貯藏溫度和時(shí)間對木棉與美麗異木棉種子活力的影響*

朱報(bào)著 徐 放 潘 文 黃頌誼朱政財(cái) 王裕霞 徐 斌

(1.廣東省森林培育與保護(hù)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/廣東省林業(yè)科學(xué)研究院，廣東 廣州 510520；2.廣州市綠化公司，廣東 廣州510440；3. 廣州市增城區(qū)林業(yè)和園林科學(xué)研究所， 廣東 廣州 511300)

種子活力指在田間條件下種子本身具有決定其快速而整齊發(fā)芽，并發(fā)育成正常苗的潛力[1]。影響種子活力的內(nèi)因條件有種皮結(jié)構(gòu)、內(nèi)含物質(zhì)構(gòu)成、含水量和成熟度等，外因條件有保存溫度、時(shí)間、濕度和氧氣條件等，研究種子貯藏的外因條件，保持種子活力對農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)具有現(xiàn)實(shí)意義。

木棉Bombax ceiba 和美麗異木棉Chorisia speciosa 是熱帶和亞熱帶地區(qū)廣泛栽培的木棉科優(yōu)良觀賞樹種，具有花量大、花期長、花色艷的特點(diǎn)，盛花時(shí)期，滿樹繁花，絢麗耀目，是廣州市道路和單位綠化的骨干樹種之一[2-6]。國內(nèi)對木棉和美麗異木棉種子萌發(fā)的研究已有報(bào)道，高柱等[7]研究了木棉種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢，認(rèn)為居群環(huán)境影響種子形態(tài)和質(zhì)量；高雨靈等[8]研究選出木棉種子用0.1%HgCl2可提高種子發(fā)芽率；鄭艷玲等[9]研究得出，限制木棉種子成功萌發(fā)的關(guān)鍵因子是溫度和濕度；趙高卷等[10]研究認(rèn)為紫莖澤蘭Eupatorium adenophora 葉片和根系的分解或半分解產(chǎn)物對木棉種子萌發(fā)、幼苗光合效率和存活能產(chǎn)生抑制作用；肖珍泉等[11]研究認(rèn)為美麗異木棉宜隨采隨播，發(fā)芽率高；郭麗榮[12]通過改變美麗異木棉的育苗播種方法來提高種子發(fā)芽率；但鮮見有關(guān)貯藏溫度和時(shí)間對木棉和美麗異木棉種子萌發(fā)及種子活力的研究報(bào)道。為此，我們以不同貯存溫度和時(shí)間的木棉和美麗異木棉的種子進(jìn)行發(fā)芽播種試驗(yàn)，測定場圃發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和幼苗質(zhì)量，并用2，3，5－三苯基氯化四氮唑( TTC，1.0%) 染色法檢驗(yàn)種子生活力，試圖了解貯藏溫度和時(shí)間對木棉與美麗異木棉的種子萌發(fā)特性和種子活力的影響，掌握種子貯藏規(guī)律，為實(shí)現(xiàn)苗木的高效生產(chǎn)和資源培育提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

2020 年5 月中旬，采集廣州市黃埔區(qū)天鹿南路（113°25′16″E，23°12′01″N）木棉果實(shí)，惠州市博羅縣梅花林場（114°13′56″E， 23°12′51″N）美麗異木棉果實(shí)，自然風(fēng)干后除去果皮和棉絮收集純凈種子。木棉種子表面光滑，平均縱徑為5.59 mm，平均橫徑4.18 mm，平均厚度為3.93 mm，千粒重37.45 g;美麗異木棉種子表面粗糙，平均縱徑為8.48 mm，平均橫徑6.62 mm，平均厚度為5.47 mm，千粒重145.23 g；木棉和美麗異木棉均屬小粒種子（表1）。

木棉種子初始含水量為21.38%，經(jīng)過135 d貯藏，8℃貯藏的種子全部霉?fàn)€，4 和0℃貯藏的種子含水量分別為23.81%和24.02%；美麗異木棉種子初始含水量為9.34%，8、4℃和0℃貯藏的種子含水量分別上升至14.16%、14.15%和14.13%。

表1 木棉和美麗異木棉種子形態(tài)和千粒重Table 1 Seed shape and thousand grain weight of B. ceiba and C. speciosa

