全 文 :长柄双花木种子休眠与萌发的初步研究
史晓华 1 徐本美 2 黎念林 1 孙运涛 2
( 1.杭州植物园 杭州 310013; 2.中国科学院植物研究所植物园 北京 100093)
摘要:长柄双花木种子的种皮占种子风干重 60. 2%。种子透水性良好。浓硫酸处理 11h后 ,可使种皮减轻重量约占种子总
重量的 11. 32% ,加强了种子的透气性并减弱了种皮的机械束缚力。酸蚀 11h的种子 ,与拌有 500mg· L- 1GA3湿沙相混并
经一冬层积后 ,可获 38. 9%的出苗率 ,而对照则颗粒不发。 破除休眠后种子的萌发温度以 20℃为宜。
关键词 长柄双花木种子 硫酸处理 GA3 低温层积 萌发温度
1长柄双花木 (Disanthus cercidifolius Maxim . va r. lo ng ipes H. T. Chang )为金缕梅科双花木属植物。落叶灌木 ,植株高 2~ 4米 ,
多分枝 ,小枝屈曲。 叶互生 ,卵圆形。 头状花序有 2朵无梗并对生的花。 果为蒴果 ,倒卵形 (图 1) , (图 1,图 4~ 6内插 2) ,木质 ,室背
开裂 ,每室有种子 5~ 6粒。花期 10月中下旬 ,果实翌年 9~ 10月成熟。我国仅有本文 1变种 ,分布于中南部 ,浙江也有 [1]。长柄双花
木是我国特有的古老孑遗种 [2] ,该种对探索植物系统发育和东亚植物地理分布等方面都有一定的科学意义。长柄双花木种子属深休
眠 ,不经处理的种子有隔年发芽的习性。 此前未见有关长柄双花木种子休眠及萌发的研究报道。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
1996年采自湖南南岳树木园。 采回果实摊开日晒 ,开裂后筛选种子 ,除去杂质即得供试材料。
1. 2 方法
1. 2. 1 种子千粒重、种仁率及种皮重
种子千粒重: 用称重法 , 200粒一组 , 5次重复。 种仁率及种皮重: 每组 20粒 , 2次重复。 手工剥离 ,分别称重 ,计算各自比例。
1. 2. 2 种子吸水曲线
酸蚀 10h种子和对照种子 ,每组 20粒 ,置 30℃恒温箱中吸胀 ,分别于不同时间称重并绘图。
1. 2. 3 酸蚀处理
将风干种子直接浸入浓硫酸 (比重 1. 84)溶液中 ,经不同时间处理后 ,置流水中冲洗 16h,文中称此种子为酸 CK。未经酸处理 ,只
水浸 48h的种子为水 CK;而未任何处理的风干种子 ,直接进行沙藏的称干 CK。
1. 2. 4 层积处理
将酸蚀种子作以下二种处理 :一是于 20℃中用 500mg· L- 1GA3浸种 48h后与湿沙相拌 ,置室外层积 ;二是直接与拌有不同浓
度的 GA3溶液、 0. 2% KNO3溶液以及 250mg· L- 1GA3+ 0. 2% KNO3混合液的湿沙混合 ,并置室外层积。层积时间从 1996年 12月
12日至 1997年 3月 3日。层积结束时统计第一次出苗率 ;然后将剩余的未萌发种子继续盆播 , 3~ 6月进行出苗率记录。上述两次记
录总和作为总出苗率。
1. 2. 5 苗木生长量的测定
在盆播的当年生苗中 ,选取生长最好的 5株 ,测其株高和地径。
1. 2. 6 ATP测试 (4)
处理种子置冰箱 ( 2~ 5℃ )中层积 4个月后 ,各取 50粒 ,用刀片将每粒种子横向对半切开 ,用丙酮固定。测试时加热 12分钟挥去
丙酮 ,再加 2毫升蒸馏水继续加热 5分钟。 吸取 0. 25毫升提取液用萤光素酶法测定 ATP含量。
1. 2. 7 种子萌发的温度处理
酸蚀 11h种子与拌有 500mg· L- 1GA3的湿沙相混合 ,经一冬层积后 ,挑出已萌发种子 ,将未萌发种子分别置于 15、 20、 25、 30℃
恒温和 15~ 25℃变温 (高温 8h ,低温 16h)条件下进行萌发试验。
1. 2. 8 发芽指数= Gt /Dt ( Gt:在时间 t日的发芽数 ; Dt: 相应的发芽天数 )。
表 1 种子不同产地和年份的千粒重情况
年份 产地 千粒重 ( g ) 备注
