谷勇

（山西省農(nóng)業(yè)種子總站，山西 太原 030006）

低溫處理和赤霉素處理對稷山矮牡丹種子生長的影響研究

谷勇

（山西省農(nóng)業(yè)種子總站，山西 太原 030006）

本試驗主要從不同低溫處理和赤霉素濃度處理兩個影響因素進行比較分析，研究了打破稷山矮牡丹種子休眠的基本機制和條件，找出了解除牡丹種子休眠的最適宜低溫處理條件和最適赤霉素濃度，以促進稷山矮牡丹在大田試驗的成功萌發(fā)和生根。

低溫；赤霉素；處理；矮牡丹；種子生長；影響

1 前言

牡丹（Paeonia suffrutcosa Andr）又名富貴花、洛陽花等，原產(chǎn)于中國，屬于芍藥科、芍藥屬、牡丹組的多年生落葉小灌木植物，最早被人們用以藥用[1]。牡丹植株在自然狀態(tài)下生長緩慢，是我國特有的名貴野生花卉資源，且在我國有1 500年的人工栽培歷史[2]。牡丹是我國傳統(tǒng)名花中最早進行園藝化和商品化生產(chǎn)的花卉品種，且具有很強的地方代表性，如菏澤、洛陽等地。牡丹花在世界花卉園藝中獨樹一幟，受到世界人民的普遍喜愛，被廣泛地栽植于宮廷、別墅、莊園等地。目前，我國的牡丹鮮切花等商品已出口到美國、加拿大、荷蘭、法國等20多個國家和地區(qū)[3]。

1.1 我國野生牡丹資源分布概況

牡丹花是我國十大傳統(tǒng)名花之首，其花朵碩大、多姿多彩，固有“國色天香”“、花中之王”的美譽，長期以來被人們當作富貴吉祥、繁榮興旺的象征[4]。我國是世界牡丹產(chǎn)業(yè)的發(fā)祥地和世界牡丹王國，早在宋代就達到了很高的園藝水平。我國野生環(huán)境下的牡丹資源分布主要包括：陜西省西南部（銅川）、北部（延安）和山西省南部（永濟、稷山）等地的矮牡丹；陜西省秦嶺中部和甘肅省天水一帶的紫斑牡丹；云南省麗江市和四川省西南部地區(qū)的紫牡丹；西藏自治區(qū)的大花黃牡丹等野生品種資源。野生牡丹種群多為小群體，其個體數(shù)目較小、分布孤立分散、異交率比較低，再加上人類活動范圍的日益擴大和無節(jié)制的濫采亂挖，致使野生品種資源生長環(huán)境地不斷縮小，最后導致很多野生品種瀕臨滅絕的地步[5]。

1.2 稷山矮牡丹的生物學特性及生境條件

稷山矮牡丹（Paeonia suffrutcosa var.spontanea Andr）高0.5～1 m，莖短而粗，屬于芍藥科、芍藥屬多年生落葉矮小灌木，干皮帶褐色，有縱紋；當年生枝淡綠色有褐紅暈，皮孔不明顯，2年生枝灰色，皮孔細點狀，黑色?；▎紊?；苞片披針狀橢圓形，葉背被柔毛；萼片寬卵形或橢圓形，先端圓或鈍尖；花瓣10枚，近圓形，稍皺，頂端具淺缺刻，多白色，部分微帶紅暈，基部淡紫紅色；雄蕊多數(shù)，花藥黃色；柱頭暗紫紅色；花盤杯狀，暗紫紅色，端部齒裂。葉為二回三出復葉，小葉3～5枚，近圓形或卵形，先端鈍，基部圓，寬楔形或稍心形，1～5裂，裂片具粗齒；葉背面有短柔毛，后漸脫落；側(cè)生小葉近無柄或具柄約，基部具簇生毛。蓇葖果密被灰白色粗毛。種子黑色，有光澤?；ㄆ?月下旬至5月上旬，種子成熟期8月中下旬。稷山矮牡丹主要分布于山西省西南部稷山和永濟一帶，在陜西中北部的華山、銅川和延安也有分布，常見于海拔1 200 m的林內(nèi)。

