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濒危植物永瓣藤种子休眠与解除



全 文 :收稿日期:2011 - 12 - 13
基金项目:国际竹藤网络中心(1632008004) ;黄山学院博士基金项目(2009 xkjq 002)。
作者简介:潘 健(1968 -) ,女,安徽黄山市人;副教授,博士,主要从事植物资源研究;E-mail:panjian415@ 163. com。
濒危植物永瓣藤种子休眠与解除
潘 健1, 郭起荣2, 方乐金1, 张建伟1
(1.黄山学院, 安徽 黄山 245041; 2. .国际竹藤中心, 北京 朝阳 100102)
摘要:永瓣藤(Monimopetalum chinense Rehd)为我国特有的单种属植物,国家二级稀有濒危保护树种,其种子具休眠特
性。测定了永瓣藤种子千粒质量、含水量、吸水率和种子生活力等指标,分别采用层积、酸蚀和 GA3 处理种子,分析不同
处理对种子萌发的影响。结果表明:永瓣藤种子千粒重为(4. 504 8 ± 0. 055 8)g,含水率为 13. 18% ± 1. 84%,吸水率为
29. 95% ± 1. 58%,种子生活力为 94. 25% ± 0. 017 1%,种子萌发实验的发芽率为 0;层积时间对种子萌发影响不显著,最
高仅为 2. 67% ± 1. 53%,种子经 50% H2SO4 处理 20 min的发芽率为 18. 00% ± 3. 46%,种子经 250 mg /L GA3 处理 24 h
然后再经室内层积 75 d,发芽率达到 72. 67% ± 7. 02%,对照仅为 1. 67% ± 1. 15%,永瓣藤种子休眠首次有效破除。永瓣
藤种子休眠可能与种皮障碍有关,种子内可能存在活性较强的内源抑制物质是引起种子休眠的重要原因,GA3 处理能有
效解除其种子休眠。
关键词: 永瓣藤;种子休眠与萌发;酸蚀处理;赤霉素;层积
中图分类号: S 718 文献标志码: A 文章编号: 1001 - 4705(2012)03-0017-04
Seed Dormancy and Germination of Endangered Plant Monimopetalum chinense
PAN Jian1,GUO Qi-rong2,FANG Le-jin1,ZHANG Jian-wei1
(1. Huangshan College,Huangshan 245041,China;
2. International Centre for Bamboo and Rattan,Beijiang 100102,China)
Abstract:Monimopetalum chinense Rehd,is the specific species in a single genus of China. It was listed as one
of national proteceted plants at the second category in Chian because of its extremely low ability of regeneration
in natural population. Several physiological indexes like the weight per 1 000-seed,content of moisture,the rate
of water absorption and seed vigor were measured. The germination rate were determined under different treat-
ments of stratification,sulphuric acid treatment and the combination of presoaking the seeds with GA3 . The
result showed that the 1 000-seed weight and average water content of the seeds were (4. 504 8 ± 0. 055 8)g,
13. 18% ±1. 84%,resp. The rate of water absorption was 29. 95% ± 1. 58%,the seed vigor was 94. 25% ±
0. 017 1%,but the germination of seed was 0. Stratification time had no significant effect on germination
percentage (GP) ,the highest GP was only 2. 67% ± 1. 53% . The treatment of soaking seed 20 min under
50% H2SO4,the GP was 18. 00% ±3. 46% . The treatment of seed soaked 24 hours under 250 mg /kg,5 000
mg /kg,1 000 mg /kg of GA3,and 75 days of stratification,the GP were 72. 67% ± 7. 02%,68. 00% ± 3. 46,
64. 00% ±5. 29%,resp,but the GP of ck was 1. 67% ± 1. 15% . The results of this study illustrated the
dormancy of M. chinense seeds could be breaken effectively. The mechanical and permeability barrier of seed
coat had a negative effect on germination to a certain extent,seed dormancy of M. chinense was might be due to
the inhibitory substances in the seed. The presoaking seed with GA3 was one of the best way to break
dormancy.
