全 文 :收稿日期:2011 - 03 - 28
基金项目:内蒙古农业大学博士科研启动基金(BJ 10-9)。
作者简介:赵金花(1975 -) ,女(蒙古族) ,内蒙古兴安盟人;讲师,研究
方向:植物学及繁殖生态学研究。
内蒙古 3 种野生葱属植物种子吸水与萌发特性研究
赵金花, 李青丰, 巴德玛嘎力布
(内蒙古农业大学生态环境学院, 呼和浩特 010019)
Studies on Seed Imbibition and Germination Characteristics of
Three Wild Allium Plants in Inner Mongolia
ZHAO Jin-hua,LI Qing-feng,BADEMA Galibu
摘要:以内蒙古草原上常见的蒙古韭(A. mongolicum)、碱韭
(A. polyrhizum)和细叶韭(A. tenuissimum)3 种葱属植物为材
料,对其种子吸水特性及在不同温度和光照条件下的萌发特性
进行了研究。结果表明,蒙古韭种子在 30 h内吸水饱和,其吸
水量为种子重量的 77%;碱韭种子在 34 h内吸水饱和,其吸水
量为种子重量的 73%;细叶韭种子在 26 h内吸水饱和,其吸水
量为种子重量的 60%。3 种野生葱属植物种子自然休眠期约 7
个月。蒙古韭和细叶韭的种子属于种孔抑制和胚后熟的综合
型休眠;碱韭种子属于种孔抑制的强迫性休眠。3 种野生葱属
植物种子适宜萌发温度为 15 ℃恒温或 15 ~ 25 ℃变温。黑暗对
细叶韭种子萌发无明显促进作用。而蒙古韭和碱韭种子萌发
具有一定的嫌光性。在适宜萌发条件下,3 种野生葱属植物种
子萌发率均能达到 90%以上。
关键词: 蒙古韭;碱韭;细叶韭;种子吸水特性;种子萌发
中图分类号 S 633 文献标志码 A
文章编号: 1001 - 4705(2011)09-0095-04
葱属(Allium L.)植物属于百合科(Liliaceae ) ,全
世界共有 700 余种,主要分布于北温带[1]。我国有
110 余种,集中分布在新疆、甘肃、青海的西北地区,四
川、西藏、云南的西南地区和华北和东北地区[2]。内蒙
古境内共有 32种,除葱、蒜、韭菜和洋葱 4 个栽培种外,
共有野生种 28个,仅次于新疆(50个)、四川(32个) ,与
甘肃(28个)并列第 3 位,主要分布在内蒙古东部和南
部地区[3,4]。葱属植物适应性强,生境广,有较高的经济
价值,可食用、药用、饲用、观赏等。另外,也可以替代牲
畜饮水[5],因此在内蒙古草地植物中具有一定的代表
性。目前,对其种子萌发特性研究较少。本研究对内蒙
古草原上常见的 3 种野生葱属植物种子的萌发特性进
行了探讨,以期找到种子的休眠原因和适宜的萌发条
件,为该类植物种子繁殖提供科学理论依据。
1 材料和方法
1. 1 材 料
试验所用种子为 2007 年 9 月 22 日采集于内蒙古
锡林 郭 勒 盟 苏 尼 特 左 旗 荒 漠 草 原 的 蒙 古 韭
(A. mongolicum)、碱韭 (A. polyrhizum)和细叶韭
(A. tenuissimum)。种子采集后自然晾干,用信封装好
置于室内阴凉处保存。
1. 2 方 法
1. 2. 1 种子吸水特性
从自然晾干的 3 种野生葱属植物种子中分别精确
称取 3. 0 g后置于自来水(19 ℃)中浸泡。每隔 2 h 将
种子从水中取出,用滤纸吸干外表后称重,直至其重量
不再增加为止。记录各次称量数据,重复 3 次。依照
公式:吸水率 =[(湿重 -干重)/干重]× 100%,计算
吸水率,作吸水曲线。
1. 2. 2 温度和光照对种子萌发的影响
在贮藏 7 个月的种子中挑选饱满种子,在 5、10、
15、20、25、30 ℃6 个恒温和 15 /25、25 /35 ℃2 个变温