1.3 影響牡丹種子萌發(fā)的因素分析及相關(guān)研究

野生牡丹主要以種子繁殖為主，牡丹開花結(jié)實后，多數(shù)外果皮初始為綠色，有毛，成熟時為蟹黃色，成熟后呈現(xiàn)黑色或黑褐色，橢圓形或卵狀球形，少數(shù)因相互擠壓而呈多面形，成熟種子直徑一般約為0.6～0.9 cm，千粒重約為400 g[6]。野生牡丹種子跟其他很多種子一樣，具有休眠的特性，即在適當?shù)纳L環(huán)境下仍不能正常萌發(fā)生長[7]。其主要休眠機理是胚根(下胚軸)和胚芽(上胚軸)休眠，以上胚軸的休眠最為突出。有研究表明：牡丹種子萌發(fā)需要經(jīng)過嚴格的程序性過程，即后熟發(fā)育過程，如沒有該過程，其種子就不能萌發(fā)成苗[8]。張霽等使用低溫（0℃）處理對牡丹種子進行處理試驗，發(fā)現(xiàn)可以打破牡丹種子胚的上胚軸休眠，且在使用0℃處理時間為3周后，出苗率最高[9]；陳妙賢等對多花野牡丹（Melastoma affine）種子的喜光性、不同貯藏溫度和時間、發(fā)芽適溫及種子的活力等方面做了研究發(fā)現(xiàn)，赤霉素（0.01mmol）對種子發(fā)芽有一定的促進作用，且發(fā)芽率最高[10]。周仁超等用500 mg/LGA3處理紫斑牡丹（Paeonia rockii）種子48 h后沙藏，可加快生根的速度和提高生根率，但使用200 mg/L或100 mg/LGA3處理生根種子卻不能打破其上胚軸休眠。通過對種子的胚培養(yǎng)試驗表明，抑制上胚軸萌發(fā)的物質(zhì)不存在于子葉中，而可能存在于上胚軸或胚芽中[11]。

1.4 本研究的目的和意義

矮牡丹是我國特有的珍貴瀕危種質(zhì)資源之一，可能是牡丹的近緣祖先，是與牡丹、芍藥進行雜交育種的寶貴材料，具有重要的遺傳學價值、觀賞價值和藥用價值。

牡丹種子萌發(fā)率低成為野生牡丹資源致瀕的主要原因之一，隨著不同低溫處理的時間差異而有所變化，而且不同濃度赤霉素對牡丹種子萌發(fā)也有重要的影響。本試驗主要從不同低溫處理和赤霉素濃度處理兩個影響因素進行比較分析，研究打破稷山矮牡丹種子休眠的基本機制和條件，找出解除牡丹種子休眠的最適宜低溫處理條件和最適赤霉素濃度，促進稷山矮牡丹在大田試驗的成功萌發(fā)和生根。

低溫處理和赤霉素處理都可以有效地打破牡丹種子的上胚軸休眠。前人也對牡丹種子萌發(fā)和休眠特性進行了很多研究，而本研究正是在前人的基礎(chǔ)上，進一步研究低溫處理和赤霉素處理對牡丹種子萌發(fā)的影響，以期找到快速解除牡丹種子休眠、獲得優(yōu)質(zhì)實生苗的方法，為生產(chǎn)上快速培育出品種新、質(zhì)量優(yōu)、長得壯的實生苗，推動牡丹產(chǎn)業(yè)的商業(yè)化、工廠化、規(guī)?；l(fā)展提供重要的技術(shù)支撐。

2 材料與方法

2.1 試驗材料

試驗材料為農(nóng)學院植物教研室提供的當年生成熟矮牡丹種子，去除秕種用于本試驗，50穴穴盤，冷藏，供試赤霉素為山東濰坊制藥三廠生產(chǎn)的粉劑(GA3含量為85%)。

試驗地點在山西農(nóng)業(yè)大學園藝學院溫室大棚。

2.2 試驗方法

2.2.1 低溫處理

（1）在常溫下將矮牡丹種子浸泡24h后，再放到20～25℃室溫條件下沙藏；

（2）將處理后的矮牡丹種子放置在31℃的冰箱中，分別貯藏0 d（對照）、7 d、14 d、21 d、28 d；

（3）將選取好的種子栽植于事先準備好的高10 cm的50穴穴盤中，放在塑料大棚中培養(yǎng)；

（4）注意保持濕度，每5 d觀察1次，100 d后調(diào)查并統(tǒng)計矮牡丹種子的發(fā)芽情況；

（5）計算發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)，有關(guān)數(shù)據(jù)分析均采用Microsoft Excel數(shù)據(jù)處理。