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在廣東省林業(yè)科學(xué)研究院大棚內(nèi)進(jìn)行，位居113°22′6″E，23°11′59″N，新鮮種子在苗床播種育苗，苗床高12 cm，用干凈河沙作基質(zhì)；貯藏后的種子用規(guī)格為50 穴的育苗篩，穴深12 cm，穴寬6 cm 作育苗容器，用干凈河沙作基質(zhì)，播種后保持基質(zhì)濕潤。經(jīng)凈種后的新鮮種子隨采隨播，剩余種子分別在0、4、8℃ 3 個(gè)溫度水平冰箱和室內(nèi)常溫貯藏；5 月中旬開始，45 d 播種1 次，合計(jì)播種4 次。從冰箱取出的種子，室內(nèi)放置3 h，用常溫水浸泡10 h 后播種。試驗(yàn)采取40 株小區(qū)3 次重復(fù)進(jìn)行。

1.3 測定的項(xiàng)目與方法

1.3.1 種子發(fā)芽率和活力指數(shù) 播種后每天登記種子發(fā)芽情況，直至發(fā)芽結(jié)束；種子發(fā)芽9 d，真葉開始生長，挖出芽苗，用直尺測量苗木長度(芽長與根長的總和)，用電子天平稱鮮質(zhì)量（芽鮮質(zhì)量與根鮮質(zhì)量的總和），烘干至恒重后稱干質(zhì)量。

1.3.2 種子生活力測定 取新鮮種子和貯藏135 d的種子各150 粒，按照ISTA 種子檢驗(yàn)規(guī)程[13]，采用2，3，5－三苯基氯化四氮唑( TTC，1.0%) 染色法測定木棉和美麗異木棉種子活力。將種子置于32℃溫水中浸泡1 d 后縱向切開，保留包含有胚和子葉的半粒種子，然后在32℃條件下用TTC溶液染色12 h，染完色后觀察種胚和子葉的著色程度，統(tǒng)計(jì)種胚和子葉均有明顯著色的種子數(shù)量，實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析方法

式中：Gi為i 日發(fā)芽數(shù)，Ti為相應(yīng)的天數(shù)，S為平均干質(zhì)量。數(shù)據(jù)處理整理和方差分析均在Excel2016 軟件中完成，多重比較利用R 語言[14]中agricolae 函數(shù)包[15]結(jié)合自編代碼完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 種子發(fā)芽和生活力結(jié)果

2.1.1 種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢結(jié)果 木棉種子播種后第二天開始發(fā)芽，播種后3 d 內(nèi)達(dá)到發(fā)芽高峰，8 d 發(fā)芽結(jié)束。新鮮種子發(fā)芽率達(dá)90.0%，發(fā)芽勢為58.33%，經(jīng)0、4 和8 ℃分別低溫貯藏45、90和135 d 后，種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢均存在顯著差異（P<0.05），隨著貯藏時(shí)間延長，種子發(fā)芽率不斷下降，0℃貯藏效果最好；貯藏135 d 后，種子發(fā)芽率在8.33%以下，基本失去發(fā)芽能力（表2）；木棉和美麗異木棉種子常溫貯藏45 d 全部霉?fàn)€。

美麗異木棉種子也是播種后第二天開始發(fā)芽，播種后4 d 內(nèi)達(dá)到發(fā)芽高峰，10 d 發(fā)芽結(jié)束。新鮮種子發(fā)芽率達(dá)35.83%，發(fā)芽勢為19.17%，經(jīng)0、4 和8℃低溫貯藏135 d 后，種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢沒有顯著差異（P<0.05），0℃貯藏效果相對較好；隨著貯藏時(shí)間的延長，種子發(fā)芽率呈下降趨勢，貯藏135 d 后，種子發(fā)芽率仍有24.17%以上，為新鮮種子發(fā)芽率的67.46%以上（表2）。

2.1.2 種子生活力結(jié)果 木棉和美麗異木棉種子在新鮮狀態(tài)下，種子中胚和子葉全部被染色的比率均為92%。木棉種子在0 和4 ℃條件下保存135 d 后，種子染色率分別降至34.7%和28.7%。美麗異木棉種子在保存后染色比率下降較小，分別 為82.7%（0 ℃），78.3%（4 ℃），73.3%（8 ℃）（表3）。隨著貯藏溫度的提升，染色程度顯著降低。木棉和美麗異木棉種子發(fā)芽率與染色比率的相關(guān)系數(shù)分別為0.999 8 和0.862 6，即TTC 染色比率可以對木棉種子生活力作出較精確的推斷。

表5 木棉和美麗異木棉種子活力指數(shù)變化結(jié)果Table 5 Seed vigor index change of B. ceiba and C. speciosa

