紫楠種子休眠特性及解除措施研究

姜宗慶， 李成忠， 周 霞， 許 敏

(江蘇農(nóng)牧科技職業(yè)學(xué)院園林園藝學(xué)院， 江蘇 泰州 225300)

紫楠(Phoebesheareris(Hemsl．)Gamble)為樟科楠屬常綠喬木，是楠木類(lèi)中較耐寒的一種，天然分布于長(zhǎng)江流域以南，海拔1 000 m以下的山地闊葉林中[1,2]。紫楠為深根性樹(shù)種，根萌生力強(qiáng)，壽命較長(zhǎng)，病蟲(chóng)害相對(duì)較少。幼年期紫楠頂端優(yōu)勢(shì)明顯，側(cè)枝一般較細(xì)短，而主干茁壯端直，冠層厚密，樹(shù)冠整體呈尖塔形，壯年期紫楠樹(shù)高生長(zhǎng)減緩，側(cè)枝進(jìn)一步擴(kuò)展，樹(shù)冠呈鐘形，冠層較厚。紫楠以材質(zhì)優(yōu)良而著稱(chēng)，是優(yōu)良的園林綠化樹(shù)種[3,4]。

種子休眠在植物種子中廣泛存在，是指具有生活力的種子在適宜的萌發(fā)條件下不能萌發(fā)的現(xiàn)象。種子休眠的類(lèi)型多種多樣，BASKIN等[5]將種子的休眠劃分了5種類(lèi)型，即生理休眠、形態(tài)休眠、形態(tài)生理休眠、物理休眠和綜合休眠。種子休眠的影響因素較為復(fù)雜，休眠調(diào)控的措施也不盡相同[6]。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)紫楠的研究較少，關(guān)于紫楠種子休眠解除的報(bào)道更是鮮見(jiàn)，而生產(chǎn)上紫楠種子出芽遲緩，越冬春播要3個(gè)月左右才能出土，制約了紫楠的推廣應(yīng)用。為此，研究紫楠種子休眠生理和休眠解除措施有著一定的現(xiàn)實(shí)意義。本試驗(yàn)通過(guò)種子透水性測(cè)定，種皮浸提液抑制試驗(yàn)，不同休眠解除措施試驗(yàn)以探索解除休眠方法，為紫楠育苗技術(shù)提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試紫楠種子采自南京中山植物園。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2.1紫楠種子吸水率測(cè)定

設(shè)置完整種子和去皮種子(剝除外種皮)2個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3次，每個(gè)重復(fù)50粒。先稱(chēng)量種子的重量，然后將種子浸泡在20 ℃恒溫蒸餾水中，分別于0 h、6 h、12 h、18 h、24 h、48 h、72 h和96 h時(shí)，取出種子并用濾紙吸干種子表面水后稱(chēng)重，計(jì)算種子的吸水率。

種子吸水率(%)=[(浸種后質(zhì)量-浸種前質(zhì)量)/浸種前質(zhì)量]×100%。

1.2.2紫楠種皮浸提液制備及抑制試驗(yàn)

采用水浸提液法制備紫楠種皮浸提液。參照王文娟等[7]的方法，稱(chēng)取20 g紫楠外種皮，磨碎后放入燒杯中，加入3倍于種皮體積的蒸餾水，將杯口封嚴(yán)，置于56 ℃恒溫箱中浸提24 h。過(guò)濾后殘?jiān)俳?次，每次24 h，合并3次浸提液，在56 ℃水浴下蒸發(fā)濃縮并定容至100 mL容量瓶中，即得0.2 g·mL-1種皮浸提液。設(shè)置浸提液濃度分別為：0(ck)，0.04，0.08，0.12，0.16，0.2 g·mL-1。

進(jìn)行浸提液對(duì)白菜種子萌發(fā)的影響研究。將白菜種子置于培養(yǎng)皿中，加入不同濃度的浸提液10 mL，設(shè)3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)100粒種子，25 ℃恒溫培養(yǎng)。分別于24 h和48 h測(cè)定白菜種子發(fā)芽率與根長(zhǎng)。

1.2.3紫楠種子休眠解除措施試驗(yàn)

將紫楠種子與基質(zhì)混合進(jìn)行層積處理，分別設(shè)置恒溫層積和遞進(jìn)變溫處理，層積結(jié)束后用破眠劑(赤霉素∶萘乙酸∶葡萄糖的體積比為5∶3∶2的混合液)浸泡，然后進(jìn)行不同苗床處理，最后調(diào)查發(fā)芽率。具體處理見(jiàn)表2。

