全 文 :书第 43卷 第 1期 东 北 林 业 大 学 学 报 Vol.43 No.1
2015年 1月 JOURNAL OF NORTHEAST FORESTRY UNIVERSITY Jan. 2015
1)“十二五”国家科技计划课题(2013BAJ-12B02-2)。
第一作者简介:何淼,女,1975 年 9 月生,东北林业大学园林学
院,副教授。E-mail:hemiao_xu@ 126.com。
收稿日期:2014年 7月 8日。
责任编辑:任 俐。
香蓼种子休眠与萌发特性1)
何淼 常进 刘娇
(东北林业大学,哈尔滨,150040)
摘 要 以香蓼(Polygonum viscosum)种子为试验材料,研究不同处理对香蓼种子休眠与萌发特性的影响。
结果表明:去皮种子的发芽率明显高于未去皮种子,其发芽率为 36.67%;去皮与未去皮的香蓼种子在达到饱和时
的吸水率分别为 25.01%、26.03%,差异不显著(P>0.05)。香蓼种子在 25 ℃、光照强度 1 900~ 2 000 lx条件下发芽
势、发芽率均较高;浓硫酸处理在一定程度上能够提高种皮透性;用 6-苄基腺嘌呤(6-BA)、赤霉素(GA3)、a-萘乙
酸(NAA)处理破皮香蓼种子均在一定程度上提高了种子萌发率,其中 GA3 处理效果最好;香蓼种子萌发的最佳组
合处理为破皮种子经 200 mg·L-1GA3 浸泡 48 h,其发芽率与发芽势分别达到 58.00%和 31.33%,平均发芽时间最
短,仅为 4.36 d。
关键词 香蓼(Polygonum viscosum) ;种子;休眠与萌发
分类号 S330.3+3
Dormancy and Germiation Properties of Polygonum viscosum Seeds / /He Miao,Chang Jin,Liu Jiao(Northeast For-
estry University,Harbin 150040,P. R. China)/ / Journal of Northeast Forestry University,2015,43(1) :17-19,27.
We studied the effect of different disposals on Polygonum viscosum seeds. Peeled germination rate was significantly
higher than unpeeled seed germination rate of 36.67%. Peeled and unpeeled incense smartweed seeds reached saturation
absorption were 25.01% and 26.03% (P>0.05) ,respectively. For P. viscosum seeds at 25 ℃,light of 1 900-2 000 lx,
there were the highest germination rate and germination potential,and it was the best conditions for seeds germination. The
concentrated sulfuric acid treatment and then 200 mg·L-1 GA3 soaking can improve the germination rate. GA3,6-BA and
NAA treatments improved the germination rate,and GA3 was the best. The mechanical damage seeds after soaking in 200
mg·L-1 GA3 48 h were with the germination rate and germination energy of 58.00% and 31.33%,respectively,with the
average germination speed of 4.36 d.
