不同貯藏溫度及浸種條件對高山杜鵑種子萌發(fā)的影響

李小玲，韓 潔，華智銳

(商洛學(xué)院 生物醫(yī)藥與食品工程學(xué)院，陜西 商洛 726000)

高山杜鵑(Rhododendron)是杜鵑花科杜鵑花屬植物的總稱，它具有中國傳統(tǒng)十大名花之一及世界三大高山野生花卉之一的美譽[1]。據(jù)調(diào)查，陜西秦嶺地區(qū)的野生杜鵑花資源豐富，占據(jù)全國杜鵑花種類的5.1%，品種多達28種[2]。杜鵑樹冠高大、枝繁葉茂且四季常綠，花朵鮮艷簇?fù)怼⒕_麗多姿，更是杜鵑家族中的“精品”，具有非常高的觀賞和經(jīng)濟價值。高山杜鵑被視為花園中的寵兒，一直都有“無杜鵑不成園”之稱。外國特別是比利時近百年來在品種開發(fā)、組培育苗、栽培管理、園林應(yīng)用等方面積累了大量的經(jīng)驗及技術(shù)優(yōu)勢，然而我國作為杜鵑花發(fā)源地卻相形見絀，因此要加大育種投入。

陜西省商洛市鎮(zhèn)安縣楊泗鄉(xiāng)境內(nèi)，素有“千山杜鵑”“杜鵑故里”的美譽[3]。秦嶺野生杜鵑的品種數(shù)量多、品質(zhì)好，除觀賞價值外，很多種類還具有藥用價值，與其他物種相比，優(yōu)勢十分明顯，因而成為商洛地區(qū)最具開發(fā)潛力的野生植物資源之一。杜鵑常采用扦插、嫁接的方法栽培進行繁殖，但有些稀有品種在扦插時生根通常會比較困難，而且扦插和嫁接都會受到諸如母株材料、季節(jié)氣候等很多外在或內(nèi)部因素的影響，擴大規(guī)模、進行商品化操作十分困難，再加上嫁接所需要的砧木也常以播種育苗為主，因此，種子繁殖在杜鵑花的繁殖中占有十分重要的地位[4]。秦嶺高山杜鵑的種子比較細(xì)小，因為其具有休眠的特性，從而導(dǎo)致其發(fā)芽率非常低，并且在同種之間的差異較大。研究表明，不同貯藏溫度對高山杜鵑種子活力有不同影響，適當(dāng)?shù)臏囟忍幚砟苡行У馗纳破浞N子的萌發(fā)狀況[5]。溫度在種子萌發(fā)過程中扮演著非常重要的角色，當(dāng)溫度變化時，種子內(nèi)部各項生理變化都會做出響應(yīng)，調(diào)節(jié)一系列相關(guān)物質(zhì)，從而調(diào)控種子的休眠和萌發(fā)[6]。

相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，種子活力均能受到種子含水量和貯藏溫度的影響，種子的活力還會隨著貯藏時間的延長而呈現(xiàn)出下降趨勢，而低含水量和低貯藏溫度均能較好地保持種子活力[7-9]。與此同時，在野生亞麻種子萌發(fā)的影響研究中，250 mg/L赤霉素濃度處理對種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率存在顯著影響。田琳琳等[10]研究發(fā)現(xiàn)赤霉素濃度達到300 mg/L時，藍花棘豆種子的發(fā)芽率可達到最高。胡金龍等[11]用濃硫酸處理邵陽市郊野大豆種子，結(jié)果發(fā)現(xiàn),用濃硫酸浸泡10 min,種子發(fā)芽率有效提高。張元國等[12]用利用不同pH值培養(yǎng)液對番茄種子進行處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)番茄種子發(fā)芽適宜pH值為6.0。

綜上所述，貯藏溫度、pH值、激素、濃硫酸浸種等處理，都會對種子萌發(fā)產(chǎn)生不同程度的影響。但以上研究主要集中在農(nóng)作物及經(jīng)濟作物方面，在園林花卉方面的研究較少。近年來，針對秦嶺高山杜鵑的研究主要集中在引種馴化、資源調(diào)查等領(lǐng)域，而在高山杜鵑種子萌發(fā)條件探索及生理特性方面的研究報道較少。因此，本研究探究不同溫度及浸種條件對高山杜鵑種子萌發(fā)的影響，旨在為高山杜鵑的種苗培育奠定理論基礎(chǔ)，為高山杜鵑資源的保護和開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試的高山杜鵑(Rhododendron)種子于2018年9月上旬采自商洛市鎮(zhèn)安縣國家木王國家森林公園海拔1500 m左右的杜鵑花景區(qū)。

