桂花種子休眠和萌發(fā)的初步研究

楊秀蓮，郝其梅

（1.南京林業(yè)大學 風景園林學院，江蘇 南京 210037；2.江蘇省新沂市建設局，江蘇 新沂 221400）

種子休眠是指具有生活力的種子處于適宜的環(huán)境條件下仍不能正常萌發(fā)的一種生理現(xiàn)象。種子休眠是植物在長期演化過程中為了種的生存而不斷適應環(huán)境的結果［1－2］。對植物本身來說，種子的休眠對植物個體的生存、物種的延續(xù)和進化具有積極的作用，但對林木的生產帶來較大的影響。通過觀察，桂花Osmanthus fragrans種子具有一定的休眠現(xiàn)象。當年4－5月成熟的種子需層積至翌年2－3月才能萌發(fā)。張義等［3］利用赤霉素浸種和低溫層積相結合的方法進行桂花種子的催芽試驗，證明桂花種子具有休眠特性，低溫層積和赤霉素（GA3）浸種可有效促進種子的萌發(fā)。袁王俊等［4］利用離體培養(yǎng)技術對層積3個月的桂花種子進行胚培養(yǎng)，打破了種子的休眠。對于桂花種子的休眠原因，目前尚未見報道。本研究通過對桂花種子的休眠和萌發(fā)的研究，旨在探討桂花種子的休眠機制，以期尋找解除休眠的最佳方法，縮短休眠時間，提高播種繁殖率，同時也為品種間雜交和培育新品種積累經驗，提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

紫梗籽銀桂Osmanthus fragrans‘Zigeng Ziyin’種子：2007年5月初采于南京林業(yè)大學教五樓前，去除外種皮后保存于（3±1）℃冰箱中。紫梗籽銀桂為銀桂品種群中的一個品種，結實量較大，種子采收容易，故作為桂花種子休眠的研究對象。

白菜Brassica campestris種子：南京市蔬菜種子公司的綠優(yōu)1號白菜種子，純度95%，凈度98%，發(fā)芽率85%以上。

1.2 試驗方法

1.2.1 種皮、種實浸提液的提取 取內種皮（以下稱種皮）和種實（包含胚和胚乳兩部分，下文同）各10 g，分別置于250 mL容量瓶中，加入200 mL體積分數(shù)為80.0%甲醇，混勻后放入冰箱內，在2～4℃的恒溫條件下密閉浸提，期間多次取出搖勻使其充分浸提，48 h后過濾。所得濾液在35℃下減壓濃縮后定容到0.10 g·mL－1（以1 mL濃縮液中含有原材料的量計算）。

1.2.2 白菜種子生物測定方法 在培養(yǎng)皿中放置濾紙，分別加入一定量的甲醇浸提原液（0.10 g·mL－1），60%原液（0.06 g·mL－1），30%原液（0.03 g·mL－1），設置 3 個重復·處理－1，100 粒·重復－1白菜種子，于30℃恒溫全光照條件下培養(yǎng)，48 h測定發(fā)芽率，72 h測量苗高和根長，用含體積分數(shù)為0.2%甲醇的水溶液處理的白菜種子作對照。

1.2.3 催芽方法 采用蒸餾水（記為 G0）和質量濃度為 500 mg·L－1（記為 G5），1 000 mg·L－1（記為G10），1 500 mg·L－1（記為G15）的赤霉素溶液浸種48 h，后分別與濕沙按1∶3混合放入塑料盆中，上面覆蓋保鮮膜并用剪刀剪幾個小洞，利于種子呼吸，將塑料盆置于2～4℃冰箱中進行低溫層積處理。層積期間隔半個月取各處理種子4個重復，30粒·重復－1。在25℃恒溫、24 h光照條件下做種子發(fā)芽試驗，并統(tǒng)計種子的發(fā)芽率。