Keywords Polygonum viscosum;Seeds;Dormancy and germination
香蓼(Polygonum viscosum)是蓼科(Polygonace-
ae)蓼属的一年生草本植物,主要分布在黑龙江省、
吉林省、辽宁省、台湾地区,俄罗斯、朝鲜、日本、印度
等地也有分布[1]。香蓼为一年生草本,植株具香
味,总状花序呈穗状,花期 7—9 月份,瘦果宽卵
形[2]。香蓼作为蓼属植物中较为珍贵的芳香植物,
目前处于野生状态且资源相对稀少。蓼属植物中部
分种子存在休眠现象且不易萌发。其种子萌发是复
杂的生理过程,亦是保证植物生长的重要阶段,环境
条件中的温度、水分、光照、土壤及种子自身条件中
的酶、激素等都能够影响种子的萌发[3]。对蓼科蓼
属种子休眠原因的研究中表明:种皮障碍、胚形态发
育不完全、化学抑制物质[4-6]等均可导致种子休眠。
目前有关香蓼的挥发油[7]已有初步研究,但有关香
蓼种子休眠与萌发特性还尚未见报道。本研究通过
对香廖种子休眠与萌发特性进行定性试验,探索促
进其萌发的条件,为深入探讨这种植物的生态适应
机制提供依据,同时为生产中获得大量种苗,建立种
植资源圃,以及为进行进一步的杂交育种及品种选
育工作提供理论基础和技术支持,对香蓼的工厂化
生产具有一定现实意义。
1 材料与方法
1.1 试验材料
2012年 9月份于黑龙江省尚志市帽儿山(45°
20 ~45°20N,127°30 ~ 127°34E)采集野生香蓼种
子。空瘪粒采用水选法漂出,然后将饱满种子于室
温下阴干后装入牛皮纸袋中,室温储藏备用。
1.2 香蓼种子休眠特性的测定
种皮机械障碍测定:将香蓼未破皮种子和破皮
种子分别在蒸馏水中浸泡 48 h,75%乙醇消毒 30 s,
0.1% HgCl2 消毒 6 min,放入 MS+30 g·L
-1蔗糖+8
g·L-1琼脂的培养基中。试验条件为(25±2)℃,光
照强度 1 500~2 000 lx,光照时间 16 h·L-1。每处理
50粒种子,重复 3 次。计算发芽率。发芽率 =(已
发芽种子数 /总粒数)×100%。
种皮透水性测定:未破皮种子和破皮种子称质
量并浸泡于蒸馏水中,分别在 1、2、3、4、8、12、24、
36、48 h时取出,用滤纸吸干种子表面水分称质量,
直至种子质量不再变化为止。每处理 50粒种子,重
复 3 次,计算吸水率。吸水率 =[(吸水后质量-吸
水前质量)/吸水前质量]×100%。
DOI:10.13759/j.cnki.dlxb.20141226.025
1.3 香蓼种子萌发特性的测定
不同温度处理:将香蓼种子种皮划破后,200
mg·L-1GA3 浸种 48 h,分别置于常温 5、15、20、25、30
℃,5 ℃ /25 ℃(夜 12 h /昼 12 h)、20 ℃ /30 ℃(夜 12 h /
昼 12 h)下进行发芽试验,光照强度为 1 900~2 000 lx。
不同光照强度处理:将香蓼种子种皮划破后,
200 mg·L-1GA3 浸种 48 h,在 1 900~2 000 lx、400~
500 lx、黑暗条件下进行发芽试验,温度为 25 ℃。
不同酸蚀时间处理:分别用浓硫酸浸泡种子 0、
3、5、8、10 min后用蒸馏水冲洗干净,用 200 mg·L-1
GA3 浸种 48 h后进行发芽试验。温度为 25 ℃,光照
强度 1 900~2 000 lx。
不同质量浓度及种类的外源植物生长调节剂处
理:用 GA3(100、200、300、500 mg·L
-1)、6-BA(50、
100、150、200 mg·L-1)、NAA(10、50、100 mg·L-1)
处理未破皮种子,以蒸馏水浸泡 48 h 未破皮种子为
对照;将香蓼种子种皮划破再经过上述处理,对照为
破皮种子。温度为 25 ℃,光照强度 1 900~2 000 lx。
1.4 数据分析
采用 Excel和 SPSS19.0软件进行方差分析及多
重比较分析(Duncan’s法)。
2 结果与分析
2.1 香蓼种子休眠影响因素
2.1.1 种皮机械障碍特性
相同光照条件下,在无菌培养基中未破皮种
子不萌发,而破皮种子的萌发率为 36.67%,最早
萌发时间为第 3 d。由此说明,香蓼种子的萌发受