1.2 試驗方法

1.2.1 種子形態(tài)特性觀察及測定 高山杜鵑果實為蒴果，長圓柱形至長圓狀橢圓形，成熟時黃褐色，果殼開裂。采集果實，在實驗臺面上攤開晾干(切忌太陽暴曬)；抖動果殼，會有細(xì)小的種子散落。用細(xì)篩將散出的種子篩出，備用。

種子長度和寬度測量:采用游標(biāo)卡尺精準(zhǔn)測量30粒種子的最長處和最寬處，每粒種子長度和寬度均測量3次，然后求其平均值。

千粒重的測定：隨機選取杜鵑凈種子1000粒于分析上天平稱重，8次重復(fù)取平均值[13]。

1.2.2 種子處理 (1)不同貯藏溫度處理：隨機選取高山杜鵑種子，平均分成3組，其中隨機取一組立即開展發(fā)芽試驗，其余2組保存在雙層透明密封袋中，袋子表面各扎約50個針孔大的小孔，隨后分別放入4 ℃和-20 ℃溫度條件下貯藏2個月。2個月后，取出種子置于室溫下24 h，以備發(fā)芽試驗。采用0.2%的高錳酸鉀溶劑對種子消毒15 min，再用清水浸泡24 h。此后，將杜鵑種子均勻置于鋪有雙層濕潤濾紙的培養(yǎng)皿中，再放進恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)進行種子發(fā)芽試驗。每個處理種子50粒，3次重復(fù)。試驗過程中要人為保持濾紙濕潤，做到及時噴灑蒸餾水。

(2)不同pH值處理：設(shè)計7個pH值處理，分別為3.8、4.6、5.4、6.2、7.0、7.8、8.6。試驗進行時，將種子用0.2%的高錳酸鉀溶劑浸泡15 min消毒。然后用pH值3.8～8.6的緩沖液浸泡種子24 h后倒去溶液，再用蒸餾水沖洗干凈，放入鋪設(shè)有雙層濾紙的培養(yǎng)皿中；每個處理種子50粒，3次重復(fù)。

(3)赤霉素處理：種子預(yù)處理采用0.2%的高錳酸鉀溶劑消毒15 min，蒸餾水充分清洗后。再分別用100、200、300、400、500、600、700、800、900 mg/L赤霉素及清水處理浸泡24 h后取出，置于有兩層定性濾紙的培養(yǎng)皿上用于發(fā)芽試驗。每個處理50粒凈種子,重復(fù)3次。

(4)濃硫酸處理：種子預(yù)處理采用0.2%的高錳酸鉀溶劑消毒15 min，蒸餾水充分清洗后處理使用98%濃硫酸分別浸種1、5、10、30、40 min，充分?jǐn)嚢瑁〕龊笙扔们逅疀_洗2 min，然后用清水浸泡24 h，去除殘余硫酸并使種子充分吸脹。最后將種子放置于30 ℃的發(fā)芽箱培養(yǎng)中，每組3個重復(fù)，每組50粒。需注意在濃硫酸處理時，一定要不斷地攪拌，并且待處理時間完成及時沖洗干凈，防止種子碳化，硫酸進入內(nèi)部而使種子無發(fā)芽能力等[14]。

1.2.3 種子發(fā)芽試驗 培養(yǎng)皿內(nèi)鋪設(shè)雙層定性濾紙，作為種子的發(fā)芽床。每個培養(yǎng)皿中放置50粒種子，3次重復(fù)。將盛有種子的培養(yǎng)皿再放入恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)，采用變溫處理，萌發(fā)條件設(shè)置為25 ℃/18 ℃，光照12 h/0 h。在試驗過程中，培養(yǎng)皿內(nèi)水要充足，保持濾紙濕潤，確保種子萌發(fā)所需水分，并且要保證濾紙清潔，3～5 d更換1次濾紙。一旦發(fā)現(xiàn)有霉變的種子，應(yīng)立即撿出清洗[15]。從發(fā)芽第一天起每天記錄發(fā)芽情況,從第8天起，每天開始記錄發(fā)芽種子數(shù)，發(fā)芽勢以第14天的發(fā)芽種子總數(shù)計算，發(fā)芽率以第20天的發(fā)芽種子總數(shù)計算。

1.2.4 項目測定 發(fā)芽指標(biāo)：從發(fā)芽第1天起，每天記錄杜鵑種子的萌發(fā)情況，種子萌發(fā)以胚根的長度超過杜鵑種子的半徑作為標(biāo)準(zhǔn)[16]。

