黑櫻桃種子休眠機(jī)理及處理方法的研究

鄒威 陶雙勇 王慶斌

摘要：? 對(duì)黑櫻桃種子處理方法進(jìn)行研究的結(jié)果表明，生理后熟和抑制物質(zhì)的存在是造成黑櫻桃種子休眠的主要原因，暖溫層積90天后再冷溫層積120天可以有效打破種子的休眠，其中暖溫層積是種胚后期發(fā)育的主要時(shí)期，而冷溫層積是消除抑制物抑制作用的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞：? 黑櫻桃;? 休眠機(jī)制;? 層積方式

黑櫻桃（Cerasus maximowiczii）又名暴馬榆、深山櫻，是薔薇科櫻屬落葉喬木，在我省星散分布于小興安嶺以南山區(qū)的針闊混交林內(nèi)，數(shù)量極少。其木材油漆性能良好，適用于細(xì)工及旋作，可用于家具、精細(xì)器具及雕刻等。黑櫻桃樹(shù)高可達(dá)7m，枝繁葉茂、樹(shù)姿優(yōu)美;盛花時(shí)滿樹(shù)白花，潔凈如雪，清麗宜人;果實(shí)初為紅色、后為紫色、熟為黑色，色彩變化豐富，具有較高的觀賞價(jià)值，是優(yōu)良的觀賞綠化樹(shù)種及蜜源植物。

項(xiàng)目對(duì)牡丹江地區(qū)現(xiàn)有黑櫻桃資源調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，黑櫻桃野生資源分布較窄，種子自然萌發(fā)率低，天然更新困難。目前，黑櫻桃人工栽培較少，尚未見(jiàn)相關(guān)育苗、造林技術(shù)等研究報(bào)導(dǎo)。本文在已有相關(guān)研究的基礎(chǔ)上[ 1 - 2 ]，研究低溫層積和變溫層積處理過(guò)程中種胚形態(tài)及內(nèi)源抑制物活性的變化規(guī)律，探討黑櫻桃種子的休眠機(jī)制及催芽方法，旨在為黑櫻桃播種育苗技術(shù)的完善提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。

1 研究?jī)?nèi)容與方法

1. 1 黑櫻桃野生資源調(diào)查與種子的采集

該野生資源分布區(qū)位于牡丹峰國(guó)家森林公園海拔1 085 m的山頂，地理位置129.58°E，44.60°N。黑櫻桃星散分布于道路兩側(cè)的針闊混交林，林內(nèi)主要喬木樹(shù)種為花楷槭、青楷槭、風(fēng)樺、水曲柳、山楊、簇毛槭、花楸、臭冷杉等，主要灌木類有黃花忍冬、東北山梅花、翅衛(wèi)矛、毛榛子等。物候期觀測(cè)結(jié)果表明，該分布區(qū)黑櫻桃盛花期為6月上旬，果實(shí)成熟期為8月中下旬，受林分密度、光照強(qiáng)度等因素的影響，個(gè)體間結(jié)實(shí)量、成熟期有較大區(qū)別。

結(jié)合野生資源調(diào)查，參照觀賞樹(shù)種優(yōu)樹(shù)選擇標(biāo)準(zhǔn)，項(xiàng)目以主干通直、圓滿、無(wú)彎曲;樹(shù)冠完整美觀、透視率<20%;樹(shù)齡15年以上、結(jié)實(shí)量大為選擇標(biāo)準(zhǔn)，選擇出14株優(yōu)樹(shù)作為采種母樹(shù)。自2016年起連續(xù)3年分家系采集黑櫻桃種子，用于播種育苗試驗(yàn)，每年8月中旬采集黑櫻桃成熟果實(shí)，經(jīng)揉搓、漂洗、陰干、篩選后得到純凈種子，千粒重44.97 g。

1 .2 研究方法

1. 2. 1 種皮透性測(cè)定

取新鮮種子1 g用解剖針人工剝除外種皮，以完整種子為對(duì)照，在25 ℃光照培養(yǎng)箱內(nèi)進(jìn)行吸脹試驗(yàn)，每10 h測(cè)量吸水率，至種子達(dá)到恒重，吸水率=（吸水后重量-吸水前重量）/吸水前重量，試驗(yàn)設(shè)3次重復(fù)，取測(cè)量平均值。

