激素與切根對流蘇樹種子胚芽發(fā)育的影響

周安云，張明發(fā)，羅少軒，許早時(shí)，顧玉霞，王 躍，任 杰

(1.合肥市森林病蟲害防治檢疫站，安徽合肥 230036；2.安徽構(gòu)美生態(tài)景觀有限公司，安徽合肥230004; 3.蚌埠學(xué)院，安徽蚌埠 233000；4.安徽省林業(yè)高科技開發(fā)中心，安徽合肥 230031)

流蘇樹(Chionanthusretususa)為木犀科流蘇樹屬，是我國特有樹種[1]，產(chǎn)于河南、河北 、山東 、浙江、福建、廣東 、臺(tái)灣等省。流蘇樹為雌雄異株，性喜光、耐寒、抗旱,生長較慢，種子具有雙休眠性，胚根與胚芽發(fā)育不同步，胚芽發(fā)育嚴(yán)重滯后胚根[1-3]，使得流蘇樹種子發(fā)育過程呈現(xiàn)明顯的階段性。

在生產(chǎn)上，由于種子具有休眠特性，給種子發(fā)芽試驗(yàn)和播種育苗帶來很大困難，有時(shí)也會(huì)造成種子的大量浪費(fèi)，因此采取相應(yīng)措施解除種子休眠，提高其發(fā)芽率和成活率，縮短育苗周期具有重要的實(shí)踐意義，但由于人為和自然因素的綜合影響，野生流蘇樹資源面臨嚴(yán)重的挑戰(zhàn)，為擴(kuò)展流蘇樹的種植，高效的繁育技術(shù)是非常迫切的多方面需求[1]。

目前，國內(nèi)外一些學(xué)者對流蘇樹的栽培技術(shù)做了一些有益的嘗試。如嫁接、扦插等方法，雖然這些方法有一定的栽培效果，但目前最適用于流蘇樹培植技術(shù)的仍是種子繁殖[4-13]。邱寶玲[4]通過輪換改變種子培育溫度經(jīng)過4～6個(gè)月的處理，發(fā)芽率可達(dá)60%。孟玲玲等[5]通過變溫層積處理方法對山東、河南等地的流蘇樹種子進(jìn)行種子休眠解除，發(fā)芽率最高可達(dá)71.7%。吳秀燕等[6]通過離體胚培養(yǎng)試驗(yàn)有效地將發(fā)芽率提高到80%，但種子休眠時(shí)間的解除時(shí)間仍較長。綜合前期學(xué)者的方法，對流蘇樹種子的休眠打破機(jī)制有一定的作用，但多數(shù)操作需要的條件較為嚴(yán)苛，在實(shí)際應(yīng)用推廣上有一定的局限性，同時(shí)種子休眠解除時(shí)間較長。

赤霉素是廣泛存在的一種植物激素，最突出的生理效應(yīng)是促進(jìn)莖的伸長和誘導(dǎo)長日植物在短日條件下抽薹開花。在誘導(dǎo)方面，主要是促進(jìn)營養(yǎng)生長，其中對根的生長無促進(jìn)作用，但顯著促進(jìn)莖葉的生長，防止器官脫落和打破休眠。該試驗(yàn)是基于流蘇樹種子的雙休眠性與赤霉素可以打破種子休眠2個(gè)方面是理論依據(jù)設(shè)計(jì)，目的是觀察流蘇樹種子在胚根生長后，研究胚芽萌發(fā)方面受激素影響情況。

