全 文 ：收稿日期:2010-09-19
基金项目:河北科技师范学院博时基金。
作者简介:郭学民(1965-),男 ,博士 ,教授 ,研究方向:纳米植物细胞生
物学。
通讯作者:冯 萌 ,河北科技师范学院生命科技学院生物技术专业 0601
班本科生。
白刺花种子硬实与萌发特性研究
郭学民 1 , 肖 啸 2 , 梁丽松 3 , 徐兴友1 , 孟宪东 1 , 冯 萌 1
(1.河北科技师范学院生命科技学院 , 河北 秦皇岛 066600;
2河北科技师范学院生命园艺科技学院 , 河北 秦皇岛 066600;
3.中国林业科学研究院林业所 , 北京 100091)
摘要:白刺花种子硬实率高达 88%, 需进行种子处理。本试验采用浓硫酸 10、20、 30、40、 50、60 min浸泡处理 100、80、 65
℃热水浸种处理 ,不同浓度 GA3、IAA处理和 NAA处理以及机械破皮 4种方法处理硬实种子。 结果表明:白刺花硬实种
子浓硫酸处理 50min效果最好 ,在 25℃温度下发芽率达 45%;以 100℃热水处理效果最好 , 在 25℃温度下发芽率为
23.3%;200mg/L的 GA3浸泡种子发芽率达到 45%;机械破皮时种子发芽率达 50%。在上述 4种破除硬实方法中 , 以机
械破皮的处理效果为最好 ,热水处理效果最差。
关键词: 白刺花;种子硬实;发芽率;萌发特性
中图分类号: S722.1 文献标志码: A 文章编号: 1001-4705(2010)12-0038-05
StudyonthePropertiesofHardandGerminationofSophoraVicifoliaSeed
GUOXue-min1 , XIAOXiao2 , LIANGLi-song3 , XUXing-you1 , MENGXian-dong1 , FENGMeng1
(1.ColegeofLifeScienceandTechnology, HebeiNormalUniversityofScience
andTechnology, QinhuangdaoHebei066600, China;
2.ColegeofHorticultureScienceandTechnology, HebeiNormalUniversityof
ScienceandTechnology, QinhuangdaoHebei066600, China;
3.TheResearchInstituteofForestry, TheChineseAcademyofForestry, Beijing100091 , China)
Abstract:ThehardseedrateofSophoravicifoliareachesto88% commonly, soitneedstobetreatedforuse.
Inthisexperiment, theseedsweresoakedbyconcentratedsulfuricacidrespectivelyfor10, 20, 30, 40, 50min
and60min, soakedinhotwaterundertemperaturesof100, 80℃and65℃, soakedinIAA, GA3 andNAAof
diferentconcentrationsrespectivelyandtreatedbymechanicalnonintact.Theresultsshowedthatat25℃, the
bestresultswereobtainedwhentheseedsweresoakedinconcentratedsulfuricacidfor50 min, inhotwater
under100℃, in200mg/LGA3 andtreatedbymechanicalnonintact, inwhichthegerminationpercentagewas
45%, 23.3%, 45% and50%respectively.Inal, theefectofmechanicalnonintacttreatmentwasthebestand
theworstwashotwatertreatment.
