全 文 ：收稿日期:2012 － 11 － 06
作者简介:河英虎(1970 －) ，男，朝鲜人;研究方向:植物育种与栽培。
通讯作者:刘 燕(1963 －) ，女，教授，研究方向:花卉生产;E-mail:ch-
bly@ sohu． com。
合欢和青杄种子超低温保存研究
河英虎1， 傅伊倩2，3， 刘 燕2，3
(1．惠山农林大学森林系， 惠山 朝鲜; 2．北京林业大学园林学院， 北京 100083;
3．国家花卉工程技术研究中心， 北京 100083)
摘要:为了探讨超低温保存技术应用于园林树木种子的适应性，研究了合欢和青杄种子超低温保存。结果表明: ( 1) 采
用直接投入法，除了合欢部分种子进入液氮后炸裂外，2 种种子液氮保存后都有萌发能力，但其发芽率、发芽势变化不
同。在自然含水量下，液氮保存后合欢种子发芽率和发芽势较对照都显著提高;青杄种子发芽率明显降低，而发芽势则
与对照没有显著差异。( 2) 不同树种用于液氮保存的适宜种子含水量不同。合欢种子在 10%的自然含水量下保存于液
氮中发芽率、发芽势和发芽指数最高; 而青杄种子需经过干燥脱水，含水量在 4%时，保存后种子萌发力较好。结果显
示，常温保存下种子寿命有较大差异的园林树种都实现了超低温保存。因此，该技术在园林树木种子长期保存中有应用
潜力。
关键词: 超低温保存;种子;园林树木;青杄;合欢
中图分类号: S 722． 1 + 7 文献标志码: A 文章编号: 1001 － 4705(2013)03-0033-04
Cryopreservation Seeds of Albizzia julibrissin and Picea wilsonii
HE Ying-hu1，FU Yi-qian2，3，LIU Yan2，3
(1． Forestry Department Heasan Agriculture ＆ Forestry University，Heasan，DPRK;
2． Landscape Architecture ＆ Gardening，Beijing Forestry University，Beijing 100083，China;
3． National Floriculture Engineering Research Center，Beijing 100083，P． R． China．)
Abstract:To investigate the possibility of long-term preservation the seed of ornamental tree by cryopreserva-
tion，the LN2 storage of seeds of Albizzia julibrissin Durazz and Picea wilsonii Mast were studied． The results
show that: (1)While seeds differ on the germination level and germination index，the both maintain the
germination ability after throwing into LN2 directly，except some of the A． julibrissin burst． Seeds of A． julibrissin
with nature water content can be stored in LN2 and there is a remarkable increase in the germination lever and
germination index of the cryopreserved seeds． (2)Optimized water content of seeds for cryopreservation with
highest germination level and germination index varied． For the seeds of A． julibrissin，the seeds with normal
water content about 10% are suitable for cryopreservation，while the P． wilsonii is 4% after dehydration． The