1995 浙江龙泉 18. 2± 0. 23 按 761粒种子
1996 湖南南岳树木园 24. 1 重量折算
1997 湖南南岳树木园 14. 7± 0. 05
2 结果与分析
2. 1 种子基本性状
种子长椭圆形 ,长 4~ 5. 5毫米 ,黑色 ,有光泽。种子大小不等 ,且又
因产地和结实年份不同而差异较大 (表 1)。
从表 1可见 , 1996年产自湖南南岳树木园的种子千粒重比 1995浙江龙泉的重 32. 4% ,而均产自南岳树木园的种子 , 1996的千
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种子 Seed 2002年 第 6期 (总第 126期 )
杭州园林局课题。
DOI : 10. 16590 /j . cnki . 1001 -4705. 2002. 06. 063
粒重比 1997年高 63. 9%。
长柄双花木种子空粒多 ,空粒率为 ( 37. 1± 3. 03)% ,有仁率为 ( 62. 9± 3. 03)%。种皮坚硬光滑 ,占种子风干重的 60. 2% ,坚硬种
皮无疑是阻碍种子萌发的因素之一。
种子经解剖观察 ,发育完善 ,有种皮、胚乳和胚 (图 2)。
2. 2 种子的吸水特性
图 3显示 ,酸蚀种子和对照种子均具有良好的透水性 ,但两者的吸水速度却不相同。 处理种子自吸水开始至试验结束 ( 40h ) ,其
吸水量始终大于对照种子 ,并保持着 4. 4% ~ 6. 4%的差异。 对照种子的吸水曲线于 36h趋于平衡 ,而处理种子则提前 4h就趋于平
衡。 试验结果表明 ,未经酸蚀处理的对照种子 ,其种皮仍然起着阻碍种胚吸水速度的作用。
图 2 长柄双花木种子的外形 ( A)及其纵切面 ( B) 图 3 长柄双花木种子吸水曲线
表 2 酸蚀处理后种子重量的变化
酸蚀时间
( h )
种子数
(粒 )
对照
( g)
处理后
( g )
种子重量
减轻 (% )
9 300 5. 41 5. 15 4. 81
11 848 20. 41 18. 10 11. 32
表 3 GA3及 KNO3的生理效应
硫酸处理
( h )
药剂处理 出苗率
(% )
苗木生长
苗高
( cm)
地径
( mm )
酸 CK O
250mg· L- 1GA3 28. 8( 2. 9) 25. 3 3. 8
11 500mg· L- 1GA3 38. 9( 10. 6) 29. 2 4. 0
250mg· L- 1GA3+ 0. 2% KNO3 29. 0( 2. 9) 19. 5 3. 6
0. 2% KNO3 1. 1
注:括号内数据为室外冷层积过程中出苗率。
表 4 500mg· L- 1 GA3处理
种子方式对出苗率的影响
处理方式 出苗率 (% )层积 盆播 总和
拌沙 13. 8 18. 5 32. 3
浸种 48h 23. 1 12. 3 35. 4
表 5 处理后种子 ATP水平的变化
处理 干 CK 酸 CK( 10h) 酸 CK. L- 1GA3
ATP水平
发光强度× 10- 9 11. 5 15. 5 18. 5
2. 3 酸蚀处理
种子经不同时间酸蚀处理后 ,外形变化如下:
酸蚀 9h:种皮碳化 ,呈小黑点状脱落 ,纵向切开种子时种
皮有硬感。 TTC染色胚呈红色 (同对照 )。
酸蚀 10h: 变化与 9h相近似。
酸蚀 11h: 种皮碳化 ,呈小黑点状脱落 ,小黑点的数量比
10h多 ,极个别种子的种皮已穿孔 ,纵向切开种子时 ,种皮仍
有硬感。 TTC染色胚呈红色。
酸蚀 12h: 种皮碳化和脱落情况与 11h相近似 ,但纵切种
子时种皮有脆感。 TTC染色已有部分胚根发白。
从上述不同酸蚀时间种子外形变化 ,种皮硬脆感觉 ,以及
TTC染色情况表明 ,酸蚀时间以 10~ 11h为好。
由于长柄双花木种子在酸蚀过程中种皮碳化、脱落、变
薄 ,从而使种粒变小 (图 4) ,重量减轻 (表 2)。这些变化无疑加
速了种子的吸水速度 ,也增强了种子透气性。
