全 文 ：植物生理学通讯 第 44卷 第 6期，2008年 12月 1149
水曲柳种子次生休眠的预防和解除
张鹏, 沈海龙 *
东北林业大学林学院, 林木遗传育种与生物技术教育部重点实验室, 哈尔滨 150040
提要: 以解除休眠和经高温诱导产生次生休眠的水曲柳种子为材料, 探讨预防和解除水曲柳种子次生休眠的方法。结果表
明: GA3和乙烯利不能阻止已解除休眠水曲柳种子在25 ℃下萌发时诱导的次生休眠。干燥和短时间低温解除水曲柳种子
次生休眠的效果不明显, 较长时间(大于2周)的低温对解除水曲柳种子的次生休眠有一定的效果。综合来看, 10-3 mol·L-1的
乙烯利或GA4+7解除水曲柳种子次生休眠的效果较好。
关键词: 水曲柳; 种子; 次生休眠
Prevention and Release of Secondary Dormancy in Fraxinus mandshurica Seed
ZHANG Peng, SHEN Hai-Long*
Key Laboratory of Forest Tree Genetic Improvement and Biotechnology of Ministry of Education, School of Forestry, Northeast
Forestry University, Harbin 150040, China
Abstract: The dormancy-released and high-temperature-induced secondary-dormant Fraxinus mandshurica
seeds were used as materials for investigating the prevention and release of secondary dormancy. The results
showed that neither GA3 nor ethephon was able to prevent the occurrence of secondary dormancy of post-
stratification Fraxinus mandshurica seeds under 25 ℃. Desiccation and short time cold treatments had no
obvious effect on secondary dormancy release of Fraxinus mandshurica seeds, but two-week-cold-treatment
had certain effect. Generally, 10-3 mol·L-1 ethephon or GA4+7 treatment had relatively better effects on the release
of secondary dormancy of post-stratification Fraxinus mandshurica seeds.
Key words: Fraxinus mandshurica Rupr.; seed; secondary dormancy
收稿 2008-09-26 修定 2008-11-05
资助 黑龙江省青年科学基金(QC07C62)和东北林业大学青年
科研基金(0 7 0 3 9 )。
* 通讯作者(E-mail: shenhl-cf@nefu.edu.cn; Tel/Fax: 0451-
8 2 1 9 1 0 4 4 )。
水曲柳是我国东北林区重要的阔叶用材树种,
近年来人们在组织培养(张惠君和罗凤霞 2003; 谭
燕双和沈海龙 2003; 孔冬梅等 2003)等无性繁殖方
式做了一些尝试, 取得了一定的进展, 但由于各种
原因迄今还与生产应用有很大距离。目前生产中
以种子繁殖为主要繁殖方式。由于水曲柳种子有
深休眠特性, 给育苗生产带来了一定的困难。长期
以来, 人们对其休眠特性和休眠原因进行了一些研
究(凌世瑜和董愚得 1983; 赵海珍 1983; 凌世瑜
1986; 郭廷翘等 1991; 郭维明等 1991), 并已有较深
入的了解。此外, 在解除种子休眠的方法上也取得
了一定的结果(凌世瑜和董愚得 1983; 赵玉慧和李
森 1989; 张鹏和沈海龙 2006)。但对解除休眠的水
