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长白山区6种杜鹃花属植物种子形态及萌发特性



全 文 :长白山区6种杜鹃花属植物种子形态及萌发特性
李 畅,苏家乐*,陈 璐,刘晓青,陈尚平,何丽斯
(江苏省农业科学院 园艺研究所,江苏 南京210014)
摘 要:选择长白山区6种杜鹃花属植物种子进行形态及萌发特性观察。结果表明:6种杜鹃花属植物种子呈椭圆、矩
圆、卵形等形态,种子极为细小,且种间差异极显著,以迎红杜鹃(Rhododendron mucronulatum)种子千粒重最重
(0.111 2g),苞叶杜鹃(R.redowskianum)最轻(0.022 3g);种皮吸水性良好;萌发时滞最短为毛毡杜鹃(R.conferi-
tissmum)7d,最长为苞叶杜鹃12d;发芽率、发芽势、发芽指数以迎红杜鹃(83.33%、50.00%、35.68%)和兴安杜鹃
(R.dauricum)(80.67%、47.33%、35.41%)最高,毛毡杜鹃次之,牛皮杜鹃(R.aureum)和小叶杜鹃(R.parvifolium)
较低,苞叶杜鹃最低,仅为2.500%、1.167%和0.334%,4类间差异显著。
关键词:长白山区;杜鹃花属;种子形态;萌发特性
中图分类号:S 685.21       文献标志码:A    文章编号:1671-4652(2011)04-0059-05
Seed morphology and germinating characteristics of 6
Rhododendronspecies from Changbai Mountains
LI Chang,SU Jia-le,CHEN Lu,LIU Xiao-qing,CHEN Shang-ping,HE Li-si
(Inst of Hort,Jiangsu Acad of Agric Sci,Nanjing 210014,China)
ABSTRACT:Seed morphology and germinating characteristics were studied in six Rhododendron species from Changbai
Mountains.The results showed that the seed shape of six species were nearly eliptic,oblong,or ovate.The seed of the
six species were very smal,and the 1 000-seed weight showed significant differences.The 1 000-seed weight of R.mu-
cronulatumwas the biggest,0.112g,while that of R.redowskianumwas the smalest,0.022 3g.The al the water-
absorbing of 6species seeds was very good.Time to onset of germination of R.conferitissmumwas the shortest,7d,
while that of R.redowskianumwas the longest,12d.The 6 Rhododendronspecies were divided into four broad catego-
ries according to the germination rate(GR),germination energy(GE)and germination index(GI):R.mucronulatum
and R.dauricumwere the highest,with 83.33%and 80.67% GR,50.00%and 47.33% GE,35.68%and 35.41% GI
respectively;those of R.conferitissmumwere the second;those of R.aureumand R.parvifoliumwere the third,and
that of R.redowskianum was the lowest(2.500%,1.167%,0.334%,individualy),the four broad categories had
