尹德潔 布鳳琴 徐艷芳 黃 彪 李 成
(1.山東建筑大學(xué)風(fēng)景園林研究中心 濟(jì)南 250101; 2.國(guó)際竹藤中心 國(guó)家林業(yè)和草原局/北京市共建竹藤科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京 100102)
單葉蔓荊(Vitexrotundifolia)又名蔓荊子,為馬鞭草科(Verbenaceae)牡荊屬(Vitex)落葉小灌木,主要分布在沙灘海岸前沿、海邊及湖畔,在我國(guó)主要集中分布于山東、河北、遼寧、江蘇、福建、浙江、安徽、江西、廣東、臺(tái)灣等地。植株具有防風(fēng)固沙及改良土壤作用,果實(shí)為傳統(tǒng)中藥,具有鎮(zhèn)痛降壓作用,對(duì)心血管疾病有顯著療效。隨著人們不斷深入認(rèn)識(shí)單葉蔓荊的較高開(kāi)發(fā)利用價(jià)值(喬勇進(jìn)等, 2001),其需求量俱增,導(dǎo)致野生種質(zhì)資源日漸稀少,已被列入國(guó)家Ⅲ級(jí)瀕危保護(hù)植物。單葉蔓荊在生產(chǎn)上主要以扦插和斷蔓等營(yíng)養(yǎng)繁殖為主,種子繁殖困難,無(wú)法形成播種產(chǎn)業(yè)化種植。目前研究多集中在化學(xué)成分、藥理作用及生態(tài)效應(yīng)上(常宗濤等, 2016; 陳懷遠(yuǎn)等, 2018; 魏宗賢等, 2011),對(duì)種子萌發(fā)條件及休眠特性等種苗繁殖的研究較少。
自然界中不同植物在長(zhǎng)期進(jìn)化中形成不同種子休眠特性,可分5類(lèi)(Baskinetal., 2004): 1)物理休眠(physical dormancy, PY),通常由果皮或種皮中存在的不透水的柵欄細(xì)胞所引起,通過(guò)機(jī)械損傷可解除休眠,如白皮松(Pinusbungeana)、歐榛(Corylusavellana)、栝樓(Trichosantheskirilowii)(郭聰聰?shù)龋?2019; 孫婷等, 2008; 王世杰等, 2018)等。2) 生理休眠(physiological dormancy, PD),是最普遍的休眠類(lèi)型,又可分為深度、中度和淺度生理休眠。深度生理休眠種子的離體胚不能正常生長(zhǎng)或產(chǎn)生畸形苗,種子萌發(fā)需低溫層積處理3~4個(gè)月,赤霉素處理不能破除休眠,如挪威槭(Acerplatanoides)(付婷婷等, 2009); 中度生理休眠種子的離體胚能正常生長(zhǎng),赤霉素處理可促進(jìn)部分種類(lèi)種子萌發(fā),低溫層積2~3個(gè)月便可萌發(fā),如歐亞槭(Acerpseudoplatanus)(洑香香等, 2011); 大多數(shù)種子屬淺度生理休眠,離體胚能產(chǎn)生正常幼苗,赤霉素處理和層積處理能解除休眠。3)形態(tài)休眠(morphological dormancy, MD),屬非生理休眠,此類(lèi)種子的胚雖已分化但未發(fā)育完全,解除休眠需較長(zhǎng)時(shí)間讓胚生長(zhǎng)至足夠體積,如牡丹(Paeoniasuffruticosa)(潘昊磊等, 2019)和貝母屬(Fritillaria)植物(朱敏嘉等, 2019)。4)形態(tài)生理休眠(morphophysiological dormancy, MPD),指種子的胚未發(fā)育完全,同時(shí)具有生理休眠,如巫山淫羊藿(Epimediumwushanense)(蘇賀, 2016)和凹葉木蘭(Magnoliasargentiana)(唐安軍, 2014)。5)復(fù)合休眠(combinational dormancy, PY+PD),指胚具有生理休眠,同時(shí)種皮或果皮有不透水性,如窄葉野碗豆(Viciaangustifolia)(張瑞等, 2014)。本文研究了單葉蔓荊種子的休眠特性,并探討解除休眠方法,為其保護(hù)及利用、人工種苗繁育及規(guī)?;N植提供參考。