酸蚀 10、 11h以及水 CK、干 CK种子 ,置室外层积一冬
后 ,经发芽试验观察 ,均未萌发 ,表明酸蚀和室外低温层积仍
然不能破除种子休眠。 长柄双花木种子除了种皮引起的强迫
休眠外 ,还可能存在着深度的生理休眠。
2. 4 药剂对种子萌发的影响
2. 4. 1 药剂的生理效应
表 3可以看出 ,酸蚀处理未能使种子萌发 ,而添加药剂后
才能促进种子萌发。相比而言 ,单一药效以 GA3为好 ,尤其是
经 500mg· L- 1 GA3处理的效果明显。不仅层积期间就有 10.
6%的种子萌发 ,而且出苗率高 ,比其他处理的提高 34% ~ 34倍 ,苗木生长也好。 而 KNO3处理的效果甚微 ,两者混合液处理的效果
也不理想。
从 GA3生理效应表明 ,长柄双花木种子确实存在着生理休眠 ,外源 GA3能促进生理休眠的解除 (图 5)。
2. 4. 2 GA3的不同处理方式
经酸蚀处理 10h的长柄双花木种子 ,用 500mg· L- 1GA3进行拌沙和浸种二种方式处理 ,并置室外层积一冬后 ,其结果见表 4。
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种子 Seed 2002年 第 6期 (总第 126期 )
从表 4可以看出 ,浸种处理的出苗早 ,层积期间的出苗率亦高 ,但二种处理方式的总出苗率相差并不十分明显。
2. 5 种子 AT P水平的变化
表 5显示 ,层积中未启动的风干种子 (干 CK)能量水平最低 ,而随着种皮强迫休眠的破除 (酸 CK) , ATP水平比干 CK上升 34.
8%。表明种皮良好的透气性有助于 ATP能量水平的增加。而经药剂处理后 , ATP水平又有所增加 ,比干 CK提高 60. 9%。 ATP水
平的增加有利于种子休眠的解除 ,是加速萌发的基础 [4]。从 ATP水平的变化说明 ,长柄双花木种子需要在破除强迫休眠和生理休眠
后 ,才能导致萌发。
2. 6 萌发对温度的要求
解除休眠后的长柄双花木种子 ,萌发的温度范围较宽。 1995年采自浙江龙泉的种子 ,经酸蚀 10h和 500mg. L- 1 GA3处理后 ,置 2
~ 5℃冰箱中层积 6个月 ,期间就有 64. 8%的种子萌发 ,而且其芽生长正常 (图 6) ,而对照则未萌发。表 3也显示 ,酸蚀后再经 GA3或
GA3+ KNO3混合液处理的种子 ,在室外低温层积过程中逐渐解除了休眠 ,使 2. 9% ~ 10. 6%种子得以萌发 ,而对照则未萌发。
从表 6也显示 ,该种子在 15、 20、 25、 30℃恒温及 15~ 25℃变温中均能萌发。 但相比而言 , 20℃的发芽率比其他几种温度提高
33% ~ 1倍 ,发芽指数也高 ,说明破除休眠后的长柄双花木种子 , 其萌发温度以 20℃为宜。
上述试验结果表明 ,破除休眠前后 ,长柄双花木种子对温度的敏感度显著不同 ,这与银钟花种子相似 [5]。 这种现象早在 1964年
Vegis提出的“相对休眠”论点中得到了正确的解释 [6]。
表 6 温度对种子萌发的影响
温度
(℃ )
开始萌发日期
(月~ 日 )
发芽率
(% )
发芽
指数
15 3~ 4 30. 0 3. 6
20 3~ 4 40. 0 4. 99
25 3~ 4 26. 7 3. 01
30 3~ 5 20. 0 1. 69
15~ 25 3~ 6 22. 7 0. 61
3 讨论
长柄双花木种子既存在着种皮导致的强迫休眠 ,又存在着生理休眠 ,属于综合深休眠
类型 ,此特性与银钟花、秤锤树、青钱柳、棱角山矾等种子相近似 [5, 7, 8, 9]。
本试验出苗期长达 4个月之久 ,反映了该种子成熟度极不一致 ,种粒间休眠程度差异
较大。在试验中满足了透气性和低温需求后 ,只有添加 GA3才能萌发 ,但也未达到较高的
发芽率。 这是否与种子生理性发育不整齐有关? 种子是否具有后熟期? 均有待探明。
尽管本文中各项处理措施并未彻底破除种子休眠 ,以后还需进一步探索 ,但本试验毕
竟又为二年种子当年萌发作了有益的探讨 ,并增加了新的一例。
参考文献
