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赤皮青冈种子质量与萌发特性研究



全 文 :中国农学通报 2012,28(34):27-30
Chinese Agricultural Science Bulletin
基金项目:“十二五”国家科技支撑项目“楸树和赤皮青冈珍贵用材林定向培育技术研究与示范”(2011BAD21B03)。
第一作者简介:景美清,女,1986年出生,内蒙古呼和浩特人,在读硕士,主要从事林木定向培育工作。通信地址:410004湖南省长沙市韶山南路498
号中南林业科技大学林学院,Tel:0731-85623011,E-mail:jingmeiqing113@163.com。
通讯作者:李志辉,男,1957年出生,湖南益阳人,教授,博士生导师,博士,主要从事林木培育方面的研究和教学工作。通信地址:410004湖南省长沙
市韶山南路498号中南林业科技大学林学院,Tel:0731-85623011,E-mail:lzh1957@126.com。
收稿日期:2012-06-04,修回日期:2012-10-10。
赤皮青冈种子质量与萌发特性研究
景美清,李志辉,杨模华,吴丽君,宋 倩
(中南林业科技大学,长沙 410004)
摘 要:为了缩短种子发芽时间,提高种子发芽率,研究其内果皮、种皮、硫脲以及不同浓度的赤霉素对种
子萌发的影响,以赤皮青冈种子为材料,测定种子的质量指标,掌握该种子的基本特性。结果表明:
(1)赤皮青冈种子呈现卵状圆柱形,坚果,内果皮光滑,颜色为褐色或亮棕色。整个种子无胚乳结构,去
掉种皮后是一个团状胚的结构。种子长(1.82±0.35) cm,种子宽(1.35±0.08) cm,种脐宽(0.76±0.36) cm,
壳斗宽(1.61±0.18) cm,壳斗内径(1.60±0.09) cm,壳斗高(0.698±0.102) cm,百粒重为(150.1±40.95) g,鲜
种子含水率在40%左右,未经贮藏种子发芽率为44.2%,发芽时间达68天。(2)同时,去掉内果皮和种皮,
种子萌发所需时间最短,发芽率达66.5%;4%硫脲液浸泡处理,种子的露白和萌发时间也较短,发芽率
为 56.5%;200 mg/kg、600 mg/kg浓度的 GA3 2组处理,种子的发芽率分别为 34.0%、45.8%,说明
600 mg/kg的浓度处理效果较佳。
关键词:赤皮青冈种子;质量特性;休眠;萌发特性
中图分类号:S722.1 文献标志码:A 论文编号:2012-2085
The Study on Seed Quality and Germination Characteristics of Cyclobalanopsis gilva (Bl.) Oerst.
Jing Meiqing, Li Zhihui, Yang Mohua, Wu Lijun, Song Qian
(Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004)
Abstract: In order to shorten seed germination time, enhance seed germination rate, study the influence
coming from endocarp, seed coat, thiourea and different concentrations of gibberellins on seed germination, the
author chose the Cyclobalanopsis gilva (Bl.) Oerst seed for the materials, determined the seed quality index,
mastered the basic characteristics. The results showed that: (1) the Cyclobalanopsis gilva (Bl.) Oerst seed was
cylindrical and seed was smooth. The color of seed was brown. The whole seed structure removed coat was a
total embryo without endosperm structure, the average length of seed was (1.82±0.35) cm, and its width was
(1.35±0.08) cm, average hilum length was (0.76±0.36) cm, average cupule length was (1.61±0.18) cm, average
cupule inside was (1.60 ± 0.09) cm, average cupule height was (0.698 ± 0.102) cm. Hundred-grain was
(150.1±40.95) g. The seed moisture content was around 40%. In its nature habitation, the seed germination
percentage was 44.2% , germination time was 68 d. (2) Subtract endocarp, germination time significantly
reduced, and germination rate significantly increased. The author removed the endocarp and seed coat, seed
germination time was the shortest and germination rate reached 66.5%. By 4% thiourea treatment, also shorten
germination time, germination rate was 56.5% . By 200 mg/kg, 600 mg/kg GA3 two treatment in different
degrees separately, germination rate was 34.0%, 45.8%, achieving the better effect on 600 mg/kg treatment.