1.1 試驗(yàn)材料 單葉蔓荊果實(shí)于2018年10月采于山東省濱州市(117°51′21.41″E,38°15′52.73″N),果實(shí)采回置于室內(nèi)自然風(fēng)干后,置于4 ℃冰箱中保存待用。選擇發(fā)育飽滿(mǎn)且完好的果實(shí)進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)。
1.2 試驗(yàn)方法 1) 果實(shí)和種子形態(tài)特征及空殼率的測(cè)定 對(duì)完整的單葉蔓荊果實(shí)及種子形態(tài)進(jìn)行觀(guān)察,注意有無(wú)果柄及是否宿存萼片; 選取生長(zhǎng)一致的果實(shí),從中部橫切和縱切,觀(guān)察果實(shí)內(nèi)部組織結(jié)構(gòu); 用游標(biāo)卡尺測(cè)定果實(shí)大?。?用萬(wàn)分之一電子天平測(cè)定果實(shí)千粒質(zhì)量; 隨機(jī)挑選100粒果實(shí)橫切,對(duì)種子進(jìn)行計(jì)數(shù),重復(fù)3次,凈度風(fēng)選儀清選后計(jì)算空殼率。
2) 果實(shí)和種子吸水性 取果皮完整的果實(shí)和用小刀切割處理的果實(shí)各100粒,稱(chēng)其質(zhì)量,浸入3倍于果實(shí)體積的蒸餾水中,置于25 ℃恒溫培養(yǎng)箱內(nèi),在前12 h每2 h取出果實(shí)后用濾紙快速吸干表面水分并稱(chēng)量,以后每6 h稱(chēng)量1次,直至質(zhì)量恒定。試驗(yàn)3次重復(fù),計(jì)算果實(shí)吸水率[吸水率=(濕質(zhì)量-干質(zhì)量)/干質(zhì)量×100%]。
解剖出單葉蔓荊種子,取有完整種皮的種子和用小刀破皮的種子各100粒,用上述同樣的方法計(jì)算種子吸水率,試驗(yàn)重復(fù)3次。
3) 萌發(fā)抑制物部位及類(lèi)型的測(cè)定 取2份去掉宿存花萼的完整單葉蔓荊果實(shí)2 g,用0.1%的KMnO4溶液消毒,蒸餾水中浸泡24 h,自然風(fēng)干后分離果皮和種子,分別充分研磨成粉末,并分別用蒸餾水和甲醇定容至20 mL。置于4 ℃振蕩培養(yǎng)箱中浸提36 h,4 ℃、4 000 r·min-1的冷凍離心機(jī)中離心15 min,取上清液。將蒸餾水上清液定容至20 mL; 用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀在56 ℃下對(duì)甲醇上清液進(jìn)行處理,使甲醇揮發(fā)干凈,用蒸餾水溶解剩余物質(zhì),并定容至20 mL。即得濃度為0.1 g·mL-1的蒸餾水和甲醇粗提物母液,試驗(yàn)重復(fù)3次。
參照王小平等(1998)的方法,設(shè)置粗提物濃度為0(CK)、0.1、0.01、0.05 g·mL-1,每個(gè)處理取30粒白菜種子,放在有雙層濾紙的培養(yǎng)皿中,加入10 mL粗提物溶液,在25 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng),保持培養(yǎng)皿濕潤(rùn),48 h后測(cè)定白菜種子發(fā)芽率,72 h后測(cè)量根長(zhǎng)和苗高,并計(jì)算內(nèi)源萌發(fā)抑制物活性(抑制物活性=1-處理組發(fā)芽率/對(duì)照發(fā)芽率×100%)。
4) 種子休眠解除方法 將用0.1%的KMnO4溶液消毒后的單葉蔓荊果實(shí)置于蒸餾水中,浸泡24 h后,進(jìn)行不同處理(表1)。
表1 對(duì)單葉蔓荊果實(shí)的不同試驗(yàn)處理Tab.1 Different experimental treatments on the fruits of Vitex rotundifolia