發(fā)芽率為測試種子發(fā)芽數(shù)占測試種子總數(shù)的百分比，即發(fā)芽率=發(fā)芽的種子數(shù)/供檢測的種子數(shù)×100%。

發(fā)芽指數(shù)為發(fā)芽日數(shù)相對應(yīng)的每天發(fā)芽種子數(shù)，即發(fā)芽指數(shù)（GI）=∑（Gt／Dt），其中Dt為發(fā)芽日數(shù)，Gt為與Dt相對應(yīng)的每天發(fā)芽種子數(shù)。

2.2.2 赤霉素處理

（1）配置赤霉素濃度分別為100 mg/L、200 mg/L、400 mg/L、800 mg/L、清水（對照）；

（2）選擇飽滿充實的種子30粒，清水浸泡72 h(每24 h換水一次)，取出種子稍晾干，然后浸泡在預(yù)先配制好的不同濃度赤霉素藥液中，24 h后取出種子，沖洗，分別播種于盆中，播種基質(zhì)采用沙土，共播種5盆，室溫保持在18～25℃；

（3）8周后，將盆內(nèi)種子與沙土一起倒入篩子中，仔細用水沖洗，觀察種子發(fā)芽、生根情況；

（4）記載和統(tǒng)計發(fā)根率、發(fā)芽率以及發(fā)根數(shù)量，然后播種。

3 結(jié)果與分析

3.1 低溫處理對矮牡丹種子萌發(fā)的影響

牡丹種子經(jīng)過低溫處理后，細胞內(nèi)會發(fā)生一系列復雜的生理生化反應(yīng)，各種植物激素也趨于平衡，抑制物質(zhì)逐漸消失，使得種子經(jīng)過后熟作用從而打破休眠，最終實現(xiàn)萌發(fā)、生根。

表1 不同低溫處理對牡丹種子初萌期、發(fā)芽指數(shù)和發(fā)芽率的影響

由表1可知：低溫處理對解除牡丹種子上胚軸（即胚芽）休眠有很好的效果。隨著低溫處理天數(shù)的增加，初萌期逐漸縮短，發(fā)芽指數(shù)和發(fā)芽率提高，其中21 d處理的初萌期最短（35 d）、發(fā)芽指數(shù)最高（0.41）、發(fā)芽率達90.1%，但低溫處理時間過長，初萌期卻又延長，發(fā)芽指數(shù)和發(fā)芽率降低。

圖1 低溫處理天數(shù)與初萌期的變化

由圖1可知：低溫處理21 d初萌期最短；沒有低溫處理的在100 d內(nèi)沒有種子萌發(fā)；超過21 d初萌期又逐漸延長，說明處理時間為21 d是解除矮牡丹種子休眠的最佳時間。

由圖2可知：低溫處理21 d發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)最高，7 d和14 d低溫處理時間的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)均顯著低于21 d處理，隨著處理的增加，兩者均下降，但差異不明顯，說明低溫處理21 d時發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)均最適宜，所以21 d的低溫處理時間是解除牡丹種子上胚軸休眠的理想周期。

圖2 低溫處理天數(shù)與初萌期、發(fā)芽率的變化

3.2 赤霉素處理對矮牡丹種子萌發(fā)的影響

赤霉素是一種植物激素，處理牡丹種子后，種子的內(nèi)源激素水平提高，生長代謝旺盛，體內(nèi)抑制物質(zhì)的消失加快，使種子能盡快完成生理后熟，從而加快其發(fā)芽率和生根率。

表2 不同濃度赤霉素處理對矮牡丹種子發(fā)芽的影響

由表2可知：較低濃度的赤霉素有促進種子萌芽的作用，但濃度過高效果較差。在100～400 mg/L濃度范圍內(nèi)，對促進牡丹種子生根有非常明顯的效果，生根率為80.0%～86.7%。但800mg/L濃度的效果較差，只有60.0%。