1 浙江植物志编辑委员会编 ,浙江植物志第三卷 ,浙江科学技术出版社 , 1993: 120
2 章绍尧 ,浙江省珍稀濒危植物研究初报 ,植物引种驯化集刊 (第 6集 ) ,科学出版社 , 1989: 3
3 国家环境保护局 ,中国科学院植物研究所 ,中国珍稀濒危保护植物名录 (第 1册 ) ,科学出版社 , 1987: 3
4 徐本美、顾增辉 ,萌动中种子 ATP量的变化 ,植物生理学通讯 , 1984( 3): 39
5 史晓华、徐本美、黎念林等 ,银钟花种子休眠和萌发的初步研究 ,种子 , 2002: ( 4) 7~ 9
6 Vegis. A, Do rmancy in Higher Plang s. Ann. Rev. Plant Phy siol. 1964, 15: 185
7 史晓华、黎念林、徐本美等 ,秤锤树种子休眠与萌发的初步研究 ,浙江林学院学报 , 1999: ( 3) 288~ 233
8 史晓华、徐本美、黎念林等 ,青钱柳种子休眠与萌发的研究 ,种子 , 2002( 5)
9 徐本美、史晓华、孙运涛等 ,棱角山矾种子的休眠与萌发初探 ,种子 , 2002( 2) 1~ 3
Preliminary Study on Do rmancy and Germination of Disanthus
cercidifolius Max im var . longipes H . T . Chang Seeds
Shi Xiaohua1 , Xu Benmei2 , Li Nianlin1 , Sun Yuntao2
( 1. Hang zhou Bo tanica l. Hang zhou Beijing , 310013)
( 2. Institute o f Bo tany Chinese Academy o f Sciences, 100093)
Abstract: The seed coa t which is about 60. 2% the to ta l w eigh of air-dried seed of Disanth us cercidifo lius Maxim va r. longipes H.
T. Chang , is permeable by w ater. Af ter the pr etrea tment by concentrated H2 SO4 for 11 hours, which r educed the w eight o f th e seed
by about 11. 32% . Afte r the H2 SO4 pretr ea tment increased the air pe rmeability and the mechanical restr aint o f th e seed coat. After
cold stra tification ove r winter in moistened with 500mg· L- 1GA3 solution, the pre treated seeds by concentr ated H2 SO4 fo r 11 hour s
had 38. 9% ge rmination, while the contro l seed did no t g ermination. Seeds o f breaking dormancy , the optimum temperatur e fo r
their g ermina tion w as 20℃ .
Key words Seed o f Disanth us cercidifo lius Max im va r. long ipes H. T . Chang Salphric-acid pretr etment GA3 Cold
stra tifica tion. Germination temperatur e
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