到种皮的机械阻碍作用,破皮种子更易萌发。
2.1.2 种皮吸水性测定分析
试验结果如图 1 所示。在吸水过程中,香蓼未
破皮种子与破皮种子的吸水趋势大致相同,但就整
个吸水过程而言,破皮种子的吸水率均略高于未破
皮种子,在 4 h之前比较明显,这说明破皮有助于香
蓼种子快速吸水。在 4 h之后吸水曲线呈缓慢上升
趋势,饱和状态出现在 36 h 左右,在饱和状态下未
破皮种子与破皮种子的吸水率差异不显著,吸水率
分别为 25.01%、26.03%。
图 1 香蓼种子吸水曲线
2.2 香蓼种子萌发特性
2.2.1 温度对种子萌发的影响
不同温度处理对种子发芽率、发芽势、平均发芽
时间进行方差分析(表 1) ,25 ℃条件下,种子发芽
率和发芽势均为最高,分别达到 58.00%和 31.33%。
这与其他 6个温度处理下的结果相比,差异极显著
(P<0.01) ;在 25 ℃条件下,平均发芽时间最短,仅
为 4.36 d,说明种子发芽速度在 25 ℃条件下最快,
同时在 5 ℃条件下香蓼种子几乎不萌发。
2.2.2 光照强度对种子萌发的影响
不同光照强度处理均在第 2 d 开始发芽(表
2)。不同光照强度条件对香蓼种子发芽率、平均
发芽时间影响差异不显著(P>0.05)。在光照强度
为 1 900 ~ 2 000 lx和黑暗条件下,平均发芽时间差
异显著(P<0.05)。在光照强度为 1 900 ~ 2 000 lx
条件下,种子的发芽率和发芽势均最高,分别为
58.00%和 31. 33%,平均发芽时间最短,仅为 4.36
d。所以,香蓼种子在光照强度为 1 900 ~ 2 000 lx 时
萌发效果最好。
2.2.3 不同时间浓硫酸处理对种子萌发的影响
经过不同时间浓硫酸处理后,香蓼种子的发芽
率和发芽势与对照组相比,均差异显著(P<0.05)
(表 3)。发芽率和发芽势在不同处理时间下差异显
著(P<0.01) ,但平均发芽时间并未达到显著水平(P>
0.05)。随浓硫酸处理时间的延长,其发芽势呈现先
升高后降低的趋势。在 1 900~2 000 lx光照强度下经
浓硫酸处理 5 min时,其发芽率和发芽势均达到最高,
其发芽率为 24.67%,较其他处理差异显著(P<0.05)。
81 东 北 林 业 大 学 学 报 第 43卷
表 1 温度对种子萌发的影响
温度 /
℃
发芽率 /
%
发芽势 /
%
平均发芽
时间 /d
最早发芽
时间 /d
5 (0.67±0.67)aA (0.67±0.67)aA (6.00±2.00)fF 6
15 (32.67±0.67)cC (22.67±0.67)cC (5.20±0.05)dD 3
20 (38.67±1.33)dD (24.67±0.67)cCD (5.01±0.02)cC 3
25 (58.00±1.15)gG (31.33±0.67)eE (4.36±0.02)aA 2
30 (50.67±0.67)fF 24.00cC (4.80±0.02)bB 2
5 /25 (28.00±1.15)bB (18.00±1.15)bB (5.60±0.02)eE 2
20 /30 (44.67±0.67)eE (27.33±0.67)dD (4.73±0.02)bB 2
注:数据为平均值±标准误;同列不同小写字母表示差异显著(P<
0.05) ,同列不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)。
表 2 光照强度对种子萌发的影响
光照强
度 / lx
发芽率 /
%
发芽势 /
%
平均发芽
时间 /d
最早发芽
时间 /d
1 900~ -2 000 (58.00±1.15)aA (31.33±0.67)bA (4.36±0.02)aA 2
400~500 (55.33±0.67)aA (28.67±1.33)abA (4.48±0.04)aA 2
黑暗 (55.33±0.67)aA (26.67±0.67)aA (4.47±0.07)aA 2
注:数据为平均值±标准误;同列不同小写字母表示差异显著(P<
0.05) ,同列不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)。