表6 不同貯藏溫度和時(shí)間木棉種子發(fā)芽率和活力指數(shù)方差分析Table 6 ANOVA of the influence of storage temperature and time on the germination rate and vigor index of B. ceiba seeds

2.2 種子平均發(fā)芽時(shí)間和發(fā)芽指數(shù)結(jié)果

木棉種子平均發(fā)芽時(shí)間為3.6-8.2 d，貯藏后種子平均發(fā)芽時(shí)間存在顯著差異（P<0.05），隨著貯藏時(shí)間的延長，平均發(fā)芽時(shí)間也相應(yīng)增加;木棉的發(fā)芽指數(shù)與貯藏時(shí)間和貯藏溫度也存在顯著差異（P<0.05），(表4)。美麗異木棉種子平均發(fā)芽時(shí)間為3.3-4.5 d，種子平均發(fā)芽時(shí)間與貯藏時(shí)間和貯藏溫度差異不顯著，貯藏135 d 在0℃貯藏的種子發(fā)芽指數(shù)顯著高于8℃貯藏。

2.3 苗木生長量和活力指數(shù)結(jié)果

木棉發(fā)芽9 d 后, 苗木長度為6.68-11.56 cm,新鮮種子苗木長度最大,隨著貯藏時(shí)間的延長, 苗木長度逐漸下降, 在4 ℃貯藏135 d 后苗木長度與新鮮種子的苗木長度存在顯著差異（P<0.05）(表5); 貯藏45 d 的木棉苗木干質(zhì)量沒有顯著差異, 貯藏90 d 以上木棉苗木干質(zhì)量差異不顯著；在活力指數(shù)方面，相同貯藏溫度隨著貯藏時(shí)間的延長, 苗木指數(shù)呈顯著差異，且活力指數(shù)在下降，說明經(jīng)貯藏后的木棉種子活力下降。

表7 不同貯藏溫度和時(shí)間美麗異木棉種子發(fā)芽率和活力指數(shù)方差分析Table 7 ANOVA of the influence of storage temperature and time on the germination rate and vigor index of C. speciosa seeds

美麗異木棉發(fā)芽9 d 后, 苗木長度為13.23-18.21 cm, 貯藏45 d 苗木長度最大,相同貯藏溫度隨著貯藏時(shí)間的延長，苗木長度呈顯著差異（P<0.05），苗木長度呈下降趨勢(表5);但苗木干質(zhì)量和活力指數(shù)差異不顯著。

木棉種子不同貯藏溫度和時(shí)間下種子萌發(fā)指標(biāo)（發(fā)芽率、發(fā)芽勢等）和苗木質(zhì)量指標(biāo)（干質(zhì)量和活力指數(shù)等）存在極顯著差異（P<0.01），同時(shí)貯藏溫度與貯藏時(shí)間相互間也存在極顯著差異，改變貯藏溫度或貯藏時(shí)間均可影響木棉種子發(fā)芽和苗木質(zhì)量（表6）。美麗異木棉種子貯藏溫度對種子萌發(fā)指標(biāo)（發(fā)芽率、發(fā)芽勢等）沒有顯著影響，但對苗木長度和干質(zhì)量存在極顯著影響；改變貯藏溫度或貯藏時(shí)間均不影響美麗異木棉種子發(fā)芽和苗木質(zhì)量（表7）。

3 討論與結(jié)論

種子貯藏是解決植物結(jié)實(shí)豐歉年，均衡年度生產(chǎn)，或因滿足科學(xué)研究需要而進(jìn)行種質(zhì)保存的生產(chǎn)活動(dòng)。貯藏溫度、貯藏時(shí)間、空氣濕度等外因條件影響種子活力，研究選擇出種子貯藏最合適的外因條件，來延緩種子的衰老，達(dá)到保存種質(zhì)的目的。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)0 ℃貯藏木棉種子90 d 的發(fā)芽率和活力指數(shù)顯著高于4 ℃貯藏，與張海波等人[16]研究香椿Toona sinensis 種子發(fā)芽率5 ℃貯藏優(yōu)于10 和15 ℃、唐曉姍等人[17]研究認(rèn)為山桐子Idesia polycarpa 種子發(fā)芽率4 ℃貯藏更優(yōu)于自然溫度貯藏結(jié)果類似；但試驗(yàn)中又發(fā)現(xiàn)，不同樹種又存在差異,降低美麗異木棉貯藏溫度，其發(fā)芽率差異不顯著。種子內(nèi)自由水達(dá)到一定水平時(shí)，會(huì)激活酶的活動(dòng)，促進(jìn)種子萌發(fā)[18-19]，木棉和美麗異木棉種子含水量多大，才能降低酶的活動(dòng)，延長種子的貯藏時(shí)間，還需要進(jìn)一步研究。

