， ， (陜西省西安植物園，陜西省植物研究所， 西安 710061)

不同溫度對二裂委陵菜種子發(fā)芽特性的影響

李陽，毛少利，李倩
(陜西省西安植物園，陜西省植物研究所， 西安 710061)

采用實驗室培養(yǎng)的方法研究了不同溫度對二裂委陵菜種子發(fā)芽特性的影響。結(jié)果表明：在10 ℃時，二裂委陵菜種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)最高。當(dāng)發(fā)芽溫度為5 ℃或者超過20 ℃時，發(fā)芽特性均下降。當(dāng)溫度為10～15 ℃時，種子千粒重和種子發(fā)芽特性呈現(xiàn)顯著正相關(guān)關(guān)系。綜上所述，二裂委陵菜種子最適合在10 ℃發(fā)芽。這是與自然環(huán)境相適應(yīng)的一種表現(xiàn)。

溫度； 種子； 發(fā)芽特性

種子萌發(fā)是植物生活史至關(guān)重要的階段，也是相對比較脆弱的階段。除自身因素外，種子萌發(fā)還受到外界環(huán)境的影響。通常認(rèn)為，溫度對種子萌發(fā)具有重要的作用[1]，影響種子最終發(fā)芽率和發(fā)芽速度[2-4]。種子萌發(fā)的最適溫度往往與其生存環(huán)境密切相關(guān)[5]。在長期進(jìn)化過程中種子形成與當(dāng)?shù)丨h(huán)境相適應(yīng)的最適發(fā)芽溫度。研究種子發(fā)芽特征對溫度的響應(yīng)特征，對揭示植物對環(huán)境的適應(yīng)性機(jī)制具有重要科學(xué)意義。

二裂委陵菜(Potentillabifurca)為典型草原上常見種，屬根蘗型植物[6]。根蘗型植物常常在退化草原成片出現(xiàn)[7]，因此二裂委陵菜對維持典型草原生態(tài)環(huán)境和環(huán)境草原退化、沙化等方面具有重要的作用。本實驗主要研究不同溫度處理對二裂委陵菜種子發(fā)芽的影響，旨在探討二裂委陵菜種子發(fā)芽的最適溫度。同時了解不同溫度下二裂委陵菜種子發(fā)芽的基本特征，對開展該地區(qū)種子的人工繁育和物種保護(hù)具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗材料為二裂委陵菜種子，于2015年9月收集于內(nèi)蒙古多倫縣十三里灘全球變化多因子樣地。

1.2 方 法

選取籽粒飽滿、大小均勻一致、無損傷的二裂委陵菜種子25份，每份100粒。將種子先用萬分之一天平稱重，記錄數(shù)據(jù)并做標(biāo)記后，再將種子放置在鋪有雙層濾紙的培養(yǎng)皿中。將種子放置于光照培養(yǎng)箱中，設(shè)置黑暗12 h，光照12 h，溫度分布設(shè)置為5，10，15，20，25 ℃。根據(jù)實際情況每天在培養(yǎng)皿中添加蒸餾水。連續(xù)觀察培養(yǎng)皿中種子萌發(fā)情況，每天定時統(tǒng)計種子萌發(fā)數(shù)。當(dāng)連續(xù)5 d沒有種子萌發(fā)則視為萌發(fā)結(jié)束。最后統(tǒng)計種子萌發(fā)率、萌發(fā)指數(shù)、發(fā)芽勢等指標(biāo)[8]。

1.3 試驗指標(biāo)測定方法

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

發(fā)芽勢(%)=7 d萌發(fā)種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%；

發(fā)芽指數(shù)=∑(Gt/Dt)；式中：Gt為t天內(nèi)種子萌發(fā)數(shù)，Dt為種子萌發(fā)天數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用統(tǒng)計軟件SAS對指標(biāo)進(jìn)行差異性比較，并進(jìn)行Duncan’s多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度對二裂委陵菜種子發(fā)芽率及發(fā)芽速度的影響

發(fā)芽溫度極顯著影響二裂委陵菜種子的發(fā)芽率(p<0.001)。隨著溫度從5 ℃升高到25 ℃，二裂委陵菜種子的發(fā)芽率呈現(xiàn)先升高再下降的趨勢。10 ℃時發(fā)芽率為79.4%，顯著高于在其他溫度的發(fā)芽率(p<0.001)。15 ℃時發(fā)芽率為40.8%，顯著低于10 ℃時發(fā)芽率且顯著高于在5，20，25 ℃時的發(fā)芽率(p<0.001)。20 ℃時二裂委陵菜的發(fā)芽率為33.4%，顯著低于10 ℃和15 ℃時的發(fā)芽率且顯著高于在5 ℃和25 ℃時的發(fā)芽率(p<0.001)。5 ℃和25 ℃時二裂委陵菜的發(fā)芽率分別是25.0%和25.2%，兩者之間沒有顯著性差異(p>0.05)。