表2 不同技術(shù)處理對(duì)紫楠種子發(fā)芽的影響

2 結(jié)果與分析

2.1 紫楠種皮的透水性

如圖1所示，紫楠去皮種子與完整種子的透水性明顯不同。去皮種子前6 h吸水率直線上升，為快速吸水期，6 h測(cè)得的吸水率為62.92%，去皮種子在6～24 h仍保持較高的吸水速率，在24 h后吸水速率放緩，48 h后吸水率趨于穩(wěn)定，在吸水72 h后吸水率為90.15%，趨于飽和。紫楠完整種子的吸水率一直處于較低的水平，在0～24 h階段吸水速率相對(duì)較快，24 h吸水率為2.92%，24 h后吸水速率減慢，48 h吸水率僅為3.49%，之后趨于穩(wěn)定。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在種子吸水的各個(gè)階段，去皮種子與完整種子的吸水率有較大差異，去皮種子的吸水率明顯高于完整種子，浸泡96 h，去皮種子的吸水率為90.15%，而完整種子的吸水率為3.51%，兩者相差86.64%，達(dá)到極顯著差異水平(p<0.01)，說(shuō)明紫楠種子吸水性不良，種皮對(duì)透水性阻礙作用極大，可能是導(dǎo)致種子休眠的原因之一。

圖1 紫楠種子吸水率隨浸泡時(shí)間的變化

2.2 紫楠種皮浸提液對(duì)白菜種子發(fā)芽的影響

由表1可看出，隨著紫楠種皮浸提液濃度的升高，對(duì)白菜種子發(fā)芽率和根長(zhǎng)的抑制作用逐步增強(qiáng)。浸提液質(zhì)量濃度為0.04 g·mL-1時(shí)，白菜種子發(fā)芽率和根長(zhǎng)比ck處理有所下降，但差異不顯著。浸提液濃度為0.12 g·mL-1處理，白菜種子的發(fā)芽率與根長(zhǎng)較ck下降劇烈，萌發(fā)受到顯著抑制。浸提液濃度為0.16 g·mL-1處理，白菜種子的發(fā)芽率為27.8%，其根長(zhǎng)為6.3 mm。當(dāng)浸提液濃度增加到0.2 g·mL-1時(shí)，白菜種子發(fā)芽率與根長(zhǎng)分別為4.15%和1.2 mm，浸提液基本抑制了白菜種子的萌發(fā)，表明紫楠種皮內(nèi)含有抑制發(fā)芽和根生長(zhǎng)的物質(zhì)，不利于種子萌發(fā)。

表1 紫楠種皮浸提液對(duì)白菜種子發(fā)芽的影響

2.3 不同技術(shù)處理對(duì)紫楠種子發(fā)芽的影響

由表2可知，遞進(jìn)變溫處理效果優(yōu)于恒溫處理，采用破眠劑處理發(fā)芽率高于未用破眠劑處理，苗床采用恒溫(25～30 ℃)處理效果好于普通苗床。

在恒溫處理中，恒溫1 ℃ 60 d后破眠劑處理，播種于恒溫(25～30 ℃)苗床上，種子發(fā)芽率最高，為72.5%；隨著溫度的升高，發(fā)芽率逐步降低，恒溫15 ℃以上處理紫楠種子依舊可以發(fā)芽，但明顯低于1 ℃與5 ℃處理，表明紫楠種子解除休眠需要經(jīng)歷一定的低溫層積時(shí)間。

綜合各種技術(shù)措施，其中1 ℃ 30 d+10 ℃ 10 d+20 ℃ 10 d層積后，紫楠發(fā)芽率均高于90%，尤其是1 ℃層積30 d，10 ℃層積10 d，20 ℃層積10 d，繼續(xù)采用破眠劑處理，播種于恒溫(25～30 ℃)苗床上，紫楠種子的發(fā)芽率達(dá)96.8%。表明在滿足低溫層積的基礎(chǔ)上，逐步變溫層積，結(jié)合破眠劑處理，再播種于恒溫(25～30 ℃)苗床上，這些綜合措施的有機(jī)結(jié)合大大提高了種子發(fā)芽率，更有利于紫楠種子休眠的解除。