significant difference.
KEY WORDS:Changbai Mountains;Rhododendron;seed morphology;germinating characteristics
杜鹃花属(Rhododendron)为杜鹃花科(Ericaceae)中最大的属,统称杜鹃花,该属植物种类繁多、花
色艳丽、多姿多彩,具有较高的观赏价值和药用价值,为北温带植物区系的重要类群和世界著名的高山
花卉,同时也是我国著名的十大传统名花之一[1-2]。我国作为杜鹃花野生资源最丰富、栽植最早的国家,
但由于近代植物学研究起步较晚,加之杜鹃花对生境要求较为严格,引种栽培难度较大等原因,致使我
国杜鹃花的引种保育工作相对滞后[3-5]。人们从种子萌发获得幼苗而驯化杜鹃花,使其适应当地气
收稿日期:2011-09-25
基金项目:江苏省农业科技自主创新项目 [CX(09)607];江苏省科技支撑项目(BE2009321);江苏省农业科技自主创新项目
[CX(10)112]
作者简介:李畅(1982-  ),女,内蒙古乌兰浩特人,助理研究员、硕士,主要从事观赏植物种质资源与遗传育种研究。
* 联系作者,E-mail:sujl66@yahoo.com.cn
第32卷第4期 扬州大学学报(农业与生命科学版) Vol.32No.4
2011年12月 Journal of Yangzhou University(Agricultural and Life Science Edition) Dec.2011
候,是一种有效的引种驯化手段[6-7]。近年来,我国以野生资源种子为材料进行杜鹃花播种技术、保育繁
殖等研究取得了一定的进展,但多以长江以南的杜鹃花种质资源为主[5-10],有关适于长白山区生长的
野生杜鹃花资源种子方面的研究则相对较少[11]。
长白山位于我国吉林省东南部,中朝两国交界处,海拔2 744m,自然条件优越,野生植物资源极其
丰富。据统计,长白山区有杜鹃花属野生资源9种,其中8种属稀有濒危物种[12-14]。种子萌发是植物生
长的开端,而种子吸水则是满足种子萌发的条件之一。鉴此,本文选取长白山区的6种野生杜鹃花属植
物种子,对种子形态、吸水性及萌发特性进行初步研究,以期为杜鹃花野生资源的保护利用、引种驯化以
及生态种群恢复提供理论依据,同时为杜鹃属植物的分类、系统演化提供基础数据。
1 材料与方法
1.1 供试材料
试验种子源自吉林省长白山自然保护区,2009年由长白山科学研究院鉴定、提供,分别为迎红杜鹃
(Rhododendron mucronulatum)、兴安杜鹃(R.dauricum)、毛毡杜鹃(R.conferitissmum)、牛皮杜鹃
(R.aureum)、小叶杜鹃(R.parvifolium)、苞叶杜鹃(R.redowskianum)。种子采自野生植株,为自然结
实产物,风干后装入牛皮纸袋,置于干燥器内室温保存备用。
1.2 测定项目与方法
1)种子形态观测:每种随机选择饱满种子30粒,体式显微镜(SZX7,日本Olympus公司)下观测
种子形态、颜色,目镜测微尺测定种子长度、宽度(长、宽度包括种子附属物即翅)。
2)种子千粒重测定:采用四分法,随机取净种子1 000粒,万分之一分析天平称重,重复6次。
3)种子吸水量测定:饱满风干种子每组100粒,置于盛有去离子水的1.5mL离心管中,25℃恒温
箱中吸胀,定时(1、2、3、4、5、6、9、12、24、36、48h)测定种子重量,直至种子重量基本恒定,重复3次,
计算种子吸水率。种子吸水率=(吸水后种子重量-风干种子重量)/风干种子重量×100%。
4)种子发芽测定:试验于2010年3月(即常温贮藏6个月的种子)进行,采用培养皿滤纸法于
25℃恒温培养箱中进行发芽测定。种子经0.3% KMnO4 溶液浸种消毒15min,去离子水充分洗净后
放入直径9cm的垫有滤纸的培养皿中,培养液为去离子水[15-16],每皿100粒,测定萌发率,重复3次。
以胚根长度超过种子直径一半作为萌发标准,连续5d无萌发种子视为萌发结束;每24h观察记录种
子发芽数,定期喷水保持种子湿润。
发芽测定指标:① 萌发时滞,即发芽启动时间,指从萌发试验开始到第1粒种子开始萌发所持续
的时间。② 发芽持续时间,种子开始萌发到最后1粒种子萌发的总天数。③ 发芽率(GR)=种子发芽
总数/供试种子总数×100%;④ 发芽指数GI=∑(Gt/Dt),其中Gt为t日内的发芽数,Dt为相应的