切根作為干擾根系最重要的林業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，受到越來越多的重視。切根可以劃分為芽苗切根、苗期切根和起苗后切根3種類型[7]。生產(chǎn)上，通過芽苗切根，抑制根系頂端優(yōu)勢，促進(jìn)側(cè)根發(fā)育，形成發(fā)達(dá)、緊湊的根系，從而促進(jìn)種子內(nèi)源激素、礦質(zhì)營養(yǎng)、碳水化合物、水分等的變化。筆者在現(xiàn)有的流蘇樹種子繁殖的基礎(chǔ)上，探索切實(shí)易行的處理方法，在保證種子發(fā)芽率基礎(chǔ)上進(jìn)一步縮短種子休眠的解除時(shí)間，為大規(guī)模培育流蘇樹提供必要的技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1種子。試驗(yàn)種子由山東臨沂鼎贏苗木繁育中心提供。2021年9月底購買的種子，經(jīng)低溫沙藏至2022年1月20日取出，進(jìn)行漂洗、去雜、消毒、陰干后，用60 mg/L激素浸泡處理24 h后，種子和河沙按1∶3比例層積催芽，保持河沙相對濕度為65%，即手握成團(tuán)，放開易散，并置放于構(gòu)美基地園區(qū)溫室大棚內(nèi)催根萌發(fā)。2022年3月10日，撿取胚根萌發(fā)長度2～3 cm種子進(jìn)行試驗(yàn)，每隔2 d記錄一次發(fā)芽數(shù)據(jù)。圖1為該研究用的種子，圖2為試驗(yàn)前對種子切根處理的部分裝置。

圖1 試驗(yàn)用種子Fig.1 Tested seed

圖2 種子處理裝置Fig.2 Seed processing device

1.1.2育苗盤。50穴加高育苗盤，內(nèi)孔徑為5 cm×5 cm，高9 cm，材質(zhì)為PS。

1.1.3營養(yǎng)土。泥炭、珍珠巖、蛭石按體積比46∶27∶27配制營養(yǎng)土[8]，拌混營養(yǎng)土?xí)r，噴施濃度為1 000 mg/L多菌靈進(jìn)行消毒。

1.1.4激素。所用激素(GA3)為赤霉素，購于上海麥克林生化科技有限公司。結(jié)晶粉劑，先用90%乙醇1～2 mL溶解，再加水稀釋至所需的濃度，即配即用。

1.2 方法經(jīng)篩選后的胚根種子用濃度為1 000 mg/L多菌靈消毒，再對胚根種子進(jìn)行化學(xué)與物理方式不同試驗(yàn)處理，培養(yǎng)49 d，期間持續(xù)觀察記錄胚芽萌發(fā)情況，并對流蘇種子胚芽萌發(fā)結(jié)果進(jìn)行分析。

發(fā)芽率F=n/N×100%

式中，n為供試胚根種子發(fā)芽粒數(shù)，N為供試胚根種子總粒數(shù)，胚芽萌發(fā)為子葉露出種殼為標(biāo)志。

平均發(fā)芽天數(shù)R=(a1+a2+…+an)/N

式中，a為種子發(fā)芽天數(shù)，即種子移植開始日期至胚芽萌發(fā)時(shí)需要天數(shù)，N為參與試驗(yàn)的有效種子數(shù)(去除不能萌發(fā)的種子)。

1.2.1不切根浸泡激素處理。配制濃度為20、40、60、80、100 mg/L 激素溶液，分別浸泡胚根種子2 h后，移植于育苗盤內(nèi)，以種胚不露土為宜，并置于溫室大棚內(nèi)培育。每組種子20粒，重復(fù)3組。

1.2.2不切根噴施激素處理。配制濃度為20、40、60、80、100 mg/L 激素溶液，分別噴施胚根種子，以濕淋為宜，放置2 h 后，移植于育苗盤內(nèi)，以種胚不露土為宜，置于溫室大棚內(nèi)培育。每隔6 d，再次噴施對應(yīng)濃度的激素溶液，以表土層濕潤為宜。每組種子20粒，重復(fù)3組。

1.2.3切根浸泡激素處理。配制濃度為20、40、60、80、100 mg/L 激素溶液，分別浸泡切根流蘇樹胚根種子2 h后，切根保留根長1 cm，移植于育苗盤內(nèi)，以種胚不露土為宜，并置于溫室大棚內(nèi)培育。每組種子20粒，重復(fù)3組。

1.2.4切根噴施激素處理。配制濃度為20、40、60、80、100 mg/L 激素溶液，分別噴施切根流蘇樹胚根種子，切根保留根長1 cm，以見濕淋為宜，放置2 h后，移植于育苗盤內(nèi)，以種胚不露土為宜，并置于溫室大棚內(nèi)培育。每隔6 d，噴施對應(yīng)濃度的激素，以表土層濕潤為宜。每組種子20粒，重復(fù)3組。