Key words: seed of Cyclobalanopsis gilva (Bl.) Oerst; quality characteristics; dormancy; germination
characteristics
中国农学通报 http://www.casb.org.cn
0 引言
赤皮青冈[Cyclobalanopsis gilva (Bl.) Oerst.]属壳
斗科青冈属,高大乔木,又名红椆,材质优良、坚硬,是
珍贵用材树种。主要分布于华东、贵州、台湾等地,目
前赤皮青冈的天然林已甚是罕见[1]。
面对中国经济迅速发展对珍贵用材产品的巨大需
求,解决供需矛盾的唯一出路就是立足国内,通过大力
发展珍贵大径级材,提高中国珍贵用材商品林产量和
质量,以缓解中国社会经济迅速发展对珍贵用材商品
林的巨大需求。因此,应采取集约化、配套化的珍贵用
材定向生产的革命性技术,尽快推进珍贵大径材培育,
保证木材安全。中部地区赤皮青冈高附加值珍贵用材
林定向生产关键技术研究与示范项目,将构建中国珍
贵及高附加值用材的技术体系,为确保中国木材资源
储量稳定增长、持续安全供给及减少珍贵大径材结构
性短缺提供技术支撑[2-5]。
赤皮青冈种子属于顽拗性种子,在自然条件下的
萌发时间很长,发芽率较低[6-11]。打破种子所处的这种
限制,提早播种,对缩短育种年限和加速苗木繁育具有
重要意义[12-16]。笔者研究了对种子分别进行去掉内果
皮、去掉内果皮和种皮、不同浓度赤霉素溶液浸泡、硫
脲试剂浸泡等处理方式[17],探讨种子休眠的有效解除
方式,以期缩短种子萌发时间、提高发芽率。
1 材料与方法
1.1 试验时间、地点
试验于 2011年 10月—2012年 4月在中南林业科
技大学森林培育学科重点实验室内进行。
1.2 试验材料
于2011年从湖南省邵阳市洞口县、湖南省怀化市
2个地区采种,带回室内,经过浸种处理后,置于流水
或者清水中浸泡(无流水每天换1次水)2~3天后,闷死
果内的虫子,而后置于阴凉通风处自然干燥48 h,让果
实内含水量恢复到或者稍低于浸种前,然后依照试验
进行储藏设置。
1.3 试验方法
1.3.1 种子质量特性 将采集回来的赤皮青冈种子混合
均匀后,用四分法随进取样,20粒为1组,分别取10组
饱满健康的种子,用游标卡尺对种子长度、种子宽度、
种脐宽度、壳斗厚度、壳斗宽度、壳斗内径等 6项形态
特性进行测定,同时进行种子的长宽比计算。
1.3.2 种子含水率的测定 参照GB 2772—1999《国际
种子检验规程》中测定种子含水率的方法,将采集后未
经任何处理的种子混混匀后,取样并称取20 g,3个重
复,并将称好的样品放在预先烘干的铝盒内,放入烘箱
中,盒盖打开放在盒旁边,先用70℃烘4.5 h后,然后在
(103±1)℃烘干7~8 h,烘至恒重。种子含水量的计算,
见公式(1)。
种子含水率 =[(种子鲜重 -种子干重)/种子鲜
重]×100%…………………………………………… (1)
1.3.3 种子发芽率测定 选择没有病虫害的种子分散于
铺垫了脱脂棉培养皿中,上下各用2张滤纸保湿,每个
处理20粒饱满种子,重复3次。置于25℃恒温培养箱
内培养,每隔2天换1次水并观察,种子萌发以胚根长
度达到0.5 cm为准,种子萌发每24 h测定1次,计算发
芽率和发芽指数(见公式(2))。在连续5天不发芽时计
算发芽率,见公式(3)。式中:Gt为当天发芽数,Gd为
天数。
种子发芽率指数=S(Gt/Gd)…………………… (2)
种子发芽率=(正常发芽种子总数/参试种子总
数)×100%…………………………………………… (3)
1.3.4 种子休眠的解除 分别设置6种处理,每个处理3
个重复,每个重复20粒种子。
(1)处理1。4%浓度的硫脲,浸种24 h。
(2)处理2。将种子于清水浸泡24 h后,不伤害内
部的胚,去掉内果皮。
(3)处理3。将种子于清水浸泡24 h后,不伤害内
部的胚,去掉内果皮和种皮。
(4)处理 4。200 mg/kg浓度的GA3溶液浸泡种子
24 h。
(5)处理 5。600 mg/kg浓度的GA3溶液浸泡种子
24 h。
(6)处理6。不对种子进行任何处理,作为此试验
的对照处理。
1.3.5 试验仪器 智能光照培养箱(上海);1/10000电子
分析天平(上海)。
1.3.6 统计分析 应用SPSS数据统计分析软件,对种子
物理性状特征值之间的相关性进行统计分析。
2 结果分析
2.1 赤皮青冈种子质量特性研究