(12 h 低温,12 h 高温)共 8 个处理下,分别设置 24 h
光照和 24 h 黑暗下进行种子萌发试验。种子放在垫
有两层滤纸的培养皿中培养。每个培养皿 50 粒种子,
4 次重复。统计发芽率和发芽势。
1. 2. 3 不同预处理对种子萌发的影响
从刚采收的新种子中挑选出饱满的种子进行种皮
打磨、种孔处切割、轻轻揉搓冲洗等预处理。之后进行
常规萌发试验,并统计发芽率和发芽势。
1. 2. 4 数据统计分析
以胚根突出种皮长度超过种子直径为萌发标志,
以连续 5 d内没有种子萌发为发芽结束,统计发芽率
和发芽势。
种子发芽率(%)=正常萌发种子数 /试验种子总
数 × 100%;
种子发芽势(%)=发芽高峰日时种子发芽数 /试
·59·
问题探讨 赵金花 等:内蒙古 3 种野生葱属植物种子吸水与萌发特性研究
DOI:10.16590/j.cnki.1001-4705.2011.09.042
验种子总数 × 100%;
数据采用 Spss 13. 0 软件进行方差分析。
2 结果与分析
2. 1 种子的吸水特性
由图 1 可以看出,3 种野生葱属植物种子的最大
吸水率不同。其中蒙古韭的最大,吸收自重的 77%水
分;碱韭次之,吸收自重的 73%;细叶韭最小,吸收自
重的 60%。吸胀饱和时间在 3 种植物种子间存在差
异,其中蒙古韭约在 30 h 内吸水饱和;碱韭约在 34 h
内吸水饱和;细叶韭约在 26 h内吸水饱和。
图 1 3 种葱属植物种子吸水率曲线
2. 2 温度和光照对种子萌发的影响
2. 2. 1 蒙古韭
表 1 显示,蒙古韭种子萌发率在 5 ~ 25 ℃恒温范
围内,随着温度的上升逐渐提高。在 20 ℃时达到最
高,随后急剧下降。25 ℃时有极个别种子萌发,为恒
温发芽的最高温度。变温发芽率显著低于恒温发芽,
说明变温对蒙古韭种子萌发无促进作用。
表 1 不同温度下蒙古韭种子萌发特性
光照 萌发率(%) 发芽势(%)
5 ℃ 24. 0 ± 2. 6 a 0 a
10 ℃ 28. 0 ± 10. 7 a 3. 0 ± 1. 9 a
15 ℃ 76. 0 ± 2. 2 b 36. 5 ± 2. 5 b
20 ℃ 80. 0 ± 1. 8 b 72. 0 ± 2. 2 Ac
25 ℃ 1. 5 ± 0. 5 c 0 a
30 ℃ 0 c 0 a
15 /25 ℃ 51. 0 ± 3. 4 d 17. 5 ± 2. 8 b
25 /35 ℃ 6. 0 ± 1. 4 c 2. 0 ± 0. 8 a
蒙古韭种子的光下发芽率与暗中发芽率比较见图
2。由图 2 可看出,蒙古韭种子在 5 ~ 30 ℃恒温范围
内,暗发芽率均高于光发芽率;变温条件下,同样暗发
芽率均高于光发芽率。说明蒙古韭种子萌发具有嫌光
性。另外,黑暗条件下15℃和15 / 25℃时萌发率最
图 2 不同温度下蒙古韭光、暗发芽率比较
高,为蒙古韭种子暗发芽的适宜温度。
2. 2. 2 碱 韭
由表 2 可看出,碱韭种子的萌发率在 5 ~ 30 ℃范
围内,随着温度的升高逐渐增加,到 15 ℃时为最高。
之后下降,20 ℃时仅有少量种子发芽。15 /25 ℃变温
条件下萌发率较高,与 15 ℃恒温萌发率间无显著性差
异。说明 15 ℃和 15 /25 ℃为碱韭种子萌发的适宜温
度。在 25、30 ℃和 25 /35 ℃下碱韭种子萌发率和发芽
势均为零。另外室温下继续萌发观察发现,这些种子
均能萌发(具活力) ,说明超过 25 ℃时碱韭种子完全
热休眠,属于喜欢相对低温发芽的种子。
表 2 不同温度下碱韭种子萌发特性
萌发率(%) 发芽势(%)
5 ℃ 43. 50 ± 16. 88 a 0
10 ℃ 67. 50 ± 6. 90 a 0. 50