发芽天数;⑤ 发芽势(GE)=日发芽种子最大时的发芽种子数/供试种子总数×100%;
1.3 数据分析
所有测定数据以平均值±标准差表示,并通过DPS 7.05软件最小显著差数法(LSD)进行方差分
析,图表在Excel 2003软件下绘制。
2 结果与分析
2.1 长白山区6种杜鹃花属植物的种子形态观察
杜鹃花种子正面观形状为椭圆、矩圆、卵形,颜色黄到黑褐(表1、图1)。供试种子极为微小,据不完
全统计,6种杜鹃花种子中,最长处为2.821mm(牛皮杜鹃,具翅),最短处为0.792mm(苞叶杜鹃);
宽度为0.264~0.909mm,其中最宽种子为牛皮杜鹃,最窄为苞叶杜鹃。种间千粒重差异极显著,其中
迎红杜鹃种子最重(0.111 2g),苞叶杜鹃最轻(0.022 3g)。此外,除牛皮杜鹃(图1.E)种子具翅、种脐
端收缢且呈波状裂外,其他5种杜鹃花均未观察到有翅存在;供试种子表面均具有明显的纵条纹,条纹
06 扬州大学学报(农业与生命科学版) 第32卷
粗细、深浅、交叉方式种间存在差异;种子合点端和种脐端形状亦有差别:迎红杜鹃种脐端平或微凹,合
点端尖,表面条纹(肋)平行,1、2交叉;毛毡杜鹃种脐端平或凹,合点端尖,肋近平行,只在种子两端交
叉或不交叉;小叶杜鹃种脐端平,合点端圆,肋细、平行;兴安杜鹃种脐端浅波状凸,合点端钝圆,肋深呈
网状;牛皮杜鹃种脐端凹,合点端尖,肋密生,2、3交叉;苞叶杜鹃种脐端圆,合点端圆或平,肋交叉呈
网状。
表1 长白山区6种杜鹃花种子形态*
Tab.1 Seeds morphology of 6Rhododendron species from Changbai Mountains
种名 形状(正面观) 颜色
大小/mm
长 宽
千粒重/g
迎红杜鹃 椭圆形,矩圆形 黑褐色 1.392~1.603  0.476~0.670  0.111 2aA±0.009
兴安杜鹃 卵状,椭圆形 黑褐色 1.180~1.674  0.423~0.634  0.085 9bB±0.004
毛毡杜鹃 椭圆形,矩圆形 黄褐色 0.916~1.180  0.370~0.476  0.044 2eE±0.004
牛皮杜鹃 卵形,椭圆形 黄褐色或褐色 1.366~2.821  0.909~0.509  0.069 7cC±0.003
小叶杜鹃 狭椭圆形,狭矩圆 黄褐色 1.145~1.568  0.317~0.511  0.061 5dD±0.004
苞叶杜鹃 椭圆形,矩圆形 浅黄色 0.792~0.969  0.264~0.405  0.022 3f F±0.004
  * 同列不同大写字母数值间表示达到0.01显著水平,不同小写字母数值间表示达到0.05显著水平。
图1 6种杜鹃花种子形态的光镜图
Fig.1 The seed morphology of 6 Rhododendronspecies under optical microscope
A.迎红杜鹃;B.毛毡杜鹃;C.小叶杜鹃;D.兴安杜鹃;E.牛皮杜鹃;F.苞叶杜鹃;
实线箭头视合点端;虚线箭头视种脐端;标尺为1mm
2.2 长白山区6种杜鹃花属植物的种子吸水特性
由图2可知,6种杜鹃花属植物种子吸水率随时间的变化趋势基本一致,均呈现“快—慢—稳”3个
明显的阶段:前3h内供试种子迅速吸水,为吸胀吸水阶段,即使是吸水率最低的迎红杜鹃,在此阶段吸
水量也达到总吸水量的68.57%;3~12h吸水率增加稍缓,为缓慢吸水阶段;12h后吸水速率达到或
趋于饱和,为稳定吸水阶段。种子饱和吸水率由高到低依次为牛皮杜鹃、苞叶杜鹃、小叶杜鹃、毛毡杜
鹃、兴安杜鹃、迎红杜鹃,其中饱和吸水率最高的牛皮杜鹃(52.31%),与最低的兴安杜鹃(32.88%)、迎
红杜鹃(29.91%)差异极显著。
2.3 长白山区6种杜鹃花属植物的种子萌发特性
由图3可知,6种杜鹃花属植物种子萌发进程,随着萌发时间的延长而呈钟形分布。毛毡杜鹃萌发
时滞最短,为7d,而苞叶杜鹃萌发时滞最长,为12d,。毛毡杜鹃、苞叶杜鹃在萌发后第3天达到萌发
高峰期,其余4种杜鹃均在萌发后第2天达到萌发高峰期。供试的6种杜鹃花发芽持续时间为7~
11d,其中牛皮杜鹃发芽持续时间最长,迎红杜鹃最短。
由表2可知,供试种子发芽率、发芽势、发芽指数种间存在差异,其中迎红杜鹃和兴安杜鹃最高,毛
毡杜鹃次之,牛皮杜鹃与小叶杜鹃较低,苞叶杜鹃最低;除牛皮杜鹃、小叶杜鹃与苞叶杜鹃在发芽指数上
差异显著外,供试杜鹃花种子的3个指标在4类间差异极显著。
16第4期 李 畅等:长白山区6种杜鹃花属植物种子形态及萌发特性
