李曉梅，趙曉英

(1.山東省濰坊第七中學(xué)，山東 濰坊 261021；2.新疆師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，新疆特殊環(huán)境物種保護(hù)與調(diào)控生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室，新疆 烏魯木齊 830054)

種子萌發(fā)是植物生活史的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是種群更新和植被構(gòu)建的基礎(chǔ)。種子萌發(fā)對(duì)溫度、水分等生態(tài)因子的響應(yīng)反映了其適應(yīng)局地環(huán)境的機(jī)制[1]。有活力的種子在適宜條件下不萌發(fā)的現(xiàn)象叫種子休眠，冷荒漠地區(qū)96%的灌木種子具休眠特性[2]。種子休眠是種子植物長(zhǎng)期適應(yīng)原產(chǎn)地生長(zhǎng)環(huán)境所形成的遺傳特性。從生態(tài)學(xué)角度來說，休眠是調(diào)節(jié)種子在最佳時(shí)間萌發(fā)，避免在不利條件下萌發(fā)或之后幼苗面臨不利條件的一種機(jī)制。因?yàn)橐环N植物如果只依靠種子進(jìn)行種群的繁殖更新，那么該植物在某一地域的持久性則取決于種子的萌發(fā)和幼苗建成。由于種皮(有時(shí)也包括果皮)不透水而造成的休眠為物理休眠，具物理休眠的種子也稱硬實(shí)種子[3]。物理休眠在豆科植物中最為普遍。解除物理休眠的方法主要有物理的、化學(xué)的和生物的方法。物理方法主要通過機(jī)械、低溫、高溫、干濕交錯(cuò)、電離輻射、超聲波和高壓等方法處理種子；化學(xué)方法主要通過酸蝕處理、堿液浸泡，還有其他一些化學(xué)物質(zhì)處理也可以促進(jìn)硬實(shí)種子的吸脹萌發(fā)[3]。

種子的物理休眠及解除會(huì)隨貯藏時(shí)間的變化而變化[4, 5]。隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，有些植物種子的物理休眠得以解除，但種子也會(huì)產(chǎn)生不同程度的劣變, 最終會(huì)導(dǎo)致種子活力下降[6，7]。有關(guān)膜莢黃耆(Astragalusmembranaceus)及其變種蒙古黃耆(A.membranaceusvar.mongholicus)[8-13]、草木樨狀黃耆(A.melilotoide)[14]種子休眠和解除的研究已有報(bào)道。貯藏后種子休眠的解除因種而異，花棒(Hedysarumscorparium)貯藏9個(gè)月后硬實(shí)率未發(fā)生顯著變化[15]，砂生槐(Sophoramoorcroftiana)貯藏1年后硬實(shí)率減少了86%[16]，刺葉錦雞兒(Caraganaacanthophylla)貯藏1年、6年、8年的種子萌發(fā)率分別比成熟鮮種子的提高了13%、27%和24%，可見部分種子休眠在貯藏中得以解除，但時(shí)間過長(zhǎng)萌發(fā)率反而下降[17]。

木黃耆為豆科黃耆屬灌木，是黃耆屬為數(shù)不多的木本植物之一，生長(zhǎng)于石質(zhì)山坡、常見于小蓬(Nanophytonerinaceum)荒漠草地[18]，是良好的飼用植物，也是潛在的植被恢復(fù)先鋒植物。本文擬探討影響野生木黃耆種子萌發(fā)的溫度和水分條件、種子休眠比率、不同處理對(duì)種子休眠的解除效果及短期干貯藏和長(zhǎng)期干貯藏對(duì)其種子休眠解除的作用。研究有助于深入探討該植物在種子階段的適應(yīng)機(jī)制，為退化荒漠草地的修復(fù)提供依據(jù)。

1 材料與方法

種子采集：木黃耆果實(shí)于2007年6月采自烏魯木齊市鯉魚山，采集后置于室內(nèi)通風(fēng)處晾干，選取健康飽滿的種子備用。從成熟健康的種子中隨機(jī)選取100粒稱質(zhì)量，8個(gè)重復(fù)，稱質(zhì)量選用萬分之一天平，計(jì)算種子的千粒質(zhì)量。

解除休眠處理：2007年11月，將木黃耆種子分2組：放于100 mm的培養(yǎng)皿中濕潤(rùn)濾紙上，每組50粒，各3次重復(fù)。在 5 ℃下層積處理12周[19]后，將種子從5 ℃移至2.2所述的溫度進(jìn)行萌發(fā)試驗(yàn)；同時(shí)將木黃耆種子埋于其原生境10 cm深的土壤中，待翌年3月將種子取回移至2.2所述進(jìn)行萌發(fā)試驗(yàn)。2007年12月，將木黃耆種子用砂紙擦破種皮后置于4個(gè)變溫進(jìn)行萌發(fā)試驗(yàn)。

貯藏：將晾干1周的成熟鮮種子裝入磨口玻璃瓶中，室溫下貯藏。分別將鮮種子、貯藏4個(gè)月、貯藏10年的種子進(jìn)行萌發(fā)。

萌發(fā)試驗(yàn)：將種子置于100 mm的培養(yǎng)皿中，每組50粒，各3個(gè)重復(fù)，在光照培養(yǎng)箱(MGC-250)中進(jìn)行萌發(fā)。培養(yǎng)箱溫度為15/5 ℃、20/10 ℃、25/15 ℃及30/20 ℃(晝12 h/夜12 h)，這4個(gè)溫度接近木黃耆原生境生長(zhǎng)季的月平均最高/最低溫度，光照強(qiáng)度為8 000 lx。通過每天在培育皿內(nèi)濾紙上加水，保持濾紙濕潤(rùn)。萌發(fā)過程以長(zhǎng)出2 mm胚根視為萌發(fā)，每天檢測(cè)1次，并將已萌發(fā)的種子撿出。試驗(yàn)結(jié)束后，對(duì)未萌發(fā)的種子用TTC法檢測(cè)生活力。萌發(fā)率為萌發(fā)種子占有生活力種子的百分率[19]。試驗(yàn)持續(xù)30d。