Key words: Monimopetalum chinense;the dormancy and germination of seed;treatment of sulphuric acid;
gibberellic acid;stratification
·71·
研究报告 潘 健 等:濒危植物永瓣藤种子休眠与解除
DOI:10.16590/j.cnki.1001-4705.2012.03.072
永瓣藤(Monimopetalum chinense Rehd)系卫矛科
(Celastraceae)半常绿藤本,为我国特有的单种属植
物,国家二级稀有濒危保护树种[1]。永瓣藤不仅在研
究卫矛科系统发育及地理分布方面具有重要的科学意
义[2],而且其藤蔓缭绕、婀娜多姿,叶色随季节更替而
变化明显,春夏绿色,入秋棕红色,隆冬为深红色,具有
很高的观赏价值,集药用、保健、营养等多种价值于一
身[3,4],是一种极具开发利用前景的珍稀观赏药用种
质资源。目前仅残存于安徽省黄山市祁门县(模式产
地)、江西北部及湖北通山海拔 200 ~ 900 m 的狭窄地
带,林下实生苗极为罕见,自然繁殖更新能力严重衰
退,分布区范围正在不断缩小,如果不及时加以保护,
该物种将更加濒危直至灭绝。
目前对永瓣藤研究主要集中在地理分布、群落学、
种群生态学、分子生物学[5 ~ 9]等方面,生殖障碍可能是
永瓣藤致濒的主要内在因素[10]。永瓣藤种子具有休
眠现象,通过处理其种子发芽率最高仅为 15. 2%[10],
由于永瓣藤种子休眠至今未能有效解除,严重制约了
其种群的自然更新、资源保护和进一步开发进程。种
子发芽率低是导致珍稀树种种群稀少和物种濒危的一
个重要原因[11]。因此,本实验通过对种子形态和不同
处理对永瓣藤种子萌发的研究,分析永瓣藤种子休眠
的原因,探寻解除种子休眠的技术方法,为该物种的保
护及进一步开发利用提供科学依据。
1 材料与方法
1. 1 材 料
永瓣藤种子于 2009 年 10 月采于安徽省祁门县牯
牛降自然保护区。
1. 2 种子千粒重和含水量测定
从自然风干的净种子中随机数取 100 粒种子称
重,重复 8 次,计算平均值、标准差、变异系数,以此测
定种子千粒重[12]。
种子含水量(%)=(自然干燥种子重量 -种子烘
干后的重量)/ 自然干燥种子重量 × 100%。
1. 3 种子生活力的测定
参考 ISTA种子检验规程将新鲜种子于 40 ℃水中
浸泡 24 h后,沿种子的纵轴切开,用质量浓度 0. 1%
的靛蓝试剂染色种子,使种子完全浸没染色 24 h,放置
在 25 ℃黑暗条件下,实验共设 5 个重复,每个重复 100
粒种子。将染成蓝色的种子记为无活力的种子,未被
染成蓝色的种子记为有活力的种子,计算有活力种子
所占的百分比[11]。
随机选取同样处理的种子,进行萌发实验,实验设
5 次重复,每次重复 100 粒种子。
1. 4 种子吸胀实验
采用称重法:将干藏种子实验前用分析天平称重,
然后置于 25 ℃的恒温箱中,并定时将种子取出,用滤
纸吸干其表面的水分,称其重量,种子吸水率(%)=
(种子吸水后重量-种子干重)/种子干重 × 100%,实验
重复 3 次。
1. 5 休眠解除处理
1. 5. 1 层积处理
将种子与湿沙(1∶ 3)混拌,然后置于室内(常温)
进行层积处理,定期检查浇水保持湿润,在层积 30、
45、60、75、90、105 d后分别随机取出 100 粒种子,重复
3 次,测定种子萌发率。
1. 5. 2 酸蚀处理
永瓣藤种子用浓硫酸(比重为 1. 84 g /cm3)浸种,
采用 2 因素随机区组设计见表 1。2 因素为不同浓硫
酸浓度(LD) ,不同时间(SJ)。因素 LD 有 3 个水平,
分别为 10%、30%、50%;因素 SJ分别为 5、20、35 min。
以不经浓硫酸处理种子为对照,每处理 3 次重复,每重
复 50 粒种子。
种子处理完,立即置流水中冲洗 24 h,冲洗后风
干,然后再室内层积 75 d测定种子的萌发率。
表 1 永瓣藤种子处理
因素 LD浓度(%) SJ 时间(s)
水平 1 10 5
水平 2 30 20
水平 3 50 35