表 3 不同时间浓硫酸处理对种子萌发的影响
浸种时
间 /min
发芽
率 /%
发芽势 /
%
平均发芽
时间 /d
最早发芽
时间 /d
3 (10.00±1.15)bcBC (4.67±0.67)bcBC (5.96±0.15)aA 4
5 (24.67±0.67)dD 8.00dC (7.58±0.18)aA 6
8 (13.33±1.76)cC (6.67±0.67)cdC (9.74±0.08)aA 9
10 (6.67±0.67)bB (2.67±0.67)abAB (15.14±0.27)aA 14
0 (1.33±0.67)aA (1.33±0.67)aA (30.00±17.04)aA 31
注:数据为平均值±标准误;同列不同小写字母表示差异显著(P<
0.05) ,同列不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)。
2.2.4 外源植物生长调节剂对种子萌发的影响
不同外源植物调节剂处理种子,其发芽率、发芽
势均显著高于对照组,平均发芽时间均低于对照组
(除 150、200 mg·L-16-BA外) (P<0.05) (表 4)。
表 4 外源植物生长调节剂对破皮种子萌发的影响
激素处理 /
mg·L-1
发芽率 /
%
发芽势 /
%
平均发芽
时间 /d
最早发芽
时间 /d
GA3 100 (12.67±0.67)bB 4.00bB (5.51±0.11)eE 2
200 (58.00±1.15)iH (31.33±0.67)hH (4.36±0.02)cC 2
300 (53.33±0.67)hG (26.00±1.15)gG (4.74±0.14)dD 2
500 46.00gF (18.00±1.15)fF (5.56±0.15)eE 2
6-BA 50 (35.33±0.67)fE (17.33±0.67)fEF (6.49±0.11)fF 2
100 (32.67±0.67)eE (14.67±0.67)deDE (6.90±0.02)gG 2
150 (23.33±0.67)cC 10.00cC (7.00±0.05)gG 2
200 (12.67±0.67)bB (8.67±0.67)cC (7.10±0.05)gG 4
NAA 10 14.00bB (13.33±0.67)dD (2.10±0.10)aA 2
50 (22.00±1.15)cC (16.67±0.67)efEF (2.22±0.09)aA 2
100 (26.67±0.67)dD (18.00±1.15)fF (2.68±0.05)bB 2
蒸馏水 (0.67±0.67)aA (0.67±0.67)aA (7.00±2.33)gG 7
注:数据为平均值±标准误;同列不同小写字母表示差异显著(P<
0.05) ,同列不同大写字母表示差异极显著(P<0.01)。
随着 GA3 质量浓度上升,种子发芽率和发芽势
先升高后降低,而平均发芽时间与之相反;随 6-BA
质量浓度上升,其发芽率和发芽势下降,而平均发芽
时间则增大。随 NAA 质量浓度上升,其发芽率、发
芽势、平均发芽时间均上升。在 11种外源激素处理
中,香蓼种子在 200 mg·L-1GA3 处理下,发芽率和
发芽势最高,分别为 58.00%和 31.33%,与其他处理
间差异极显著(P<0.01)。
3 结论与讨论
蓼属植物部分种子具有休眠特性,这种休眠特
性和种子本身的性质有关,并且因植物种类及萌发
条件差异而不同[8-9]。前期研究工作发现,香蓼种
胚(胚根、子叶)不存在休眠现象,但其萌发需要营
养作为动力。本研究发现香蓼种子虽具有较厚蜡质
角质层,但种皮透水性较好,所以种子透水性不佳不
是引起休眠的原因。在种皮障碍测定中发现,破皮
种子发芽率为 36.67%。而未破皮种子不萌发,因
此,其不易萌发的原因之一是种皮对种子萌发的机
械阻碍作用,使得种胚不能突破种皮正常生长。这
与红蓼、核桃(Amygdalus persica)、杜仲(Eucommia
ulmoides Oliv.)等植物存在的机械阻碍类似[10]。
温度是影响蓼属植物种子萌发的一项重要因
