影響翅果油樹(shù)種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的土壤因素

翟靜娟，畢潤(rùn)成

(1.朔州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 朔州 036002； 2.山西師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院,山西 臨汾 041004)

翅果油樹(shù)Elacagnus mollisDiels又名澤綠旦、柴禾、車勾子等，是胡頹子科胡頹子屬的大灌木或小喬木，為我國(guó)特有種[1-3]。翅果油樹(shù)有較高的抗旱、耐寒和耐瘠薄能力，20世紀(jì)80年代被列為國(guó)家第一批二級(jí)重點(diǎn)保護(hù)植物[4-5]。國(guó)內(nèi)外的相關(guān)研究多集中于翅果油樹(shù)種群、瀕危原因、脂肪酸成份等，關(guān)于翅果油樹(shù)種子萌發(fā)及幼苗指標(biāo)方面的研究報(bào)道較為鮮見(jiàn)[6]。提高種子的發(fā)芽率對(duì)有效擴(kuò)大翅果油樹(shù)的種植面積具有重要意義。本試驗(yàn)在不同果皮處理方法和不同土壤條件組合下，通過(guò)對(duì)翅果油樹(shù)種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)過(guò)程中抗氧化酶活性、異檸檬酸裂解酶活性等指標(biāo)的測(cè)定，嘗試探討解除翅果油樹(shù)種子休眠的最佳方法[7-8]，為提高翅果油樹(shù)種子的萌發(fā)率提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試種子

翅果油樹(shù)的成熟堅(jiān)果(以下簡(jiǎn)稱“種子”)于2006年10月采自山西省臨汾市翼城縣甘泉林場(chǎng)。該林場(chǎng)位于 35°73′N；111°68′E，海拔800～1 200m，年平均氣溫為12.5℃，年平均降雨量為550mm，土壤pH為8.4。將除去雜質(zhì)后的種子放在布袋中貯藏在于4℃環(huán)境下備用(International Seed Testing Association,1985)。

1.2 土壤的收集

為了探討不同土壤條件對(duì)種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響，本研究從3個(gè)地方獲取實(shí)驗(yàn)所需土壤，分別為：山西師范大學(xué)校內(nèi)花園的土壤(1)、鄉(xiāng)寧縣翅果油樹(shù)生長(zhǎng)地的土壤(2)以及翼城甘泉林場(chǎng)翅果油樹(shù)生長(zhǎng)地的土壤(3)。

1.3 果皮處理方法

本試驗(yàn)的果皮處理方法包括：全中果皮處理(A)、尖端開(kāi)口但不去除中果皮處理(B)、 1/2中果皮處理(C)、去除中果皮但保留表皮毛處理(D)、去除中果皮且不保留表皮毛處理(E)、去除種皮處理(F)，共6種處理。

試驗(yàn)共設(shè)置18種處理，其中包含3種土壤和6種果皮處理的方法，編號(hào)分別是1A、1B、1C、1D、1E、1F、2A、2B、2C、2D、2E、2F、3A、3B、3C、3D、3E和3F(1A為對(duì)照)。

1.4 種子的播種

2007年4月，將上述三種土壤分別與細(xì)紗混合(混合比例為1∶1)后，分別倒入30個(gè)花盆中，共計(jì)90盆。花盆規(guī)格為深11cm、內(nèi)徑19cm。在每種土壤條件下，每種種子各播種5盆，每盆5株，盆中裝土2 kg，放置于溫室使種子萌發(fā)(25℃，12h光照)。

1.5 指標(biāo)的測(cè)定

在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始的第3、6、9、12、15、18天，各挖取一次翅果油樹(shù)種子,分別測(cè)定其超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化物酶(POD)、過(guò)氧化氫酶(CAT)、異檸檬酸裂解酶(ICL)的活性。翅果油樹(shù)萌發(fā)3周后，測(cè)定其幼苗的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、萌發(fā)指數(shù)、根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)、株高和莖粗等各項(xiàng)幼苗指標(biāo)[9-11]。所有指標(biāo)的測(cè)定均重復(fù)3次。各種酶活性的測(cè)定參照宋松泉的《種子生物學(xué)研究指南》[12]進(jìn)行。