每個(gè)處理均選取飽滿(mǎn)果實(shí)50粒,置于雙層濾紙的培養(yǎng)皿中,在25 ℃恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn),每個(gè)處理重復(fù)3次。保持濾紙濕潤(rùn),每天觀(guān)測(cè),胚根突出種皮的長(zhǎng)度為種子長(zhǎng)度的一半時(shí)為種子萌發(fā)。第30天測(cè)定發(fā)芽勢(shì)(GP),第45天統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率(GR)、發(fā)芽指數(shù)(GI)和活力指數(shù)(VI),測(cè)量根長(zhǎng)(cm),發(fā)芽試驗(yàn)持續(xù)觀(guān)測(cè)時(shí)間為45天。發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)能衡量種子的發(fā)芽能力,即萌發(fā)的速度和整齊度; 而活力指數(shù)反映的是種子萌發(fā)的動(dòng)力。
發(fā)芽勢(shì)=(第30天發(fā)芽數(shù)/供試種子總數(shù))×100%;
發(fā)芽率=(第45天發(fā)芽數(shù)/供試種子總數(shù))×100%;
發(fā)芽指數(shù)=∑Gt/Dt;
活力指數(shù)=發(fā)芽指數(shù)×根長(zhǎng)。
式中,Gt為發(fā)芽后第t日的發(fā)芽數(shù),Dt為Gt對(duì)應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)。
萌發(fā)抑制物清除 取去掉宿存花萼的完整單葉蔓荊果實(shí)2 g,用0.1%的KMnO4溶液消毒且用蒸餾水浸泡24 h后,用500 mg·L-1的GA3溶液浸泡24 h。處理完成后參照3)進(jìn)行粗提物制備及其活性測(cè)定。設(shè)置粗提物的濃度為0(CK)、0.1、0.01、0.05 g·mL-1,24 h后測(cè)定白菜種子發(fā)芽率,48 h后測(cè)量根長(zhǎng)和苗高。
1.3 數(shù)據(jù)分析 數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel和SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和圖表處理。
2.1 單葉蔓荊果實(shí)的形態(tài)特征 單葉蔓荊果實(shí)為圓球形核果(圖1),成熟后表面黑色或褐色,花萼宿存; 果實(shí)具短小果梗,縱軸為4.0~6.0 mm,短軸為3.8~5.8 mm。橫切面果皮厚,包括灰黑色的外層和黃白色的內(nèi)層,內(nèi)果皮由完全木栓化的石細(xì)胞層組成,內(nèi)外層之間有棕褐色排列成環(huán)的油點(diǎn); 內(nèi)含種子通常為0~4粒,種仁黃白色或白色。單葉蔓荊果實(shí)平均千粒質(zhì)量為29.15 g,空殼率為26%。
圖1 單葉蔓荊果實(shí)組織結(jié)構(gòu)及種子萌發(fā)Fig.1 Fruit organization and seed germination of V. rotundifoliaA. 完整果實(shí)Complete fruit; B. 果實(shí)橫切面Fruit cross section 1: 4粒種子Four seeds; 2: 3粒種子Three seeds; 3: 2粒種子Two seed; 4: 1粒種子One seeds; 5: 無(wú)種子No seeds. C. 果實(shí)橫切面(圖中等比例擴(kuò)大3倍)Fruit cross section (triple the proportion) a. 外果皮Exocarp; b. 內(nèi)果皮Endocarp; c. 外果皮和內(nèi)果皮之間排列成環(huán)的油點(diǎn)The oil spots are arranged in a ring between exocarp and endocarp; d. 種子Seed。 D. 種子發(fā)芽過(guò)程Seed germination.
