,参照樊璐[12]的方法,用蒸馏水
浸泡,起初每隔1h称重1次,6h后每隔2h称重1
次,12h后每隔12h称重1次,直到种子重量恒定
为止,以未酸蚀的种子为对照(CK),计算种子吸水
量,重复3次。
1.2.3 萌发试验 1)高温水浸种处理:将野皂荚种
子以初始温度分别为60、70、80、90℃与100℃的蒸
馏水浸种,自然冷却至室温浸泡24h。
2)浓 H2SO4 酸蚀处理:用浓 H2SO4 分别酸蚀
10、20、30、40、50min与60min,用清水洗净后再用
蒸馏水浸泡24h。
处理完成后,将以上2种方法处理的种子放入
人工气候箱中25℃恒温条件下诱导萌发试验。
3)萌发温度处理:将野皂荚种子以浓 H2SO4 酸
蚀处理30min后,分别在恒温10、15、20、25℃与
30℃条件下进行萌发试验。
4)光照强度处理:将野皂荚种子以浓 H2SO4 酸
蚀处理30min后,分别在0、24.9、35.5、67.325
μmol·m
-2·s-1)光照的条件下进行萌发试验。各
试验每处理50粒种子,重复3次。
1.2.3 相关指标的计算:
吸水率=[(吸水后种子重量)
- 种子干种/种子干重]
×100% (1)
萌发率=(发芽种子数/供试种子数)×100%(2)
发芽势=(发芽高峰发芽种子数/供试种子数)
- 种子干种/种子干重]×100% (3)
发芽指数=∑
n
i=1
当天发芽数
天数
(4)
n:发芽持续时间/d
2 结果与分析
2.1 野皂荚种子的千粒重、硬实率以及种皮透水性
野皂荚种子千粒重为(10.583±0.600)g,属于
中小粒种子,其硬实率高达96%。从图1中可以看
出:未经处理的种子,吸水量很低,浸泡48h时吸水
量仅14%。而酸蚀后的种子在浸泡过程中吸水量
持续增长,24h后种子趋于充分吸涨。可见,野皂
荚种皮透水性差,浓 H2SO4 处理30min可加快种
子的吸水进程。
图1 野皂荚种子吸水曲线
Fig.1 The curve of soaking procedure of G.microphyllaseed
2.2 预处理对野皂荚种子萌发的影响
高温水浸种、浓 H2SO4 处理均能够破除野皂荚
种子的硬实性,提高其萌发率。随浸种温度的升高,
萌发率、发芽势、发芽指数等三项指标均呈先上升后
下降的趋势,以初始温度80℃水浸种处理的萌发
率、发芽势、发芽指数最高,分别为80%、57%、7.2,
硬实率为10%。硬实率随浸种温度的升高呈下降
趋势。随水温的升高,野皂荚种子萌发的三项指标
变化趋势一致(图2)。
随浓H2SO4 酸蚀处理时间的延长,野皂荚硬实
率下降,萌发率、发芽势、发芽指数亦呈先上升后下降
趋势,以酸蚀处理30min的萌发率、发芽势、发芽指
数最高,分别为88%、75%、9.4,硬实率仅为6%,酸
蚀处理时间大于30min后,萌发率、发芽势、发芽指
数等指标均明显下降,当酸蚀处理60min时,无硬实
种子,萌发率却下降到27%,发芽势为10%,发芽指
数降到3.0(图3)。可见,硬实性是导致野皂荚种子
休眠的关键因素,野皂荚种子属于强迫休眠类型。
方差分析表明,浓 H2SO4 酸蚀30min处理对
野皂荚种子萌发率、发芽势以及发芽指数的影响最
高,与其它处理差异显著(p<0.01);浓 H2SO4 酸
蚀20min的处理与初始温度80℃温水浸种处理对
野皂荚种子萌发的影响无显著差异。表明浓
H2SO4 酸蚀时间控制在20~30min内的处理对破
74第6期 郑 健 等:野皂荚种子萌发特性研究
除野皂荚种子硬实性的效果明显优于温水浸种处
理,萌发率高且萌发整齐。
图2 浸种温度对野皂荚种子萌发的影响
Fig.2 Effects of the temperature of soaking seeds on germination
图3 H2SO4 酸蚀不同时间对野皂荚种子萌发的影响
Fig.3 Effects of H2SO4corrosion time on germination