素,其过高过低都不利于种子萌发[11-12]。本试验中
香蓼种子在温度 25 ℃下最适宜萌发,发芽率、发芽
势分别为 58.00%和 31.33%,与其他 6 个试验结果
相比差异极显著(P<0.01) ,同时变温条件未能有效
提高种子发芽率,这说明温度与香蓼种子的萌发有
着密切联系;在 25 ℃下进行不同光照试验,结果表
明,种子发芽率、平均发芽时间差异不显著,由此说
明,光照不是影响香蓼种子萌发的主要因素;酸蚀处
理是降低厚种皮种子硬实率常用的方法[4,13],本试
验中处理时间为 5 min 时,其发芽率和发芽势均最
高,且较其他处理差异显著,发芽率为 24.67%。随
着浓硫酸处理时间不断延长,种子发芽率先升高后
降低,原因可能为在浓硫酸处理 3~5 min时,种皮透
性逐渐增强,而 5 min 后浓硫酸放热对种子萌发有
影响,这说明浓硫酸处理对种子萌发有一定的促进
作用;试验过程中发现,只有在破皮与外源激素同时
处理香蓼种子时,种子才会萌发,这与本试验中影响
种子休眠因素的研究结果相一致。在 11 组外源激
素的处理中,经 200 mg·L-1GA3 处理的破皮香蓼
种子,其发芽率、发芽势均最高,分别为 58.00%和
31.33%,较其他处理差异达到极显著水平(P<0.01)。
这说明种子萌发需要动力,GA3 等外源(下转 27页)
91第 1期 何淼,等:香蓼种子休眠与萌发特性
从而提高了叶片的抗寒能力,这是香榧适应试验区
温度变化的生理响应,与其他学者对相关树种的研
究结论一致[4-7]。
植物组织丙二醛质量摩尔浓度的高低是其在逆
境下受害程度的重要体现[7-9]。从测定结果看,香
榧叶片丙二醛质量摩尔浓度由高到低的年变化与试
验区冬季气温由高到低的月份呈完全相反的吻合关
系,说明试验区冬季的低温对香榧叶片产生了明显
的胁迫。不同树龄叶片丙二醛质量摩尔浓度的差异
表明,树龄为 17~ 21 a 的香榧叶片受到的低温胁迫
较轻,而树龄在 12 a以下的香榧幼树叶片受到的低
温胁迫较重。可见,不同树龄其抗寒能力存在差异,
这可能是香榧在幼年时期生理代谢较弱,叶片适应
低温而转化提高其可溶性糖等内含物的能力较差,
因此,其抗寒能力较低。所以,做好幼树的防寒管理
和抗寒锻炼是培育香榧丰产林的一项重要措施。
提高植物组织可溶性糖质量分数是提高其抗寒
能力的重要生理机制[7-9]。香榧叶片可溶性糖质量
分数的年变化与气温的年变化相关,特别是与试验
区冬季的气温呈现完全相反的吻合关系,这是香榧
叶片受低温诱导而降低细胞冰点减轻低温危害的生
理响应[13-14]。
香榧叶片可溶性糖质量分数在试验区最冷月最
高,而此期的半致死温度最低,表明可溶性糖是香榧
叶片提高抗寒能力的重要机制之一,而丙二醛质量
摩尔浓度在试验区最冷月最高,表明试验区最冷月
的低温对香榧叶片产生的受害反应仍然最重。比较
其他树种的半致死温度可以看出[5-6,12],香榧属于
喜温树种。可见,抗寒锻炼和冬季防寒是培育香榧
优质丰产林的重要环节之一。
参 考 文 献
[1] 万小金,吴晓明,程小东.香榧采穗圃营建技术[J].江西林业科
技,2006,23(3) :23-25.
[2] 黎章矩,程晓建,戴文圣,等.香榧品种起源考证[J].浙江林学
院学报,2005,22(4) :443-448.
[3] 戴文圣,黎章矩,曹福亮,等.我国榧树研究文献分析[J].浙江
林业科技,2006,26(4) :51-56.
[4] 张雪,刘鹏,王兴华,等.喜树种源间抗寒能力比较[J].东北林
业大学学报,2011,39(1) :14-16.
[5] 谢晓金,郝日明.南京地区 12种常绿阔叶树冬季抗寒性动态变
化[J].生态学报,2009,29(4) :2149-2154.
[6] 张家洋,郭辉,张莉,等.不同低温胁迫对南京 10种道路绿化树
木形态及电导率的影响[J].东北林业大学学报,2012,40(5) :
25-28.
[7] 王宁,吴军,夏鹏云,等.大叶冬青对低温胁迫的生理响应及抗
寒性分析[J].华南农业大学学报,2011,32(3) :82-86.
[8] 王玲,王春雷,马喜娟,等.锦带花新品种抗寒性[J].东北林业
大学学报,2012,40(12) :43-46.