2.2 單葉蔓荊果實(shí)和種子吸水性 由圖2可知,單葉蔓荊果實(shí)浸水后立即吸漲,浸種2 h吸水最快,為急劇吸水期; 浸種18 h后開(kāi)始較為緩和的吸水階段,未切割果皮的和切割果皮的果實(shí)的吸水率分別達(dá)到(103.99%±7.43%)和(155.67%±2.33%)??傮w來(lái)看,在0~36 h內(nèi),未切割果皮和切割果皮的果實(shí)的吸水率表現(xiàn)出相似變化,但數(shù)值相差較大,且切割果皮的果實(shí)吸水率一直較高,說(shuō)明果皮對(duì)果實(shí)及內(nèi)部種子吸水有明顯機(jī)械阻礙。由圖3可知,單葉蔓荊種子百粒質(zhì)量為0.231 4 g,吸水18 h后質(zhì)量達(dá)到恒定,完整的和破皮的種子百粒質(zhì)量分別為0.273 8 g和0.275 3 g,且吸水率差值不明顯,說(shuō)明單葉蔓荊種子沒(méi)有吸水障礙。
圖2 在20 ℃條件下單葉蔓荊果實(shí)吸水率隨浸泡時(shí)間的變化Fig.2 Changes of water absorption of V. rotundifolia fruit to soaking duration under 20 ℃
圖3 在20 ℃條件下單葉蔓荊種子吸水率隨浸泡時(shí)間的變化Fig.3 Changes of water absorption of V. rotundifolia seed to soaking duration under 20 ℃
2.3 萌發(fā)抑制物對(duì)白菜種子萌發(fā)特性的影響 1) 果皮不同浸提液對(duì)白菜種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響
由表2可知,單葉蔓荊果皮水浸提液和甲醇浸提液對(duì)白菜種子發(fā)芽的抑制作用,隨浸提液濃度增加而逐漸增強(qiáng)。不同濃度的水浸提液和甲醇浸提液的發(fā)芽率組間差異顯著(P<0.05)。水浸提液濃度為0.01、0.05、0.1 g·mL-1時(shí),發(fā)芽率比對(duì)照分別降低40.33%、41%、43.66%,水浸提液濃度為0.1 g·mL-1時(shí)的發(fā)芽率顯著低于濃度0.01、0.05 g·mL-1時(shí); 不同濃度甲醇浸提液的發(fā)芽率與對(duì)照相比差異顯著,濃度在0.01、0.05、0.1 g·mL-1時(shí)比對(duì)照分別降低38.66%、39.35%、41%。
由表2可知,隨著果皮水浸提液和甲醇浸提液濃度升高,對(duì)白菜根長(zhǎng)生長(zhǎng)的抑制逐漸增強(qiáng),對(duì)照的主根長(zhǎng)為2.13 cm,而不同濃度的水浸提液、甲醇浸提液處理后的主根長(zhǎng)分別為1.33~1.35 cm、1.31~1.75 cm。不同濃度水浸提液的白菜幼苗主根長(zhǎng)與對(duì)照相比有顯著差異,不同濃度間差異不顯著; 甲醇浸提液濃度為0.05和0.1 g·mL-1時(shí),主根長(zhǎng)與對(duì)照相比差異顯著,且處理間差異不顯著。由此可知,果皮水浸提液對(duì)白菜主根長(zhǎng)的抑制作用更明顯。隨著果皮水浸提液和甲醇浸提液濃度升高,對(duì)白菜苗高生長(zhǎng)的抑制作用也逐漸增強(qiáng),當(dāng)水浸提液濃度和甲醇浸提液濃度為0.05和0.1 g·mL-1時(shí),苗高比對(duì)照顯著降低8.39%、8.81%和8.03%、8.63%,水浸提液對(duì)苗高的抑制作用要強(qiáng)于甲醇浸提液。
綜上說(shuō)明,單葉蔓荊果皮內(nèi)含有影響種子萌發(fā)的水溶性?xún)?nèi)源抑制物和醇溶性?xún)?nèi)源抑制物,且內(nèi)源抑制物的活性和抑制種子發(fā)芽及幼苗生長(zhǎng)的作用隨浸提液濃度增大而增強(qiáng)。果皮水浸提液的抑制作用高于甲醇浸提液,這可能是由于果皮內(nèi)萌發(fā)抑制物的水中溶解性大于甲醇中溶解性。