2 結果分析

2.1 甲醇浸提液對白菜籽發(fā)芽的影響

2.1.1 種皮、種實甲醇浸提液對白菜籽發(fā)芽率的影響 不同處理的種皮、種實甲醇浸提液對白菜籽發(fā)芽率的影響結果如圖1所示。不同處理種實的甲醇浸提液處理的白菜籽發(fā)芽率分別較對照降低了2.81%，20.83%和29.16%；不同處理種皮浸提液處理的白菜籽發(fā)芽率分別較對照降低了1.35%，6.98%和11.15%。總的來說，隨著浸提液質量濃度的增加，所處理的白菜籽發(fā)芽率呈逐漸降低的趨勢，高質量濃度甲醇浸提液對白菜籽的抑制作用顯著。

2.1.2 種皮、種實甲醇浸提液對白菜苗苗高生長的影響 不同處理的種皮、種實甲醇浸提液對白菜苗的苗高生長量的影響結果見圖2。與對照相比，種實各處理浸提液對白菜苗高生長分別降低了18.0%，40.0%和58.0%；而不同處理種皮浸提液處理的白菜苗高卻比對照分別增加7.4%，7.4%和1.6%。以上結果表明：胚乳浸提液處理的白菜籽苗高隨著浸提液質量濃度的增加，苗高呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢，說明胚乳浸提液對白菜苗高有抑制作用；而種皮浸提液對苗高生長的抑制作用不顯著。

2.1.3 種皮、種實甲醇浸提液對白菜苗的根長生長量的影響 不同處理的種皮、種實甲醇浸提液對白菜苗的根長生長量的影響結果見圖3。與對照相比，種實各處理浸提液處理的白菜根長分別降低了76.4%，88.76%和 91.6%；而不同處理種皮浸提液處理的白菜根長在 0.03 g·mL－1和 0.06 g·mL－1時比對照增加了34.79%和18.53%，質量濃度為0.10 g·mL－1時，根長比對照降低48.77%。以上結果表明：種實浸提液處理的白菜苗根長隨著浸提液質量濃度的增加，根長呈現(xiàn)出急劇降低的趨勢，說明種實浸提液對白菜苗根長有很強的抑制作用；而低質量濃度的種皮浸提液處理的白菜苗根長較對照有一定的促進作用（其原因有待進一步研究），隨著質量濃度的增大，逐漸轉為抑制作用。

圖1 甲醇浸提液對白菜籽發(fā)芽率的影響Figure 1 Effect of methanol extracted from different seed parts on germination rate of Brassica campestris

圖2 甲醇浸提液對白菜苗高的影響Figure 2 Effect of methanol extracted from different seed parts on the height of Brassica campestris

綜上所述，紫梗籽銀桂種子的種皮和種實的甲醇浸提液中含有某些抑制物質，這些物質對白菜籽的發(fā)芽率、苗高和根長生長量均有一定的抑制作用，并隨著浸提液質量濃度的提高，抑制作用逐漸加強。相比而言，種實的甲醇浸提液對白菜籽發(fā)芽率的抑制作用比種皮浸提液的抑制作用更大。

2.2 不同質量濃度赤霉素處理的紫梗籽銀桂種子發(fā)芽率的變化

未經低溫層積處理的紫梗籽銀桂種子置床30 d仍未見種子萌發(fā)，后將部分種子的種皮和胚乳剝除成離體胚，再置床58 d，僅見胚體子葉部分轉為綠色，而胚軸仍為白色；而未剝除的種子仍無萌發(fā)跡象。這充分證明前面的研究結果：紫梗籽銀桂種子中含有發(fā)芽抑制物質，種子存在生理休眠現(xiàn)象。

經不同質量濃度赤霉素處理并經低溫層積的紫梗籽銀桂種子發(fā)芽率見圖4。從4圖中可以看出，不同處理的紫梗籽銀桂種子在層積60 d后開始發(fā)芽，且以 1 000 mg·L－1赤霉素處理的發(fā)芽率最高，隨著層積時間的延續(xù)，各處理發(fā)芽率逐漸增加，至層積105 d時發(fā)芽率達最高，其中G10在75 d時發(fā)芽率為71.11%，93 d時為67.78%，105 d時為72.37%，基本上保持穩(wěn)定。G5和G15發(fā)芽率的提高滯后于G10，105 d時分別為63.82%和70.32%。而未經赤霉素處理的種子在層積105 d后其發(fā)芽率僅為26.67%。方差分析結果表明：不同質量濃度赤霉素、不同層積時間以及處理 ×時間的種子的發(fā)芽率差異均達到極顯著水平。由此可見，用赤霉素處理種子后再進行低溫層積可顯著解除休眠，其中以 1 000 mg·L－1為最佳，只要75 d左右就可打破桂花種子的休眠。