1.2.5對照組。不切根處理對照組：把流蘇樹胚根種子移植于育苗盤內(nèi)，以種胚不露土為宜，置于溫室大棚內(nèi)培育。每組種子20粒，重復(fù)3組。

切根處理對照組：把流蘇樹胚根種子進(jìn)行同樣切根處理后，移植于育苗盤內(nèi)，以種胚不露土為宜，置于溫室大棚內(nèi)培育。每組種子20粒，重復(fù)3組。

2 結(jié)果與分析

經(jīng)過規(guī)定時(shí)間的試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，經(jīng)激素處理的種子萌發(fā)現(xiàn)象最為顯著，可大大縮短種子休眠的解除時(shí)間，同時(shí)，在同等環(huán)境條件下，添加激素的發(fā)芽率也遠(yuǎn)高于不添加激素的種子發(fā)芽率。圖3及圖4為添加激素后的種子萌芽情況。

圖3 添加激素后種子萌發(fā)情況Fig.3 Seed germination after adding hormone

圖4 胚芽成苗Fig.4 Germ seedling formation

2.1 不切根浸泡激素處理種子胚芽萌發(fā)情況由表1可知，添加激素能有效縮短種子休眠的解除時(shí)間，40 mg/L的激素能明顯促進(jìn)流蘇樹胚根種子胚芽萌發(fā)，打破胚芽休眠期效果最明顯，與對照相比，平均提前胚芽萌發(fā)天數(shù)達(dá)5 d，縮短流蘇樹種子胚芽萌發(fā)期18.2%。經(jīng)5組激素浸泡處理的胚根種子，胚芽萌發(fā)結(jié)果與對照相比，都能提前，這說明激素在打破流蘇樹種子休眠期方面具有明顯作用。從發(fā)芽率來看，流蘇樹種子整體發(fā)芽率接近。

表1 不切根浸泡激素處理種子胚芽萌發(fā)情況Table 1 Germination of seed germs treated with hormone without cutting roots

2.2 不切根噴施激素處理種子萌發(fā)情況由表2可知，噴施激素能有效縮短種子休眠解除時(shí)間，其中100 mg/L的激素噴施能明顯促進(jìn)流蘇樹種子胚芽萌發(fā)，打破胚芽休眠期效果最明顯，與對照相比，平均提前胚芽萌發(fā)天數(shù)達(dá)2.3 d。經(jīng)5組激素噴施處理的胚根種子，與濃度呈正相關(guān)，可能是由于噴施激素經(jīng)土壤吸收，通過澆水滲透至種子周邊，具有一定的稀釋作用，另外噴施過程均勻度控制不好，造成打破休眠數(shù)組之間數(shù)據(jù)的波動(dòng)，沒有顯現(xiàn)出與濃度明顯的正相關(guān)。但這一試驗(yàn)結(jié)果也印證了表1的試驗(yàn)結(jié)果。說明激素在打破流蘇樹種子休眠期方面具有明顯作用。從發(fā)芽率來看，流蘇樹種子整體發(fā)芽率接近，與對照組差別不明顯。

表2 不切根噴施激素處理種子胚芽萌發(fā)情況Table 2 Germination of germs of seeds treated by hormone spraying without cutting roots

2.3 切根浸泡激素處理種子萌發(fā)情況由表3可知，在切根情況下，添加激素能有效縮短種子胚芽萌發(fā)，并能有效提高發(fā)芽率，其中100 mg/L的激素浸泡能明顯促進(jìn)流蘇樹種子胚芽萌發(fā)，打破胚芽休眠期效果最明顯，與對照相比，胚芽提前萌發(fā)天數(shù)達(dá)7.4 d，縮短流蘇樹種子胚芽萌發(fā)期21.6%。筆者認(rèn)為，切根措施可能造成種子傷害，造成休眠期延長，同時(shí)，也可能造成種子營養(yǎng)消耗過大，所以發(fā)芽率低，而激素可能具有促進(jìn)種子傷口愈合和促進(jìn)根系生長，從而提高種子發(fā)芽率的作用。

表3 切根浸泡激素處理種子胚芽萌發(fā)情況Table 3 Germination of seed germ treated with root cutting and soaking hormone