表2 果皮粗提物對(duì)白菜種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響①Tab.2 Effect of different peel extracts on seed germination and seedling growth of Chinese cabbage
2) 種子不同浸提液對(duì)白菜種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響 單葉蔓荊種子不同濃度的水浸提液和甲醇浸提液處理的白菜種子發(fā)芽率、根長(zhǎng)和苗高與對(duì)照相比均無(wú)顯著差異(表2),說(shuō)明單葉蔓荊種子不含使種子休眠的內(nèi)源萌發(fā)抑制物質(zhì)。
3) GA3處理后果皮提取液對(duì)白菜種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響 由表3可知,采用GA3處理后的單葉蔓荊果皮水浸提液和甲醇浸提液對(duì)白菜種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)有抑制作用,且抑制作用隨濃度增大而增強(qiáng)。不同濃度的水浸提液和甲醇浸提液培養(yǎng)的白菜種子發(fā)芽率與對(duì)照相比均差異顯著,但不同濃度間差異不顯著。結(jié)合表2結(jié)果可知,經(jīng)GA3處理的不同濃度浸提液培養(yǎng)的白菜種子,其發(fā)芽率均要高于未處理,說(shuō)明GA3處理后降低果皮浸提液抑制作用。尤其在濃度為0.01 g·mL-1時(shí),果皮水浸提液和甲醇浸提液培養(yǎng)下的白菜種子發(fā)芽率較未用GA3處理時(shí)顯著提高23.25%和27.15%。
由表3可知,GA3處理后的果皮不同濃度水浸提液培養(yǎng)的白菜種子幼苗的根長(zhǎng)與對(duì)照相比差異顯著,甲醇浸提液培養(yǎng)的幼苗根長(zhǎng)在0.01 g·mL-1與對(duì)照相比無(wú)顯著差異,在0.05和0.1 g·mL-1時(shí)與對(duì)照相比差異顯著; 水浸提液培養(yǎng)的白菜種子幼苗的苗高在0.05、0.1 g·mL-1與對(duì)照相比有顯著差異,不同濃度甲醇浸提液培養(yǎng)的幼苗苗高與對(duì)照相比均無(wú)顯著差異。結(jié)合表2可知,GA3處理后的果皮浸提液培養(yǎng)的白菜幼苗根長(zhǎng)和苗高均大于未經(jīng)GA3處理時(shí)。綜上所述,GA3處理可減弱單葉蔓荊果實(shí)內(nèi)源抑制物的活性。
2.4 解除休眠的方式 采用多種處理,研究單葉蔓荊種子的休眠解除方式。由表4可知: 對(duì)照(流水浸種24 h)、1 mol·L-1H2SO4、切割果皮、低溫層積30天以及低溫層積60天均不會(huì)使種子萌發(fā),即不能解除種子休眠。而低溫層積90天、GA3、GA3+1 mol·L-1H2SO4、GA3+切割果皮、GA3+低溫層積(30、60、90天)均可促進(jìn)種子萌發(fā)。其中GA3+1 mol·L-1H2SO4處理的種子發(fā)芽時(shí)間最短,為14天,比單純用GA3處理提前4天,比低溫層積90天處理提前11天。
GA3+1 mol·L-1H2SO4處理的單葉蔓荊種子發(fā)芽率最高(44%),分別比低溫層積90天、GA3、GA3+切割果皮、GA3+低溫層積(30、60、90天)提高28%、21.33%、10.67%、24.67%、22.67%、8%,均差異顯著; 其發(fā)芽勢(shì)比低溫層積90天、GA3、GA3+切割果皮、GA3+低溫層積(30、60天)分別顯著提高16.67%、13.34%、8.67%、14.67%、12.67%,但與GA3+低溫層積90天處理差異不顯著; 其發(fā)芽指數(shù)較低溫層積90天、GA3、GA3+切割果皮、GA3+低溫層積(30、60、90天)分別顯著提高5.72%、2.08%、2.79%、4.75%、4.58%、0.58%; 活力指數(shù)較低溫層積90天、GA3、GA3+切割果皮、GA3+低溫層積(30、60、90天)分別顯著提高7.05%、3.37%、4.83%、6.58%、6.17%、1.08%。
