孫宇婷 莫麗娜 藺海嬌 白銀鳳 苑澤寧
(哈爾濱師范大學,哈爾濱,150025)
種子是植物生活史的關(guān)鍵起始階段,種子萌發(fā)是幼苗建成的重要基礎(chǔ),種子萌發(fā)能力影響個體適合度及生活史特征,體現(xiàn)植物對環(huán)境的適應性[1]。影響植物種子萌發(fā)和休眠的因素有多種,如種皮的不透水性、種皮中的發(fā)芽抑制物、胚胎生長抑制物等,所以,打破休眠的方法可根據(jù)休眠的類型和植物種類的不同而異[2]。赤霉素(GA3)作為常用的植物生長調(diào)節(jié)劑,在解除植物種子休眠方面,可在短時間處理后顯著提高發(fā)芽率[3]。氫氧化鈉(NaOH)溶液作為對種子堿蝕或增加透性物質(zhì)處理種子,但較高濃度通常降低種子生活力和發(fā)芽率,甚至使種子失去生活力[4]。
薰衣草(LavandulaangustifoliaMill.)種子的種皮外表光滑、堅硬,種皮內(nèi)含有萌發(fā)抑制物限制種子萌發(fā)[5-6]。赤霉素通過使種子中的化學抑制物鈍化或失效,打破休眠,提高種子的活力、發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)等[7-8]。已有研究認為:質(zhì)量濃度為200 mg/L的赤霉素處理8 h時,狹葉薰衣草種子發(fā)芽率顯著提升至54.67%,發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)也最高[9];質(zhì)量濃度為300 mg/L的赤霉素浸種12 h,對伊犁法國藍薰衣草種子促進萌發(fā)的效果最好,萌發(fā)率達到58.00%[10];質(zhì)量濃度為600 mg/L的赤霉素對新疆薰衣草浸種24 h,促進效果最顯著,萌發(fā)率達64.59%[11];而采用無水冰醋酸或質(zhì)量分數(shù)為1%的氫氧化鈉浸種,打破休眠的效果不佳[11]。
目前,薰衣草在全球的主要分布區(qū)域有法國、日本、中國,在城市綠化、旅游觀光、醫(yī)藥保健、食品日化等領(lǐng)域有廣泛的應用價值;在當前市場效應環(huán)境中,其種植區(qū)域和面積不斷擴大[12]。薰衣草種子繁殖作為其規(guī)?;a(chǎn)的重要途徑之一,不但可以避免扦插繁殖容易出現(xiàn)的植株早衰退化、抗病蟲害能力減弱等現(xiàn)象[13],還可以篩選優(yōu)良性狀,延長植株壽命,為引種馴化中良種選育提供優(yōu)質(zhì)資源。為此,本研究在借鑒已有研究成果的基礎(chǔ)上,以2017、2018、2019年采自生長在哈爾濱地區(qū)哈師大薰衣草園的薰衣草種子(貯藏時間1~3 a)為研究對象,采用不同質(zhì)量分數(shù)的氫氧化鈉溶液與不同質(zhì)量濃度的赤霉素溶液對種子進行協(xié)同脅迫處理,以發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)為評價指標,分析氫氧化鈉與赤霉素協(xié)同脅迫處理對薰衣草種子萌發(fā)的影響;以種苗的鮮質(zhì)量、干質(zhì)量、含水量、苗長度、苗根長度為評價指標,分析氫氧化鈉與赤霉素協(xié)同脅迫處理對薰衣草幼苗生長的影響;以貯藏時間為1~3 a的種子萌發(fā)及其幼苗生長狀況為評價指標,分析貯藏時間對種子萌發(fā)及其幼苗生長的影響;篩選最佳處理組合和進一步提高薰衣草種子萌發(fā)率的方法。旨在為薰衣草的引種馴化、篩選優(yōu)質(zhì)種苗、擴大栽培提供參考。
供試材料:薰衣草(LavandulaangustifoliaMill.)種子分別于2017、2018、2019年采自哈師大薰衣草園(東經(jīng)126°32′49″~126°33′11″,北緯45°51′50″~45°52′0″)。采收的種子置于室溫下晾干清選,放入貯藏瓶,于冰箱4 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>
試驗設(shè)計:氫氧化鈉溶液質(zhì)量分數(shù)分別設(shè)置為0、1%、2%、3%、4%;赤霉素質(zhì)量濃度分別設(shè)置為0、50、100、150、200 mg/L;共25個處理(見表1),每個處理設(shè)3次重復,每次重復30粒種子,以蒸餾水浸種為對照(CK)。
選取大小均勻、飽滿的薰衣草種子用蒸餾水沖洗干凈后,用氫氧化鈉溶液浸泡15 min;再用蒸餾水沖凈后,浸泡于赤霉素溶液中;室溫處理24 h后,用吸水紙吸干種子表面水分,播種于54 cm×27 cm×6 cm播種盤中,按壟播種,再覆蓋約10 mm厚的表層土,澆水浸透基質(zhì)(V(營養(yǎng)土)∶V(蛭石)=2∶1)。將播種盤置于溫室中,氣溫為18~28 ℃,自然光照,保持土壤濕潤。以胚根突出種皮長度超過種子直徑,為萌發(fā)成功[14]。自播種開始,每天監(jiān)測記錄種子發(fā)芽數(shù),試驗周期為14 d。試驗結(jié)束時,按每個重復收獲幼苗。