1. 5. 3 赤霉素(GA3)处理
分别用浓度为 0、50、250、500、1 000 mg /L 的 GA3
溶液浸泡种子 24 h,再将种子与湿沙(1∶ 3)混拌,然后
置于室内(常温)进行层积处理,定期检查浇水保持湿
润,层积 75 d 测定种子萌发率。各处理设 3 次重复,
每次重复 50 粒种子。
1. 6 数据处理
种子萌发实验均在 25 ℃,10 000 lx、24 h /d光照条
件下,以 2 层滤纸和适量蒸馏水为萌发基质,保持发芽
床的湿润,每天观察记录种子发芽情况。
发芽率 GP(%)=(正常发芽种子粒数 /实验种子
总粒数)× 100%;发芽以胚根长度≧种子长度为
标准。
实验数据采用 Microsoft Excel 2003 和 SPSS 统计
软件进行处理,生根率进行反正弦转换。用 Excel 对
数据进行处理,使用SPSS17 . 0软件进行数据统计
·81·
第 31 卷 第 3 期 2012 年 3 月 种 子 (Seed) Vol. 31 No. 3 Mar. 2012
表 2 层积时间对种子萌发影响
层积时间(d) 30 45 60 75 90 105
平均发芽率(%) 1. 33 ± 1. 53 2. 67 ± 0. 58 2. 00 ± 1. 00 1. 67 ± 1. 15 1. 33 ± 1. 15 2. 67 ± 1. 53
注:数值表示为平均值 ±标准差。下同。
分析,以单因素方差(one-way ANOVA)和最小差异显
著法(LSD)分析不同处理发芽率的差异。
2 结果与分析
2. 1 种子千粒重和含水量的测定
经测定,种子千粒重为(4. 504 8 ± 0. 055 8)g,变异
系数 1. 237 9%,永瓣藤属于小粒种子。自然条件下干
燥种子含水量为 13. 18% ±1. 84%。
2. 2 种子生活力测定
靛蓝染色结果显示,永瓣藤新鲜种子生活力为
94. 25% ±0. 017 1%,种子萌发实验的发芽率为 0,表
明永瓣藤种子存在休眠现象。
2. 3 种子吸水能力
实验测定自然风干的种子含水量为 13. 18% ±
1. 84%,种子在 25 ℃温水中浸泡 24 h 趋于饱和状态,
吸水率为 29. 95% ± 1. 58%,显示永瓣藤种子的透水
性能较差。
2. 4 层积处理对永瓣藤种子萌发率影响
实验结果见表 2,方差分析表明不同层积时间
(F = 0. 831,p > 0. 05)对永瓣藤种子萌发影响差异不
显著,本实验中,种子发芽率最高仅为 2. 67%。以上
说明,层积处理不能打破永瓣藤种子休眠。
2. 5 酸蚀处理对永瓣藤种子萌发率影响
由表 3 可知,不同浓度的浓硫酸对种子萌芽率影
响达极显著水平(F = 13. 387,p < 0. 01) ,通过多重比
较可知 50% H2SO4 处理种子与 30%和 10% H2SO4 处
理差异显著。浓硫酸不同处理时间对种子发芽率影响
差异不显著(F = 1. 933,p > 0. 05) ,H2SO4 浓度 ×处理
时间交互效应对种子萌发影响差异不显著(F =
1. 754,p > 0. 05)。本实验中用 50% H2SO4 处理种子
20 min的发芽率最高,为 18. 00% ± 3. 46%,但还不足
以有效打破种子休眠。
2. 6 GA3 处理对永瓣藤种
子萌发的影响
如图 1 所示,经方差分析不同浓度赤霉素处理间
差异达极显著水平(F = 127. 487,p < 0. 01) ,再对各处
理进行多重比较,可知 A 组(ck)与 B 组(50 mg /L
GA3)间(p < 0. 05)差异显著,分别为 1. 67% ± 1. 15%
和 8. 00% ± 5. 29%,它们均与 C 组(250 mg /L GA3)、
D组(250 mg /L GA3)和 E 组(250 mg /L GA3)的差异
达到极显著水平(p < 0. 01)。C、D、E 组萌发率分别为
72. 67% ±7. 02%、68. 00% ± 3. 46、64. 00% ± 5. 29%,
它们间差异不显著。本实验中采用浓度为 250 mg /L
GA3 浸泡种子 24 h,然后在室内层积 75 d,种子萌发率