發(fā)芽率(%)=發(fā)芽種子總數(shù)/供試種子總數(shù)×100%

發(fā)芽勢(%)=達到高峰時發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù)×100%

1.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

所有處理重復(fù)3次，數(shù)據(jù)為3次測定值的平均值，用Excel 2010軟件進行數(shù)據(jù)處理和繪圖，采用SPSS 22.0軟件對數(shù)據(jù)進行顯著性檢驗和ANOVA方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 高山杜鵑種子大小及千粒重

高山杜鵑種子呈長橢圓形，種皮顏色為黃褐色，兩端有翅；種子細(xì)小扁平，長(2.14±0.15) mm、寬(1.10±0.03) mm，千粒重(0.1534±0.0008) g。

2.2 不同貯藏溫度對高山杜鵑種子萌發(fā)的影響

由表1可知，-20 ℃貯藏與室溫貯藏相比，其種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率差異顯著(P<0.05)，與室溫貯藏相比分別提高了25.33和25.33個百分點。說明低溫貯藏處理對高山杜鵑種子萌發(fā)有顯著影響。4 ℃下貯藏的種子，雖然發(fā)芽勢較低，但發(fā)芽率與室溫貯藏相比也出現(xiàn)顯著性差異，增幅達到17.33個百分點。試驗結(jié)果表明：不同貯藏溫度對高山杜鵑種子萌發(fā)影響不同。4 ℃與-20 ℃貯藏都有利于高山杜鵑種子萌發(fā)，但在-20 ℃條件下，較多種子能在短時間內(nèi)很快萌動，萌發(fā)速率為最高，且最終發(fā)芽率最高，種子最終發(fā)芽率可達到64%。

表1 不同貯藏溫度對高山杜鵑種子萌發(fā)的影響

2.3 不同pH值處理對高山杜鵑種子萌發(fā)的影響

從表2可知,采用不同pH值浸種24 h，高山杜鵑種子的發(fā)芽勢均有不同程度的改變。在pH值3.8～8.6的范圍內(nèi),隨著pH值的增加,發(fā)芽勢呈先增加后下降的趨勢。分析可知,高山杜鵑的各個處理，與CK相比，除pH=8.6外，種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率均有不同程度的提高，且以pH=6.2時最高，最終發(fā)芽率為68.67%，與CK相比，增幅達30個百分點，pH=5.4較次之，最終發(fā)芽率為57.33%，增幅達26個百分點。pH=4.6、pH=7.0、pH=7.8三者與CK相比，發(fā)芽率也有提高，增加幅度分別為18.66、7.33、19.33個百分點。以上發(fā)芽率均達到顯著水平(P<0.05)；pH值4.6～7.8的發(fā)芽勢與發(fā)芽率均有所增長，以pH=6.2時增幅最大，為25.33個百分點。

從表2可以看出，pH=3.8、pH=8.6時的發(fā)芽勢和發(fā)芽率與CK相比無顯著性差異，甚至有所下降。綜合上述結(jié)果，pH=6.2時的發(fā)芽率和發(fā)芽勢最高，pH值過高或過低都不利于甚至?xí)种品N子發(fā)芽。

表2 不同pH值處理對高山杜鵑種子萌發(fā)的影響

2.4 不同濃度赤霉素處理對高山杜鵑種子發(fā)芽的影響

從表3可知,采用不同濃度的赤霉素浸種24 h，高山杜鵑種子的發(fā)芽勢均有不同程度的提高。在0～900 mg/L的濃度范圍內(nèi),隨著赤霉素濃度的增加,發(fā)芽勢與發(fā)芽率均呈先增后降的趨勢。對照處理下的發(fā)芽率最低，在100、200、300、400、500、600、700、800、900 mg/L等9個不同濃度赤霉素處理條件下，與對照相比，發(fā)芽率增加了32.00、37.33、46.66、51.33、38.00、22.66、0.33、7.33、1.33個百分點；各處理中，以400 mg/L赤霉素處理的發(fā)芽勢最高,其發(fā)芽勢平均值為79.33%,比對照增加了40.66個百分點，并且在此濃度下高山杜鵑種子的發(fā)芽進程大大提高，第5天就已經(jīng)開始發(fā)芽，同時，400 mg/L的赤霉素處理使得種子發(fā)芽率達到最高峰，與對照及其他處理差異顯著(P<0.05)。除CK與700 mg/L、900 mg/L赤霉素處理間無顯著差異外,其余處理與對照，都有顯著差異。綜合分析，為提高高山杜鵑種子的發(fā)芽率，以400 mg/L赤霉素處理的效果最佳。

