不同化学处理对秦岭冷杉种子发芽率的影响
杨开宝,孙宝胜,郭智慧,常利平
(1.西北农林科技大学资源环境学院,陕西杨凌 712100;2.米脂县林业技术推广站,陕西米脂 718100)
摘 要:采用不同浓度的赤霉素(GA3)、硝酸钾(KNO3)和氯化汞(HgCl2)溶液等几种化学试剂浸泡种子的方法,对秦岭冷杉种子的萌发特性进行研究,旨在寻求适宜的化学试剂,并确定最佳使用浓度,以提高秦岭冷杉种子发芽率。结果表明,不同质量浓度的赤霉素溶液均可显著提高种子的发芽率,其中200 mg/L的赤霉素处理的种子发芽率最高,较对照(清水浸泡)提高110%;不同浓度的硝酸钾溶液对秦岭冷杉种子发芽的影响不明显;不同浓度氯化汞溶液对秦岭冷杉种子的发芽有抑制作用。
关键词:秦岭冷杉;种子休眠;萌发;化学处理
中图分类号:S791.149 文献标识码: A 文章编号:1004-1389(2010)12-0118-04
秦岭冷杉(Abies chensiensis)属于松科冷杉属常绿乔木,为中国特有珍稀濒危植物。主要分布于中国的秦巴山地,集中分布于陕西秦岭。秦岭冷杉多数植株常不结实,仅光照较好的成龄植株能正常结实,且种子易遭鼠类啮食,加之林下杂灌丛生,即便有种子落下,也难以接触土壤,不能发芽生长。尽管秦岭冷杉种子较大,单果种子数也较多,但饱满度很低,加上其本身结实率不高,有隔年结实现象,这就造成可用的种子数量偏低,单株对后代的贡献少,难以满足种群的自然更新,再加上曾经过度的人工砍伐、天然更新能力差,使得种群面积越来越小,现多为零散分布,已成为渐危种。本试验采用不同化学处理方法对秦岭冷杉种子的发芽率进行测定,以探讨秦岭冷杉种子快速解除休眠、促进萌发的方法,为揭示秦岭冷杉种子休眠机制、快速扩大其种群数量提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 材料
供试种子于2009-09采自秦岭南坡陕西省镇安县木王国家森林公园,集中分布区平均海拔1 620 m,平均树龄58 a。经测定,这批种子未经分选前的饱满度为12.0%,即空粒率为88.0%,经人工分选(用簸萁分选)后饱满度为21.6%,大部分种子为空粒、涩粒,有少量虫粒。将人工分选后的种子再经水选后,饱满度可达38.6%。本试验用种子经水选后获得。经测定,水选后种子长度平均0.95 cm;宽度平均0.53 cm;厚度平均为0.26 cm;千粒质量为31.55 g。
1.2 方法
试验处理:采用赤霉酸(GA3)溶液、硝酸钾(KNO3)溶液和氯化汞(HgCl2)溶液3种不同浓度的化学试剂处理种子,以清水处理为对照。不同浓度化学试剂处理时间均为24 h,清水处理方法为起始温度45℃的温水浸泡24 h。试剂浓度均设3级,分别为赤霉酸(GA3)溶液: 50. 0、100.0、200.0 mg/L;硝酸钾(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。
取样:用四分法从待测样品中取出待测种子,用纱布包好,备用。种子萌发试验按每组50粒、2个重复需种量计算,总计种子数1 000粒。消毒:将待测种子用0.5%的K2MnO4溶液清洗消毒,然后用清水冲洗干净备用。
培养:将消毒后的种子用不同浓度的化学试剂浸泡24 h后,置玻璃培养皿中培养。发芽基质为滤纸,发芽条件为20℃恒温,8 h/d弱光照。实验设备为恒温生化培养箱。
发芽的标准及发芽率计算:种子萌发以胚根长度达到种子长度的1/2为标志,种子萌发试验开始后每24 h监测1次并将己萌发的种子取出,记录发芽数。在发芽末期连续5 d发芽数平均不足供测种子总数的1%时作为最大发芽数。
发芽率=(正常发芽种子数/参试种子总粒数)×100%
2 结果与分析
2.1 不同质量浓度赤霉素(GA3)溶液处理对种子萌发的影响
通过不同质量浓度赤霉素溶液浸泡种子后置弱光照条件下进行萌发,发芽率达到所有处理的最大值,说明不同质量浓度赤霉素对打破秦岭冷杉种子的休眠均有明显的作用。由表1看出,经过质量浓度为50、100、200 mg/L的赤霉素处理后,秦岭冷杉种子发芽率分别为34.0%、33.0%、35.0%,平均达34.0%,较对照(16.0%)提高了119.0%,几乎接近种子的饱满度(38.6%),但3种浓度之间的发芽率并无明显差异。从图1也可以看出,不同质量浓度的赤霉素溶液处理,其发芽进程也非常一致,表现为起始时间一样,都是从第11天开始发芽,第26天达到最大发芽率,发
芽过程持续15 d结束。发芽进程曲线的变化趋势非常相似,说明用赤霉素处理秦岭冷杉种子,可明显打破其休眠促进萌发。