幼苗指標(biāo)的測(cè)定[13-15]：

發(fā)芽率(％)=發(fā)芽的種子數(shù)×100/供試種子數(shù)；

發(fā)芽勢(shì)(％)=規(guī)定時(shí)間內(nèi)發(fā)芽的種子數(shù)×100/供試種子數(shù)。

采用精確到1mm的直尺測(cè)量株高(子葉節(jié)到生長(zhǎng)點(diǎn)之間的距離)，重復(fù)3次。采用游標(biāo)卡尺測(cè)量莖粗(子葉節(jié)下1cm處)，重復(fù)3次。

1.6 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析

所有指標(biāo)的測(cè)定均重復(fù)3次。采用Excel 2003分析數(shù)據(jù)并繪制圖表。采用t檢驗(yàn)進(jìn)行不同組間差異的比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同土壤處理對(duì)翅果油樹(shù)種子萌發(fā)過(guò)程中抗氧化酶活性的影響

不同土壤處理對(duì)翅果油樹(shù)種子萌發(fā)過(guò)程中超氧化物歧化酶活性的影響結(jié)果如圖1所示。在翅果油樹(shù)種子萌發(fā)過(guò)程中，隨著萌發(fā)天數(shù)的增加，SOD活性從3d到18d呈先升后降的變化，9d時(shí)后開(kāi)始急速上升，15d時(shí)SOD活性達(dá)到最大值，在18d時(shí)各處理都達(dá)到最低點(diǎn)。其中，3E處理、3D處理、3F處理、2E處理、2F處理以及1E處理的SOD活性高于其它處理組和對(duì)照組。圖1表明，翅果油樹(shù)種子的SOD活性隨其吸水膨脹以及胚根的出現(xiàn)和伸長(zhǎng)逐漸增強(qiáng)。在翅果油樹(shù)種子萌發(fā)兩周后，隨著胚芽的伸長(zhǎng)，SOD活性在其萌發(fā)15d時(shí)基本達(dá)到穩(wěn)定。采自鄉(xiāng)寧和翼城的土壤都不同程度地提高了翅果油樹(shù)萌發(fā)過(guò)程中的SOD活性，增強(qiáng)了翅果油樹(shù)種子抗逆萌發(fā)能力。15d時(shí)，鄉(xiāng)寧和翼城土壤處理都能明顯提高SOD活性，(2)土壤處理與1A處理相比差異顯著(P＜0.05)，(2)土壤處理與(3)土壤處理差異極顯著(P＜0.01)。去除中果皮且不保留表皮毛處理、去除中果皮但保留表皮毛處理去除種皮處理都能有效的提高翅果油樹(shù)種子萌發(fā)過(guò)程中SOD活性。

不同土壤處理對(duì)翅果油樹(shù)種子萌發(fā)過(guò)程中過(guò)氧化物酶和過(guò)氧化氫酶的影響結(jié)果分別如圖2和圖3所示。植物抗氧化酶系統(tǒng)的另外兩種酶POD和CAT活性在翅果油樹(shù)種子萌發(fā)過(guò)程中，呈現(xiàn)和SOD相似的先升后降的變化趨勢(shì)。