15 ℃ 83. 00 ± 1. 29 f 1. 00 ± 0. 58
20 ℃ 14. 50 ± 3. 78 c 2. 00 ± 1. 16
25 ℃ 0 c 0
30 ℃ 0 c 0
15 /25 ℃ 76. 50 ± 4. 50 af 0
25 /35 ℃ 0 c 0
图 3 不同温度下碱韭光、暗发芽率比较
碱韭种子的光下发芽率与暗中发芽率比较见图
3。由图 3 可看出,碱韭种子在 5 ~ 15 ℃恒温范围内,
暗发芽率均高于光发芽率;15 /25 ℃变温条件下,同样
暗发芽率高于光发芽率。说明碱韭种子萌发具有嫌光
·69·
第 30 卷 第 9 期 2011 年 9 月 种 子 (Seed) Vol. 30 No. 9 Sep. 2011
性。另外,黑暗条件下 15 ℃和 15 /25 ℃时萌发率最
高,为碱韭种子暗发芽的适宜温度。
2. 2. 3 细叶韭
表 3 显示,细叶韭种子萌发率在 5 ~ 30 ℃恒温范
围内,随着温度的上升逐渐提高,到达 15 ℃时最高,随
后下降。15 /25 ℃变温发芽率与 15 ℃恒温发芽率间
无显著差异,说明 15 ℃和 15 /25 ℃为细叶韭种子的适
宜温度。细叶韭种子发芽喜相对低温条件。
表 3 不同温度下细叶韭种子萌发特性
萌发率(%) 发芽势(%)
5 ℃ 46. 00 ± 4. 24 a 1. 00 ± 0. 58 a
10 ℃ 67. 50 ± 5. 12 b 24. 00 ± 1. 41 A
15 ℃ 99. 00 ± 0. 58 A 0 a
20 ℃ 67. 50 ± 17. 41 b 77. 00 ± 1. 29 B
25 ℃ 0B 0 a
30 ℃ 0B 0 a
15 /25 ℃ 99. 00 ± 0. 58 A 9. 50 ± 2. 06 C
25 /35 ℃ 5. 00 ± 1. 00 A 0. 50 ± 0. 5 a
细叶韭种子的光下发芽率与暗中发芽率比较见图
4。由图可看出,细叶韭种子在 5 ~ 25 ℃恒温范围内,
暗发芽率均高于或等于光发芽率;变温条件下,同样暗
发芽率高于或等于光发芽率,说明细叶韭种子萌发具
有一定的嫌光性。但是在 15 ℃和 15 /25 ℃时的最高
光发芽率与暗发芽率间无明显差异,说明黑暗条件对
细叶韭种子萌发无明显的促进作用。
图 4 不同温度下细叶韭光、暗发芽率比较
2. 3 新种子萌发特性
2007 年 9 月 22 日采收的蒙古韭、碱韭和细叶韭
的种子,在当年 10 月 11 日即温度和光照对种子萌发
产生影响之前进行室温纸上发芽试验,结果见表 4。
表 4 3 种野生葱属植物新种子萌发特性
萌 发 率(%)
自然 打磨种皮 种孔处切割 揉搓冲洗
蒙古韭 6. 00 ± 1. 41 a 11. 00 ± 1. 73 a 62. 5 ± 5. 91 A 5. 00 ± 1. 00 a
碱 韭 0. 50 ± 0. 50 a 39. 00 ± 2. 08 A 83. 50 ± 2. 06 B 0. 50 ± 0. 50 a
细叶韭 25. 50 ± 4. 72 a 34. 50 ± 3. 77 a 65. 00 ± 5. 74 A 21. 00 ± 5. 45 a
由表 4 可看出,3 种野生葱属植物的萌发率均较
低,最低仅有 0. 5%(碱韭) ,最高也只有 25. 50%(细
叶韭)。说明刚采收的 3 种野生葱属植物种子具有一
定的休眠特性。蒙古韭和细叶韭在种孔处切割处理
下,萌发率均极显著提高,碱韭萌发率在打磨处理下能
提高 39%,在种孔处切割处理下,萌发率极显著提高
到 83. 5%。
3 讨论与结论
一般情况下,随着时间的延长,植物种子的绝对吸
水量逐渐减小,达到一定时间后,种子含水量相对不变
即达饱和状态。本试验的结果与此规律基本相符。种