1. 2. 2 種子層積方式

種子處理時(shí)間為每年8月末至次年4月中旬，共計(jì)220天左右。試驗(yàn)采用冷溫層積和變溫層積兩種方式，具體操作為：（1）冷溫層積，8月末種子采集后裝入布袋，放置于冰箱保鮮層（<5 ℃）保存（90天），待室外土壤上凍后，挖坑室外沙藏（120天）;（2）變溫層積，種子采集后于室內(nèi)陰涼通風(fēng)處混沙層積，保持溫度在10～15 ℃，每天翻動(dòng)種子并適當(dāng)噴水保濕（90天），至室外土壤上凍后，與處理1種子一起室外沙藏（120天）。

1. 2. 3 層積過(guò)程中種胚形態(tài)的觀測(cè)

選取3個(gè)時(shí)間點(diǎn)，分別為暖溫層積前、層積90天和層積220天，分別取兩種方式處理的種子各50粒，清洗干凈后人為剝除外殼及種皮，解剖針沿中軸線縱切，露出種胚，顯微鏡下測(cè)量種胚與胚乳的百分比，對(duì)比兩種處理方式對(duì)黑櫻桃種胚發(fā)育的影響。

1. 2. 4 層積過(guò)程中內(nèi)源抑制物活性的測(cè)定

參照王晶英《植物生理生化實(shí)驗(yàn)技術(shù)與原理》中種子內(nèi)源抑制物的提取方法[ 2 ]，分別于3個(gè)時(shí)間點(diǎn)，取兩種層積方式處理的種子各5 g，研碎加蒸餾水20 mL，50～60 ℃水浴中浸提0.5 h，然后加入1 mol/m3 HCL調(diào)等電點(diǎn)至pH=3，加入10%醋酸鉛至蛋白質(zhì)沉淀完全，過(guò)濾后調(diào)節(jié)pH至2～3，加入無(wú)過(guò)氧化物乙醚5 mL，充分振蕩后靜置5 min，將上層乙醚溶液移入容量瓶，待乙醚揮發(fā)后定容為10 mL，得到提取液。以白菜種子為試驗(yàn)材料，試驗(yàn)不同時(shí)期、不同濃度的提取液對(duì)白菜種子萌發(fā)、生長(zhǎng)的影響，依此來(lái)測(cè)定判斷內(nèi)源抑制物的生物活性。

2 結(jié)果與分析

2. 1 外種皮對(duì)黑櫻桃種子吸水率的影響

外種皮中堅(jiān)硬的厚壁細(xì)胞能夠減少機(jī)械傷害對(duì)植物種子的影響，但在種子萌發(fā)時(shí)外種皮會(huì)阻礙水分的進(jìn)入，從而降低種子的發(fā)芽率，是造成種子休眠的主要原因之一。

從圖1可以看出，兩種方式種子對(duì)水分的吸收主要集中在前10 h，吸水率分別達(dá)到總吸水率的68%和79%，剝除外種皮后種子水分吸收速度更快。60 h后種子吸水飽和至恒重，吸水率分別為0.336和0.360，差異不顯著。因此，黑櫻桃外種皮只是對(duì)水分吸收速率有影響，種子吸水飽和至恒重時(shí)，是否剝除外種皮對(duì)種子的吸水率影響不大，這說(shuō)明種皮障礙不是黑櫻桃種子休眠的原因。

2. 2 層積過(guò)程中種胚形態(tài)的變化規(guī)律

種子后熟是指種子雖然已達(dá)到形態(tài)成熟，但其生理未成熟、種胚發(fā)育不完全，它需要一段生理生化變化的過(guò)程，才能具備萌發(fā)能力的現(xiàn)象。林業(yè)育苗對(duì)此類種子多采用層積處理的方式，不同的層積溫度對(duì)種胚生長(zhǎng)發(fā)育存在一定的影響，因此，研究層積過(guò)程中種胚形態(tài)的變化規(guī)律是制定種子處理措施的基礎(chǔ)。

從表1可以看出，冷溫層積和變溫層積后黑櫻桃種子的胚率分別為31.12%和35.21%，差異顯著，說(shuō)明變溫層積有利于黑櫻桃種胚的生長(zhǎng)發(fā)育。同時(shí)變溫層積前后種子胚率增加了7.46%，說(shuō)明黑櫻桃種子存在著后熟現(xiàn)象。兩種層積方式種子胚率的增加主要集中在0～90天，比較層積溫度的變化規(guī)律，試驗(yàn)認(rèn)為：溫度范圍3～15 ℃時(shí)，黑櫻桃種子胚率的增長(zhǎng)速度與層積溫度成正比。