曲柳种子的适宜萌发条件及其萌发的生理生态特性
还缺乏了解, 在一定程度上影响了播种育苗的效
果。
解除休眠的种子萌发需要适宜的环境条件, 不
适宜的光照、温度、氧气和水分条件都会诱导种
子产生次生休眠。已经产生次生休眠的种子, 即使
是恢复其适宜的萌发条件仍然不能萌发。我们前
期的研究结果表明, 20 ℃以上的恒温会诱导水曲
柳种子产生次生休眠(张鹏等 2007)。本文在此基
础上对解除水曲柳种子次生休眠的方法进行了研
究, 旨在探索预防和破除水曲柳种子次生休眠的有
效途径, 并为深入研究种子次生休眠发生与解除的
生理机制建立基础。
材料与方法
水曲柳(Fraxinus mandshurica Rupr.)种子取自
吉林省露水河林业局宏伟苗圃, 是经过隔年埋藏层
积催芽处理并已解除休眠的水曲柳种子。将种子
置于25 ℃ (种子产生二次休眠)条件下进行暗培养
15 d, 培养结束后未萌发的种子为次生休眠种子。
用植物生长调节物质处理解除休眠的水曲柳
种子, 设置 2种处理: (1) 10-3 mol·L-1 GA3浸种 24 h;
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(2) 10-3 mol·L-1乙烯利浸种 24 h, 以水浸 24 h为对
照。处理的种子置于发芽盒中, 放置在 15 ℃ 12 h+
10 ℃12 h和 25 ℃两种温度的培养箱中暗培养。
每种处理 25粒种子, 重复 4次。实验开始后每 2 d
观察记录一次种子萌发情况, 以胚根伸出种皮达到
2 mm作为种子萌发的标志。种子发芽率按发芽种
子数占试验种子总数的百分比计算。
水曲柳种子次生休眠解除采用(1)干燥、(2)低
温和(3)植物生长调节物质浸种 3种方法。干燥处
理于室温(20~23 ℃)条件下进行, 次生休眠种子自
然干燥后(含水量为10.16%)于低温下(5 ℃)贮藏备
用, 于萌发试验开始前 24 h取出进行浸种处理。
低温处理时将次生休眠种子再转入低温(5 ℃)
下培养 7 d、14 d和 21 d。
植物生长调节物质浸种于室温(20~23 ℃)条件
下进行, 共设置 6种处理: (1) 10-6 mol·L-1 GA3浸种
24 h; (2) 10-3 mol·L-1 GA3浸种 24 h; (3) 10-6 mol·L-1
GA4+7浸种 24 h; (4) 10-3 mol·L-1 GA4+7浸种 24 h; (5)
10-6 mol·L-1乙烯利浸种 24 h; (6) 10-3 mol·L-1乙烯利
浸种 24 h, 以未经处理的次生休眠种子作为对照。
处理后均置于发芽盒中, 放在 15 ℃12 h+10 ℃12 h
条件下暗培养。每种处理 25粒种子, 重复 4次。
种子萌发结果的观察和处理同上。
实验结果
1 不同温度下植物生长调节物质对解除休眠的水
曲柳种子萌发的影响
从表1可见, 已解除休眠水曲柳种子无论萌发
前经植物生长调节物质处理与否, 在不同温度下的
萌发率差异均显著(P<0.05), 在适温(15/10 ℃)条件
下的萌发率(80%左右)均显著高于较高温度(25 ℃)
下。在适温条件下萌发时, 使用GA3和乙烯利处理
种子后的萌发率有所提高, 但与对照差异不显著
(P>0.05); 但在较高温度条件下萌发时, 使用GA3处
理种子后的萌发率较高(37%), 与乙烯利处理(19%)
和对照(7%)差异显著(P<0.05)。这表明在适温条
件下植物生长调节物质对已解除休眠水曲柳种子的
萌发并没有明显的促进作用, 但在较高温度条件下,
植物生长调节物质尤其是GA3处理能够提高已解除
休眠水曲柳种子的萌发率。
2 不同处理方法对解除次生休眠的水曲柳种子萌
发的影响
从图1可见, 水曲柳次生休眠种子经干燥和不
同低温处理后的萌发率差异显著(P<0.05), 多重比
较显示干燥、低温 7 d和低温 14 d处理后的种子
萌发率(分别为 8%、3%和 15%)与对照(4.25%)差
异不显著, 但低温 21 d处理的种子萌发率(22%)与
对照差异显著。这表明干燥和短时间的低温处理
对于解除水曲柳种子的次生休眠效果不明显, 而较
长时间(大于2周)的低温处理对于解除水曲柳种子
的次生休眠有明显效果。
表 1 不同温度和不同植物生长物质处理下已解除休眠
水曲柳种子的萌发率