达到72. 67%,说明种子休眠被有效打破。
表 3 酸蚀处理对种子萌发影响
浓硫酸浓度(%) 处理时间(s) 萌发率(%) 平均
5 1. 33 ± 1. 15
10 20 1. 33 ± 1. 15 1. 11 ± 0. 38 a
35 0. 67 ± 1. 15
5 3. 33 ± 0. 58
30 20 2. 67 ± 1. 15 3. 33 ± 0. 67 b
35 4. 00 ± 1. 00
5 10. 00 ± 3. 46
50 20 18. 00 ± 3. 46 11 ± 6. 56 c
35 5. 33 ± 1. 15
注:多重比较中,字母相同表示在 0. 05 水平下差异不显著,字母不同表
示在 0. 05 水平下差异显著。
图 1 不同浓度赤霉素处理对永瓣藤种子萌发影响
3 讨论与结论
谢国文认为,永瓣藤的种子特性是其在自然界处
于濒危状态的重要原因之一。其种子小,种皮极度石
化或骨质化,种子难以萌发。坚硬的种皮不透水不透
气和机械阻碍胚的生长而呈现休眠[10]。本研究中,种
子生活力靛蓝染色实验显示永瓣藤种子生活力很高,
但未经处理的完整种子却不能萌发,说明种子有较强
的休眠性;种子吸胀实验也显示其种子吸水性能较差,
通过酸蚀处理可以使种子萌发率达到 18. 00% ±
3. 46%,而对照只有 1. 67%,可以看出永瓣藤种子的
种皮存在一定的机械束缚和透性障碍。
(下转第 22 页)
·91·
研究报告 潘 健 等:濒危植物永瓣藤种子休眠与解除
活力和千粒重,其余指标作为参考指标。实验结果表
明,种子优良度在 95%,生活力在 84. 2%、千粒重在
131. 4 g以上的种子被列为一级种子;种子优良度在
70%,生活力在 70. 1%,千粒重在 128. 1 g 以上的种子
被列为二级种子。(见表 2)。
表 2 降香檀种子 K聚类分析结果
影响因素
聚类中心值
一级 二级
优良度(%) 95. 04 70. 00
生活力(%) 84. 22 70. 12
千粒重(g) 131. 44 128. 13
净度(%) 97. 19 96. 74
水分(%) 14. 40 14. 31
3 讨 论
降香檀种子分级指标测定时,种子优良度、生活力
和千粒重最重要。其中,种子优良度可以通过种子的
外观和内部状况快速鉴定种子的品质;种子生活力可
以直接反映种子的发芽率和田间出苗率;种子千粒重
可以反映种子饱满程度和种子成熟度等。由于降香檀
成熟种子中几乎无其他植物种子夹杂,种子净度较高
且通过增加筛选次数均可提高质量,其种子净度不宜
作为种子质量判断的主要指标。此外,降香檀种子完
全成熟后,种子含水量差异不大,也不宜用于种子质量
判断的主要指标。因此以种子优良度、生活力和千粒
重为主要判断降香檀种子质量合理,对提高种苗质量
和成活率,保证规范化种植等均具有指导意义。
随着中药材种植势头的逐年上升,而相应的中药
材种子检验标准和质量标准缺乏,市场上中药材种子
质量无法得到有效地检验和控制,造成生产过程中种
子品质参差不齐,影响中药材规范化种植。因此,开展
中药材种子检验规程和质量标准研究成为中药材规范
化种植急需解决的重要问题。
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
108 - 111.
(上接第 19 页)
层积处理和 GA3 处理是打破各种休眠因素的有
效处理方法[13]。本实验中层积处理不能打破种子休
眠,推测永瓣藤种子可能不存在胚休眠现象。用一定
浓度 GA3 溶液处理种子,即能打破种子休眠,其中最
高发芽率可达 72. 67%,说明永瓣藤种子可能存在内
源抑制物质,至于存在部位尚需进一步研究。
综上分析可知,永瓣藤种子在自然条件下很难萌
发,种子具有休眠特性,种皮障碍和种子内抑制发芽物
质的存在可能是导致种子休眠的主要原因,用 GA3 处
理可以有效打破种子休眠。
参考文献:
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第 31 卷 第 3 期 2012 年 3 月 种 子 (Seed) Vol. 31 No. 3 Mar. 2012