05.20 基金項目：梭砂貝母種子萌發特性

基金項目：

基金項目：雲南省教育廳科學研究基金資助性項目(2016ZZX255)；雲南林業職業技術學院科學研究項目(KY201503)

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試梭砂貝母種子於每年8月下旬—9月中旬採自雲南省香格里拉縣格咱鄉翁水村康特礦山(28°24′N、99°55′E，海拔4415 m)。

1.2 種子形態特徵觀察

取成熟的梭砂貝母種子50粒，在體視鏡(Olympus SZX 16，Olympus Corporation，Tokyo，Japan，下同)下觀察種子形態，測定種子大小，包括長、寬、高。隨機選取淨種子1000粒稱重，重複5次，計算種子千粒重。

1.3 種子吸水規律測定

隨機挑選飽滿度均勻的梭砂貝母種子600粒，分為3組(每組200粒)，稱取幹質量後，裝入紗布中，室溫浸種，每次取出後(浸種1～12 h內每隔1 h取出，之後每隔12 h取出)用濾紙吸乾種子表面的水分，稱重，計算種子吸水率，連續測定17次。種子吸水率(%)=[(吸水後種子質量-風乾種子質量)/風乾種子質量]×100。

1.4 發芽抑制物檢測

參考王有生等[11]方法，研缽中加少量石英砂及水勻漿，2～3倍水稀釋，加熱至70～80 ℃提取10～20 min保存，種子提取部位見表1。以蒸餾水為對照，比較各種提取液對塔黃(Rheum nobile)種子發芽的抑制作用。發芽抑制檢測方法：每個培養皿中加浸提液或蒸餾水5 mL，播塔黃種子20粒，置於15 ℃恆溫箱內培養，統計塔黃種子的發芽情況，直至連續15 d沒有新種子萌發為止。每個處理重複5次。

表1 梭砂貝母種子提取液

1.5 層積處理

1.5.1 層積處理對種子形態後熟的作用 9月於雲南省香格里拉縣格咱鄉翁水村康特礦山(梭砂貝母的自然生長地點)採集成熟的梭砂貝母種子，採用常溫層積方法在野外對種子進行沙藏，種子與細沙比例為1∶3，適時澆水，使基質的溼度保持在50%～60%，每隔30 d選取10粒種子，採用分離胚的方法，在體視鏡下將胚挑出，測定胚長和胚乳長，計算胚率，以乾燥未經處理的種子作為對照，每個處理重複3次。胚率(%)=(胚長/胚乳長)×100。

1.5.2 層積處理對種子萌發的影響 常溫層積處理至翌年4月，胚率達到61%以上的種子，即已基本完成形態後熟過程。此後每隔30 d隨機挑選20粒種子在15 ℃恆溫箱內進行萌發試驗，每天觀察種子的發芽情況，連續15 d沒有新種子萌發時停止觀察，計算種子的發芽率。每個處理10次重複。

1.6 溫度條件對種子萌發的影響

種子經常溫層積處理至第3年2月時能正常萌發。隨機挑選該類種子置於恆溫箱內進行萌發試驗，溫度條件設置為5、10、15、20、25 ℃ 5個處理。每天觀察種子的發芽情況，連續15 d沒有新種子萌發時停止觀察，計算種子的發芽率。每個處理20粒種子，10次重複。

1.7 數據分析

採用SPSS 18.0軟件對數據進行分析，利用Sigmaplot 10.0軟件作圖。其中，發芽抑制物對塔黃種子萌發的影響、層積處理對梭砂貝母種子萌發的影響和溫度條件對梭砂貝母種子萌發的影響採用單因素方差分析(one-way ANOVA)進行檢測，層積處理和對照對梭砂貝母種子形態後熟的影響採用雙因素方差分析(two-way ANOVA)進行檢測。

2 結果與分析

2.1 種子形態

種子呈倒三角狀卵形，外種皮棕黃色，表面有不規則褶皺，邊緣有膜質翼。種子的千粒重為(7.24±0.21)g，長為(7.94±0.80) mm，寬為(5.80±0.91) mm，厚為(0.46±0.05) mm。胚乳豐富，胚較小，約0.1～0.2 mm。

2.2 種子吸水率

梭砂貝母種子的吸水率隨浸種時間的變化格局呈近似“S”型曲線，可以明顯分為3個階段：急劇吸水期、緩慢吸水期和飽和吸水期(圖1)。梭砂貝母的種子在浸種前6 h內，吸水率呈顯著上升的趨勢(急劇吸水期)；而在吸水6～10 h內，種子吸水率呈現緩慢上升的趨勢(緩慢吸水期)；到48 h時，吸水率最大，達到飽和(飽和吸水期)。說明梭砂貝母種子不存在透水障礙。