2.3 温度对野皂荚种子萌发的影响
将野皂荚种子以浓 H2SO4 酸蚀30min后,在
不同温度条件下进行萌发试验。结果表明,25℃时
种子萌发率最高,显著高于其它温度处理;其发芽势
以20℃时最高,但与25℃时差异不显著;发芽指数
的变化趋势与萌发率相同,分别为0.28,2.65,
5.34,19.23,4.66,2.85(图4A)。
在10、15、20、25、30℃与35℃条件下,野皂荚种
子萌发启动速率分别为12、5、3、1、1d与1d,呈逐
渐加快的趋势;其达到萌发高峰的时间亦有所差异,
10℃时15d,15℃时7d,20℃时6d,25、30、35℃时
均为3d;5种温度条件下,其萌发历程分别为15、
10、6、5、4d与4d,呈逐渐缩短趋势。说明野皂荚
种子随萌发温度的升高,萌发启动速率加快,萌发历
程逐渐缩短(图4B)。
综合分析表明,野皂荚种子在10~25℃内萌发
率、发芽势、发芽指数呈上升趋势,超过25℃的3项
指标明显降低,且25℃时萌发启动速率快、达到萌
发高峰所需时间短、萌发历程也较短,因此,25℃为
野皂荚种子萌发的最适温度,野皂荚属于25℃适温
型种子。
2.4 光照强度对野皂荚种子萌发的影响
用浓H2SO4 酸蚀30min后,在25℃条件下,在
0,24.9,35.5μmol·m-
2·s-1与67.325μmol·
m-2·s-1)光照处理条件下,野皂荚种子萌发率分
别为72%、60%、38%、26%,在24h全暗处理条件
下,萌发率、发芽指数均显著高于其它光照处理,发
芽势与24.9μmol·m
-2·s-1光照处理差异不显
著,但显著高于35.5,67.325μmol·m
-2·s-1光照
处理,说明光照对野皂荚种子萌发有某种抑制作用,
野皂荚应属于嫌光性种子(图5)。
4 小结与讨论
吸水是种子萌发的首要环节,种子萌发从种子
吸涨开始,研究种子在萌发过程中的吸水规律有助
于揭示预处理在种子萌发过程中的作用。未经处理
的野皂荚种子,浸泡48h时吸水量仅14%;而浓
H2SO4 酸蚀30min后的种子在浸泡过程中吸水量
迅速增长,24h后种子趋于充分吸涨。说明野皂荚
种子的硬实性、种皮坚硬致密、透水性差是影响其种
子萌发重要因素之一,属于强迫休眠种子。解除其
休眠可通过高温水浸种、适度酸蚀,使坚实的种皮变
薄,进而促进其吸水膨胀,打破休眠。本试验结果表
明,浓 H2SO4 酸蚀30min可以有效的破除野皂荚
种子的硬实性,萌发率、发芽势以及发芽指数等指标
相对较高。
84 西北林学院学报 28卷
图4 不同温度对野皂荚种子萌发的影响
Fig.4 Effects of culturing temperature on seed germination
图5 光照强度对野皂荚种子萌发的影响
Fig.5 Effects of light intensity on seed germination
种子萌发的最适温度直接关系到田间播种期的
选择[10]。尽管有些树木种子的最适萌发温度在国
际种子检验规程(2005)[13]已经确定,但由于树种种
类繁多,许多树种种子的最适萌发温度尚未被系统
研究,这是一项重要的基础工作,有待于广泛测定和
研究。本试验结果表明,野皂荚种子的最适萌发温
度为 25℃,依 据 种 子 最 适 萌 发 温 度 的 判 断 标
准[14-15],野皂荚属于25℃适温型种子。
光是大多数需光性种子萌发的必需条件,光可
改变需光性种子种皮的透性,也可提高这类种子中
某些与种子萌发相关酶类的含量或活性进而促进种
子萌发[16],光可促进光敏素由非生理活性型(Pr)和
生理活性型(Pfr)的转化进而促进需光类种子的萌
发[17-20]。本试验中,野皂荚种子在黑暗条件下萌发
率、发芽指数最高,随着光照强度的增加,其种子的
萌发率呈显著下降趋势,因此,野皂荚种子属于嫌光
型种子。
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