表1 氫氧化鈉與赤霉素溶液協(xié)同脅迫處理種子的設(shè)計
薰衣草種子萌發(fā)指標測定:根據(jù)記錄數(shù)據(jù),計算種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù),各指標計算公式[15]:發(fā)芽率PG=(Nj/Nz)×100%;發(fā)芽勢EG=(Ng/Nz)×100%;發(fā)芽指數(shù)IG=∑(Gr/t);活力指數(shù)IV=S×IG。Nj為試驗結(jié)束時正常發(fā)芽的種子數(shù),Nz為供試驗的種子總數(shù),Ng為發(fā)芽高峰期正常發(fā)芽的種子數(shù),Gr為播種后每日凈發(fā)芽數(shù);t為對應Gr的時間(單位為d);S為幼苗生物量(鮮質(zhì)量,單位為mg)。
薰衣草幼苗生長指標測定:記錄種苗數(shù),用電子分析天平(FA2004)測種苗鮮質(zhì)量,用電熱鼓風干燥箱(WGL-125B)70 ℃烘干至恒質(zhì)量,測種苗干質(zhì)量,計算種苗含水量,用刻度尺測種苗長度、根長度。各指標計算公式[16]:鮮質(zhì)量MF=m1/n;干質(zhì)量MD=m2/n;含水量W=[(m1-m2)/m1]×100%。m1為收苗時每個重復的鮮質(zhì)量,m2為烘干后每個重復的干質(zhì)量,n為收得種苗數(shù)量。
隸屬函數(shù)法綜合評價種子萌發(fā):運用隸屬函數(shù)綜合評價氫氧化鈉和赤霉素協(xié)同脅迫處理的萌發(fā)效果,對發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、平均發(fā)芽時間的隸屬值進行累加,求取平均值,其值越大表明萌發(fā)效果越好。計算方法[16]:X(u)=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)。X為某一處理的某一指標的測定值,Xmax為所有處理在該指標中的最大值;Xmin為該指標中的最小值。
數(shù)據(jù)處理:用Microsoft Excel 2016統(tǒng)計種子萌發(fā)進程,運用SPSS 22.0進行不同貯藏時間、不同處理及種子萌發(fā)指標間皮爾遜(Pearson)相關(guān)性分析,采用一般線性模型多因素方差分析貯藏時間和不同處理對種子萌發(fā)的影響,運用方差分析的最小顯著差異法(LSD)和鄧肯法(Duncan)多重比較,進行差異顯著性檢驗(P<0.05)。
氫氧化鈉和赤霉素協(xié)同脅迫處理對薰衣草種子萌發(fā)均具有促進作用(見圖1)。貯藏1 a的種子,在播種4 d開始萌發(fā);“質(zhì)量分數(shù)為2%的氫氧化鈉+質(zhì)量濃度為50 mg/L的赤霉素”、“質(zhì)量分數(shù)為3%的氫氧化鈉+質(zhì)量濃度為50 mg/L的赤霉素”協(xié)同脅迫處理處理,在播種8 d時萌發(fā)速率達到最大,在播種10 d后上升速度減慢。貯藏2、3 a的種子,在播種2 d開始萌發(fā);貯藏2 a的種子,在播種8 d時萌發(fā)速率達到最大,在播種12 d后上升速度減慢;貯藏3 a的種子,在播種10 d時萌發(fā)速率達到最大,在播種12 d后上升速度減慢。從萌發(fā)速率看,由快到慢依次為貯藏1 a、貯藏2 a、貯藏3 a;從萌發(fā)進程看,貯藏2 a的種子萌發(fā)整齊度高于貯藏1、3 a的。
氫氧化鈉和赤霉素協(xié)同脅迫處理使貯藏1、2 a的薰衣草種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢均顯著高于對照組(見表2)。貯藏1 a的種子,在氫氧化鈉質(zhì)量分數(shù)相同時(1%~4%),發(fā)芽率在赤霉素質(zhì)量濃度為50 mg/L時顯著上升,隨后降低,在赤霉素質(zhì)量濃度為200 mg/L時發(fā)芽率又升高。當赤霉素單獨脅迫處理時,發(fā)芽勢隨其質(zhì)量濃度升高顯著上升,至赤霉素質(zhì)量濃度為200 mg/L時發(fā)芽勢達到最高(81.67%)。當氫氧化鈉和赤霉素協(xié)同脅迫處理時,在氫氧化鈉的作用下,低質(zhì)量濃度的赤霉素使發(fā)芽率和發(fā)芽勢顯著升高。貯藏2 a的種子,發(fā)芽率和發(fā)芽勢高于貯藏3 a的,變化趨勢均先升高后降低。貯藏2 a的種子,“質(zhì)量分數(shù)為1%的氫氧化鈉+質(zhì)量濃度為100 mg/L的赤霉素”協(xié)同脅迫處理時,發(fā)芽率和發(fā)芽勢均達到最大值,分別為91.11%、85.67%。