圖3 甲醇浸提液對白菜根長生長的影響Figure 3 Effect of methanol extracted from different seed parts on the root height of Brassica campestris

圖4 紫梗籽銀桂種子層積過程中發(fā)芽率的變化Figure 4 Changes on germination percentage of‘Zigeng Ziyin’seeds during stratification

3 結論與討論

對紫梗籽銀桂種子的種皮、種實的甲醇浸提液進行生物測定。結果表明：種皮、種實的甲醇浸提液對白菜籽的發(fā)芽率、白菜幼苗高生長和根生長量均有一定程度的抑制。這種抑制作用隨著質量濃度的增加而增大，并且胚乳浸提液的抑制作用比種皮的大。在實驗中還觀察到白菜苗根系出現(xiàn)膨大、扭曲、向上生長等畸形現(xiàn)象。由此可見，紫梗籽銀桂種子中存在一些抑制白菜籽萌發(fā)和影響生長的物質。相同的實驗在南方紅豆杉 Taxus chinensis var.mairei［5］，青錢柳 Cyclocarya paliurus［6］，洋白蠟Fraxinus pennsylvanica［7］等樹種上均已得到證實。但紫梗籽銀桂種子中究竟含有什么物質，多大質量濃度才會對種子休眠起作用仍需進一步研究。

種子休眠一般分為外源休眠、內源休眠和綜合休眠。種子物理透性常引起外源休眠，休眠程度與種皮的不透性或硬實程度有關。如紅松Pinus koraiensis種子外種皮堅硬，阻礙了種胚與外界的氣體交換，進而引起種子休眠［8］。內源休眠有的因胚發(fā)育不完全所致，有的因種子萌發(fā)的生理抑制造成。如導致銀杏Ginkgo biloba［9］種子深休眠的主要原因是胚發(fā)育不完全；玫瑰Rosa rugosa種子種皮中存在的抑制物脫落酸是引起其休眠的主要原因。南京椴Tilia mqueliana［10］，對節(jié)白蠟Fraxinus hupensis［11］種子的果皮、種皮及胚乳中都存在導致休眠的抑制物質。綜合休眠則是內外源因素互相聯(lián)系共同控制著種子的休眠，從而使種子休眠問題的研究復雜化［12］。秤錘樹 Sinojackia xylocarpa［13］和青錢柳［14］種子的休眠，除了種皮機械束縛和透氣性差的原因外，種胚還需要一段低溫的生理后熟過程，屬于綜合休眠類型。本研究中，紫梗籽銀桂種子的種皮雖然較為堅硬，但種皮較薄，種子萌發(fā)時種胚可以順利突破種皮，表明種皮不會對種胚的萌發(fā)造成機械性阻礙；對種子吸水速率的觀察也表明紫梗籽銀桂種皮具有良好的透性［15］。紫梗籽銀桂種子的甲醇浸提液對白菜籽的發(fā)芽率、白菜苗高和根長等均有一定的抑制作用，說明種子中含有抑制物質可能是導致桂花種子休眠的主要原因，也即桂花種子的休眠屬生理（內源）休眠。

種子休眠的原因各不相同，因而解除休眠的方法也各不相同。層積處理是一種在生產上應用很廣泛的方法，尤其是對解除由于生理后熟引起的種子休眠很有效。張義等［3］研究發(fā)現(xiàn)，紫梗籽銀桂種子胚具有生理后熟現(xiàn)象，低溫層積能夠增進種子萌發(fā)，在采收后一般需經沙藏后播種。本研究用赤霉素處理浸種后低溫層積，60 d時就有部分種子萌發(fā)，并且75 d后發(fā)芽率基本達到最大值，之后種子的發(fā)芽率保持穩(wěn)定，表明層積處理對解除桂花種子休眠很有效，層積75 d左右即可解除休眠。

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