Keywords: Sophoravicifolia;seedhard;germinationpercentage;germinationproperty
白刺花(铁马胡烧 、狼牙刺 、苦刺)(Sophoravicifo-
lia)属豆科白刺花属落叶灌木 ,为水土保持树种 、蜜源
植物和绿篱植物 ,其叶及嫩枝可作为绿肥 ,花可食 ,种
子含油及淀粉。根 、花 、叶 、果实均可入药 ,根有清热利
咽 、凉血消肿等作用 ,主治咽喉肿痛 、便血 、肺热咳嗽 、
痢疾 、淋症 、水肿 、衄血和尿血等;花有清热解暑等作
用 ,用于暑热烦渴等;叶有凉血 、解毒和杀虫等作用 ,主
治衄血 、便血 、疔疮肿毒 、疥癣 、烫伤和阴道滴虫病等;
果有清热利湿 、消积止痛等作用 ,主治食积 、胃痛 、腹痛
等 。白刺花种子硬实 ,种皮不透水 ,若不经处理 ,发芽
率极低 ,不能正确反映种子的实际发芽能力。徐本美
等 [ 1]认为 ,白刺花硬实种子是高活力种子 ,李奇 [ 2]研
究表明用 75℃始温浸种 ,余粒处理数次 ,采用 25℃恒
温测定的发芽率最高 。本试验采用硫酸 、热水 、激素处
理和机械破皮 4种方法 ,对白刺花种子硬实与萌发特
性做进一步研究 ,探讨不同处理方法下种子发芽率的
差异 ,以期为白刺花的种子育苗与开发利用提供理论
依据。
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第 29卷 第 12期 2010年 12月 种 子 (Seed) Vol.29 No.12 Dec. 2010
1 材料与方法
1.1 材 料
供试种子 2008年 11月采集于北京 ,室内自然干
燥后收藏 , 2009年 6月进行发芽试验 。
1.2 方 法
1.2.1 种子形态特征 、净度 、千粒重 、硬实率的测定
(1)种子形态特征的测定:种子颜色 、形状通过目
测观察 ,种子大小用游标卡尺随机进行测量(共测定
100粒)。
(2)种子净度的测定:随机称取 200 g种子 ,分出
净种子与杂质 ,称重后计算种子净度 , 5次重复 ,计算
平均值 。
(3)种子千粒重的测定:随机取净种子 100粒称
重 , 8次重复 ,计算平均值 。
(4)种子硬实率的测定:随机取净种子 100粒 ,置
于培养皿中 ,加蒸馏水浸种 24h,统计未吸胀种子数 ,
计算种子硬实率 , 3次重复。
1.2.2 种子吸水率的测定
称取未经任何处理的及经浓硫酸酸蚀 60min的
白刺花种子各 10g,分别放入 50ml的小烧杯中 ,加蒸
馏水浸泡 ,于 6、12、24、36、48、72h分别取出种子 ,在
吸水纸上吸干表面水分 ,称重 ,各进行 3次重复 。
吸水率(%)=(浸种后重量 -浸种前重量)/浸种
前重量 ×100%。
1.2.3 种子硬实的处理
(1)浓硫酸处理:用 98%的浓硫酸对种子分别浸
泡 10、20、30、40、50、60min,取出后立即用自来水冲洗
干净 ,最后用蒸馏水冲洗 ,然后摆放于铺有滤纸的培养
皿中 ,加蒸馏水后 25℃下进行发芽试验 ,每个培养皿
中放 20粒种子 , 3次重复 。
(2)热水处理:将种子分别用 100、80、65℃的热水
浸泡 ,加盖后自然冷却 , 24h后置于培养皿中进行发芽
试验 , 3次重复 。
(3)激素处理:分别用 50、100、200 mg/L浓度的
IAA、GA3和 NAA浸泡种子 24h,取出后用蒸馏水进行
清洗 ,然后置于培养皿中 25 ℃下进行发芽试验 ,每组
3次重复 。
(4)机械破皮处理:将种子用刀片进行破皮 ,吸水
24h后置于培养皿中 25 ℃下进行发芽试验 , 3次重
复 。
1.2.4 发芽试验
在室内发芽 ,每组 20粒 , 3个重复。第 7天统计
发芽势 ,第 15天统计发芽率(胚根突出种皮的长度为
种子长度的一半即为发芽的种子),最后称量幼苗鲜
重 ,经求得平均鲜重 ,来计算种子活力指数 。
发芽势(%)=(规定时间内种子发芽数 /供试种
子数)×100%;
发芽率(%)=(规定时间内种子发芽数 /供试种
子数)×100%;
VI=GI×S;
GI=∑(Gt/Dt)(VI:活力指数 , GI:发芽指数 ,
S:平均鲜重 , Gt:时间 t内发芽数 , Dt:相应发芽日数)。
1.2.5 数据处理
利用 DPSv3.01专业版数据处理系统 ,对各项数
据进行 Duncan新复极差法比较 。
2 结果与分析
2.1 种子的形态特征 、净度 、千粒重和硬实率的测定
结果