表2 氫氧化鈉與赤霉素協(xié)同脅迫處理的薰衣草種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢測定結(jié)果
貯藏時間/a氫氧化鈉質(zhì)量分數(shù)/%種子發(fā)芽勢/%CKABCDE10(12.33±6.81)c(13.33±12.58)c(40.17±17.25)b(46.67±13.77)ab(61.67±7.64)a(12.33±6.81)c1(11.67±7.64)b(66.67±18.56)a(62.22±13.47)a(65.56±5.09)a(73.34±5.77)a(11.67±7.64)b2(17.50±12.50)c(83.33±3.34)a(47.78±13.47)b(63.33±20.00)ab(70.00±3.33)a(17.50±12.50)c3(25.00±12.50)c(75.56±9.62)a(53.33±3.34)b(55.55±6.94)b(72.22±1.92)a(25.00±12.50)c4(19.17±5.20)c(83.33±10.00)a(42.22±13.47)b(47.78±9.62)b(77.78±6.94)a(19.17±5.20)c20(34.67±10.79)b(57.67±10.79)a(65.67±10.26)a(71.00±10.15)a(61.00±11.53)a(34.67±10.79)b1(59.00±3.46)c(76.67±12.34)ab(85.67±7.51)a(67.67±4.04)bc(65.67±10.26)bc(59.00±3.46)c2(56.67±3.51)b(80.33±5.77)a(74.33±8.08)a(83.33±8.51)ab(70.33±5.77)a(56.67±3.51)b3(70.00±14.80)a(59.00±13.12)a(72.33±19.66)a(73.33±3.51)a(64.33±2.31)a(70.00±14.80)a4(58.67±7.51)b(66.67±5.77)ab(59.00±7.21)b(77.67±12.86)a(62.33±5.03)ab(58.67±7.51)b
續(xù)(表2)
(A)列為貯藏時間為1 a;(B)列為貯藏時間為2 a;(C)列為貯藏時間為3 a。
氫氧化鈉和赤霉素的協(xié)同脅迫處理,貯藏1、2 a的種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均顯著高于對照組(見表3)。同一質(zhì)量分數(shù)的氫氧化鈉溶液與不同質(zhì)量濃度的赤霉素溶液協(xié)同脅迫處理,使貯藏1 a種子的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù),均高于貯藏2、3 a種子的。貯藏1 a的種子,在“質(zhì)量分數(shù)為2%的氫氧化鈉+質(zhì)量濃度為50 mg/L的赤霉素”協(xié)同脅迫處理時,發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)與對照組相比均顯著升高,分別達到4.90、114.44,是對照組的5.1、6.8倍。
貯藏時間/a氫氧化鈉質(zhì)量分數(shù)/%種子活力指數(shù)CKABCDE10(16.84±14.77)b(37.40±9.09)b(89.35±29.78)a(101.59±12.90)a(122.02±21.69)a(16.84±14.77)b1(17.55±11.79)b(98.60±30.89)a(90.69±25.70)a(79.97±9.64)a(112.59±14.16)a(17.55±11.79)b2(24.61±14.78)c(114.44±8.29)ab(78.67±26.96)b(90.69±41.39)ab(129.52±34.35)a(24.61±14.78)c3(47.81±20.09)c(94.64±16.51)b(97.22±13.71)b(72.54±1.77)bc(131.40±26.71)a(47.81±20.09)c4(30.56±11.22)bc(116.75±34.82)a(54.38±19.73)b(59.90±13.17)b(119.21±11.25)a(30.56±11.22)bc20(20.59±3.53)b(37.84±13.43)ab(49.93±12.32)a(54.65±13.57)a(35.61±15.13)ab(20.59±3.53)b1(39.20±8.44)cd(70.78±14.67)ab(83.70±8.70)a(43.19±13.71)c(63.62±10.54)b(39