如圖1所示，隨著時間的推移，各個處理下，發(fā)芽數(shù)目均為先升高后降低，種子發(fā)芽主要集中在前7 d。但是在5 ℃時，二裂委陵菜種子的發(fā)芽開始時間晚于在其他溫度時的發(fā)芽開始時間。

圖1 溫度對二裂委陵菜種子發(fā)芽率的影響

2.2 溫度對二裂委陵菜種子發(fā)芽勢的影響

發(fā)芽溫度極顯著影響二裂委陵菜種子的發(fā)芽勢(p<0.001)。隨著溫度從5 ℃升高到25 ℃，二裂委陵菜種子的發(fā)芽勢呈現(xiàn)先迅速升高再下降的趨勢。10 ℃時發(fā)芽勢為68%，此時發(fā)芽種子數(shù)占總發(fā)芽種子數(shù)的85.6%。10 ℃時發(fā)芽勢顯著高于其他溫度下二裂委陵菜的發(fā)芽勢。15 ℃時發(fā)芽勢為34.4%，此時發(fā)芽種子數(shù)占總發(fā)芽種子數(shù)的84.3%。15 ℃時發(fā)芽勢顯著低于10 ℃時發(fā)芽勢且顯著高于在5，20，25 ℃時的發(fā)芽勢(p<0.001)。20 ℃時二裂委陵菜的發(fā)芽勢為23.6%，此時發(fā)芽種子數(shù)占總發(fā)芽種子數(shù)的70.7%。20 ℃時發(fā)芽勢顯著低于10 ℃和15 ℃時的發(fā)芽勢且顯著高于在5℃和25℃時的發(fā)芽勢(p<0.001)。5 ℃和25 ℃時二裂委陵菜的發(fā)芽勢分別為16.2%和17.8%，兩者之間沒有顯著性差異(p>0.05)。5 ℃和25 ℃時二裂委陵菜在前7 d發(fā)芽的種子數(shù)目占所有發(fā)芽種子數(shù)的64.3%和71.2%(圖2)。

圖2 溫度對二裂委陵菜種子發(fā)芽勢的影響

2.3 溫度對二裂委陵菜種子發(fā)芽指數(shù)的影響

發(fā)芽溫度極顯著影響二裂委陵菜種子的發(fā)芽指數(shù)(p<0.001)。隨著溫度從5 ℃升高到25 ℃，二裂委陵菜種子的發(fā)芽指數(shù)呈現(xiàn)先迅速升高再下降的趨勢。10 ℃和15 ℃時發(fā)芽指數(shù)分別為11.3和11.0，兩者之間沒有顯著性差異(p>0.05)，但顯著高于其他溫度下二裂委陵菜的發(fā)芽指數(shù)(p<0.001)。20 ℃時二裂委陵菜種子發(fā)芽指數(shù)為7.5，顯著高于在5 ℃和25 ℃時的發(fā)芽指數(shù)(p<0.001)。在5 ℃和25 ℃時，二裂委陵菜的發(fā)芽指數(shù)分別為4.0和5.0，兩者之間沒有顯著差異(p>0.05，圖3)。

圖3 溫度對二裂委陵菜發(fā)芽指數(shù)的影響

2.4 千粒重對二裂委陵菜種子發(fā)芽特征的影響

在不同溫度下發(fā)芽的二裂委陵菜種子千粒重沒有顯著性差異(p>0.05)。在10 ℃下，種子千粒重顯著影響發(fā)芽率(p<0.05)和發(fā)芽勢(p<0.05)。在15 ℃下，千粒重顯著影響種子發(fā)芽率(p<0.05)。在5，20 ℃和25 ℃下，二裂委陵菜種子千粒重完全不影響種子發(fā)芽率(表1)。

表1 種子千粒重對發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)影響

發(fā)芽率發(fā)芽勢發(fā)芽指數(shù)5℃0．7800．7040．82110℃0．025?0．015?0．46015℃0．002?0．189076320℃0．2340．7600．50025℃0．9330．8660．592

注：“*”表示顯著性差異(p>0.05)。

3 結(jié)論與討論

3.1發(fā)芽時外界環(huán)境的溫度通過影響種子內(nèi)部酶的活性來影響最終發(fā)芽結(jié)果[9]。溫度過低，酶活性比較低，發(fā)芽不能進(jìn)行或者發(fā)芽不活躍。因此在本實驗中，5 ℃下種子發(fā)芽率等指標(biāo)很低。但是在長期進(jìn)化過程中，每種植物都形成了與外界環(huán)境相適應(yīng)的最適發(fā)芽溫度范圍[10]。超過最適發(fā)芽溫度范圍，高溫將導(dǎo)致種子體內(nèi)酶失活，反而會降低種子最終發(fā)芽結(jié)果。本實驗所用的二裂委陵菜收集于內(nèi)蒙古地區(qū)，且二裂委陵菜多于春季萌發(fā)。在長期進(jìn)化過程中，二裂委陵菜形成適宜在較低溫度萌發(fā)的特性。因此，在本實驗中，10 ℃下萌發(fā)率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均高于其他溫度，15 ℃次之，說明二裂委陵菜最適發(fā)芽溫度在10～15 ℃之間。超過20 ℃，因為種子體內(nèi)酶逐漸失活，發(fā)芽率等發(fā)芽指標(biāo)逐步下降。這是二裂委陵菜對當(dāng)?shù)丨h(huán)境適應(yīng)的一種表現(xiàn)，與徐亮等[11]和王俊軍等[12]的研究結(jié)果相同。