白刺花种子颜色呈浅黄色 ,表面较光滑并具有光
泽 ,形状为椭圆形 、卵状球形或近肾形 ,质地坚硬 ,自然
状态下种子硬实率高达 88%。种子大小 、千粒重及硬
实率测定结果见表 1。
表 1 白刺花种子大小 、净度 、千粒重及硬实率
种 子大 小
长(mm) 宽(mm) 厚(mm)
净度
(%)
千粒重
(g)
硬实率
(%)
4.37±0.31 3.01±0.12 2.66±0.14 99.02 24.62 88.13
2.2 种子吸水特性
图 1 种子吸水进程
多数硬实种子种皮非常坚韧 ,往往限制水分的渗
入和种胚的气体交换 ,阻碍 O2的进入和 CO2的排出 ,
从而抑制呼吸 ,能保证萌发所需能量 ,并对种胚存在机
械束缚作用 [ 3] 。从图 1可以看出 ,未经处理的白刺花
种子(ck)吸水率一直很慢 , 到第 3天吸水率仅为
22.29%;而浓硫酸处理 60min的种子 ,在 6 ～ 24h内
吸水量一直在持续增加 , 24 h后吸水逐渐趋于平稳。
同时可以看出 ,经过浓硫酸处理的种子吸水量要比不
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研究报告 郭学民 等:白刺花种子硬实与萌发特性研究
处理的种子吸水量多 ,浸种 72h后 ,经浓硫酸处理的
种子吸水率达 117.37%,是未处理种子的 5倍左右 ,
说明种皮是白刺花种子吸胀的机械障碍 ,而浓硫酸处
理可以破除这种障碍 。
2.3 浓硫酸处理对种子发芽的影响
硫酸 、硝酸等属强酸具有腐蚀性 ,可以增加种皮的
通透性 ,降低种子的硬实率 。从图 2可看出 ,经过浓硫
酸处理不同时间后 ,培养 15d的种子发芽率均比对照
高 ,说明浓硫酸处理可以提高白刺花种子的发芽率。
另外 ,浓硫酸处理时间不同 ,发芽率不同 ,处理 50min
时发芽率最高 ,为 45%,与对照种子的发芽率呈极显
著差异(p<0.01)。浓硫酸处理 50min能较好的破除
白刺花种子的硬实 、提高其发芽率 。从种子的发芽势
(7d的发芽率)可以看出 ,浓硫酸处理可以提高种子
的发芽势 ,与未经浓硫酸处理的呈极显著差异 (p<
0.01),且以处理 50min的最高 ,说明浓硫酸处理在提
高种子发芽率的同时也可提高种子的发芽势。从表 2
中可看出 ,浓硫酸酸蚀都相应地提高了白刺花种子的
活力指数。综合发芽率 、发芽势 、活力指数可以得知 ,
浓硫酸处理种子 50min效果最好。
图 2 浓硫酸处理不同时间种子发芽率
注:大 、小写英文字母分别表示差异显著水平为 p﹤ 0.05和 p﹤ 0.01。
下同。
表 2 浓硫酸不同处理时间对白刺花硬实
种子活力指数的影响
指标 对照 浓 硫酸 酸蚀 时间 (min)
10 20 30 40 50 60
发芽指数 0.470 1.474 1.601 1.532 1.730 1.805 1.504
活力指数 0.047 0.193 0.204 0.156 0.165 0.157 0.117
2.4 热水处理对种子发芽的影响
热水浸种可以软化种皮 ,去掉种皮表层的蜡质和
油脂 ,提高透性和浸出种子内的发芽抑制物 ,所以是提
高种子发芽率的方法之一 [ 4] 。从图 3可看出 ,热水处
理白刺花种子 100℃浸种发芽率最高 ,为 23.33%,且
种子活力指数最大(表 3),与对照种子呈显著性差异
(p<0.05);65、80℃温度浸种发芽率仅为 15%,与对
照种子差异不显著 ,说明热水浸种去除白刺花种子硬
实的效果不佳。
图 3 不同温度热水处理种子发芽率
表 3 不同温度对白刺花硬实种子活力指数的影响
指标 对照 不 同 温度 浸泡(℃)
65 80 100
发芽指数 0.470 0.60 0.60 0.93
活力指数 0.047 0.046 0.047 0.068
2.5 不同浓度的激素对种子发芽的影响
图 4 不同激素浓度处理种子发芽率
采用植物生长调节剂浸种是提高种子发芽率 、培
育壮苗的一种简单易行的有效方法 ,使用此法可以打
破种子休眠 ,破坏妨碍种子萌发的活性物质 ,从而有利
于种子的吸水萌发[ 5] 。从图 4可看出 , GA3 、IAA、NAA
三种植物生长调节剂均能显著提高白刺花种子的发芽
率和发芽势 。经不同浓度的 GA3处理后 ,白刺花种子
的发芽率与对照差异均显著 ,其中以 200mg/L的 GA3
效果最明显 。经不同浓度 IAA处理的白刺花种子发
芽率均与对照呈极显著性差异 ,其中以 50 mg/L的