Table 1 Germination percentage of dormancy-released seeds
of Fraxinus mandshurica under different temperatures and
treated with different plant growth substances
萌发率 /%
　温度　　 水浸 24 h 10-3 mol·L-1 GA3 10-3 mol·L-1乙烯利
　(对照) 处理 24 h 处理 24 h
15/10 ℃ 78±2.6a 85±4.1a 88±2.8a
25 ℃ 7±1.9d 37±6.8b 19±1.9c
　　萌发率数值以平均值 ±标准误表示, 表中数字旁标的小写字
母不同表示经邓肯多重比较差异显著(P<0 .05 )。
图 1 经干燥和低温处理后次生休眠水曲柳种子的萌发率
Fig.1 Germination percentage of secondary dormant
Fraxinus mandshurica seeds in response to desiccation and
cold treatments
各柱形间小写字母不同表示差异显著。
从图2可见, 水曲柳次生休眠种子经不同植物
生长调节物质处理后的萌发率差异显著(P<0.05),
多重比较结果显示, 除 10-6 mol·L-1 GA3处理与对照
之间的萌发率差异不显著外, 其余处理的萌发率均
显著高于对照。各药剂均是较高浓度(10-3 mol·L-1)
处理下种子的萌发率较高, 尤其以 10-3 mol·L-1的乙
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烯利或GA4+7处理的种子发芽率较高, 分别达到了
46%和 43%。这表明 10-3 mol·L-1的乙烯利或GA4+7
处理解除水曲柳种子次生休眠的效果较好。
讨　　论
植物生长调节物质在阻止种子次生休眠的诱
导方面具有重要作用, 国内外已有相关报道。Khan
和Karssen (1980)证明激动素+乙烯利+GA4+7或单
独使用GA4+7能够阻止由于渗透压或高温而诱导的
次生休眠。Samimy和Khan (1983)也发现激动素 +
乙烯利 +GA4+7能够阻止埋藏的豚草(Ambros ia
artemisiifolia)种子在春季诱导产生次生休眠, 使其
正常萌发。曾广文和朱诚(1989)的研究表明, 特勒
迈AC94377[1-(3-氯肽酰亚胺)-环巳烷羧酰胺]能极有
效地阻止莴苣(Lactuca sativa L. cv. Grand Rapids)
种子在萌发障碍条件下(25 ℃黑暗)诱发的次生休
眠, 促进种子萌发。Kepczynski等(2003)研究尾穗
苋(Amaranthus caudatus)的结果证明, 无论是乙烯
还是ACC (1-氨基环丙烷-1-羧酸)都不能预防种子
在 45 ℃条件下萌发时产生次生休眠。我们的结果
也表明, 植物生长调节物质GA3和乙烯利处理并不
能阻止已解除休眠水曲柳种子在较高温度下萌发时
诱导产生的次生休眠。可见, 植物生长调节物质在
预防种子次生休眠方面的作用是相对的, 因植物种
类、诱导条件等不同而存在差异。
解除种子初生休眠的方法很多, 如干燥、低
温层积、植物生长调节剂处理等, 这些方法也都可
以应用在解除种子的次生休眠上。一般采用外源
赤霉素或乙烯处理种子有较好的破除休眠效果
(Kepczynski和 Bihun 1999; Kepczynski 2003)。本
文结果表明: 干燥处理和短时间的低温处理对于解
除水曲柳种子的次生休眠效果不明显, 而较长时间
(大于2周)的低温处理对于解除水曲柳种子的次生
休眠有一定的效果。综合来看, 10-3 mol·L-1的乙烯
利或GA4+7处理解除水曲柳种子次生休眠的效果较
好。
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图 2 经不同植物生长调节物质处理后次生休眠
水曲柳种子的萌发率
Fig.2 Germination percentage of secondary dormant
Fraxinus mandshurica seeds in response to different plant
growth regulator treatments
各柱形间小写字母不同表示差异显著。