離子注入對傘樹種子發芽的影響

龔洪恩，呂芳德，司芳芳，和紅曉

(1.中國林業科學研究院 亞熱帶林業實驗中心，江西 分宜 336600；2.中南林業科技大學，a.經濟林培育與保護省部共建教育部重點實驗室；b.經濟林育種與栽培國家林業局重點實驗室；c.經濟林培育與利用湖南省2011協同創新中心，湖南 長沙 410004；3.湘西自治州林業科學研究所，湖南 吉首 416000)

傘樹Acacia saligna(Labill.)H.L.Wendl.為含羞草科Mimosaceae金合歡屬Acacia常綠喬木或灌木，英文名“Umbrella throne”。其樹形優美，形狀似傘；莖干挺拔，枝椏開張；小葉翠綠，為二回羽狀復葉；花球形，紅色?？蓮V泛用作庭院和行道綠化樹種，對肥力要求不高，頗耐干熱[1]。金合歡屬植物種類豐富，全世界有1 200多種[2]，廣泛分布于熱帶和亞熱帶地區[3]，金合歡植物在我國主要分布于西南及華南熱帶、亞熱帶地區[4]。傘樹具有良好的生態特性，適應性強，容易種植和栽培[5-6]，應用和開發前景較好[7]。

本試驗主要研究目的是，通過N和Ti 2種離子注入的不同處理，測定其發芽率的變化，從而探索離子注入與傘樹種子發芽率之間的關系，為栽培實踐提供參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

傘樹種子(采自埃塞俄比亞)、細河沙、珍珠巖、紅土。

1.2 儀 器

LZD-1000型離子注入機(成都同創材料表面新技術工程中心)、恒溫培養箱、培養皿等。

1.3 方 法

1.3.1 離子注入

離子注入試驗在中南林業科技大學離子注入實驗室進行。選取大小一致、顆粒飽滿的傘樹種子，用LZD-1000型離子注入機進行處理。注入能量均為30 keV[8]，束流均為10mA[9]，離子源選用N和Ti 2種離子，每21s注入1次，每次注入3s，注入劑量分別為200×1014、400×1014、600×1014、800×1014、1 000×1014、1 200×1014ion/cm2[10]，處理均在10-3Pa真空度下進行，以不做任何處理的種子為對照，共7個試驗處理。

1.3.2 發芽試驗

分別取7個處理的種子各100粒，置于恒溫水浴中進行催芽處理，水溫為80℃[11]，當多數種子外層蠟層破裂后，將種子取出，置于放有少量蒸餾水的培養皿中，于25℃恒溫培養箱內進行發芽試驗，每天換清水[12]。3次重復。第3天開始統計發芽種子數，第7天統計發芽勢，第15天統計發芽率[13]。

發芽勢＝(前7d內供試種子的發芽數/供試種子數)×100％；

發芽率＝(前15d內供試種子的發芽數/供試種子數)×100％。

2 結果與分析

2.1 離子注入對種子發芽的影響

發芽勢和發芽率均是反映種子質量優劣的主要指標，但發芽率不等于發芽勢，發芽率是指種子在發芽試驗初期規定的天數內(初次計數時)，正常發芽種子數占供試種子數的百分比，它是鑒別種子發芽整齊度的主要指標。在發芽率相同時，發芽勢高的種子，生命力強，在場地的播種發芽率較高，播種后幼苗出土正常。

經催芽處理后，未處理種子第3天開始發芽，出芽時間比較統一，經離子注入處理的種子發芽均有所延遲。處理7d后統計發芽勢，結果如圖1所示，在離子注入劑量不斷增加的條件下，傘樹種子發芽勢呈“降—升—降”的“馬鞍型”曲線[14]，發芽勢波峰值出現的劑量分別為800×1014ion/cm2(N)和 1 000×1014ion/cm2(Ti)。

圖1 離子注入對傘樹種子發芽勢的影響Fig.1 Effect of ion implantation on seed germination force in A.saligna