2.1.1 赤皮青冈种子现状 赤皮青冈属于壳斗科树种,故
其种子是淀粉类种子,在结实和一般种子的储存方式
下,容易出现虫害、鼠害和鸟食现象,极大地影响着该种
子的正常结实产量、苗木的繁育、丰产栽培等等方面,进
而在一定程度上降低了该树种的定向培育可能性。
2.1.2 赤皮青冈种子的形态特征 赤皮青冈种子呈现卵
状圆柱形,坚果,内果皮光滑,颜色为褐色、亮棕色。整
个种子无胚乳,去掉种皮的部分为 1个团状胚结构。
种子长(1.82±0.35) cm,种子宽(1.35±0.08) cm,种脐宽
(0.76 ± 0.36) cm,壳斗宽 (1.61 ± 0.18) cm,壳斗内径
·· 28
景美清等:赤皮青冈种子质量与萌发特性研究
(1.60±0.09) cm,壳斗高(0.698±0.102) cm,其种子的重
量比较大,按照GB 2772—1999《国际种子检验规程》
测得百粒重为(150.1±40.95) g。
人工采种的赤皮青冈种子的净度约为93%。赤皮
青冈鲜种子含水率在 40%左右,未经贮藏的赤皮青冈
种子的室内发芽率为 44.2%,发芽时间长达 68天。由
于赤皮青冈种子属于淀粉类种子,容易遭受虫害,一般
情况下,受虫害的种子外表完整,不容易被发现,其中
被虫蛀的种子约占试验所用的种子总数的 5.18%,由
此导致的赤皮青冈种子质量下降。
2.1.3 种子形态特征的变异分析 通过对湖南洞口、怀
化2个种源的赤皮青冈种子各项质量指标进行测定分
析发现(见表 1),赤皮青冈种子在种群水平以及种群
内部都存在一定程度的差异和变异。怀化的赤皮青冈
种子体积明显大于洞口的种子体积。在相关形态指标
的测定过程中,变异系数最大的是 0.611(种子长度),
最小的是0.044(种子长宽比)。
2.2 不同处理赤皮青冈种子的萌发特性
对及时采集的赤皮青冈种子经过上述 6种不
同的解除休眠的处理方式,测定种子的发芽率、露
白最短时间(第 1粒种子露白所需要的天数)、发
芽最短时间(第 1粒种子发芽所需的天数)等萌发
特性。
2.2.1 内果皮与种皮对种子萌发的影响 去掉种子外壳
包裹的部位和程度不同,种子的发芽率存在一定的差
异。同时,去掉内果皮和种皮的发芽率(66.5%)明显高
于去掉内果皮的发芽率(50.0%)。而在这 2种处理下,
种子的发芽率均显著高于不做任何处理的空白试验的
发芽率(10%)。说明去掉种子坚硬外壳包裹的程度越
大,种子的通透性越强,物理性的抑制越少,发芽时间
越短,发芽率越高。
2.2.2 试剂处理对种子萌发的影响 以 4%硫脲液、
200 mg/kg、600 mg/kg浓度的GA3处理带种皮(去内果
皮)种子的发芽率分别是 56.5%、34.0%、45.8%(表 2),
说明试剂硫脲和不同浓度的GA3,均可以不同程度地
促进种子的萌发,缩短种子萌发的时间。其中,以4%
硫脲液处理效果较好,600 mg/kg浓度的GA3处理的效
果次之。
编号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
平均值
标准差
变异系数
种子长度/cm
1.745
1.746
1.573
1.492
1.500
1.485
2.052
2.007
2.174
1.871
1.895
2.044
1.886
1.925
2.025
1.479
1.781
1.754
1.991
2.171
1.830
1.118
0.611
种子宽度/cm
1.418
1.404
1.351
1.228
1.287
1.270
1.433
1.430
1.401
1.374
1.395
1.405
1.312
1.388
1.391
1.275
1.385
1.377
1.399
1.434
1.311
0.121
0.091
种脐宽度/cm
1.110
1.077
0.940
1.984
0.940
0.984
1.006
1.040
1.044
1.005
1.188
1.098
1.112
1.185
1.105
1.121
1.114
1.110
1.096
1.122
1.004
0.201
0.200
壳斗宽度/cm
1.658
1.455
1.400
1.478
1.337
1.300
1.482
1.484
1.451
1.424
1.445
1.455
1.362
1.438
1.441
1.325
1.435
1.427
1.449
1.484
1.447
0.206
0.142
壳斗高度/cm