綜合不同處理結(jié)果可知,低溫層積90天、GA3、GA3+H2SO4、GA3+切割果皮、GA3+低溫層積(30、60、90天)均可不同程度地解除單葉蔓荊種子的休眠。在GA3+H2SO4處理下,種子發(fā)芽能力及種子活力最強(qiáng),休眠解除作用最顯著。
表3 GA3處理后不同浸提液對(duì)白菜種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響Tab.3 Effect of different extracts on seed germination and seedling growth of Chinese cabbage after gibberellin treatment
表4 不同處理對(duì)單葉蔓荊種子萌發(fā)的影響Tab.4 Influence of different treatments on germination of V. rotundifolia seeds
3.1 影響單葉蔓荊種子休眠的主要因素 1)果皮是種子萌發(fā)的主要障礙 通過(guò)果實(shí)吸水性可知,果實(shí)破皮后的吸水率遠(yuǎn)高于未破皮,且隨時(shí)間延長(zhǎng)時(shí)二者也無(wú)法一致,說(shuō)明堅(jiān)硬果皮是種子吸水的阻礙因素之一。而種子破皮與不破皮處理的種子吸水率無(wú)顯著差異,說(shuō)明種皮并無(wú)吸水障礙,這與對(duì)滇重樓(Parispolyphyllavar.yunnanensis)(黃瑋等, 2008)、紅芪(Hedysarumpolybotrys)(孫云波等, 2015)等的研究結(jié)果相似。
2) 果皮中內(nèi)源抑制物是造成種子休眠的重要因素 單葉蔓荊果皮粗提物能明顯抑制白菜種子萌發(fā)和生長(zhǎng),說(shuō)明果皮含有萌發(fā)抑制物質(zhì),青錢(qián)柳(Cyclocaryapaliurus)的果皮中也存在活性較強(qiáng)的引起種子休眠的內(nèi)源抑制物質(zhì)(尚旭嵐等, 2011)。內(nèi)源萌發(fā)抑制物質(zhì)引起的種子休眠歸為形態(tài)學(xué)-生理學(xué)休眠(Nikolaeva, 1977),很多研究認(rèn)為內(nèi)源激素的參與誘導(dǎo)生理休眠以及其維持和終止(顏啟傳, 2001)。GA3是一種重要的植物內(nèi)源激素,對(duì)種子萌發(fā)有重要調(diào)節(jié)作用,是一種萌發(fā)刺激物。經(jīng)GA3處理后的單葉蔓荊果皮粗提物能顯著促進(jìn)白菜種子萌發(fā)和生長(zhǎng),萌發(fā)率和根長(zhǎng)、苗高顯著高于未經(jīng)GA3處理,說(shuō)明GA3降低了果皮內(nèi)抑制劑的作用,促進(jìn)了內(nèi)源GA3和生長(zhǎng)素的合成,從而促使種子解除休眠,Debeaujon等(2000)研究表明,胚的生理休眠主要原因在于抑制劑濃度過(guò)高、促進(jìn)劑濃度過(guò)低導(dǎo)致。而在單葉蔓荊種皮中不存在萌發(fā)抑制物質(zhì),這與孫榮進(jìn)等(2012)研究結(jié)果一致。具有休眠特性的不同植物種子的萌發(fā)抑制物質(zhì)存在的部位不同,如梔子(Gardeniajasminoides)(顏升等, 2014)存在于果肉和果皮中,沙拐棗(Calligonummongolicum)存在于果皮中(于卓等, 1998),黃山花楸(Sorbusamabilis)存在于果實(shí)中。抑制物質(zhì)的活性強(qiáng)弱順序依次為果肉、果皮、種子(徐向東等, 2014)。
單葉蔓荊果皮中同時(shí)存在水溶性和醇溶性萌發(fā)抑制物,且水溶性萌發(fā)抑制物的活性更大,這與肉果秤錘樹(shù)(Sinojackiasarcocarpa)的果肉中的萌發(fā)抑制物研究結(jié)果相反(劉超等, 2013)。而在茅蒼術(shù)(Atractylodeslancea)和細(xì)葉鳶尾(Iristenuifolia)種子內(nèi)僅含有醇溶性萌發(fā)抑制物質(zhì)(張丹等, 2011)。在滇重樓種子中,乙醇提取液抑制活性強(qiáng),而甲醇提取液抑制活性很弱(古今等, 2013)。