seeds with differences life span at room temperature all can be storage in LN2 successfully，and it means that
cryopreservation has application potential in long-term preservation of seeds of the ornamental trees．
Key words: cryopreservation;seed;ornamental tree;Albizzia julibrissin;Picea wilsonii
超低温保存通常是指在 － 80 ℃(干冰温度)到
－ 196 ℃(液氮温度)下保存生物材料的一种生物技
术。由于保存在极低温度下，理论上讲生物材料可以
实现“永久”保存［1］，因此已被广泛引用生物种质的长
期保存，应用范围也在不断扩大［2］。目前已成功应用
于植物种子、花粉、器官、组织、悬浮细胞及组织培养物
等的保存［3］。但目前国内外园林树木种子的超低温
保存技术研究较少，主要集中在农作物、蔬菜、和草本
花卉方面。合欢(Albizzia julibrissin Durazz)与青杄
(Picea wilsonii Mast)为重要的园林树种，常温下合欢
种子活力下降较快，寿命仅为 3 个月，而青杄有 4 年的
种子寿命［4］，目前这 2 种种子超低温保存的相关研究
尚未见报道，选择 2 种常温下寿命差异较大的种子进
行超低温保存研究，目的在于探讨超低温保存种子方
法在园林树木种子保存中的适用性。
·33·
研究报告 河英虎 等:合欢和青杄种子超低温保存研究
DOI:10.16590/j.cnki.1001-4705.2013.03.080
表 1 液氮保存后 2 种树木种子发芽率和发芽势变化
编号 树种
种子自然含
水量(%)
种子发芽率(%) 种子发芽势(%)
ck组 LN2 保存组 ck组 LN2 保存组
1 合欢 10． 03 52． 22 ± 10． 71a 66． 56 ± 3． 50b 48． 89 ± 8． 39a 61． 11 ± 5． 09b
2 青杄 6． 51 62． 22 ± 5． 09a 47． 78 ± 3． 85b 4． 44 ± 1． 93a 5． 56 ± 1． 93a
注:不同字母表示 p ＜ 0． 05 水平上差异显著。下同。
1 材料与方法
1． 1 材 料
供试材料为合欢和青杄种子，
购于北京林大林业科技股份有限
公司。
1． 2 方 法
1． 2． 1 种子含水量测定
参照［5，6］用烘干法测定种子含水量。每份 30
粒，重复 3 次，差值不超过 0． 02%。
1． 2． 2 种子干燥
采用硅胶干燥法。将种子放入盛有硅胶的干燥器
中，根据种子含水量及预测的干燥速度，合欢种子分别
放置:0(自然含水量，对照)、6、12 h 和 24 h;青杄种子
分别放置 0(自然含水量，对照)、3、6 h和 9 h后取出供
实验用。室温 18 ℃。
1． 2． 3 种子超低温保存方法
从干燥器中取出不同处理时间的种子，分别放入
冻存管中，每份 30 粒，拧紧冻存管盖，直接投入液氮罐
(－ 196 ℃)中，24 h 后将种子从液氮中取出，在 40 ℃
左右温水浴中放置 2 ～ 3 min 化冻，检测种子发芽率和
发芽势。未经过液氮保存的种子作为对照(ck组)。
1． 2． 4 种子发芽力和发芽势测定
合欢种子用始 80 ℃水浸种 24 h，青杄种子用始
45 ℃水浸种 24 h，然后在光照培养箱中进行发芽试
验。合欢种子发芽条件:温度(25 ± 1)℃，光照强度
50 μmol /(m2·s) ，相对湿度 93%。青杄种子发芽条
件:温度 20 ～ 25 ℃，黑暗条件，相对湿度 93%［5］。每
处理 30 粒种子，放置在 1 个培养皿里，重复 3 次。
每天记录种子发芽数，合欢种子 3 d 后计算发芽
势，6 d后计算发芽率;青杄种子 7 d 后计算发芽势，13
d后计算发芽率。
发芽率(%)= 发芽种子数 /供试种子总数 ×
100%;
发芽指数 =∑(发芽种子数 /发芽日数)
数据采用 SPSS软件进行方差分析，p ＜ 0． 05。
2 结果与分析
2． 1 2 种树木种子超低温保存后种子萌发情况