2.2 不同土壤處理對(duì)翅果油樹(shù)種子萌發(fā)過(guò)程中異檸檬酸裂解酶活性的影響

在翅果油樹(shù)種子萌發(fā)過(guò)程中，脂肪酸經(jīng)β-氧化作用，最終轉(zhuǎn)化為糖的途徑與乙醛酸循環(huán)中的關(guān)鍵酶之一ICL密切相關(guān)。不同土壤處理對(duì)翅果油樹(shù)種子萌發(fā)過(guò)程中異檸檬酸裂解酶的影響結(jié)果如圖4所示。異檸檬酸裂解酶活性隨翅果油樹(shù)種子吸水膨脹及胚根出現(xiàn)，在9d前逐漸增強(qiáng)。9d時(shí)開(kāi)始急速升高，在12～15d時(shí)達(dá)到最大值，15d之后ICL活性開(kāi)始急速下降，在18d時(shí)各處理都達(dá)到最低點(diǎn)。異檸檬酸裂解酶活性達(dá)到最大值時(shí)，3E處理的ICL活性最大，從大到小依次分別為3D處理、3F處理、2E處理、2F處理。由此可知，3E處理能有效提高翅果油樹(shù)種子萌發(fā)過(guò)程中異檸檬酸裂解酶的活性，并且去除中果皮且不保留表皮毛處理、去除中果皮但保留表皮毛處理去除種皮處理都能有效提高翅果油樹(shù)種子萌發(fā)過(guò)程中異檸檬酸裂解酶的活性。翼城土壤處理與1A(CK)的差異極顯著(P＜0.01)，與鄉(xiāng)寧土壤處理的差異顯著(P＜0.05)。

圖1 不同土壤處理對(duì)翅果油樹(shù)種子萌發(fā)過(guò)程中超氧化物歧化酶的影響Fig.1 Effect of different soil treatments on SOD activity in E.mollis seeds during germination

圖2 不同土壤處理對(duì)翅果油樹(shù)種子萌發(fā)過(guò)程中過(guò)氧化物酶的影響Fig.2 Effect of different soil treatments on POD activity in E.mollis seeds during germination

2.3 不同土壤處理對(duì)翅果油樹(shù)種子萌發(fā)的影響

不同土壤處理對(duì)翅果油樹(shù)種子萌發(fā)的影響結(jié)果如表1所示。不同土壤處理的翅果油樹(shù)種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和萌發(fā)指數(shù)都較1A(CK)有不同程度的提高。在相同土壤處理下，1E處理、2E處理、3E處理均能最顯著地提高翅果油樹(shù)種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和萌發(fā)指數(shù)(表1)，表明去除中果皮且不保留表皮毛處理能最有效地提高翅果油樹(shù)種子的萌發(fā)。在不同土壤且相同果皮處理的情況下，3號(hào)土壤種植翅果油樹(shù)種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和萌發(fā)指數(shù)都高于其它兩種土壤的處理，其次為2號(hào)土壤，而發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)及萌發(fā)指數(shù)最低的是種植在1號(hào)土壤的種子。與CK相比，經(jīng)鄉(xiāng)寧的土壤栽植處理后，翅果油樹(shù)幼苗的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和萌發(fā)指數(shù)差異顯著(P＜0.05)，而經(jīng)翼城甘泉林場(chǎng)的土壤栽植處理后，翅果油樹(shù)幼苗的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和萌發(fā)指數(shù)差異極顯著(P＜0.01)。

圖3 不同土壤處理對(duì)翅果油樹(shù)種子萌發(fā)過(guò)程中過(guò)氧化氫酶的影響Fig.3 Effect of different soil treatments on CAT activity in E.mollis seeds during germination

圖4 不同土壤處理對(duì)翅果油樹(shù)種子萌發(fā)過(guò)程中異檸檬酸裂解酶的影響Fig.4 Effect of different soil treatments on ICL activity in E.mollis seeds during germination

