不同化學處理對秦嶺冷杉種子發(fā)芽率的影響
楊開寶,孫寶勝,郭智慧,常利平
(1.西北農林科技大學資源環(huán)境學院,陜西楊凌 712100;2.米脂縣林業(yè)技術推廣站,陜西米脂 718100)
摘 要:采用不同濃度的赤霉素(GA3)、硝酸鉀(KNO3)和氯化汞(HgCl2)溶液等幾種化學試劑浸泡種子的方法,對秦嶺冷杉種子的萌發(fā)特性進行研究,旨在尋求適宜的化學試劑,并確定最佳使用濃度,以提高秦嶺冷杉種子發(fā)芽率。結果表明,不同質量濃度的赤霉素溶液均可顯著提高種子的發(fā)芽率,其中200 mg/L的赤霉素處理的種子發(fā)芽率最高,較對照(清水浸泡)提高110%;不同濃度的硝酸鉀溶液對秦嶺冷杉種子發(fā)芽的影響不明顯;不同濃度氯化汞溶液對秦嶺冷杉種子的發(fā)芽有抑制作用。
關鍵詞:秦嶺冷杉;種子休眠;萌發(fā);化學處理
中圖分類號:S791.149 文獻標識碼: A 文章編號:1004-1389(2010)12-0118-04
秦嶺冷杉(Abies chensiensis)屬于松科冷杉屬常綠喬木,為中國特有珍稀瀕危植物。主要分布于中國的秦巴山地,集中分布于陜西秦嶺。秦嶺冷杉多數(shù)植株常不結實,僅光照較好的成齡植株能正常結實,且種子易遭鼠類嚙食,加之林下雜灌叢生,即便有種子落下,也難以接觸土壤,不能發(fā)芽生長。盡管秦嶺冷杉種子較大,單果種子數(shù)也較多,但飽滿度很低,加上其本身結實率不高,有隔年結實現(xiàn)象,這就造成可用的種子數(shù)量偏低,單株對后代的貢獻少,難以滿足種群的自然更新,再加上曾經過度的人工砍伐、天然更新能力差,使得種群面積越來越小,現(xiàn)多為零散分布,已成為漸危種。本試驗采用不同化學處理方法對秦嶺冷杉種子的發(fā)芽率進行測定,以探討秦嶺冷杉種子快速解除休眠、促進萌發(fā)的方法,為揭示秦嶺冷杉種子休眠機制、快速擴大其種群數(shù)量提供科學依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 材料
供試種子于2009-09采自秦嶺南坡陜西省鎮(zhèn)安縣木王國家森林公園,集中分布區(qū)平均海拔1 620 m,平均樹齡58 a。經測定,這批種子未經分選前的飽滿度為12.0%,即空粒率為88.0%,經人工分選(用簸萁分選)后飽滿度為21.6%,大部分種子為空粒、澀粒,有少量蟲粒。將人工分選后的種子再經水選后,飽滿度可達38.6%。本試驗用種子經水選后獲得。經測定,水選后種子長度平均0.95 cm;寬度平均0.53 cm;厚度平均為0.26 cm;千粒質量為31.55 g。
1.2 方法
試驗處理:采用赤霉酸(GA3)溶液、硝酸鉀(KNO3)溶液和氯化汞(HgCl2)溶液3種不同濃度的化學試劑處理種子,以清水處理為對照。不同濃度化學試劑處理時間均為24 h,清水處理方法為起始溫度45℃的溫水浸泡24 h。試劑濃度均設3級,分別為赤霉酸(GA3)溶液: 50. 0、100.0、200.0 mg/L;硝酸鉀(KNO3)溶液:0.05、0.10、0.20 mol/L;氯化汞(HgCl2)溶液:0.25、0.50、1.00 mol/L。
取樣:用四分法從待測樣品中取出待測種子,用紗布包好,備用。種子萌發(fā)試驗按每組50粒、2個重復需種量計算,總計種子數(shù)1 000粒。消毒:將待測種子用0.5%的K2MnO4溶液清洗消毒,然后用清水沖洗干凈備用。
培養(yǎng):將消毒后的種子用不同濃度的化學試劑浸泡24 h后,置玻璃培養(yǎng)皿中培養(yǎng)。發(fā)芽基質為濾紙,發(fā)芽條件為20℃恒溫,8 h/d弱光照。實驗設備為恒溫生化培養(yǎng)箱。
發(fā)芽的標準及發(fā)芽率計算:種子萌發(fā)以胚根長度達到種子長度的1/2為標志,種子萌發(fā)試驗開始后每24 h監(jiān)測1次并將己萌發(fā)的種子取出,記錄發(fā)芽數(shù)。在發(fā)芽末期連續(xù)5 d發(fā)芽數(shù)平均不足供測種子總數(shù)的1%時作為最大發(fā)芽數(shù)。
