廬山植物園9種杜鵑花屬植物種子萌發(fā)特性觀測(cè)

李丹丹，陳陸丹，單 文，李曉花，王兆紅，張樂華*

(1. 中國科學(xué)院廬山植物園，江西 廬山 332900； 2. 江西省植物遷地保護(hù)與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 九江 332015)

杜鵑屬(RhododendronL.)是杜鵑花科(Ericaceae)中最大的屬，也是中國植物區(qū)系中的大屬之一。杜鵑屬植物一般為灌木或喬木，因其花大色艷、色澤豐富，具有極高的觀賞和園林應(yīng)用價(jià)值。杜鵑屬植物一般分布于高海拔地區(qū)，限制了其開發(fā)利用。我國野生杜鵑花資源豐富，有15屬，約757種[1]，但因其生長(zhǎng)條件要求嚴(yán)格、扦插生根困難、組織培養(yǎng)難易保存基因純度等原因限制了杜鵑花的保育工作。近年來，關(guān)于杜鵑花種子資源的研究較多，但有關(guān)杜鵑花屬多個(gè)物種的萌發(fā)特性研究較少；而種子繁育因其操作簡(jiǎn)單、成本低、成活率高等特點(diǎn)仍然是目前杜鵑繁殖的主要方法。

廬山海拔均在1000米以上，植物種類豐富[2]，廬山植物園位于東經(jīng)115°59’，北緯29°35’，是一座以植物的引種馴化為主的亞熱帶山地植物園，非常適宜杜鵑的生長(zhǎng)。近些年來從國內(nèi)外收集杜鵑花原生種328種(其中常綠杜鵑亞屬171種，占世界總種數(shù)的66.02%)，本文以廬山植物園9個(gè)杜鵑屬植物種子為試驗(yàn)材料，分析比較室溫儲(chǔ)藏下不同物種間的萌發(fā)特性差異，為擴(kuò)大杜鵑屬植物的數(shù)量和引種馴化提供理論依據(jù)，以期為杜鵑屬植物野生資源的保護(hù)利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

杜鵑花種子于2018年采自中國科學(xué)院廬山植物園，分別為短脈杜鵑(Rhododendronbrevinerve)、云錦杜鵑(Rhododendronfortunei)、百合花杜鵑(Rhododendronliliiflorum)、廣福杜鵑(Rhododendronkwangfuense)、桃葉杜鵑(Rhododendronannae)、紅灘杜鵑(Rhododendronchihsinianum)、猴頭杜鵑(Rhododendronsimiarum)、腺絨杜鵑(Rhododendronleptopeplum)、井岡山杜鵑(Rhododendronjinggangshanicum)，所有種子均為自然結(jié)實(shí)產(chǎn)物，選擇籽粒飽滿、大小均勻的種子風(fēng)干后置于室溫保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 種子長(zhǎng)寬比及千粒重觀測(cè)

9種杜鵑分別隨機(jī)選取50粒種子測(cè)量種子的長(zhǎng)和寬，并計(jì)算長(zhǎng)寬比；種子千粒重測(cè)定方法為選取大小均勻、飽滿杜鵑種子4000粒，分為四組，分別用電子天平測(cè)其重量(精度為0.01 mg)，并計(jì)算平均值。

1.2.2 種子萌發(fā)處理

取飽滿、無病蟲害的杜鵑花種子，用75%乙醇溶液消毒2 min，無菌水沖洗干凈，采用培養(yǎng)皿濾紙法，將種子均勻擺放在雙層濾紙的培養(yǎng)皿(直徑9 cm)內(nèi)，將種子至于25℃恒溫光照培養(yǎng)箱中，12 h光照、12 h黑暗。試驗(yàn)前先將種子置于40℃蒸餾水中浸種處理2 h[3]，每個(gè)培養(yǎng)皿內(nèi)100粒種子，重復(fù)3次。每隔24 h補(bǔ)充一次水分，以保持濾紙濕潤(rùn)。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

以胚根長(zhǎng)度達(dá)種子長(zhǎng)度的1/2為萌發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，每隔24 h統(tǒng)計(jì)種子發(fā)芽情況，試驗(yàn)結(jié)束后取完全發(fā)育的幼苗測(cè)量其鮮重。統(tǒng)計(jì)計(jì)算種子發(fā)芽率(Gp)、發(fā)芽勢(shì)(Ge)、發(fā)芽指數(shù)(Gi)、活力指數(shù)(Vi)。