超低温保存技术实验研究中，多以材料进入液氮
后保存一定时间，取出后检验材料存活情况来判定保
存方法是否成功，液氮保存时间从 5 min 到几天甚至
几年不等［1 ～ 3］。本试验在液氮中保存 24 h 后取出测
定种子发芽率和发芽势。合欢与青杄 2 种种子经液氮
保存后都有一定的萌发力，其发芽率和发芽势见表 1。
从表 1 可以看出，自然风干的合欢与青杄的种子
含水量分别为 10． 0%和 6． 5%，存入液氮保存后发芽
率分别为 52%和 62%。液氮保存对 2 种种子发芽率
的影响不同，液氮保存后合欢种子发芽率明显上升，为
66． 7%，提高了 14． 5%，种子发芽势由 48． 9%升高到
61． 1%;而青杄种子发芽率明显下降，为 47． 8%，但液
氮保存前后发芽势变化不大。结果表明，超低温保存
对 2 种种子发芽率有不同的影响，明显促进了合欢种
子萌发，提高了发芽率;但抑制了青杄种子萌发，降低
了发芽率，对发芽整齐度没有明显影响。2 种树木种
子可以采用超低温保存方法保存。
2． 2 合欢种子不同含水量超低温保存后炸裂比率
合欢种子采用硅胶进行不同时间干燥后，存入液
氮后出现种子炸裂现象，炸裂比例与硅胶干燥时间长
短有关，见图 1。
图 1 合欢种子干燥不同时间后进入液氮保存后炸裂情况
从图 1 可以看出，合欢种子干燥时间越长，液氮保
存后种子炸裂越多，自然含水量状态的种子炸裂最少，
而干燥过 24 h的种子炸裂最多。
图 2 合欢不同含水量种子超低温保存后炸裂情况
从图 2 可以看出，自然含水量种子存入液氮炸裂
最少，炸裂种子比率仅为 5． 6%;随种子干燥后含水量
·43·
第 32 卷 第 3 期 2013 年 3 月 种 子 (Seed) Vol． 32 No． 3 Mar． 2013
表 2 不同含水量对超低温保存后 2 种种子发芽情况的影响
种名
含水量
(%)
发芽率(%) 发芽势(%) 发芽指数
ck组 LN2 组 ck组 LN2 组 ck组 LN2 组
合欢 10． 03 52． 22 ± 10． 71a 66． 56 ± 3． 50a 48． 89 ± 8． 39a 61． 11 ± 5． 09a 21． 00 ± 3． 84a 26． 36 ± 1． 57a
7． 14 56． 67 ± 5． 77a 65． 56 ± 1． 92a 54． 44 ± 6． 93a 61． 11 ± 1． 92a 23． 36 ± 2． 36a 26． 04 ± 0． 88a
5． 76 56． 67 ± 5． 76a 62． 22 ± 3． 85a 51． 11 ± 5． 09a 58． 89 ± 3． 84a 22． 43 ± 2． 34a 25． 19 ± 1． 80a
4． 30 58． 89 ± 1． 92a 51． 11 ± 1． 92b 48． 89 ± 1． 92a 47． 78 ± 1． 90b 20． 76 ± 0． 96a 20． 42 ± 0． 61b
青杄 6． 51 62． 22 ± 5． 09a 47． 78 ± 3． 85a 4． 44 ± 1． 93a 5． 56 ± 1． 93a 9． 01 ± 1． 24a 8． 66 ± 1． 08a
4． 37 48． 89 ± 3． 84b 52． 22 ± 5． 09a 2． 22 ± 1． 92a 6． 67 ± 3． 34a 6． 96 ± 0． 62b 9． 84 ± 1． 29b
3． 93 50． 00 ± 5． 77b 60． 00 ± 3． 33ab 2． 22 ± 1． 91a 10． 00 ± 3． 33b 7． 24 ± 0． 91b 11． 22 ± 0． 92b
3． 56 35． 56 ± 5． 07c 32． 22 ± 6． 93c 1． 11 ± 1． 92a 8． 89 ± 3． 85b 4． 95 ± 0． 94c 6． 22 ± 1． 54c
降低，液氮保存后种子炸裂率成增加趋势。当种子含
水量降到 4． 3%时，炸裂种子比率高达 64． 44%。结果
表明，硅胶干燥后，合欢种子含水量的降低明显降低安
全存入液氮保存的数量。干燥时间越长，种子含水量
越低，液氮保存后种子炸裂率越高，硅胶干燥 24 h，种
子含水量降到 4． 3%时，炸裂率 64%以上。
2． 3 种子含水量对超低温保存后种子萌发的影响
超低温保存中，保存材料的含水量一直被人们所