3.2在本實驗中，10～15 ℃下千粒重與種子發(fā)芽結(jié)果呈顯著正相關(guān)，證明了種子大小影響種子的發(fā)芽結(jié)果，這與前人的研究結(jié)果相似[13]。千粒重通常反映種子體內(nèi)所含營養(yǎng)物質(zhì)的多少，而這些營養(yǎng)物質(zhì)正是種子發(fā)芽所需能量和物質(zhì)的來源。因此，通常認(rèn)為種子大小和種子發(fā)芽率呈正比。在本實驗中，溫度過高(20～25 ℃)和過低(5 ℃)均影響到酶活性而改變了發(fā)芽結(jié)果，故而千粒重不能影響發(fā)芽率。

[1]Leprince O,Walters-Vertucci C.A Calorimetric Study of the Glass Transition Behaviors in Axes of Bean Seeds with Relevance to Storage Stability[J].Plant Physiology,1995,109(4):1 471-1 481.

[2]Aflakpui GKS,Gregory PJ,Froud-Williams RJ.Effect of temperature on seed germination rate ofStrigahermonthica(Del.) Benth[J].Crop Protection,1998,17(2):129-133.

[3]Probert RJ,Thompson PA.Effects of temperature and seed coat treatments on germination of sweet pea[J].Scientia Horticulturae,1976,5(2):139-151.

[4]Tobe K,Zhang LP,Qiu GY,et al.Characteristics of seed germination in five non-halophytic Chinese desert shrub species[J].Journal of Arid Environments,2001,47(2):191-201.

[5]塔依爾,楊梅花.不同溫度對沙棘種子萌發(fā)的影響[J].種子,2004,23(9):32-34.

[6]周艷松.兩種根蘗型植物的根系構(gòu)型對典型草原退化演替的生態(tài)適應(yīng)性研究[D].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué),2011.

[7]梁金華.內(nèi)蒙古荒漠化草原四種植物的根系構(gòu)型特點及其生態(tài)適應(yīng)性研究[D].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué),2012.

[8]Ranal MA,Santana DG.How and why to measure the germination process[J].Revista Brasilian Botany,2006,29:1-11.

[9]劉志民,蔣德明,高紅瑛.植物生活史繁殖對策與干擾關(guān)系的研究[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報,2003,14(3):418-422.

[10]黃振英,張新時,Yitzchak GUTTERMAN,等.光照、溫度和鹽分對梭梭種子萌發(fā)的影響[J].植物生理學(xué)報,2001,27(3):275-280.

[11]徐亮,包維楷,龐學(xué)勇.不同溫度下四川馬爾康岷江柏種子的發(fā)芽特性[J].應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報,2005,11(2):141-145.

[12]王俊年，李得祿.4種補(bǔ)血草屬植物種子發(fā)芽對溫度的響應(yīng)[J].草業(yè)科學(xué),2012(2):249-254.

[13]武高林,杜國禎,尚占環(huán).種子大小及其命運對植被更新貢獻(xiàn)研究進(jìn)展[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報,2006,17(10):1 969-1 972.

Influence of Different Temperatures on Seed Germination Characteristics ofPotentillabifurca

LIYang,MAOShaoli,LIQian
(Xi’an Botanical Garden of Shaanxi Province,Xi’an 710061,China;)

The effect of different temperature treatments,i.e.5 ℃,10 ℃,15 ℃,20 ℃ and 25 ℃,onPotentillabifurcaseed germination characteristics was studied.The results showed that 10 ℃ was the best temperature for the seed germination.When lower or higher than 10 ℃,it would inhibit the seed germination.Enzymes activity may be restrained at 5 ℃,and enzymes may be damaged at 20 ℃ and 25 ℃ in our experiment.Seed germination characteristics and seed weight had a significant positive correlation at 10-15 ℃.To conclude,the optimal germination temperature was 10 ℃ forPotentillabifurca,and this is an adaptation of plants to their natural environments.

temperature； seed； germination characteristics

2016-04-17

國家自然科學(xué)基金(編號：31500393)；陜西省科學(xué)院科技計劃項目(編號：2014 K-24；2013 K-01；2013 k-20)。

李 陽(1982—)，女，吉林省鎮(zhèn)賚縣人；博士，助理研究員，主要從事植物繁殖生態(tài)學(xué)研究；E-mail：dove18@126.com。

李 倩，E-mail：liqian850310@163.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2016.08.021

Q 945.34

A

1001-4705(2016)08-0021-03