苗木活力指數(shù)是種子發(fā)芽率和出苗率、幼苗生長的潛勢、植株抗逆能力和生產(chǎn)潛力等的總和，是體現(xiàn)苗木各種形態(tài)指標(biāo)和生理指標(biāo)的綜合表現(xiàn)，同種樹種不同批次的種子，或同批次不同貯藏條件下的種子，其活力指數(shù)也不盡相同，因而研究苗木活力指數(shù)對開展種子貯藏，挑選優(yōu)良批次種子具有現(xiàn)實(shí)意義。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)不同貯藏溫度和時(shí)間對木棉活力指數(shù)存在極顯著差異，也與張海波等人[16]研究香椿種子的結(jié)果類同。

種子成熟度受采種母樹的年齡和采種時(shí)間等因素影響，成熟度高的種子，發(fā)芽好，苗木質(zhì)量高；本試驗(yàn)中美麗異木棉新鮮種子發(fā)芽率為35.83%，與郭麗榮[12]研究結(jié)果為99%差異較大，也比肖珍泉[11]研究的90%小，差異原因是采種母樹年齡和采種時(shí)間不同，種子質(zhì)量有差異。但郭麗榮[12]研究認(rèn)為種子自然保存30 d，在相同播種條件下種子發(fā)芽率下降24%以上，又與本研究類似。

種子千粒重是衡量種子質(zhì)量的重要指標(biāo)，而種子含水率又影響種千粒重，本試驗(yàn)的木棉種子含水量為21.38%，千粒重為37.45 g，比云南省保山市隆陽區(qū)的木棉種子千粒重39.08 g 小，含水量10.62%高[9]，實(shí)驗(yàn)證明不同區(qū)域的木棉，存在較大的遺傳差異，也為種質(zhì)資源評選提供理論依據(jù)。

TTC 可作為一種氧化還原指示劑，可以被活細(xì)胞中的線粒體內(nèi)的琥珀酸脫氫酶還原成紅色甲臢化合物TPF，因此常用作生物組織活性的指示劑[20]。本研究結(jié)果顯示TTC 染色比率與種子萌發(fā)比例呈顯著的正相關(guān)，即在現(xiàn)有試驗(yàn)條件下利用TTC 染色法可以準(zhǔn)確預(yù)測木棉種子的發(fā)芽率。但美麗異木棉種子發(fā)芽率遠(yuǎn)小于其TTC 濃度為1.0%的染色率，可能原因是雖然線粒體內(nèi)的琥珀糖脫氫酶存在一定的活力，但因其種子含水量較低（9.34%），且其種子中子葉以卷曲的幼嫩葉片狀態(tài)存在，種子吸脹能力較強(qiáng)，發(fā)芽率遠(yuǎn)低于TTC 染色比率，TTC 染色法采用何種濃度才能較精確預(yù)測美麗異木棉種子的發(fā)芽率，還需進(jìn)一步研究。

木棉和美麗異木棉不同貯藏溫度和時(shí)間下種子發(fā)芽率和苗木活力指數(shù)等指標(biāo)表明：（1）不同貯藏溫度和時(shí)間下木棉種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、活力指數(shù)存在顯著或極顯著差異，貯藏溫度和貯藏時(shí)間有極顯著的交互作用；而不同貯藏溫度和時(shí)間對美麗異木棉種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、活力指數(shù)影響不顯著。（2）0℃貯藏木棉種子其發(fā)芽率、發(fā)芽勢、活力指數(shù)最高，為貯藏木棉種子的最佳溫度；美麗異木棉種子在0、4、8℃貯藏，其發(fā)芽率、發(fā)芽勢、活力指數(shù)差異很小，0℃貯藏相對較好。（3）木棉種子在含水量達(dá)21.38%時(shí)，貯藏135 d 種子發(fā)芽率8.33%以下，基本失去發(fā)芽率，因而應(yīng)盡量減少木棉種子貯藏時(shí)間，達(dá)到均衡生產(chǎn)的目的。（4）利用TTC 染色法（1.0%濃度）可反映出木棉的種子活力狀況，可在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。