子吸胀能力(吸水量)的强弱,主要取决于种子的化学
成分。本研究结果表明,蒙古韭最大吸水率为 77%,
碱韭最大吸水率为 73%,细叶韭最大吸水率为 60%,
这与淀粉含量高的禾本科牧草种子吸水约占种子干重
的 1 /2 相近[6]。吸水饱和所需时间均较长,其中蒙古
韭约 30 h,碱韭约 34 h,细叶韭约 26 h。这种缓慢吸水
特征可能是植物长期生长在干旱草原地区,偶尔的短
暂湿润条件,不会使所有种子吸胀萌发而使种群灭绝。
所以,这可能是它们对生存环境的一种适应。
刚采收的 3 种野生葱属植物种子萌发率极低,最
高萌发率只有 25. 5%。贮藏 7 个月后,在适宜萌发条
件下,萌发率均能达到 90% 以上,细叶韭甚至能达
98%。这与蒙古韭种子的自然休眠期为 6 ~ 7 个月,淀
粉酶、脂肪酶和蛋白酶活性达到或接近最大值时视为
已自然解除休眠的研究结论基本吻合[7]。与芬兰南
部 Allium oleraceum种子发芽特性相似[8]。种孔处切
割后,3 种野生葱属植物新种子萌发率均极显著提高
(蒙古韭 62. 5%、碱韭 83. 5%、细叶韭 65. 0%) ,其中
蒙古韭和细叶韭种子萌发率与其最高萌发率(80%和
99%)相比仍较低。砂纸打磨处理和揉搓冲洗对蒙古
韭和细叶韭萌发率均无影响;但砂纸打磨处理能极显
著提高碱韭种子萌发率。由此可以判断,蒙古韭和细
叶韭的种子休眠属于种孔通透性抑制萌发的强迫性休
眠和胚后熟的生理性休眠的综合型休眠;碱韭种子的
休眠主要是种孔抑制的强迫性休眠。
3 种野生葱属植物种子在 5 ℃仍有较高的萌发
率。适宜萌发温度为 15 ℃或 20 ℃,这与百合科百合
属的植物基本一致[9]。萌发温度范围为 5 ~ 25 ℃或
5 ~ 30 ℃。这与一般暖季型牧草种子萌发温度范围
(5 ~ 40 ℃)相比萌发温度幅度较窄[6]。3 种野生葱属
植物种子中,细叶韭的萌发率在 15 ℃和 15 /25 ℃下,
光照时种子萌发率均 98%,黑暗对细叶韭种子萌发无
明显促进作用。这与同属高葶韭 (Allium obliquum)
·79·
问题探讨 赵金花 等:内蒙古 3 种野生葱属植物种子吸水与萌发特性研究
在 15 ℃ /25 ℃变温条件下适宜萌发,光照与否对种子
萌发无影响的结论相似[10]。蒙古韭和碱韭种子在黑
暗下的萌发率均高于光发芽,说明这两种野生葱属植
物种子萌发均具有嫌光性。这与其它相关研究结果
相符[7]。
种子的萌发率和萌发速率与种子萌发时所需的最
适温度和光照有关。不同种甚至同种不同地区的种
子,萌发的最适温度可能不同[13]。本试验的蒙古韭种
子萌发特性与阿拉善盟腾格里沙漠周边沙地和伊克昭
盟鄂前旗毛乌素沙地野生蒙古韭种子萌发特性有一定
的差异[7,14]。
参考文献:
[1]Mabberley D J. The plant book-a portable dictionarry of the
higher plants[J]. Cambridge University press,1993:75 - 90.
[2]汪发瓒,唐进.中国植物志(第 14 卷) [M].北京:科学出版
社,1980:170 - 286.
[3]包颖.内蒙古葱属植物的地理分布[J].内蒙古师大学报:自
然科学(汉文)版,2000,29(2) :130 - 134.
[4]赵一之.内蒙古葱属植物生态地理分布特征[J]. 内蒙古大
学学报:自然科学版,1994,25(5) :546 - 553.
[5]Cruden R W. Pollen-ovule ratios:A conservative indicator of
breeding systems in flowering plants[J]. Evolution,1997,31:
32 - 46.