图2 6种杜鹃花属植物种子的吸水曲线
Fig.2 Water absorption of 6species
fromRhododendron
1.牛皮杜鹃;2.苞叶杜鹃;3.兴安杜鹃;
4.毛毡杜鹃;5.小叶杜鹃;6.迎红杜鹃
图3 6种杜鹃花属植物种子萌发进程
Fig.3 Seed greminating progresses of
6 Rhododendronspecies
1.迎红杜鹃;2.兴安杜鹃;3.毛毡杜鹃;
4.牛皮杜鹃;5.小叶杜鹃;6.苞叶杜鹃
表2 6种杜鹃属植物种子的萌发特征*
Tab.2 Germinating characteristics of 6species fromRhododendron
种名 发芽率/% 发芽势/% 发芽指数
迎红杜鹃 83.33aA±4.163  50.00aA±1.732  35.68aA±4.291
兴安杜鹃 80.67aA±2.082  47.33aA±1.528  35.41aA±6.909
毛毡杜鹃 42.67bB±2.517  29.00bB±4.359  21.09bB±3.448
牛皮杜鹃 18.67cC±2.082  10.00cC±1.732  7.874cC±2.330
小叶杜鹃 16.00cC±1.000  9.000cC±1.732  6.126dC±0.530
苞叶杜鹃 2.667dD±1.528  1.667dD±0.577  0.334dC±0.253
     * 同列不同大写字母数值间表示差异达到0.01显著水平,不同小写字母数值间表示达到0.05显著水平。
3 讨论
杜鹃花种子极其微小,有报道杜鹃花种子长度一般为0.6~1.5mm(不具翅),而浙江杜鹃花属植
物种子最大直径为5.5mm [云锦杜鹃(R.fortunei)],供试的6个野生杜鹃花种子长度为0.792~
2.821mm,其中迎红杜鹃、兴安杜鹃种子长度测量值比报道的高,这可能因测量标准不同而使结果存在
差异[14,17]。不同种杜鹃花属植物种子形态有所不同,本研究6种杜鹃花在翅的有无、表面纹饰、种脐
端、合点端形状也存在差异,说明种子形态可作为杜鹃花属植物分类的重要依据[14,18]。供试的6种杜
鹃花种子种皮透水性良好,即使是萌发率极低的苞叶杜鹃,浸种前3h也吸水迅速,这与迷人杜鹃种
子[10]类似,表明在种子萌发过程中,种皮不是阻碍种子萌发的主要原因,这为今后探讨如苞叶杜鹃等低
发芽率杜鹃花资源萌发低的原因排除干扰因素。总体而言,供试的6种杜鹃花,种子吸水性越高,其萌
发能力反而越低,可能与种皮上存在抑制物有关。李建军等[11]报道牛皮杜鹃千粒重为0.077g,与本
研究略有差异,发芽率也有所不同;本研究迎红杜鹃、兴安杜鹃的发芽高峰期、发芽率亦与已有报道[19]
有所不同,这可能与种子成熟度、不同生境、贮藏时间与条件等原因有关。本研究结果表明,供试种子的
发芽率与千粒重无相关性,推测其发芽率可能与种胚发育相关,其原因尚需进一步试验证明。本试验中
迎红杜鹃、兴安杜鹃萌发特性虽然与报道有所不同,但迎红杜鹃萌发率、发芽势大于兴安杜鹃,这与文献
[19]报道的相一致,为试验的可靠性提供了佐证。作者在进行萌发试验时发现,贮藏6个月的6种杜鹃
花种子萌发能力明显高于刚采收种子,可能存在浅休眠,具体原因有待进一步研究。
野生杜鹃花是世界三大园艺植物的重要来源,世界地位显赫[5]。供试的6个杜鹃花属野生资源,
主要分布在长白山区,为稀有、渐危、濒危植物,其中小叶杜鹃、毛毡杜鹃为吉林省一类重点保护植物,苞
叶杜鹃、牛皮杜鹃更是国家三级重点保护植物[13,20-21]。本研究结果表明,这4种保护植物萌发率、发芽
势极低,特别是苞叶杜鹃,分别为2.500%和1.167%,种子萌发率低、种子繁殖能力差也可能是其濒危
26 扬州大学学报(农业与生命科学版) 第32卷
稀缺的重要原因。6种野生杜鹃应用价值广泛,观赏价值极高,其中苞叶杜鹃、毛毡杜鹃、牛皮杜鹃耐贫
瘠干旱,是重要的矮小型高山杜鹃育种资源;兴安杜鹃、迎红杜鹃可药用、提取芳香油,亦耐贫瘠干旱;小
叶杜鹃则是重要耐湿型杜鹃种质资源[13]。通过对这6种野生杜鹃花种子形态及萌发特性的观测研究,
可达到有目的地引种繁殖,为今后杜鹃花属系统演化评价、引种保育工作奠定基础。
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(责任编辑 刘明寿)
36第4期 李 畅等:长白山区6种杜鹃花属植物种子形态及萌发特性