不同家系火力楠種子性狀變異及外源赤霉素對(duì)種子萌發(fā)的影響

粟莉圓，蘇麗華，覃建彬，梁馨元，李建凡，梁 機(jī)

(1.廣西大學(xué)林學(xué)院，南寧 530004； 2.廣西象州縣林場(chǎng)，廣西 來(lái)賓 546100；3.廣西玉林市林科所，廣西 玉林 537000)

火力楠(MicheliamacclureiDandy)，又稱醉香含笑，木蘭科含笑屬常綠喬木，分布在我國(guó)海南、廣東、廣西等地，多生長(zhǎng)在海拔800 m以下[1]，是我國(guó)南方重要的鄉(xiāng)土闊葉用材和多功能高效益樹(shù)種。其立地條件對(duì)土壤要求不嚴(yán)格，具有生長(zhǎng)快，適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)[2]，可作為改良土壤、城市綠化樹(shù)種；木材結(jié)構(gòu)細(xì),紋理直, 帶有香氣，不易開(kāi)裂；可作為優(yōu)良建筑用材、門(mén)窗及板材等[3-4]；花與果實(shí)可提取植物油?；鹆﹂€可用作防火林帶[5]。杉木與火力楠混交林常用于林業(yè)生產(chǎn)造林中，可改善杉木人工林結(jié)構(gòu)、增加土壤肥力和提高生產(chǎn)力[6-10]。赤霉素是一種應(yīng)用及研究上常用的植物激素，它能促進(jìn)細(xì)胞延長(zhǎng)和分裂，調(diào)控種子萌發(fā)[11-17]，因此對(duì)具有休眠特性的種子常常選用赤霉素來(lái)打破休眠，促其萌發(fā)[18]。赤霉素還可增加某些經(jīng)濟(jì)果樹(shù)的果實(shí)產(chǎn)量[19]，但過(guò)度使用赤霉素處理會(huì)影響種子正常生長(zhǎng)[20]。目前，火力楠在生物學(xué)特性、種子性狀、種質(zhì)資源收集保存、實(shí)生幼苗形態(tài)差異、育苗、造林方面有較多的研究[21-27]，對(duì)火力楠種子萌發(fā)特性的研究較少。本研究通過(guò)對(duì)不同家系火力楠種子進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)，研究外源赤霉素對(duì)火力楠不同家系種子萌發(fā)效應(yīng)的影響，為火力楠育苗實(shí)踐提供參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)用5個(gè)不同家系火力楠種子由廣西玉林市林科所提供，于2018年11月采收，12月于廣西大學(xué)林學(xué)院洗凈假種皮后進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)定種子的表型性狀、凈度、千粒重及含水量等指標(biāo)，進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)。

1.2 試驗(yàn)方法

選取健康、飽滿的不同家系種子(7、24、36、39、42號(hào))，40 ℃溫水浸種至自然冷卻，0.5%高錳酸鉀溶液消毒2 h，流水沖凈，放入0、100、200、300、600、1 200 mg·L-1赤霉素溶液中浸泡12 h。培養(yǎng)皿消毒后鋪2層濾紙，加入滅菌蒸餾水至飽和，確保種子能夠正常吸水。每個(gè)培養(yǎng)皿擺放50粒種子，2個(gè)培養(yǎng)皿共100粒種子為1次重復(fù)，設(shè)3次重復(fù)。將培養(yǎng)皿移入光照培養(yǎng)箱中(溫度為25 ℃、濕度80%、光照強(qiáng)度3 000 lx)，光照周期為光照12 h黑暗12 h。以種子胚根露白為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)，每天定時(shí)記錄種子的發(fā)芽數(shù)，發(fā)芽第7天記錄發(fā)芽勢(shì)，直到連續(xù)3 d發(fā)芽數(shù)不再變化為止，記錄發(fā)芽率。種子發(fā)芽結(jié)束后，將幼苗從培養(yǎng)皿中取出用吸水紙吸干表面水分，立即用電子天平稱量火力楠幼苗鮮重，并測(cè)量幼苗的子葉長(zhǎng)、子葉寬、胚根長(zhǎng)和下胚軸長(zhǎng)。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

1.3.1種子形態(tài)測(cè)定

將各家系的種子按照四分法隨機(jī)選取30粒，用電子數(shù)顯游標(biāo)卡尺逐粒測(cè)量種子種長(zhǎng)、種寬、種厚，并計(jì)算種子長(zhǎng)寬比和厚寬比。