Gp(%)=統(tǒng)計(jì)時(shí)間內(nèi)萌發(fā)的種子總個(gè)數(shù)/試驗(yàn)所用種子總數(shù)×100%；

Ge(%)=日發(fā)芽種子最大時(shí)的發(fā)芽種子數(shù)/試驗(yàn)所用種子總數(shù)×100%；

Gi=Σ(Gt/Dt)，Gt為試驗(yàn)天數(shù)內(nèi)萌發(fā)種子數(shù)，Dt為相對(duì)萌發(fā)天數(shù)；

Vi=Gi×Sx，Sx為幼苗平均質(zhì)量，g[4]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用 Excel 2003統(tǒng)計(jì)軟件和Origin 9.0作圖軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 9種常綠亞屬杜鵑種子千粒重和長(zhǎng)寬比統(tǒng)計(jì)

9種杜鵑花種子性狀參數(shù)如表1所示，9種杜鵑種子均較為細(xì)小，其中R.chihsinianum擁有最大粒長(zhǎng)4.05 mm，是R.simiarum粒長(zhǎng)的2.81倍；9種杜鵑粒寬為0.46～1.91 mm，其中R.fortunei種子最寬，R.simiarum種子最窄。長(zhǎng)寬比分析發(fā)現(xiàn)，R.jinggangshanicum種子較為狹小，R.leptopeplum種子長(zhǎng)寬比最大。R.annae種子千粒重最小(0.1337±0.008)g，R.fortunei種子最重，與其他幾種杜鵑相比差異顯著(P<0.05)，是R.annae的2.0倍；R.brevinerve與R.simiarum千粒重差異不顯著(P>0.05)。9種杜鵑種子變異系數(shù)均超過10%，說明不同品種杜鵑種子表型存在顯著差異。

2.2 不同杜鵑屬植物種子萌發(fā)時(shí)間比較分析

9種杜鵑花萌發(fā)歷程及試驗(yàn)結(jié)束時(shí)幼苗形態(tài)特征如圖1和圖2所示。不同杜鵑品種的初始萌發(fā)時(shí)間不盡相同，發(fā)芽持續(xù)時(shí)間也存在差異。在9個(gè)杜鵑品種種子萌發(fā)的25 d統(tǒng)計(jì)觀察期中，R.simiarum、R.leptopeplum、R.liliiflorum萌發(fā)時(shí)滯較短，為7 d；R.fortunei和R.chihsinianum初始萌發(fā)時(shí)間較晚，分別為播種后第13、14 d。R.simiarum在萌發(fā)后第1 d達(dá)到萌發(fā)高峰，R.chihsinianum在萌發(fā)結(jié)束前4 d達(dá)到萌發(fā)高峰期，R.kwangfuense、R.brevinerve均在萌發(fā)后第4 d達(dá)到萌發(fā)高峰期，R.liliiflorum萌發(fā)高峰在第5 d，其余幾種杜鵑萌發(fā)高峰期不明顯。供試的9種杜鵑發(fā)芽持續(xù)時(shí)間為4～16 d，其中R.chihsinianum萌發(fā)持續(xù)時(shí)間最短，R.liliiflorum萌發(fā)持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，為16 d。

表1 9種杜鵑種子性狀參數(shù)

注：圖中不同字母表示差異顯著，P=0.05。

圖1 9種杜鵑花屬植物萌發(fā)時(shí)間

2.3 不同杜鵑花屬植物萌發(fā)特性比較分析

由圖3、圖4可知，不同杜鵑種子萌發(fā)率、發(fā)芽勢(shì)存在差異。其中，R.liliiflorum種子發(fā)芽率最高，為47%，R.kwangfuense發(fā)芽率次之，為28%，R.chihsinianum發(fā)芽率最低，僅為3%。9種供試杜鵑種子發(fā)芽率高低依次為R.liliiflorum>R.kwangfuense>R.simiarum>R.fortunei>R.brevinerve≥R.leptopeplum>R.annae>R.jinggangshanicum>R.chihsinianum。不同杜鵑品種發(fā)芽勢(shì)變化趨勢(shì)與發(fā)芽率基本一致，R.liliiflorum發(fā)芽勢(shì)最高，為32%，與除R.kwangfuense和R.simiarum外的6種杜鵑均呈差異顯著，是R.jinggangshanicum發(fā)芽勢(shì)的10.67倍，R.brevinerve、R.leptopeplum和R.annae發(fā)芽勢(shì)相同，均為7%，差異不顯著。