發(fā)芽率=(正常發(fā)芽種子數(shù)/參試種子總粒數(shù))×100%
2 結果與分析
2.1 不同質量濃度赤霉素(GA3)溶液處理對種子萌發(fā)的影響
通過不同質量濃度赤霉素溶液浸泡種子后置弱光照條件下進行萌發(fā),發(fā)芽率達到所有處理的最大值,說明不同質量濃度赤霉素對打破秦嶺冷杉種子的休眠均有明顯的作用。由表1看出,經過質量濃度為50、100、200 mg/L的赤霉素處理后,秦嶺冷杉種子發(fā)芽率分別為34.0%、33.0%、35.0%,平均達34.0%,較對照(16.0%)提高了119.0%,幾乎接近種子的飽滿度(38.6%),但3種濃度之間的發(fā)芽率并無明顯差異。從圖1也可以看出,不同質量濃度的赤霉素溶液處理,其發(fā)芽進程也非常一致,表現(xiàn)為起始時間一樣,都是從第11天開始發(fā)芽,第26天達到最大發(fā)芽率,發(fā)
芽過程持續(xù)15 d結束。發(fā)芽進程曲線的變化趨勢非常相似,說明用赤霉素處理秦嶺冷杉種子,可明顯打破其休眠促進萌發(fā)。
2.2 不同濃度硝酸鉀(KNO3)溶液處理對種子萌發(fā)的影響
表1結果表明,當硝酸鉀溶液濃度為0.05mol/L時,發(fā)芽率為13%,低于對照;當濃度為0.10 mol/L時,發(fā)芽率為20%,較對照提高了25%;當濃度增加到0.2 mol/L時,發(fā)芽率為16%,與對照持平?？梢?不同濃度的硝酸鉀溶液對種子萌發(fā)的影響有差異,合適的濃度可以促進種子的萌發(fā),低濃度溶液有抑制作用,高濃度溶液效果不明顯。圖2表明,硝酸鉀溶液3種濃度處理后的種子發(fā)芽進程都具有明顯的階段性。當濃度為0.05 mol/L時,其發(fā)芽進程較為緩慢且可劃分為兩個階段,從第13天至第19天為第1階段,此階段發(fā)芽率可達最大發(fā)芽率的77%,第2階段從第25天開始至第26天結束,達到最大發(fā)芽率,中間1周的時間處于發(fā)芽停止狀態(tài)。當濃度為0.10 mol/L時,其發(fā)芽進程較快且可劃分為3個階段,從第13天至第16天為第1階段,此階段發(fā)芽緩慢,發(fā)芽率可達最大發(fā)芽率的35%,第2階段從第17天開始至第24天,此階段發(fā)芽迅速整齊,達到最大發(fā)芽率的75%,第3階段從第25天開始至第26天結束,達到最大發(fā)芽率。當濃度為0.2 mol/L時,其發(fā)芽進程與濃度為0.10 mol/L時相似,但是較其緩慢且發(fā)芽率低,最高發(fā)芽率與對照相等,說明此濃度處理下對促進種子萌發(fā)的作用不明顯。
2.3 不同濃度氯化汞(HgCl2)溶液處理對種子萌發(fā)的影響
由表1知,氯化汞溶液對種子的發(fā)芽并沒有促進作用,相反,在濃度為0.25 mol/L時,發(fā)芽率僅為4.0%,與對照相比發(fā)芽率降低了75%,對種子的發(fā)芽有明顯的抑制作用。而當濃度為0.5和1.0 mol/L時,種子發(fā)芽率分別為17. 0%和15.0%,與對照相比,幾乎沒有影響作用。由圖3可以看出,氯化汞溶液處理后的種子發(fā)芽進程緩慢而均勻,當濃度為0.25 mol/L時,種子的發(fā)芽進程極為緩慢,在18 d時才開始發(fā)芽,說明此濃度溶液處理對種子發(fā)芽有明顯的抑制作用。當濃度為1.0 mol/L時,與對照相比,發(fā)芽進程并無顯著差異,而最終發(fā)芽率也與對照接近,所以此濃度溶液處理對種子發(fā)芽并無顯著影響。當濃度為0.5 mol/L時,發(fā)芽進程加快,雖然最終發(fā)芽率與對照相比無明顯提高,但其發(fā)芽進程加快,說明種子萌發(fā)力增強,由此可知,此濃度溶液處理對種子發(fā)芽有輕微促進作用。
2.4 不同化學處理對種子最大發(fā)芽率的影響