2.4 切根噴施激素處理種子萌發(fā)情況由表4可知，噴施激素可以有效縮短種子胚芽萌發(fā)時(shí)間，并能一定程度提高發(fā)芽率，其中100 mg/L的激素噴施能明顯促進(jìn)流蘇樹種子胚芽萌發(fā)，打破胚芽休眠期效果最明顯。與對照相比，平均提前胚芽萌發(fā)天數(shù)達(dá)8.3 d。從發(fā)芽率來看，噴施激素處理發(fā)芽率均明顯高于對照的發(fā)芽率，方差分析結(jié)果顯示，差異不顯著。

表4 切根噴施激素處理種子胚芽萌發(fā)情況Table 4 Germination of seed germs treated by root cutting and hormone spraying

2.5 影響流蘇樹種子胚芽萌發(fā)的主要因素從圖5和圖6可以看出，激素浸泡方式與噴施方式在促進(jìn)胚根種子發(fā)芽率上，作用并不明顯，與激素的濃度也未顯現(xiàn)出正相關(guān)性。從圖7和圖8可以看出，激素浸泡與噴施在打破種子休眠方面都有作用，但浸泡作用更明顯，可能是浸泡方式能讓胚根種子充分吸收，促進(jìn)胚根種子內(nèi)部打破休眠機(jī)理早期形成，激素噴施雖然能不間斷地提供激素，但胚根種子吸收不充分不及時(shí)，在促進(jìn)打破休眠上仍有不足。從試驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果分析，激素對打破流蘇樹種子休眠作用明顯，能有效促進(jìn)種子的早萌發(fā)。切根對胚根種子的發(fā)芽率和早萌發(fā)有明顯的抑制作用，可能是切根對種子造成物理傷害，影響了種子水分吸收，造成營養(yǎng)的流失和消耗，影響胚芽萌發(fā)的同時(shí)，也影響了種子發(fā)芽。

圖5 浸泡激素對種子發(fā)芽率的影響Fig.5 Effect of soaking hormone on seed germination rate

圖6 噴施激素對種子發(fā)芽率的影響Fig.6 Effect of spraying hormone on seed germination rate

圖7 浸泡激素對種子胚芽萌發(fā)時(shí)間的影響Fig.7 Effect of soaking hormone on germination time of seed germ

圖8 噴施激素對種子胚芽萌發(fā)時(shí)間的影響Fig.8 Effect of hormone spraying on germination time of seed germ

3 結(jié)論與討論

該研究是在不同處理方式對流蘇樹種子萌發(fā)影響的研究基礎(chǔ)上，對流蘇樹種子胚芽萌發(fā)階段，從物理和化學(xué)影響2個(gè)方面的處理進(jìn)行研究，進(jìn)一步明確流蘇樹種子不同發(fā)育階段受激素影響情況，包括浸泡式處理和噴施處理，同時(shí)增加了切根措施。

流蘇種子經(jīng)過49 d的培養(yǎng)后發(fā)現(xiàn)，40 mg/L激素浸泡式處理的種子萌發(fā)效果顯著。一般而言，植物種子休眠是多種因素相互作用的結(jié)果[6-8]。種子的萌發(fā)除自身原因外，還需要適宜的水分和溫度。通過流蘇樹種子的發(fā)芽率分析來看，種子的發(fā)芽率可能受前期胚根萌發(fā)影響因素更大；切根試驗(yàn)結(jié)果表明，良好的根系保護(hù)也能夠促進(jìn)種子的萌發(fā)。

由于該試驗(yàn)沒有計(jì)算種子露白至根系生長到試驗(yàn)時(shí)間，種子實(shí)際胚芽萌發(fā)期要高于27.4 d，雖然激素對流蘇種子的萌發(fā)有明顯的促進(jìn)作用，但與生產(chǎn)上要求做到胚根與胚芽接近同步發(fā)育要求仍有不小的差距。對于流蘇種子怎樣打破萌發(fā)有明顯的促進(jìn)作用，但與生產(chǎn)上要求做到胚根與胚芽接近同步發(fā)育要求仍有不小的差距。對于流蘇種子怎樣打破休眠促進(jìn)萌發(fā)，將繼續(xù)關(guān)注國內(nèi)外有關(guān)方面研究成果，汲取新的技術(shù)和方法，繼續(xù)推進(jìn)有關(guān)方面的研究。