2.3 發芽抑制物的生物鑑定

梭砂貝母種子的不同浸提液對塔黃種子萌發的抑制作用差異極顯著(F(5，24)=69.09，P<0.001)。由圖2可知，與蒸餾水對照(處理6)相比，種皮(處理2)和胚(處理4)的浸提液顯著抑制塔黃種子的萌發；而胚乳的浸提液(處理3)對塔黃種子萌發的抑制作用顯著強於種皮和胚，但是與整粒種子的浸提液(處理1)沒有明顯的差異，說明發芽抑制物主要存在於胚乳中。已經發芽的種子浸提液(處理5)對塔黃種子的萌發沒有顯著的抑制作用，說明其中的萌發抑制物已基本消除或產生的萌發促進物質抵消其效應[11]。

2.4 層積處理效果

2.4.1 層積處理對種子形態後熟的作用 梭砂貝母種子在成熟採收時，其胚尚未發育成熟，處於剛分化的時期，體積很小，胚率僅為2.8%。由圖3可知，與未層積相比，常溫層積處理對胚率的影響達極顯著差異(F(1，144)=3522.93，P<0.001)，而隨著層積時間的延長，胚率顯著升高，胚發育逐漸完成(F(7，144)=119.17，P<0.001)。在自然條件下，從11月開始層積，至翌年4月時胚率達到61%，之後胚率沒有顯著的變化，說明種胚形態後熟基本完成。

2.4.2 層積處理對種子萌發的影響 在常溫層積的條件下，從形態後熟完成(翌年4月)開始至翌年10月，梭砂貝母的種子均不能萌發(圖4)。層積至翌年12月時種子開始萌發(21.5%)，且萌發率隨層積時間顯著上升，至第3年2月時最高達91.5%(F(11，108)=718.78，P<0.001)，說明種子在形態後熟完成以後還需要一個低溫處理才能完全打破休眠。

2.5 溫度條件對種子萌發的影響

溫度對梭砂貝母種子萌發具有顯著的影響(F(4，20)=143.26，P<0.001)。梭砂貝母種子在5 ℃時不能萌發，隨著溫度的升高，萌發率顯著上升，15、20 ℃時萌發率達到最大，溫度進一步升高萌發率則顯著降低(圖5)，說明梭砂貝母種子萌發的最適溫度為15～20 ℃，過高或過低的溫度都不利於種子萌發。

圖5 溫度對梭砂貝母種子萌發的影響

3 結論與討論

本研究說明，梭砂貝母種子存在休眠現象，主要是由於胚發育不全和種子中含有萌發抑制物質導致，屬於綜合休眠類型。在自然條件下，經過2個冬季的低溫層積處理能有效打破其休眠。種子休眠打破以後，15～20 ℃是最適宜梭砂貝母種子萌發的溫度條件。

梭砂貝母種子與其它貝母屬植物種子一樣，存在休眠機制。一些植物種子的種皮上含有豐富的脂類物質和油類物質，阻止水分進入或不透氣，從而導致種子發芽的環境條件難以滿足而休眠[13]。梭砂貝母種子在浸種6 h以後吸水率達到80%以上，48 h後吸水飽和，最大吸水率為139.24%，說明梭砂貝母的種子休眠並不是由於種皮不透水導致[5-6]。儘管本研究中使用的種子是在蒴果已充分成熟時採收，種子仍然沒有完整的胚結構(胚率僅為2.8%)。這可能是由於梭砂貝母主要生長在高山冰緣帶環境，生長期短，沒有足夠的時間供胚生長髮育[7，13]。將梭砂貝母種子置於原生境條件，從11月開始層積，經冬季低溫處理，至翌年4月時胚率達到最大，胚分化完成，說明低溫刺激在種子形態後熟過程中起到了關鍵作用[5，14]。與川貝母等植物一樣，經低溫層積處理形態後熟完成的梭砂貝母種子仍然不能萌發，還需要低溫層積至翌年12月才開始萌動，至第3年2月時萌發率達到最高，說明梭砂貝母種子在胚完成發育以後，仍需要進一步低溫處理才能完全打破休眠。馬生軍等[10]研究伊貝母發現，種子內含有抑制種子萌發的物質。本研究也發現梭砂貝母種子浸提液對塔黃的種子萌發具有顯著的抑制作用，而且萌發抑制物質主要存在於胚乳中。因此，梭砂貝母的種子休眠主要是由胚發育不完全和種子中含有萌發抑制物導致，其種子屬於綜合休眠類型。

種子在萌發過程中新陳代謝十分活躍，而新陳代謝活動對溫度非常敏感，因此，大量研究表明溫度是影響種子萌發的重要因素[吉山花瑤]。每一個物種的種子萌發均有一個最適溫度範圍，溫度過高或過低均不利於種子的萌發。例如，川貝母種子最適萌發溫度為25 ℃[5]。本研究表明，溫度對梭砂貝母種子萌發也具有顯著的影響：梭砂貝母的種子在10～25 ℃範圍內均可以萌發，但是，在15～20 ℃時萌發率最高，達到94%。梭砂貝母的種子萌發最適宜溫度明顯低於川貝母，這可能是由於梭砂貝母分佈的海拔比川貝母高，是對所處環境條件適應性進化的結果。