IAA效果最明显 ,但发芽率低于经 200mg/L的 GA3处
理的种子。经 200mg/L和 100mg/LNAA处理的白刺
花种子发芽率与对照呈极显著差异。由此看出 GA3 、
IAA、NAA三种生长调节剂都对白刺花发芽率有明显
的促进作用 ,同时综合活力指数(表 4)来看 , 200mg/L
GA3处理种子效果最好 。
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第 29卷 第 12期 2010年 12月 种 子 (Seed) Vol.29 No.12 Dec. 2010
表 4 不同浓度激素对白刺花硬实种子活力指数的影响
指标 对照 NAA浓度(mg/L) IAA浓度(mg/L) GA3浓度(mg/L)
200 100 50 200 100 50 200 100 50
发芽指数 0.47 1.20 1.13 0.8 1.20 1.13 1.33 1.53 1.33 0.93
活力指数 0.047 0.099 0.117 0.119 0.126 0.097 0.124 0.149 0.125 0.080
2.6 机械破皮对种子发芽
的影响
机械破皮可损伤硬实种
皮 ,增强透性 ,迅速解除机械
限制作用而促使种子萌
发 [ 6] 。从图 5可看出 ,机械
破皮处理取得了很好的效果 ,活力指数(表 5)、发芽势
和发芽率都极显著的高于未处理的种子。说明机械破
皮处理能很好地破除白刺花种子硬实 ,也表明白刺花
种子的硬实主要是因为种皮的结构影响了种子的透
水 、透气性而造成的。
图 5 机械破皮处理种子发芽率
表 5 机械破皮对白刺花硬实种子活力指数的影响
指标 对照 机械破皮
发芽指数 0.470 2.0
活力指数 0.047 0.28
3 讨论与结论
3.1 由于种皮(有时也包括果皮)坚硬而很难进行吸
胀萌发的种子称为硬实种子[ 7] ,不同植物的种皮细胞
层次和排列 、色素种类和含量以及不透性物质(包括
角质 、胶质 、蜡质 、栓质和半纤维素等)沉积等不同 ,因
而种皮机械强度和透气 、透水性不同 ,即硬实程度不
同 [ 8] 。白刺花种子硬实率高达 88%。但经过机械破
皮后发芽率可提高到 50%,说明造成白刺花种子休眠
的主要原因是其种皮结构阻碍了水分 、气体的交换 ,而
不是生理上的后熟作用引起的 。
3.2 浓硫酸处理是破除种子硬实最常用的化学方法 ,
浓硫酸可腐蚀局部种皮 ,使种壳变薄并消除珠孔等部
位的堵塞物 ,增大种皮的透性 [ 9] 。虽然硫酸处理硬实
效果显著 ,但处理时间较难控制 ,尤其对于种皮较薄的
种子;硫酸具强腐蚀性 ,若操作不当其破坏性较强;处
理后要充分洗净 ,否则易造成酸害;对于受虫害的种
子 ,可能有些种子仍有发芽能力 ,但硫酸易进入伤口而
影响这些种子的发芽能力;浸种后的硫酸溶液应妥善
处理 ,否则易对环境造成污染。本试验研究表明 ,白刺
花种子用浓硫酸处理 50min效果最佳。
3.3 热水浸种可以软化种皮 ,去掉种皮表层的蜡质和
油脂 ,提高透性和浸出种子内发芽抑制物[ 10] ,但不同
种子破除硬实的适宜温度不一 ,浸种时间应视种子大
小和种皮厚薄及水温而定[ 11] 。本试验对白刺花种子
进行热水处理时 , 100℃热水浸种发芽率最高 ,但仅为
23.33%,说明热水浸种去除白刺花种子硬实的效果不
好 ,建议适当延长种子在热水中浸泡的时间。
3.4 GA3、IAA、NAA均能促进多种植物种子的萌发 ,
提高种子活力[ 12 ～ 14] 。应用 GA3处理种子能使细胞分
裂分化而促进种子胚的发育和种子发芽提高种子中过
氧化物酶的活力 ,促进种子解除休眠 ,提高发芽率 [ 3] 。
本试验中 , 200mg/LGA3处理白刺花种子效果最好。
3.5 由于白刺花种子硬实程度差异较大 [ 1] ,采用单
一方法处理很难达到理想的效果 。在本试验和李
奇 [ 2]的试验中 ,白刺花种子最大发芽率均在 50%左
右 ,相对都较低。这在一定程度上说明 ,白刺花种子硬
实的破除可能要多层次 、多方法综合处理 ,需要进一步
研究。
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·41·
研究报告 郭学民 等:白刺花种子硬实与萌发特性研究
(接上页)
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收稿日期:2010-08-17