[9] 芦建国,杨金红,武翠红.山东地区引种的 5种石楠属植物抗旱
性比较[J].南京林业大学学报:自然科学版,2008,32(5) :153-
156.
[10] 刘艳萍,朱延林,康向阳,等.不同类型广玉兰的抗寒性评价
[J].林业科学,2013,49(6) :178-183.
[11] 刘辉,张钢.短日照对金叶女贞茎抗寒性和电阻抗图谱参数的
影响[J].华北农学报,2008,23(2) :173-179.
[12] 田如男,薛建辉.6个常绿阔叶乔木树种抗寒性研究[J].西南
林学院学报,2005,25(4) :110-112.
[13] Turner J,Mitchell S J. The effect of short day treatments on con-
tainerized Douglas-fir morphology,physiology and phenology[J].
New Forests,2003,26:279-295.
[14] Mancuso S,Nicese F P,Masi E,et al. Comparing fractal analy-
sis,electrical impedance and electrolyte leakage for the assess-
ment of cold resistance in Callistemon and Grevillea spp.[J].
Journal of Horticultural Science and Biotechnology,2004,79:627-
632.
[15] 李合生,孙群,赵世杰.植物生理生化实验原理和技术[M].北
京:高等教育出版社,2000.
[16] Beck E,Hem R,Hansen J. Plant resisstance to cold stress mech-
anisms and environmental signals triggering frost hardening and
dehardening[J]. Journal of Bioscience,2004,29:440-459.
[17] Kang S K,Motosugi H,Yonemori K,et al. Freezing injury to
persimmons (Diospyros kaki Thunh)and four other Diopyros spe-
cies during deacclimation in the spring as related to bud develop-
ment[J]. Scientia Horticulturae,1998,77:33-43.
(上接 19页)激素的使用,可以为香蓼种子的萌发
提供所需的营养。GA3 等外源激素的使用在某种程
度上可能会解除某种抑制物质的抑制作用,从而促
使种子萌发。
综上所述,香蓼种皮坚硬对种子萌发有一定的
机械阻碍,是否还存在其他影响香蓼种子萌发的因
素,如种皮中存在抑制物质等,还有待进一步研究。
参 考 文 献
[1] 聂绍荃,袁晓颖.黑龙江省植物资源志[M].哈尔滨:东北林业
大学出版社,2003:215.
[2] 王雁,岳桦,汤一方.中国黑龙江野生花卉[M].北京:中国林业
出版社,2008:40.
[3] 乌凤章,刘桂丰,姜静,等.种子萌发调控的分子机理研究进展
[J].北方园艺,2008(2) :54-58.
[4] 许桂芳,刘明久,席世丽,等.破除红蓼种子休眠研究[J].种子,
2005,24(1) :24-25.
[5] 曹贵荣,王建荣.GA3 打破红蓼种子深休眠的试验[J].植物生
理学通讯,1996,32(6) :426-427.
[6] 沈法莱,杨大,杨跃雄,等.影响珠芽蓼种子发芽诸因素及其生
态[J].资源开发与市场,1999,315(3) :131-132.
[7] 张德志,杨文胜,张伟森,等.香蓼挥发油化学成分的研究[J].
吉林林学院学报,1992,8(1) :6-9.
[8] [美]卡恩·AA.种子休眠和萌发的生理生化[M].王沙生,译.
北京:农业出版社,1989:33-68.
[9] 唐安军,龙春林,刀志灵.种子休眠机理研究概述[J].云南植物
研究,2004,26(3) :241-251.
[10] 杨朝霞.厚朴种子解除休眠及萌发生理的研究[D].南京:南
京林业大学,2008.
[11] 孙昌高,方坚,徐秀瑛.蓼科药用植物种子发芽的研究[J].资
源开发与市场,1999,15(3) :131-132.
[12] Bouwmeester H J,Karssen C M. The dual role of temperature in
the regulation of the seasonal changes in dormancy and germina-
tion of seeds of Polygonum persicaria L[J]. Oecologia,1992,90:
88-94.
[13] 史晓华,徐本美,黎念林,等.青钱柳种子休眠与萌发的研究
[J].种子,2002,15(1) :5-7.
72第 1期 刘千玲,等:香榧叶片抗寒性