處理15d后統計發芽率，結果如圖2所示，發芽率與發芽勢呈現相同的變化趨勢，隨著離子注入劑量不斷增加，傘樹種子發芽率均降低，表明離子注入對傘樹種子的發芽率具有一定的抑制作用，種子發芽率均呈“降—升—降”的“馬鞍型”曲線，波峰值出現的劑量分別為800×1014ion/cm2(N)和 1 000×1014ion/cm2(Ti)，當 N離子劑量超過800×1014ion/cm2或Ti離子劑量超過1000×1014ion/cm2時，發芽率下降，但降低的速度不同，N離子注入后，發芽率降低較慢，而Ti離子注入后，發芽率降低較快。由此可以看出，離子的種類和能量均對發芽率有所影響。

圖2 離子注入對傘樹種子發芽率的影響Fig.2 Effect of ion implantation on germination percentage in A.saligna

2.2 離子注入與種子發芽的相關性

對離子注入劑量和種子發芽表現進行相關分析，結果如表1所示。從表1可以看出，經N離子注入處理后，傘樹種子發芽勢、發芽率與注入劑量之間相關性極其顯著，相關系數分別為0.989、0.901和0.883；經Ti離子注入處理后，傘樹種子發芽勢、發芽率與注入劑量之間相關性極其顯著，相關系數分別為0.995、0.899和0.905。

表1 離子注入與種子發芽的相關性?Table 1 Correlation analysis of ion implantation and seed germination

3 結 論

本試驗中結果表明，在所試驗的離子注入劑量范圍內，經N和Ti 2種離子注入處理后，傘樹種子發芽時間均比對照延遲；傘樹種子發芽勢、發芽率均比對照降低，均呈“馬鞍型”存活曲線，N離子注入峰值出現在800×1014ion/cm2，Ti離子注入峰值出現在1 000×1014ion/cm2；傘樹種子發芽勢、發芽率與注入劑量之間相關性極顯著；N、Ti離子200×1014ion/cm2劑量均有利于種子發芽；N離子注入處理效果較Ti離子更好。

[1] 孟 梁,呂芳德,紀小楠.傘樹種子催芽方法的研究[J].林業科技開發,2009,23(3):117-119.

[2] Simmons M H.The genus Acacia[C]//Simmons MH.Acacias of Australia.Nelson: South Melbourne,1987:7-10.

[3] Boland D J,Brooker M I H,Chippendale G M,et al.Forest Trees of Australia [M].Australia: Nelson Wadsworth,1984:147-167.

[4] 陳 潔,琚淑明.金合歡屬繁殖技術研究進展[J].廣東農業科學,2013,49(5):33-36.

[5] 端木炘.中國金合歡屬資源利用[J].林業化工通訊,2002,36(3):29-31.

[6] 蔡建武,張春桃,王國良,等.澳洲金合歡育苗技術研究初報[J].浙江林業科技,2002,22(5):40-42.

[7] 緒方健.金合歡屬[J].廣東林業科技,1985,(4):45-46.

[8] 黃麗群,鄭豐河,張 斌,等.氮離子注入對光皮樺幼苗生理生化特性的影響[J].中南林業科技大學學報,2011,31(3):135-138.

[9] 王利寶,張綿耀,劉衛東,等.用LZD-1000離子機注入N+束誘變狗牙根的研究[J].中南林業科技大學學報,2010,30(6):147-150.

[10] 卞 坡,谷運紅,霍裕平,等.離子束的生物效應及應用[J].河南農業大學學報,1999,33(2):178-182.

[11] 許岳飛,畢玉芳,羅富成,等.銀合歡硬實種子處理方法研究[J].草業科學,2006,23(8):58-62.

[12] 唐昌亮,王偉平,李 蓉,等.銀葉金合歡育苗技術試驗初報[J].廣東林業科技,2010,26(5):68-71.

[13] 黃學林,陳潤政.種子生理試驗手冊[M].北京:農業出版社,1990:73-78.

[14] Yu Z L,Shao C L.Dose-effect of the tyrosine sample planted by a low energy N+ion Beam[J].Radiat Phys Chem,1994,43(4):349-351.