作者简介:甄宏宇(1981-),男 ,研究生 , 研究方向:园林植物种质资源
研究;E-mail:zhenhongyu2008@163.com。
通讯作者:刘 燕(1963-),女 ,博士 ,教授 , E-mail:chbly@sohu.com。
2种灌木铁线莲种子生物学特性的研究
甄宏宇1, 2 , 刘 燕1, 2
(1.北京林业大学园林学院 , 北京 100083; 2.国家花卉工程技术研究中心 , 北京 100083)
摘要:研究了野生灌木铁线莲(Clematisfruticosa)和灰叶铁线莲(Clematistomentella)种子的千粒重 、含水量 、种子形态及
种子萌发特性。试验结果表明 ,在设定的温度范围 15 ～ 30℃内 , 种子萌发率有明显不同。灌木铁线莲 、灰叶铁线莲种子
发芽历程长 ,始发芽时间晚 , 在 20℃条件下发芽率均达到最高 , 分别为 86.7%、89.3%。光照对 2种铁线莲种子的最终
发芽率影响不大 ,但却显著降低了发芽势 ,黑暗条件更有利于 2种野生铁线莲种子的萌发。
关键词: 灌木铁线莲;灰叶铁线莲;种子生物学特性;萌发率
中图分类号: Q945.6+5 文献标志码: A 文章编号: 1001-4705(2010)12-0042-03
StudyonSeedsBiologicalCharacteristicsof2 OrnametalPlantofSect.Fruticela
ZHENHong-yu1, 2 , LIUYan1, 2
(1.LandscapeArchitectureColegeofBeijingForestryUniversity, Beijing100083, China;
2.NationalFloricultureEngineeringResearchCenter, Beijing100083, China)
Abstract:The1 000-seedsweight, moisturecontent, seedmorphologyandgerminationcharacteristicsfrom2
wildspeciesofClematissect.Fruticelawereinvestigated.Theresultsshowedthattheopportunegermination
temperaturewas20 ℃ forClematisfruticosaandClematistomentelawithgerminationrate86.7%, 89.3%
separately.Lighthadlitleefectsonseedgerminationlevel, butthegerminatingenergywassignificantlyde-
creased.Thedarkenvironmentwaspropitiousfortheseedgerminationofthe2 wildspeciesofclematis.
Keywords: Clematisfruticosa;Clematistomentela;seedcharacteristics;germinationrate
随着经济高速发展及城市化进程的不断加快 ,我
国城市绿地面积逐年大幅增加 ,建设节水型园林已成
为园林行业发展的一个重要趋势。开展节水耐旱园林
植物的引种驯化和推广工作具有非常重要的现实意
义 。铁线莲属许多植物原种就有很高的观赏价值及多
种抗逆性。
灌木铁线莲 (Clematisfruticosa)和灰叶铁线莲
(Clematistomentela),夏季开花 ,花期长 、花蕾繁茂 ,观
赏价值高 ,从原生境分布看耐干旱 ,适应性强。本文研
究了灌木铁线莲和灰叶铁线莲瘦果(实际应用中称为
种子)的生物学特性 ,包括千粒重 、含水量 、瘦果形态 ,
探讨了其萌发的适宜温度和光照条件 ,旨在为 2种野
生铁线莲的引种栽培奠定基础 。
1 材料与方法
1.1 材 料
灌木铁线莲于 2009年 10月下旬采集于山西省大
同市小石子山海拔 1 290m处;灰叶铁线莲于 2009年
10月下旬采集于宁夏灵武市白芨滩自然保护区大泉
管理站境内的毛乌素沙漠南缘海拔 1 175m处。将在
生产上可称为 “种子”的瘦果 ,室温下通风干燥并去除
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第 29卷 第 12期 2010年 12月 种 子 (Seed) Vol.29 No.12 Dec. 2010