1.3.2種子品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定

按《林木種子檢驗(yàn)規(guī)程》(GB 2772-99)要求測(cè)定千粒重、凈度、發(fā)芽率與發(fā)芽勢(shì)。

千粒重：隨機(jī)挑選火力楠種子1 000粒稱重，3次重復(fù)，取平均值。

凈度(%)=[(種子總重量-雜質(zhì)質(zhì)量)/種子總重量]×100%;

發(fā)芽率(%)=(發(fā)芽粒數(shù)/測(cè)定種子總數(shù))×100%;

發(fā)芽勢(shì)(%)=(第7天正常發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù))×100%。

1.3.3發(fā)芽后幼苗生物量測(cè)定

使用精度為1 mm的直尺測(cè)量發(fā)芽后的幼苗的子葉長(zhǎng)、子葉寬、上胚根長(zhǎng)和下胚軸長(zhǎng)；用電子天平稱量幼苗鮮重。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用Excel 2013軟件進(jìn)行記錄和統(tǒng)計(jì)，發(fā)芽計(jì)數(shù)及百分比數(shù)據(jù)經(jīng)對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換后用SPSS 24.0軟件進(jìn)行方差分析和顯著性比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 火力楠不同家系種子性狀分析

對(duì)火力楠5個(gè)家系種子性狀進(jìn)行變異分析(表1)，結(jié)果表明，種長(zhǎng)、種寬、種厚、千粒重間差異顯著(p<0.05)，長(zhǎng)寬比差異不顯著。種子的種厚變異程度最大，變幅為3.94～5.97 mm，變異系數(shù)達(dá)18.90%，其次是含水量，為5.19%。由表2可知，供試火力楠不同家系種子橫徑為6.92～7.08 mm，縱徑為10.07～10.28 mm，厚度為3.94～5.97 mm，24號(hào)家系種子長(zhǎng)、寬、厚均最小，與另外4個(gè)家系差異顯著；千粒重最高為42號(hào)家系(101.1 g)，24號(hào)家系千粒重最低(97.7 g)，各家系種長(zhǎng)、種寬、種厚、千粒重的大小順序均為42號(hào)>39號(hào)>36號(hào)>7號(hào)>24號(hào)，據(jù)此供試火力楠種子可分為大、中、小粒類型。凈度98.97%～99.70%，含水量14.2%～16.4%?；鹆﹂蚁捣N子性狀變異系數(shù)順序?yàn)榉N厚>含水量>千粒重>種寬>種長(zhǎng)>厚寬比>凈度>長(zhǎng)寬比，表明火力楠種子的種厚變異程度最高，種長(zhǎng)、種寬、種厚與千粒重呈正相關(guān)。

表1 火力楠不同家系種子性狀的方差分析

表2 火力楠不同家系種子性狀變異

2.2 赤霉素對(duì)火力楠不同家系種子萌發(fā)的影響

不同濃度赤霉素溶液對(duì)火力楠種子萌發(fā)試驗(yàn)方差分析結(jié)果如表3所示，不同赤霉素濃度處理與對(duì)照間發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)指標(biāo)差異顯著(p<0.05)，從表4可以看出，經(jīng)處理的火力楠種子發(fā)芽率為7.5%～60.4%，發(fā)芽勢(shì)為3.1%～45.0%，隨著赤霉素濃度的升高，發(fā)芽率與發(fā)芽勢(shì)呈先上升后下降趨勢(shì)。100 mg·L-1、200 mg·L-1、300 mg·L-1赤霉素處理能提高種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)，發(fā)芽率比對(duì)照分別高出24.7%、6.1%、3.6%。600～1 200 mg·L-1赤霉素處理的種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)均顯著低于對(duì)照，發(fā)芽率比對(duì)照低13%～28.2%。

表4 赤霉素處理火力楠不同家系種子的發(fā)芽情況

表3 赤霉素處理火力楠不同家系種子的發(fā)芽情況方差分析

由圖1可知，各家系發(fā)芽率在相同赤霉素濃度處理下存在差異。未經(jīng)赤霉素處理的種子中，42號(hào)種子發(fā)芽率最高，其次是39、36、7號(hào)，24號(hào)種子發(fā)芽率最低。經(jīng)不同濃度赤霉素處理后與對(duì)照(ck)相比發(fā)現(xiàn)，100 mg·L-1赤霉素濃度處理的42號(hào)家系種子發(fā)芽率最高(88.3%)，其次是39、36、7號(hào)，發(fā)芽率最低的為24號(hào)(24.7%)。600 mg·L-1、1200 mg·L-1赤霉素處理的5個(gè)家系種子發(fā)芽率均顯著低于對(duì)照?？梢?jiàn)100 mg·L-1赤霉素對(duì)火力楠種子萌發(fā)有促進(jìn)作用，高濃度赤霉素處理則產(chǎn)生抑制。參試家系中大種粒類型的42號(hào)家系種子發(fā)芽率最高，其次是39號(hào)、36號(hào)、7號(hào)，小種粒類型的24號(hào)家系種子發(fā)芽率最低，說(shuō)明種子種長(zhǎng)、種寬、種厚、千粒重對(duì)火力楠種子發(fā)芽有明顯影響，也意味著種粒形態(tài)性狀與發(fā)芽率密切相關(guān)。