數(shù)據(jù)處理：利用SPSS22.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，用單因素方差分析法在95%水平上檢驗(yàn)種子的萌發(fā)率，差異顯著性檢驗(yàn)時(shí)數(shù)據(jù)做反正弦轉(zhuǎn)換[19]。試驗(yàn)結(jié)果以平均值(Mean)±標(biāo)準(zhǔn)誤(SE)表示。

2 結(jié)果與分析

木黃耆種子的千粒質(zhì)量為3.089 5 g。由圖1可知，成熟鮮種子在15/5 ℃、20/10 ℃、25/15 ℃及30/20 ℃(晝12 h/夜12 h)4個(gè)溫度的萌發(fā)率分別為26%、27%、34%、56%。

2.1 不同處理方法對(duì)種子萌發(fā)的影響

在同一變溫下，擦破種皮處理的種子萌發(fā)率最高(P<0.05)，均超過97%。除25/15 ℃變濕外，5 ℃下低溫層積與原生境土壤中層積的萌發(fā)率差異不顯著(見圖1)。經(jīng)兩種方式層積處理的種子萌發(fā)率均比未處理的低(P<0.05)。

圖1 不同處理方法對(duì)種子萌發(fā)的影響(平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤)

2.2 干貯藏對(duì)萌發(fā)的影響

由圖2可知，不同貯藏時(shí)間的種子在設(shè)置的3個(gè)變溫條件下的萌發(fā)率均沒有顯著性差異。在20/10 ℃和25/15 ℃兩個(gè)變溫條件下干貯藏4個(gè)月與10年的種子萌發(fā)率沒有顯著性差異，鮮種子與貯藏4個(gè)月的種子萌發(fā)率也沒有顯著性差異。在3個(gè)變溫條件下貯藏10年的種子均比鮮種子的萌發(fā)率低(P<0.05)。

圖2 干貯藏不同時(shí)間后種子的萌發(fā)率(平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤)

3 結(jié)論與討論

本研究中，木黃耆種子在15/5 ℃到30/20 ℃的晝夜變溫范圍內(nèi)均可萌發(fā)，最適溫度下的萌發(fā)率為54.7%，即成熟鮮種子有45.3%的種子存在休眠，這與蒙古黃耆[11-13]的種子休眠率相近。擦破種皮后，除15/5 ℃變濕外，其他三個(gè)較高溫度下的萌發(fā)率均達(dá)到100%，說明木黃耆種子為物理休眠，即硬實(shí)。物理休眠在豆科植物中普遍存在，有利于種子活力的保持。如在室溫下保存的大豆硬實(shí)種子保存4年萌發(fā)率仍在90%以上，而非硬實(shí)種子2年左右的時(shí)間即失去生活力[20]； 硬實(shí)還能保證種子在成熟、收獲以后的不同時(shí)期內(nèi)，由于環(huán)境條件(低溫、變溫、土壤濕度變化和微生物活動(dòng)等)的作用改變種皮透性，使不同的個(gè)體逐漸萌發(fā)[21]，確保其在適宜條件下有個(gè)別種子成功萌發(fā)和建苗。低溫層積和土壤中埋放只能解除一小部分種子的休眠。在自然環(huán)境中，木黃耆的硬實(shí)種子在土壤中可能經(jīng)歷礫石擦破種皮以及土壤溫度和濕度變化，從而解除休眠。

種子的自然壽命是不同的，即使同種同屬的也不盡相同[22]。刺葉錦雞兒[17]的種子隨著貯藏時(shí)間的延長(zhǎng)，種子的萌發(fā)率越來越高，干貯藏能解除部分種子物理休眠，草原錦雞兒(C.pumila)[17]種子的萌發(fā)不受貯藏時(shí)間的影響，紫花苜蓿(Medicagosativa)、黃花苜蓿(M.falcata)[4]的種子隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng)萌發(fā)率先升高又降低。木黃耆種子經(jīng)干貯藏10年后的萌發(fā)率顯著低于鮮種子的萌發(fā)率，這與砂生槐[16]、串葉松香草(Silphiumperfoliatum)[4]的結(jié)果相似，這可能與木黃耆種皮的特殊結(jié)構(gòu)有關(guān)，干貯藏提高種子休眠率的機(jī)理還有待于進(jìn)一步的研究。在20/10 ℃和25/15 ℃這兩個(gè)溫度條件下，貯藏4個(gè)月和10年種子的萌發(fā)率差異不顯著，證實(shí)了木黃耆種子的壽命很長(zhǎng)，使其可以進(jìn)入持久種子庫(kù)，為種群更新提供保障。種子保持長(zhǎng)時(shí)間休眠是植物對(duì)不確定降水和不可預(yù)測(cè)環(huán)境的一種適應(yīng)[23]。

綜上所述，木黃耆成熟鮮種子在四個(gè)溫度下均可萌發(fā)，適宜溫度下的硬實(shí)率高達(dá)44%。擦破種皮解除休眠的效果最好，低溫層積和原生境埋放種子的萌發(fā)率比鮮種子顯著降低，不能解除種子的休眠。短期干