表3 不同濃度赤霉素對處理高山杜鵑種子萌發(fā)的影響

2.5 濃硫酸處理高山杜鵑種子發(fā)芽的影響

使用濃硫酸浸種后，種子表面迅速變黑碳化，除對照的種子可正常發(fā)芽外，其他處理下種子均無法順利出芽。故排除這種浸種方式。

3 討論

高山杜鵑種子屬于極為細(xì)小的種子，呈粉末狀。其內(nèi)各物質(zhì)含量均不高，種子萌發(fā)期間需要及時補充營養(yǎng)物質(zhì)，以保證其萌發(fā)過程的正常進行。因此，在萌發(fā)試驗之前，要將種子浸泡24 h。除此之外，適宜的外界環(huán)境條件對種子萌發(fā)尤為重要，光照時間在種子萌發(fā)過程中的作用不可小覷[17]，如果光照條件適宜，種子的休眠狀態(tài)能較快被打破，促進種子萌發(fā)。因此，實驗開始前的準(zhǔn)備對種子萌發(fā)尤為重要。

不同貯藏溫度處理：種子要順利完成其后熟過程也必需一定的溫度條件。在種子完成后熟過程中,通過低溫冷凍可以刺激種子內(nèi)部物質(zhì)轉(zhuǎn)化，適度增加細(xì)胞分裂素和赤霉素的含量，從而減少發(fā)芽抑制物的積累，達到解除種子休眠的目的。因此，本研究設(shè)置了3種不同溫度處理，結(jié)果-20 ℃貯藏的種子萌發(fā)率最高,通過低溫貯藏可延長種子壽命，也利于種子活力的保持[18]。

不同濃度赤霉素處理：赤霉素是一類植物激素,在植物生長的整個生命周期中都不可或缺，并且對打破種子休眠有顯著效果[19]。但是在具體實踐應(yīng)用時，需要確認(rèn)種子的最適濃度。研究表明,適量赤霉素處理可以有效地促進種子的萌發(fā),當(dāng)植物種子處理時所用的赤霉素濃度低于植物最適濃度時，赤霉素濃度越高對促進種子萌發(fā)的作用越明顯，但當(dāng)處理所用的赤霉素濃度高于最適濃度時，赤霉素濃度越高對種子萌發(fā)促進作用越不明顯，甚至?xí)种品N子萌發(fā)。試驗通過設(shè)置0～900 mg/L赤霉素進行浸種，發(fā)現(xiàn)隨著赤霉素濃度的增加，高山杜鵑種子發(fā)芽率先增后降。400 mg/L為最適濃度，能顯著促進高山杜鵑種子的發(fā)芽，發(fā)芽率高達90%。

不同pH值處理：對于不同植物的種子，它們萌發(fā)要求的pH值也有所不同。種子吸脹過程中，如果處于合適的pH值條件下，種子內(nèi)酶的活性增強，導(dǎo)致各種生理代謝過程加速，種子萌發(fā)必需的各種物質(zhì)供應(yīng)充足，種子得以順利出芽。當(dāng)pH值超過某一范圍，種子內(nèi)部酶的活性及其他萌發(fā)所需物質(zhì)受到一定的抑制，致使萌發(fā)率較低。本試驗采用不同pH值溶液浸泡處理高山杜鵑種子，研究其對種子萌發(fā)的影響。pH值對高山杜鵑種子萌發(fā)的影響顯著(P<0.05)，高山杜鵑種子在中性偏酸，pH=6.2條件下萌發(fā)率最高，pH值過低或過高，都會降低種子的萌發(fā)率甚至抑制萌發(fā)。種子在pH=6.2條件下萌發(fā)質(zhì)量較高率最高,是因為該條件是酶的適合條件，酶促增強各種生理代謝進程，提高種子萌發(fā)率。此次試驗中,過高pH值(8.6)浸種對高山杜鵑種子萌發(fā)有抑制作用。不適合的pH值會抑制了種子內(nèi)貯藏物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，從而進一步抑制種子萌發(fā)。

濃硫酸處理：采用濃硫酸浸種可以一定程度上降低種子種皮的厚度和萌發(fā)抑制物質(zhì)的含量，使種子的吸水能力增強[20]。同時,種子的大小也與萌發(fā)出芽率密切相關(guān),種子的大小與種子活力密切相關(guān)，也與萌發(fā)中代謝物的有效利用關(guān)系密切。一般來說，個體體積較小的種子，其發(fā)芽能力也相對較弱，種皮及種皮上的附著物質(zhì)會進一步地抑制種子萌發(fā)。濃H2SO4能夠部分甚至全部去除種皮對種子萌發(fā)的抑制，但高山杜鵑種子細(xì)小，幾乎成粉末狀，即使短時間的濃硫酸浸種，也會使種子碳化。濃硫酸腐蝕種皮之后，還會進一步向內(nèi)腐蝕，對種子造成毀滅性損傷。