注：不同小寫(xiě)字母表示處理間差異顯著(p<0.05)。圖1 赤霉素處理對(duì)火力楠不同家系種子發(fā)芽率的影響

2.3 赤霉素浸種對(duì)火力楠幼苗生物量的影響

方差分析結(jié)果(表5)表明，不同濃度赤霉素處理的火力楠種子發(fā)芽后形成的幼苗子葉長(zhǎng)、子葉寬、上胚軸、鮮重間存在差異。由表2～表6、圖2可知，各家系生物量隨赤霉素濃度的增加而降低，在100 mg·L-1赤霉素濃度處理下火力楠幼苗總體生物量最高，與對(duì)照相比差異不顯著，幼苗平均子葉長(zhǎng)、子葉寬、上胚軸、鮮重分別比對(duì)照高21.4%、32.1%、27.5%、30.4%。1 200 mg·L-1赤霉素濃度處理下火力楠幼苗總體生物量最低，與對(duì)照存在顯著差異。說(shuō)明高赤霉素濃度處理火力楠會(huì)抑制幼苗生長(zhǎng)。

注：不同小寫(xiě)字母表示處理間差異顯著(p<0.05)。圖2 不同濃度赤霉素浸種對(duì)火力楠幼苗生物量的影響

表5 赤霉素浸種處理火力楠幼苗生物量方差分析

3 討 論

不同火力楠家系間種子大小不一，形態(tài)性狀存在顯著差異，其中以種子的種厚變異系數(shù)最大?；鹆﹂N子屬于頑拗性種子，外被紅色假種皮。陳潔等研究發(fā)現(xiàn)，木蘭科植物種子性狀在很大程度上影響到種子的發(fā)芽率[28]。本研究中，42號(hào)家系種子最飽滿，種粒大，是其具有相對(duì)較高發(fā)芽率的重要原因之一。黃麗丹等研究也發(fā)現(xiàn)，火力楠不同家系種子間性狀有差異，發(fā)芽率與千粒重呈正相關(guān)趨勢(shì)[22]；唐慶蘭等研究表明，種長(zhǎng)、種寬、千粒重明顯影響其子代的苗高與地徑生長(zhǎng)[29]。本試驗(yàn)中種長(zhǎng)、種寬、種厚、千粒重最大的42號(hào)種子發(fā)芽率最高，種長(zhǎng)、種寬、種厚、千粒重最小的24號(hào)種子發(fā)芽率最低，與前人的研究結(jié)果相類似。

適宜濃度赤霉素可打破種子休眠，促進(jìn)種子萌發(fā)。本研究表明，100～300 mg·L-1赤霉素處理種子能提高發(fā)芽率，100 mg·L-1赤霉素處理下火力楠種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)最高。600、1 200 mg·L-1赤霉素處理的火力楠種子發(fā)芽率比對(duì)照低，說(shuō)明較高濃度赤霉素會(huì)抑制火力楠種子發(fā)芽。

對(duì)不同赤霉素處理下火力楠種子萌發(fā)后幼苗生物量分析顯示，經(jīng)100 mg·L-1、200 mg·L-1、300 mg·L-1赤霉素處理的火力楠種子幼苗生物量與對(duì)照相比有提高，100 mg·L-1赤霉素處理火力楠幼苗生物量最高，600 mg·L-1、1 200 mg·L-1赤霉素濃度處理火力楠種子幼苗生物量低于對(duì)照。所以選用100 mg·L-1赤霉素濃度處理火力楠種子可提高種子發(fā)芽率，對(duì)幼苗生長(zhǎng)也起促進(jìn)作用。

本實(shí)驗(yàn)中，100～300 mg·L-1的赤霉素浸種可以顯著促進(jìn)火力楠種子的萌發(fā)，其中100 mg·L-1處理的42號(hào)家系火力楠發(fā)芽率、幼苗生物量最高?？梢?jiàn)適宜濃度的赤霉素浸種均有利于火力楠種子的萌發(fā)與幼苗生長(zhǎng)，因此在火力楠育苗生產(chǎn)實(shí)踐中，可以考慮使用赤霉素進(jìn)行浸種處理，從而提高出苗率和苗木質(zhì)量。