不同杜鵑花屬植物種子萌發(fā)指數(shù)和種子活力變化趨勢(shì)如圖5、圖6所示。9種杜鵑花萌發(fā)指數(shù)和種子活力變化趨勢(shì)相同，供試杜鵑萌發(fā)指數(shù)大小比較依次為R.liliiflorum>R.kwangfuense>R.simiarum>R.fortunei>R.brevinerve≥R.leptopeplum>R.annae>R.chihsinianum>R.jinggangshanicum，除R.kwangfuense外，R.liliiflorum萌發(fā)指數(shù)與其他物種差異顯著，萌發(fā)指數(shù)最高，為R.chihsinianum的10.39倍。R.kwangfuense和R.simiarum活力指數(shù)基本相同，均為0.75。R.liliiflorum活力指數(shù)最大，為1.21，R.jinggangshanicum活力指數(shù)最小，為0.14；R.kwangfuense與其他物種相比差異不顯著；R.simiarum活力指數(shù)與除R.kwangfuense外的7個(gè)物種均呈顯著性差異。

3 結(jié)論和討論

有研究表明，種子大小與相對(duì)數(shù)量對(duì)杜鵑花種子的萌發(fā)參數(shù)和發(fā)芽時(shí)間具有一定的影響[5]，杜鵑花種子細(xì)小，本試驗(yàn)中千粒重僅為0.134～0.268 g之間，其中R.fortunei、R.annae千粒重低于已有報(bào)道[6-7]；且種子大小與發(fā)芽持續(xù)時(shí)間無顯著相關(guān)性這可能與杜鵑的生存環(huán)境、種子采集后的貯存條件以及貯存時(shí)間有關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)種子發(fā)芽率和千粒重之間無明顯關(guān)系，這與李暢[8]等研究結(jié)果一致，表明種子萌發(fā)可能主要受內(nèi)部營養(yǎng)物質(zhì)或遺傳因素影響。9種杜鵑花種子在初始萌發(fā)期時(shí)日萌發(fā)量隨時(shí)間增加呈上升的趨勢(shì)，后期趨于平穩(wěn)，種子達(dá)到最大萌發(fā)率。試驗(yàn)所用9種杜鵑種子的發(fā)芽率總體偏低，可能是與采摘后的貯藏條件及貯藏時(shí)間有關(guān)。與其他物種相比，R.liliiflorum在25℃環(huán)境下萌芽效果最好，在今后的種子育苗工作中可以加以考慮；R.chihsinianum、R.jinggangshanicum萌發(fā)情況與基質(zhì)栽培相比較不理想[9]。

圖2 9種杜鵑屬植物發(fā)芽情況示意圖

圖3 不同杜鵑花屬植物種子發(fā)芽率比較分析

圖4 不同杜鵑花屬植物種子發(fā)芽勢(shì)比較分析

圖5 不同杜鵑花屬植物種子萌發(fā)指數(shù)比較分析

圖6 不同杜鵑花屬植物種子活力指數(shù)比較分析

中國是世界杜鵑花的起源與現(xiàn)代分布、分化中心，有野生種572種(特有種420余種)[10]。目前杜鵑品種擴(kuò)繁主要有種子、組培、扦插及嫁接四種繁殖方法，而植物在自然條件下的發(fā)芽狀況最能反映此種植物的生存能力。發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)等是反映種子發(fā)芽的速度和質(zhì)量的重要指標(biāo)[11]。本文通過對(duì)25℃恒溫條件下杜鵑的萌發(fā)特性比較分析后發(fā)現(xiàn)，9種杜鵑萌發(fā)特性存在一定的差異，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)發(fā)芽指數(shù)和種子活力變化趨勢(shì)基本相同，可以初步得出結(jié)論9種杜鵑花萌發(fā)能力為R.liliiflorum>R.kwangfuense>R.simiarum>R.fortunei>R.brevinerve>R.leptopeplum>R.annae>R.chihsinianum>R.jinggangshanicum。且試驗(yàn)中云錦杜鵑、井岡山杜鵑均為江西?、蠹?jí)野生保護(hù)植物，在今后的育苗工作中，可以借助此研究結(jié)果在杜鵑花的繁育工作中為不同種類杜鵑選擇最適育種方法，提升杜鵑花的育苗率，為杜鵑花種質(zhì)資源的保存與利用具有一定的參考意義。另外，杜鵑種子的萌發(fā)不僅受外部條件如種源、溫度、水分、光照、激素、采集時(shí)間、海拔高度等條件作用[12-17]，還與自身種子的含水量、營養(yǎng)物質(zhì)含量及萌發(fā)抑制物等因素有關(guān)[18-20]，對(duì)種子質(zhì)量及適應(yīng)性進(jìn)行評(píng)估可有效提升種子的發(fā)芽率。如何進(jìn)一步完善試驗(yàn)體系，以發(fā)現(xiàn)不同種杜鵑的最適萌發(fā)條件，從而提高杜鵑種子繁育的推廣還需要作進(jìn)一步的研究。