2.4 不同土壤處理對(duì)翅果油樹(shù)幼苗生長(zhǎng)的影響

不同土壤處理對(duì)翅果油樹(shù)幼苗生長(zhǎng)的影響結(jié)果如表2所示。表2的數(shù)據(jù)表明，經(jīng)不同土壤處理和不同果皮處理的翅果油樹(shù)幼苗的根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)、株高和莖粗都較1A(CK)有所提高。1E、2E和3E處理的翅果油樹(shù)幼苗的根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)、株高和莖粗均顯著高于其它處理組。在不同土壤、相同果皮處理情況下，3號(hào)土壤種植翅果油樹(shù)幼苗的根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)、株高和莖粗都顯著高于2號(hào)和1號(hào)土壤。與CK相比，經(jīng)翼城甘泉林場(chǎng)的土壤栽植處理后，翅果油樹(shù)幼苗的根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)、株高和莖粗差異極顯著(P＜0.01)，經(jīng)鄉(xiāng)寧土壤栽植處理后差異顯著(P＜0.05)。

表1 不同土壤處理對(duì)翅果油樹(shù)種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)的影響?Table 1 Effect of different soil treatments on germinationrate and germination energy of E.mollis seeds ％

表2 不同土壤處理對(duì)翅果油樹(shù)幼苗生長(zhǎng)的影響Table 2 Effect of different soil treatments on seedling growth of E.mollis

3 結(jié)論與討論

翅果油樹(shù)種子中果皮不易腐爛是造成其種子萌發(fā)率低的原因之一。果皮不易腐爛導(dǎo)致種子發(fā)芽后很難沖破堅(jiān)硬果皮的束縛[16]。已有研究表明，未經(jīng)處理的種子發(fā)芽率為5.93％，發(fā)芽后能正常發(fā)育成籽苗的僅為1.69％?；焐程幚淼姆N子發(fā)芽率為45.76％，發(fā)芽后能正常發(fā)育成籽苗的占11.02％。主要原因是種子中的發(fā)芽抑制物質(zhì)使胚處于休眠狀態(tài)[17]。

在相同的外界環(huán)境條件下，不同的土壤處理可以提高翅果油樹(shù)種子的萌發(fā)率。在翅果油樹(shù)種子萌發(fā)過(guò)程中，經(jīng)過(guò)不同土壤處理和不同果皮及種皮處理的翅果油樹(shù)種子的超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化物酶(POD)和過(guò)氧化氫酶(CAT)3類抗氧化保護(hù)酶活性呈先升后降的變化。異檸檬酸裂解酶(ICL)是油料種子在萌發(fā)過(guò)程中的關(guān)鍵酶之一，在翅果油樹(shù)種子萌發(fā)過(guò)程中ICL活性先升后降，在12～15d時(shí)達(dá)到最大值，在18d時(shí)各處理都達(dá)到最低點(diǎn)。經(jīng)不同土壤處理的翅果油樹(shù)種子的發(fā)芽指標(biāo)和活力指數(shù)都較1A處理(CK)有不同程度的提高。1E處理、2E處理、3E處理均能最顯著的提高翅果油樹(shù)種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)和萌發(fā)指數(shù)，表明去除中果皮且不保留表皮毛處理能最有效地提高翅果油樹(shù)種子的萌發(fā)，且未去除中果皮且未經(jīng)過(guò)任何處理會(huì)抑制翅果油樹(shù)種子的萌發(fā)。在相同土壤種植處理下，1E處理、2E處理、2F處理、3E處理、3F處理能顯著地提高翅果油樹(shù)幼苗的株高和莖粗，而1A處理、2A處理、3A處理后的翅果油樹(shù)幼苗的株高和莖粗都為最低，說(shuō)明未去除中果皮且未經(jīng)過(guò)任何處理會(huì)抑制翅果油樹(shù)種子的萌發(fā)。在相同土壤種植處理下，1E、2E、3E處理后的翅果油樹(shù)幼苗的根長(zhǎng)和芽長(zhǎng)均顯著高于其它處理組。