0.600
0.621
0.596
0.672
0.596
0.610
0.637
0.629
0.639
0.614
0.800
0.702
0.714
0.733
0.728
0.789
0.775
0.660
0.680
0.600
0.670
0.100
0.149
壳斗内径/cm
1.238
1.201
1.118
1.168
1.137
1.116
1.174
1.180
1.102
1.124
1.200
1.203
1.106
1.201
1.189
1.140
1.212
1.199
1.214
1.251
1.412
0.126
0.089
种子长宽比
1.230
1.244
1.164
1.215
1.166
1.169
1.432
1.403
1.552
1.362
1.358
1.455
1.438
1.387
1.456
1.160
1.286
1.274
1.423
1.514
1.334
0.059
0.044
表1 赤皮青冈种子物理性状特征值
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中国农学通报 http://www.casb.org.cn
3 结论
(1)由于赤皮青冈种子属于淀粉类种子,且种子颗粒
较大,在一般的生长状态和保存下容易遭受虫害、鼠害和
鸟食。由此导致种子的总体质量下降,随之赤皮青冈的
萌发育苗以及其他的相关试验都将会受到显著影响。
(2)赤皮青冈种子质量特性。赤皮青冈种子呈卵
状圆柱形,赤皮青冈种子呈现卵状圆柱形,坚果,内果
皮光滑,颜色为褐色、亮棕色。整个种子没有胚乳结
构,去掉种皮的部分为一个团状胚的结构,呈现乳白
色。其种子的重量比较大,百粒重为(150.1±40.95) g。
赤皮青冈鲜种子含水率在 40%左右,未经贮藏的赤皮
青冈种子的室内发芽率为44.2%的发芽率。
(3)不同种源的赤皮青冈种子形态特征的比较分
析。赤皮青冈种子的形态特征无论是在种群内还是种
群间都存在一定的变异。湖南洞口种源的种子长度、
体积明显要大于湖南怀化种源的种子。在赤皮青冈种
子的7个形态指标中,变异系数最大的是种子长度,为
0.611,最小的是种子长宽比,为0.04。
(4)内果皮与种皮的对赤皮青冈种子萌发的物理
性抑制。研究表明,其他萌发条件相同时,当赤皮青冈
种子去掉内果皮后,层积时间明显缩短,发芽率显著提
高;当同时去掉内果皮和种皮后,种子所需的发芽时间
最短,发芽率达到最高,这说明内果皮和种皮的机械阻
力和透气性是导致种子休眠的重要因素,内果皮和种
皮一旦被剥除,休眠即解除,种子的通水透气能力提
高,内部参与相关生理反应单位活性激活提高,呼吸作
用增强,种子迅速进入萌发状态。
(5)试剂处理对赤皮青冈种子萌发的影响。利用
药剂处理种子,从植物激素水平促进或者抑制种子的
生理活动。本试验中采用硫脲和不同浓度的生长调节
物质GA3处理试验材料,均可明显解除种子的休眠,加
速种子的萌发。尤其要指出的是,2组GA3溶液处理
中,萌发速率和发芽率方面,以600 mg/kg的浓度处理
效果较佳。
4 讨论
随着中国建材业的进一步发展和高档家具家装材
料的需求量大幅度增加,市场对赤皮青冈的需求会越
来越大。长期以来,受各种因素的影响,原始林地锐
减,取而代之的是树种单一、生态系统稳定性差的人工
针叶林,对生态环境造成了严重影响。在新一代人工
林树种结构调整及园林绿化中,选择赤皮青冈造林,对
珍贵用材的培育、生态系统的稳定和环境的保护将起
重要的促进作用。因此,合理开发利用赤皮青冈资源,
必将产生重大的经济、生态和社会效益。
从国家层面看,在中国珍贵用材树种培育研究起
步较晚,珍贵阔叶树种的培育研究较为浅显,要实现珍
贵用材树种的良种选育和丰产集约培育研究,首要的
工作是了解和掌握树种的生物学特性、生态学特性以
及生长机制等基础项内容。而种子是育苗、造林的物
质基础,种子品质的好坏直接关系到苗木生产及造林
的成效。因此,开展林木种子的休眠、萌发、种子活力
等种子生理方面的研究,对种子的贮运、保存和育苗生
产等具有重要的现实意义。
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处理
1
2
3
4
5
6
发芽率/%
56.5
50.0
66.5
34.0
45.8
10.0
露白最短时间/d
23
19
15
29
26
33
发芽最短时间/d
36
34
29
49
40
51
表2 种子萌发特性
·· 30