2.2 不同浓度硝酸钾(KNO3)溶液处理对种子萌发的影响
表1结果表明,当硝酸钾溶液浓度为0.05mol/L时,发芽率为13%,低于对照;当浓度为0.10 mol/L时,发芽率为20%,较对照提高了25%;当浓度增加到0.2 mol/L时,发芽率为16%,与对照持平。可见,不同浓度的硝酸钾溶液对种子萌发的影响有差异,合适的浓度可以促进种子的萌发,低浓度溶液有抑制作用,高浓度溶液效果不明显。图2表明,硝酸钾溶液3种浓度处理后的种子发芽进程都具有明显的阶段性。当浓度为0.05 mol/L时,其发芽进程较为缓慢且可划分为两个阶段,从第13天至第19天为第1阶段,此阶段发芽率可达最大发芽率的77%,第2阶段从第25天开始至第26天结束,达到最大发芽率,中间1周的时间处于发芽停止状态。当浓度为0.10 mol/L时,其发芽进程较快且可划分为3个阶段,从第13天至第16天为第1阶段,此阶段发芽缓慢,发芽率可达最大发芽率的35%,第2阶段从第17天开始至第24天,此阶段发芽迅速整齐,达到最大发芽率的75%,第3阶段从第25天开始至第26天结束,达到最大发芽率。当浓度为0.2 mol/L时,其发芽进程与浓度为0.10 mol/L时相似,但是较其缓慢且发芽率低,最高发芽率与对照相等,说明此浓度处理下对促进种子萌发的作用不明显。
2.3 不同浓度氯化汞(HgCl2)溶液处理对种子萌发的影响
由表1知,氯化汞溶液对种子的发芽并没有促进作用,相反,在浓度为0.25 mol/L时,发芽率仅为4.0%,与对照相比发芽率降低了75%,对种子的发芽有明显的抑制作用。而当浓度为0.5和1.0 mol/L时,种子发芽率分别为17. 0%和15.0%,与对照相比,几乎没有影响作用。由图3可以看出,氯化汞溶液处理后的种子发芽进程缓慢而均匀,当浓度为0.25 mol/L时,种子的发芽进程极为缓慢,在18 d时才开始发芽,说明此浓度溶液处理对种子发芽有明显的抑制作用。当浓度为1.0 mol/L时,与对照相比,发芽进程并无显著差异,而最终发芽率也与对照接近,所以此浓度溶液处理对种子发芽并无显著影响。当浓度为0.5 mol/L时,发芽进程加快,虽然最终发芽率与对照相比无明显提高,但其发芽进程加快,说明种子萌发力增强,由此可知,此浓度溶液处理对种子发芽有轻微促进作用。
2.4 不同化学处理对种子最大发芽率的影响
以上分析结果表明,采用不同浓度的赤霉素、硝酸钾和氯化汞溶液浸泡种子,对秦岭冷杉种子的发芽率都有不同程度的影响。从方差分析结果表2可以看出,不同化学物质之间发芽率差异达极显著水平,同一化学物质不同浓度之间发芽率差异不显著。多重比较结果,与对照发芽率差异最显著的是赤霉素。赤霉素溶液处理后的最大发芽率比其他方法处理后的最大发芽率高出许多。由此得出结论,试验中200 mg/L的赤霉素溶液可有效打破秦岭冷杉种子休眠,并能较大程度提高种子发芽率,但是最有效的浓度尚有待进一步研究。
3 讨论
采用化学处理的方法打破林木种子休眠、促进其最大程度发芽,已是林木育种的常规手段。但是采用何种试剂及其适宜的浓度,因种而异。秦岭冷杉属于濒危物种,相关研究资料并不多见。本文的研究结果说明,秦岭冷杉种子发芽率低的原因不仅是生理休眠造成的,还与种子的发育程度、饱满度等因素密切相关。从试验的整体来看,即使是用赤霉素溶液对种子进行浸泡处理,种子的发芽率与对照相比,提高了110.0%,但是秦岭冷杉种子的最大发芽率仅为35.0%,还没有达到其最大饱满度(38.6%),即秦岭冷杉种子的发芽率仍然很低。其原因可能有以下几方面:①种子发育差。饱满种子中尚有部分不发育或者发育不完善的种胚;②冷杉属种子种皮很薄,种胚很容易受到吸涨损伤而败育,在研究浓度的同时需要考虑时间因素,寻找最适宜的浸泡时间。③种子发芽试验前消毒不彻底。试验中发现有个别种子发霉腐烂,影响了发芽率。冷杉属种子被其外部的种翅大面积地包裹着,种皮上有松脂,为表面的霉菌提供了场所,使得种子和幼苗在早期萌发时极易受到感染。
4 结论
4.1 赤霉素溶液对秦岭冷杉种子的发芽有显著促进作用,适宜浓度的硝酸钾溶液对种子发芽有一定的促进作用,而氯化汞溶液对种子发芽有抑制作用。赤霉素溶液的最佳质量浓度和硝酸钾溶液的适宜浓度有待于进一步研究。
4.2 从赤霉素溶液破除秦岭冷杉种子休眠,促进萌发的结论说明,秦岭冷杉种子不仅存在着因种壳引起的强迫休眠,而且还有生理休眠,适宜的外源激素能促进生理休眠的解除。
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来源：中国化学试剂网