種子的休眠特性是長(zhǎng)期演化中形成的適應(yīng)外界不良環(huán)境的一種方式,具有重要意義(Kermode, 2005; Gusanoetal., 2004)。單葉蔓荊生長(zhǎng)在沙灘海岸前沿,為沙生和鹽生植物,這一區(qū)域土壤干旱貧瘠,風(fēng)大風(fēng)多,時(shí)而發(fā)生短期海浸現(xiàn)象,因此單葉蔓荊演化出由完全木栓化的石細(xì)胞層組成的內(nèi)果皮,僅在果梗處有一核孔吸收氧氣和水分。孫榮進(jìn)等(2012)解剖發(fā)現(xiàn),單葉蔓荊種子具有完整的胚,因此不存在生理后熟,即排除形態(tài)休眠。單葉蔓荊內(nèi)果皮木栓化石細(xì)胞機(jī)械阻礙造成的物理休眠是造成種子萌發(fā)困難的主要障礙,果皮中的內(nèi)源抑制物也是造成種子休眠的重要因素之一。對(duì)單葉蔓荊而言,影響種子萌發(fā)的關(guān)鍵因素都集中在果皮上,因此下一步應(yīng)深入研究果皮的成分組成,通過(guò)液相色譜等手段鑒定出休眠物質(zhì)成分,這也是本研究的不足之處。
3.2 破除單葉蔓荊種子休眠的處理方法 1) GA3可清除果皮中內(nèi)源抑制物 采用低溫層積90天、500 mg·L-1GA3+濃H2SO4、500 mg·L-1GA3+切割果皮、500 mg·L-1GA3+低溫層積30天、500 mg·L-1GA3+低溫層積60天、500 mg·L-1GA3+低溫層積90天的處理,可打破種子休眠和促使種子萌發(fā)率提高。僅用物理手段如濃H2SO4和切割果皮來(lái)打破果皮機(jī)械障礙,并不能解除種子休眠,而用500 mg·L-1GA3處理可使種子萌發(fā),說(shuō)明內(nèi)源萌發(fā)抑制物質(zhì)是影響單葉蔓荊種子萌發(fā)的決定性因素。因此,要想解除單葉蔓荊種子休眠,必須要有GA3等外源萌發(fā)刺激物質(zhì)來(lái)清除內(nèi)源抑制物。
2) 低溫層積90天才可破除種子休眠 最常見(jiàn)的種子休眠類(lèi)型為生理休眠,表現(xiàn)為種皮無(wú)吸水障礙,但胚生長(zhǎng)能力較弱,需經(jīng)過(guò)低溫層積或暖層積來(lái)提高胚的生長(zhǎng)能力,以此來(lái)提高種子萌發(fā)率(Baskinetal., 2004; Carricketal., 1994)。在本研究中,低溫層積30、60天時(shí),同樣不能使種子萌發(fā),而層積90天時(shí)的種子得以萌發(fā),與疏葉香根芹(Osmorhizaaristatavar.laxa)和野生黃瑞香(Daphnegiraldii)種子的研究結(jié)果一致(Walcketal., 2002; 閆芳等, 2016); 但與曹曉曉(2011)的單葉蔓荊種子低溫層積120天的萌發(fā)率依然為0的結(jié)果不同,這可能與本試驗(yàn)在低溫層積之前流水浸種24 h有關(guān)。
由于單葉蔓荊果皮堅(jiān)硬且難以去除,種子難以輕松剝?nèi)。虼松a(chǎn)中直接將單葉蔓荊果實(shí)視為種子進(jìn)行播種。本試驗(yàn)中雖剝?nèi)稳~蔓荊種子以進(jìn)行種子吸水率研究,但在實(shí)際生產(chǎn)中,可對(duì)單葉蔓荊果實(shí)進(jìn)行低溫沙藏,但低溫層積一般要3個(gè)月以上才可能解除種子休眠,如何采用更快速且易操作的方式處理單葉蔓荊果實(shí),使種子快速、整齊的發(fā)芽,仍需進(jìn)一步研究。
本研究中,500 mg·L-1GA3+濃H2SO4處理能較明顯地打破單葉蔓荊種子休眠,說(shuō)明濃H2SO4腐蝕果皮打破了機(jī)械阻礙和GA3清除了內(nèi)源萌發(fā)抑制物質(zhì),2個(gè)作用機(jī)制的結(jié)合是解除種子休眠和提高發(fā)芽率的最佳手段。但未來(lái)需進(jìn)一步研究單葉蔓荊果皮內(nèi)萌發(fā)抑制物的成分及GA3解除種子休眠的機(jī)制。
單葉蔓荊種子休眠既有果皮結(jié)構(gòu)造成的物理休眠因素,也有內(nèi)源萌發(fā)抑制物的影響??朔?jiān)硬果皮和清除萌發(fā)抑制物,是打破其種子休眠的關(guān)鍵。本研究中,采用500 mg·L-1GA3+濃H2SO4處理,可有效解除種子休眠,提高發(fā)芽率。