由圖3可以看出，在100～800 mg/L赤霉素濃度范圍內(nèi)，以赤霉素處理濃度為400 mg/L時，處理效果較好，種子發(fā)芽率最高。而赤霉素濃度超過400 mg/L時，種子發(fā)芽率隨處理濃度增高而降低。

由圖4可知：赤霉素處理濃度為200 mg/L時，矮牡丹種子的生根率最高。處理濃度超過200 mg/L，牡丹種子的生根率不斷下降，到濃度為800 mg/L時趨于平緩。

由圖5可以得出：赤霉素濃度處理在100～400 mg/L時，種子的發(fā)芽率和生根率情況最佳，說明采用赤霉素100～400 mg/L濃度處理效果最好，而赤霉素濃度過高時，將會產(chǎn)生不良影響。

圖3 不同濃度赤霉素處理對發(fā)芽率的影響

圖4 不同濃度赤霉素處理對生根率的影響

圖5 不同濃度赤霉素處理對發(fā)芽率、生根率的影響

4 結(jié)論與討論

目前，我國牡丹產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍存在著一些問題，“小而全”或“大而全”的生產(chǎn)方式普遍存在、低水平的重復建設(shè)造成資源的浪費、種苗生產(chǎn)中一味追求數(shù)量而忽視質(zhì)量、新品種選育進程緩慢等問題還頻頻出現(xiàn)。而進一步開拓和發(fā)展我國牡丹產(chǎn)業(yè)、突出我國獨特的品種優(yōu)勢、引領(lǐng)世界牡丹產(chǎn)業(yè)發(fā)展，是一件迫在眉睫的大事。本試驗研究的結(jié)果對解除和打破牡丹種子的休眠、提高牡丹種子的萌發(fā)率和發(fā)芽生根力都有十分重要的作用，對提高牡丹產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也起著至關(guān)重要的作用。

矮牡丹種子休眠的特性決定了其在生產(chǎn)實踐環(huán)節(jié)中的不穩(wěn)定性，而如何解除和打破種子的休眠就成為了實踐栽植過程的關(guān)鍵所在，主要是將種子在各種處理條件后，通過休眠、后熟，或使種皮透性增大，呼吸作用和酶作用增強，內(nèi)源激素水平發(fā)生變化，使得抑制萌發(fā)的物質(zhì)含量減少，促使種子萌發(fā)[12～16]。針對矮牡丹種子而言，最主要的就是打破其上胚軸休眠的特性，提高其種子的發(fā)芽率和生根率。從本試驗結(jié)果可知，低溫和不同濃度的赤霉素處理均能打破矮牡丹種子休眠生根發(fā)芽，原因可能是低溫對促進矮牡丹種子完成后熟有作用，赤霉素處理可以提高矮牡丹種子的代謝水平，加快清除體內(nèi)抑制萌發(fā)因素的速度，使種子盡快完成后熟作用生根發(fā)芽。

成仿云等[17]用低溫28 d處理根長≥4 cm的鳳丹種子后，其初萌期可提前至18 d。試驗中，在4℃低溫處理21 d后可獲得最短初萌期，為35 d。本試驗中低溫處理的種子沒有獲得18 d的初萌期，這很可能在于成仿云等的試驗中種子是在玻璃溫室內(nèi)培養(yǎng)，溫室內(nèi)有加溫設(shè)施，溫度較高，有利于處理后的鳳丹種子生長，而本試驗是在塑料大棚內(nèi)進行的，越冬時棚內(nèi)無加溫設(shè)施，溫度較低；另外也可能與種子的來源有關(guān)。

本研究對矮牡丹種子進行21 d和28 d低溫處理及赤霉素處理解除上胚軸休眠的效果也較好，和前人的研究結(jié)果基本一致[18,19]，120 d后統(tǒng)計發(fā)芽指數(shù)與發(fā)芽率，其中，以低溫21 d處理后發(fā)芽指數(shù)與發(fā)芽率最高，這說明低溫21 d處理促進牡丹種子整齊一致發(fā)芽的效果最佳；赤霉素處理濃度100～400 mg/L時，發(fā)芽率與生根率最高，說明此濃度范圍處理矮牡丹種子效果最好。

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1005-2690（2016）11-0125-04

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2016-08-25）