3 結(jié)論與討論

種子休眠是植物在進(jìn)化過(guò)程中形成的適應(yīng)性策略[8-10]，但在生產(chǎn)實(shí)踐中，種子休眠帶來(lái)發(fā)芽率低、萌發(fā)困難等問(wèn)題。植物種皮對(duì)種子造成的萌發(fā)障礙包括種皮透水性差、種皮透氣性差以及種皮的機(jī)械障礙[11]。本試驗(yàn)中，從種子吸水速率曲線可以看出，紫楠具有硬實(shí)性。Juan Niu等從分子角度發(fā)現(xiàn)，種子硬實(shí)性是與細(xì)胞壁生物合成相關(guān)[12]。對(duì)于硬實(shí)種子，采用的方法主要有物理、化學(xué)和生物學(xué)等方法[13]。本試驗(yàn)表明，在種子吸水的各個(gè)階段，紫楠去皮種子與完整種子的吸水率有較大差異，去皮種子的吸水率明顯高于完整種子。試驗(yàn)中去皮種子前6 h為快速吸水期，在6～24 h仍保持較高的吸水速率，48 h后吸水率趨于穩(wěn)定。完整種子的吸水率一直處于較低的水平。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，浸泡96 h，紫楠去皮種子的吸水率高達(dá)90.15%，而完整種子的吸水率僅為3.51%，去皮種子和完整種子吸水率相差86.64%，達(dá)到極顯著差異(p<0.01)，說(shuō)明紫楠種子吸水性不良，種皮對(duì)透水性阻礙作用極大。

一些植物種子中存在發(fā)芽抑制物，這種抑制物質(zhì)可以存在于種子的種皮、種胚或胚乳等不同部位。孫佳等認(rèn)為，植物種子萌發(fā)抑制物是引起種子休眠的重要原因之一[14]。盧芳等發(fā)現(xiàn)，五角楓種子中的發(fā)芽抑制物質(zhì)主要存在于種皮和種胚中，而且五角楓種子不同部位甲醇提取液的抑制強(qiáng)度為種皮>種胚>果皮，隨著種皮提取液濃度的升高發(fā)芽抑制作用越強(qiáng)[15]。田曉璇等發(fā)現(xiàn)，桃葉衛(wèi)矛種子中的抑制物質(zhì)主要存在于胚乳中，而胚的浸提液抑制作用不明顯[16]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，紫楠種皮水浸提液中含有抑制發(fā)芽和根生長(zhǎng)的物質(zhì)，不利于紫楠種子萌發(fā)。隨著浸提液濃度的升高，抑制物質(zhì)含量增多，對(duì)白菜種子的發(fā)芽抑制也越明顯。當(dāng)浸提液濃度達(dá)0.12 g·mL-1時(shí)，白菜種子的發(fā)芽率與根長(zhǎng)均受到了顯著抑制。當(dāng)浸提液濃度增加到0.2 g·mL-1時(shí)，白菜種子發(fā)芽率與根長(zhǎng)分別為4.15%和1.2 mm，浸提液基本抑制了白菜種子的萌發(fā)。

閆曉玲等發(fā)現(xiàn)，低溫層積60，90 d和120 d比對(duì)照顯著提高了白穎薹草種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)[17]。鄧慧君等發(fā)現(xiàn)，25 ℃層積40～60 d時(shí)能有效破除魔芋實(shí)生種子的休眠，提高其發(fā)芽率[18]。本試驗(yàn)表明，紫楠種子休眠需要經(jīng)過(guò)低溫層積才能有效解除休眠，這與郭歡歡等[19]、吳海波等[20]的研究結(jié)果相吻合。雖然前人對(duì)種子層積有較多的研究，但多局限于單個(gè)因素的影響研究。本試驗(yàn)綜合考慮可能影響種子休眠的多個(gè)因素(表2)，將預(yù)處理后的紫楠種子先進(jìn)行層積處理，在滿足低溫層積的基礎(chǔ)上，遞進(jìn)變溫處理以利更好地促使紫楠種皮結(jié)構(gòu)改善，種皮透氣透水性能得到提升，再用配制的外源破眠劑處理，最后播種苗床進(jìn)行恒溫處理，將幾種技術(shù)措施有機(jī)結(jié)合，可促進(jìn)層積后的紫楠種子更好的萌發(fā)。休眠解除過(guò)程與紫楠種子生理生化變化密切相關(guān)的酶活性變化，尚待進(jìn)一步研究。