重视，认为它可能是超低温保存成败的关键因子，不同
的植物种子有各自的适宜含水量范围［1］。
合欢和青杄 2 种不同含水量种子超低温保存后种
子发芽率和发芽势见表 2。
表 2 结果表明，2 种树种不同含水量的种子超低
温保存后种子萌发力不同。合欢种子含水量从
10． 03%干燥到 4． 3%，种子发芽率、发芽势、发芽指数
没有显著差异。但是存入液氮保存后，含水量降到
4． 3%的种子，其发芽率、发芽势、发芽指数明显低于含
水量较高的其他处理组种子。含水量 5． 76% ～
10． 03%的种子彼此之间差异不显著。因此，用于超低
温保存的种子，其含水量不宜低于 5． 8%，结合上述存
入液氮后种子炸裂率研究结果，认为合欢种子适宜采
用自然含水量的种子进行超低温保存。
与合欢种子不同，青杄种子含水量从 6． 51%下降
到 3． 56%时，除了种子发芽势没有显著差异外，发芽
率和发芽指数随含水量降低明显降低，显示出对脱水
的敏感。含水量为 3． 56%的种子发芽率和发芽指数
最低，显著低于含水量为 6． 51% ～ 3． 93%的种子。含
水量为 4． 37% ～ 3． 93%的种子这 2 项指标没有显著
差异，但明显低于含水量为 6． 51%的种子。超低温保
存后，种子发芽率和发芽指数随含水量降低呈现先升
高，后下降的趋势，而发芽势一直升高，显示液氮保存
后种子发芽更整齐。但是这 3 项指标变化规律不完全
相同。从发芽率看，含水量 4． 37%和 3． 93%的种子最
高，其次为自然含水量(6． 51%) ，最低为含水量
3． 56%的种子。从发芽势看，超低温保存后含水量
3． 93%和 4． 37%的种子无明显差异，但明显高于含水
量 6． 51%和 3． 56%的种子，表现出含水量较高和较低
的种子发芽整齐度都不高。结果表明，种子含水量降
到 3． 56%时，种子萌发能力明显下降，而 3． 93%时萌
发力最强。因此，自然含水量的种子宜进行适度干燥，
使含水量降至 3． 9%，但不能低于 3． 6%，这种含水量
的种子进行超低温保存可以获得较好的保存效果。
综上所述，2 种种子含水量对超低温保存后萌发
力有影响。合欢种子在自然含水量状态下进行液氮保
存有较高的发芽率(66%以上) ，且发芽整齐，炸裂数
最低(5． 6%) ;而青杄适宜进行超低保存用的种子含
水量范围较窄，适宜进行适度干燥，将含水量控制在
4%，但不低于 3． 6%，以保证有较高的发芽率(60%以
上)和发芽整齐度。
3 讨 论
超低温保存对自然含水量状态下的 2 种树木种子
发芽力有一定影响。对合欢种子，自然含水量在液氮
保存的安全含水量范围内，液氮保存后种子萌发有明
显促进作用。与一些学者的研究结果一致。而青杄种
子在自然含水量状态下液氮保存后，种子萌发力降低。
含水量降低到 4%萌发力较高，但仍然低于液氮保存
前，表现出不同种子液氮保存后萌发力变化的不同趋
势。这与石思信、刘燕等［1，3］对花卉、作物种子的超低
温保存结果一致。
对合欢种子而言，超低温保存时不必要进一步脱
水干燥，种子含水量在 5． 76% ～ 10． 03%时，液氮保存
后种子萌发力没有明显差异，但炸裂率明显提高。种
子存入液氮后炸裂，有学者也观察到这种现象［2，3］，认为
是在冷冻和解冻过程中种子要经受极大的物理压力，如
果种子的细胞间质承受不了如此巨大的压力，就会产生
物理损伤，种皮破裂，这承受力跟种子含水量有关系。
(下转第 40 页)
·53·
研究报告 河英虎 等:合欢和青杄种子超低温保存研究
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26 － 30．
(上接第 35 页)
对青杄种子而言，超低温保存时有必要进一步脱
水干燥，使其含水量降到 3． 9% ～ 4． 4%，种子发芽率
可以达到 60%，比自然含水量状态提高 26． 6%。液氮
保存后青杄种子虽然发芽率比对照组低，但在发芽势
和发芽指数都明显提高，这种现象是液氮保存后一些
种子丧失萌发力，剩余的种子表现出萌发整齐，还是超
低温保存本身对青杄种子萌发也有促进作用，有待进
一步研究。
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·04·
第 32 卷 第 3 期 2013 年 3 月 种 子 (Seed) Vol． 32 No． 3 Mar． 2013