以上分析結果表明,采用不同濃度的赤霉素、硝酸鉀和氯化汞溶液浸泡種子,對秦嶺冷杉種子的發(fā)芽率都有不同程度的影響。從方差分析結果表2可以看出,不同化學物質之間發(fā)芽率差異達極顯著水平,同一化學物質不同濃度之間發(fā)芽率差異不顯著。多重比較結果,與對照發(fā)芽率差異最顯著的是赤霉素。赤霉素溶液處理后的最大發(fā)芽率比其他方法處理后的最大發(fā)芽率高出許多。由此得出結論,試驗中200 mg/L的赤霉素溶液可有效打破秦嶺冷杉種子休眠,并能較大程度提高種子發(fā)芽率,但是最有效的濃度尚有待進一步研究。
3 討論
采用化學處理的方法打破林木種子休眠、促進其最大程度發(fā)芽,已是林木育種的常規(guī)手段。但是采用何種試劑及其適宜的濃度,因種而異。秦嶺冷杉屬于瀕危物種,相關研究資料并不多見。本文的研究結果說明,秦嶺冷杉種子發(fā)芽率低的原因不僅是生理休眠造成的,還與種子的發(fā)育程度、飽滿度等因素密切相關。從試驗的整體來看,即使是用赤霉素溶液對種子進行浸泡處理,種子的發(fā)芽率與對照相比,提高了110.0%,但是秦嶺冷杉種子的最大發(fā)芽率僅為35.0%,還沒有達到其最大飽滿度(38.6%),即秦嶺冷杉種子的發(fā)芽率仍然很低。其原因可能有以下幾方面:①種子發(fā)育差。飽滿種子中尚有部分不發(fā)育或者發(fā)育不完善的種胚;②冷杉屬種子種皮很薄,種胚很容易受到吸漲損傷而敗育,在研究濃度的同時需要考慮時間因素,尋找最適宜的浸泡時間。③種子發(fā)芽試驗前消毒不徹底。試驗中發(fā)現(xiàn)有個別種子發(fā)霉腐爛,影響了發(fā)芽率。冷杉屬種子被其外部的種翅大面積地包裹著,種皮上有松脂,為表面的霉菌提供了場所,使得種子和幼苗在早期萌發(fā)時極易受到感染。
4 結論
4.1 赤霉素溶液對秦嶺冷杉種子的發(fā)芽有顯著促進作用,適宜濃度的硝酸鉀溶液對種子發(fā)芽有一定的促進作用,而氯化汞溶液對種子發(fā)芽有抑制作用。赤霉素溶液的最佳質量濃度和硝酸鉀溶液的適宜濃度有待于進一步研究。
4.2 從赤霉素溶液破除秦嶺冷杉種子休眠,促進萌發(fā)的結論說明,秦嶺冷杉種子不僅存在著因種殼引起的強迫休眠,而且還有生理休眠,適宜的外源激素能促進生理休眠的解除。
參考文獻:
[1] 狄為忠.秦嶺冷杉[M].北京:科學出版社,1992.
[2] 雷明德.高山常綠針葉林[M].北京:科學出版社,1999.
[3] 李 望.種子休眠的機理及其破除方法[J].中國農學通報,1997,13(3):49-50.
[4] 高智慧,史忠禮.幾種外源激素對杉木種子萌發(fā)的影響[J].熱帶亞熱帶植物學報,1994,2(3):77-83.
[5] 王東馥,楊 軍,宋學之,等.硝酸鉀對油松種子萌發(fā)與活力的影響[J].種子,1983(3):10-12.
[6] 武占會,高志奎,魏新燕,等.硝酸鉀滲調對茄子種子發(fā)芽特性影響[J].北方園藝,2001(6):9-10.
[7] 邱遠金,譚 勇,王紹明,等.不同化學藥劑對野生薔薇紅景天種子萌發(fā)的影響[J].種子,2008,12(12):34-38.
[8] 李玉紅,唐愛均,張恩讓.化學處理對菠菜種子萌發(fā)的影響[J].西北農業(yè)學報,2003,12(2):116-118.
[9] 賴江山,李慶梅,謝宗強.瀕危植物秦嶺冷杉種子萌發(fā)特性的研究[J].植物生態(tài)學報,2003,27(5): 661-666.
[10] 余小軍,王 芳,龍瑞軍.破除種子休眠方法研究進展[J].種子,2005,24 (7):46-48.
[11] 吉前華,郭雁君,李少瓊,等.不同處理對南方紅豆杉種子萌發(fā)的影響[J].安徽農業(yè)科學,2007,35 (31):9858-9860.
[12] 傅 強,楊期和,葉萬輝.種子休眠的解除方法[J].廣西農業(yè)生物科學,2003,22(3):230-234.
[13] 張彩麗,賀學禮.幾種處理方法對五味子種子發(fā)芽率的影響[J].西北農業(yè)學報,2006,15(3):183-185,189.
[14] 黃錦華,呼天明,鄭紅梅.3種藏嵩草種子休眠及內源脫落酸含量的研究[J].西北農業(yè)學報,2009,18(3):152-155.
來源：中國化學試劑網