[6]韩建国.实用牧草种子学[M].北京:中国农业大学出版社,
1997.
[7]笑妹.沙葱种子发育及贮藏期生理特性研究[D]. 呼和浩
特:内蒙古农业大学,2009.
[8]Astrom,H. Generative reproduction in Allium oleraceum(Alli-
aceae) [J]. Annales Botanici Fennici(0003 - 3847) ,2004,41
(1) :1 - 14.
[9]杨利平,宋满珍,张晶.光照和温度对百合属 6 种植物种子
萌发的影响[J].植物资源与环境学报,2000,9(4) :14 - 18.
[10]张美莉,高聚林,隋艳杰.蒙古韭种子发芽特性初报[J].内
蒙古农牧学院学报,1998,19(1) :115 - 117.
[11]杨忠仁,郝丽珍,张凤兰,等. 沙葱种子的萌发特性和几种
贮藏物质含量的变化[J].植物生理学通讯,2007,43(1) :
173 - 175.
[12]张娟,谭敦炎,林辰壹.野生蔬菜高葶韭种子形态特征及发
芽条件研究[J].种子,2010,29(10) :45 - 48.
[13]张光飞,王定康,翟书华,等.光照和温度对青阳参种子萌
发的影响[J].种子,2008,27(12) :80 - 81.
[14]郑明清,郑元润,姜联合.毛乌素沙地 4 种沙生植物种子萌
发及出苗对沙埋及单次供水的响应[J].生态学报,2006,
26(8) :
2 474 - 2 483.
(上接第 94 页)
参考文献:
[1]Yi W G,Law S E,Mccoy D,et al. Stigma development and re-
ceptivity in almond (Prunus dulcis) [J]. Annals of Botany,
2006,97(1) :57 - 63.
[2]Twell D. Pollen developmental biology. In:O'Neill S D,Roberrs
J A,eds. Plant Reproduction. AnnuaI Plant Reviews. V01. 6
[M]. Sheffield:Sheffield Academic Press,2002,PP:86 - 153.
[3]胡适宜.植物胚胎学试验方法(一)花粉生活力的测定[J].
植物学通报,1993,10(2) :60 - 62.
[4]Rodriguez-Riano T,Dafni A. A new procedure to assess pollen
viability[J]. Sex Plant Rep,2000(12) :242 - 244.
[5]杨凤军,李宝江.草原樱桃花粉特性及其授粉试验[J].北方
园艺,2005(3) :69 - 70.
[6]姜爱丽,王翠杰,胡文忠,等. 甜樱桃花粉贮藏及授粉试验
[J].中国果树,2006(6) :23 - 25.
[7]张丽娜,赵贵铭,武绍波. 云南高海拔地区甜樱桃花粉生活
力的研究[J].江西农业科学. 2009,21(9) :55 - 58.
[8]李永强,郭卫东,李志军,等.中国樱桃不同品种开花生物学
特性及花粉萌发研究[J]. 浙江农业学报,2009,21(5) :495
- 499.
[9]魏国芹,孙玉刚,安淼,等.甜樱桃 7 个品种花粉数量及花粉
萌芽率测定[J].华北农业学报,2010,25(增刊) :123 - 127.
[10]张志良,瞿伟菁. 植物生理学实验指导[M]. 北京:高等教
育出版社,2000.
[11]赵宏波,陈发棣,房伟民.菊属植物花粉生活力检测方法的
比较[J].浙江林学院学报,2006,23(4) :406 - 409.
[12]Zhao L F,Xu S B,Chai T Y,et al. OsAP 2-1,an AP 2-like
gene from Oryza sativa,is required for flower development and
male fertility[J]. Sex Plant Reprod,2006,19:197 - 206.
[13]Dafni A,Firmage D. Pollen viability and longevity:practical,
ecological and evolutionary implications[J]. Plant Syst Evol,
2000,222:113 - 132.
[14]徐继忠,陈海江,袁小乱,等. 苹果花诱导和孕育期短枝顶
芽内源激素的变化[J].河北果树,1998(3) :6 - 8.
[15]施益华,刘鹏.硼在植物体内生理功能研究进展[J].亚热
带植物科学,2002,3(2) :64 - 69.
·89·
第 30 卷 第 9 期 2011 年 9 月 种 子 (Seed) Vol. 30 No. 9 Sep. 2011