2. 3 層積過(guò)程中種子浸提物生物效應(yīng)試驗(yàn)

抑制物的存在是造成種子休眠的重要因素，按照A.A.Khan《種子休眠和萌發(fā)的生理生化》的觀點(diǎn)[ 1 ]，抑制作用的本質(zhì)是酶活性水平的調(diào)節(jié)，而控制抑制作用的主要因素是溫度。從表2可以看出，層積處理前種子浸提液對(duì)白菜種子的萌發(fā)和小苗的生長(zhǎng)存在抑制作用，且抑制作用隨著浸提液濃度的提高而增加，浸提液為70%時(shí)，白菜種子的發(fā)芽率從對(duì)照的71.3%降為17.1%，且苗高、根長(zhǎng)均有大幅度下降，說(shuō)明黑櫻桃種子存在著抑制白菜種子萌發(fā)的物質(zhì)。

兩種層積方式層積90天后，70%濃度浸提液處理的白菜種子發(fā)芽率分別為48.6%和38.4%，低于對(duì)照的71.3%，但較層積前分別提高了30.5%和21.3%，說(shuō)明層積可以降低黑櫻桃種子內(nèi)抑制物的活性，同時(shí)層積溫度越低，下降速度越快。層積220天后，兩種層積方式處理種子的浸提液對(duì)白菜種子的發(fā)芽率影響差異不大，雖然較對(duì)照有少量降低，但在白菜小苗的苗高、根長(zhǎng)數(shù)據(jù)上均高于對(duì)照，可能浸提液中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)對(duì)白菜幼苗的生長(zhǎng)有一定的促進(jìn)作用。

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，萌發(fā)抑制物的存在是造成黑櫻桃種子休眠的另一個(gè)主要原因，兩種層積方式均可以消除種子萌發(fā)抑制物的活性，但溫度范圍3～15 ℃時(shí)，溫度越低，抑制物活性降低越快。

2. 4 層積方式對(duì)黑櫻桃種子萌發(fā)的影響

2017年4月25日，將室外沙藏處理的黑櫻桃種子取出后放入冷庫(kù)，進(jìn)行催芽試驗(yàn)（4～6 ℃），1周后播種，試驗(yàn)隨機(jī)選擇兩種層積方式處理的種子各200粒，每隔7天調(diào)查種子萌發(fā)率，萌發(fā)標(biāo)準(zhǔn)為種子胚根>0.5 cm。

由表3可知，冷庫(kù)催芽1周后，變溫層積處理的200粒種子中有43粒胚根伸長(zhǎng)>0.5 cm，萌芽率為21.5%;而冷溫層積處理200粒種子中有3粒萌發(fā)，萌芽率1.5%。播種后，由于遮蔭網(wǎng)及土層覆蓋減緩了種子溫度的升高，避免了種子進(jìn)入二次休眠，萌發(fā)率有不同程度的提高。播種7天后，變溫層積處理的200粒種子中有63粒萌發(fā)，萌芽率為31.5%，之后萌芽率無(wú)明顯增加。而冷溫層積處理種子播種后有少量萌發(fā)，但萌芽率不超過(guò)4%，不滿足生產(chǎn)育苗的要求，這部分種子經(jīng)兩次低溫層積，第三年春季仍能萌發(fā)。

播種試驗(yàn)認(rèn)為：變溫層積可以打破黑櫻桃種子的休眠，同時(shí)，種子層積后的調(diào)制溫度是黑櫻桃種子處理的關(guān)鍵，溫度過(guò)高（>15 ℃），種子會(huì)進(jìn)入二次休眠;溫度過(guò)低（<5 ℃），種子萌發(fā)較慢，且出芽不齊，影響苗木秋季的木質(zhì)化程度，從而對(duì)苗木越冬造成影響。

3 結(jié)論

研究結(jié)果表明，生理后熟和抑制物質(zhì)的存在是造成黑櫻桃種子休眠的主要原因，冷溫層積和變溫層積均可以消除種子萌發(fā)抑制物的活性，但低溫層積不利于種胚的后期發(fā)育，因此，單一的冷溫層不能打破黑櫻桃種子的休眠。

變溫層積處理可以打破黑櫻桃種子的休眠，層積處理后種子的調(diào)制溫度是黑櫻桃種子處理成敗的關(guān)鍵，其適宜的調(diào)制溫度還有待進(jìn)一步的試驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

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