文中試驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)翅果油樹(shù)種子進(jìn)行不同土壤處理和對(duì)果皮進(jìn)行不同處理均可以促進(jìn)瀕危植物翅果油樹(shù)種子的萌發(fā)。其中，1E、2E、3D和3E處理都能明顯地促進(jìn)翅果油樹(shù)種子的萌發(fā)和幼苗的生長(zhǎng)。由此可知，去除中果皮且不保留表皮毛處理、去除中果皮但保留表皮毛處理、去除種皮處理都能有效提高翅果油樹(shù)種子的萌發(fā)率，促進(jìn)幼苗的生長(zhǎng)。經(jīng)3種不同土壤處理的結(jié)果表明，使用翅果油樹(shù)生長(zhǎng)地鄉(xiāng)寧和翼城甘泉林場(chǎng)的土壤有助于提高翅果油樹(shù)種子萌發(fā)過(guò)程中超氧化物歧化酶的活性，其中以翼城甘泉林場(chǎng)的土壤為優(yōu)。

[1] 楊克明,劉珍貴,楊天恩,等.高寒陰濕山區(qū)翅果油樹(shù)引種育苗與造林試驗(yàn)[J].經(jīng)濟(jì)林研究,2010,28(4):104-107.

[2] 任國(guó)臣.瀕危植物翅果油樹(shù)種子蛋白多樣性研究[D].臨汾:山西師范大學(xué),2010.

[3] 智旭丹.翅果油樹(shù)組織培養(yǎng)及其器官發(fā)生的細(xì)胞學(xué)研究[D].長(zhǎng)沙:湖南農(nóng)業(yè)大學(xué),2008.

[4] 陳 惠,盧英梅,申峻沛.不同栽培基質(zhì)對(duì)翅果油樹(shù)種子萌發(fā)的影響及不同種質(zhì)幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的表型研究[J].山西師范大學(xué)學(xué)報(bào),2010,24(3):63-66.

[5] 孫曉春.翅果油樹(shù)葉片中生物堿酶法提取、分離表征及化感研究[D].臨汾:山西師范大學(xué),2012.

[6] 馬引利,閆桂琴,陳 潔.外源一氧化氮供體浸種對(duì)翅果油樹(shù)種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響[J].西北林學(xué)院學(xué)報(bào),2007,22(1):5-7.

[7] 程 鵬,王 平,孫吉康,等.植物種子休眠與萌發(fā)調(diào)控機(jī)制研究進(jìn)展[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào),2013,33(5):52-58.

[8] 沈素貞,梁文斌,宋 雷.野生觀賞植物短梗大參種子萌發(fā)特性的研究[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào),2013,33(7):57-62.

[9] 曹基武,劉春林,吳 毅,等.不同處理方法對(duì)南方紅豆杉苗木生長(zhǎng)發(fā)育的影響[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào),2013,33(10):9-14.

[10] 李俊南,雄新武,習(xí)學(xué)良,等.植物激素對(duì)薄殼山核桃種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響[J].經(jīng)濟(jì)林研究,2013,31(1):81-86.

[11] 殷麗青,朱建軍,陳必勝,等.上海地區(qū)山桐子種子育苗技術(shù)研究[J].經(jīng)濟(jì)林研究,2012,30(3):111-114.

[12] 宋松泉.種子生物學(xué)研究指南[M].北京:科學(xué)出版社,2005.

[13] 沈 凌,丁貴杰.1、2代馬尾松林土壤浸提液對(duì)馬尾松種子萌發(fā)及芽苗生長(zhǎng)的影響[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào),2012,32(5):59-62.

[14] 阮長(zhǎng)林,馮 劍,劉 強(qiáng),等.水黃皮種子發(fā)芽試驗(yàn)的初步研究[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào),2013,33(4):38-42.

[15] 洑香香,周曉東,劉紅娜.山茱萸種子休眠機(jī)理與解除方法初探[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào),2013,33(4):7-12.

[16] 趙悅茗,王建中.翅果油樹(shù)資源研究進(jìn)展[J].河北林果研究,2007,02(5): 154-158.

[17] Delouche J C,Baskin C C.Accelerated aging techniques for predicting the relative storability of seeds lots[J].Seed science and Technology,1973,1(2):427-452.