.20±8.44)cd2(38.45±4.39)bc(58.11±14.11)ab(64.52±20.49)a(68.00±5.95)a(56.53±13.36)ab(38.45±4.39)bc3(36.91±2.57)ab(51.89±9.02)a(51.07±9.45)a(34.48±10.23)bc(48.85±9.24)ab(36.91±2.57)ab4(39.84±6.31)b(65.59±14.94)a(59.97±8.54)a(49.06±10.87)ab(31.79±12.11)bc(39.84±6.31)b30(16.84±14.77)b(37.40±9.09)b(89.35±29.78)a(101.59±12.90)a(122.02±21.69)a(16.84±14.77)b1(17.55±11.79)b(98.60±30.89)a(90.69±25.70)a(79.97±9.64)a(112.59±14.16)a(17.55±11.79)b2(24.61±14.78)c(114.44±8.29)ab(78.67±26.96)b(90.69±41.39)ab(129.52±34.35)a(24.61±14.78)c3(47.81±20.09)c(94.64±16.51)b(97.22±13.71)b(72.54±1.77)bc(131.40±26.71)a(47.81±20.09)c4(30.56±11.22)bc(116.75±34.82)a(54.38±19.73)b(59.90±13.17)b(119.21±11.25)a(30.56±11.22)bc
對照組種苗生物量鮮質(zhì)量、干質(zhì)量、苗長,均為種子貯藏1 a的大于種子貯藏2、3 a的;氫氧化鈉與赤霉素協(xié)同脅迫處理,使種苗鮮質(zhì)量、干質(zhì)量、苗長顯著高于對照組,含水量普遍差異不顯著,貯藏1 a種子的種苗鮮質(zhì)量、干質(zhì)量高于貯藏2、3 a的(見表4、表5)?!百|(zhì)量分數(shù)為3%的氫氧化鈉+質(zhì)量濃度為100 mg/L的赤霉素”協(xié)同脅迫處理,種苗鮮質(zhì)量達到最大值(29.13 mg),是對照組的1.87倍;“質(zhì)量分數(shù)為1%的氫氧化鈉+質(zhì)量濃度為100 mg/L的赤霉素”協(xié)同脅迫處理,種苗干質(zhì)量達到最大值(3.15 mg),是對照組的2.17倍。同一質(zhì)量分數(shù)氫氧化鈉時,質(zhì)量濃度為100、200 mg/L的赤霉素對貯藏1a種子的種苗鮮質(zhì)量影響顯著,質(zhì)量濃度為100 mg/L的赤霉素對貯藏1 a種子的種苗干質(zhì)量影響顯著(見表4)。
貯藏1 a種子的種苗根系發(fā)達,須根明顯多于貯藏2、3 a的(見圖2)。在氫氧化鈉與赤霉素協(xié)同脅迫處理時,貯藏1 a薰衣草種子的種苗苗長差異不顯著,總體上高于貯藏2、3 a的。根長普遍差異不顯著(見表5、圖2)。
表4 氫氧化鈉與赤霉素協(xié)同脅迫處理的薰衣草幼苗生物量和含水量測定結(jié)果
貯藏時間/a氫氧化鈉質(zhì)量分數(shù)/%幼苗干質(zhì)量/mgCKABCDE10(1.45±0.44)b(1.89±0.32)ab(2.04±0.28)ab(2.24±0.11)b(2.24±0.12)b(1.45±0.44)b1(1.47±0.28)c(2.05±0.21)bc(3.15±0.45)a(1.66±0.06)bc(2.13±0.34)b(1.47±0.28)c2(1.55±0.05)c(2.22±0.22)b(2.81±0.03)a(1.79±0.17)bc(2.16±0.25)b(1.55±0.05)c3(1.80±0.24)cd(2.22±0.27)bc(3.06±0.30)a(1.79±0.25)cd(2.42±0.23)b(1.80±0.24)cd4(1.65±0.25)b(2.28±0.43)a(2.29±0.19)a(1.47±0.18)b(2.30±0.09)a(1.65±0.25)b20(1.04±0.12)d(1.09±0.09)cd(1.31±0.10)bc(1.84±0.21)a(1.44±0.14)b(1.04±0.12)d1(1.26±0.13)ab(1.33±0.18)a(1.46±0.09)a(1.33±0.09)a(1.38±0.18)a(1.26±0.13)ab2(1.10±0.08)a(1.52±0.35)ab(1.72±0.51)b(1.63±0.02)ab(1.34±0.21)a(1.10±0.08)a3(1.11±0.07)bc(1.45±0.12)a(1.29±0.12)ab(1.24±0.17)abc(1.37±0.09)a(1.11±0.07)bc4(1.13±0.06)ab(1.35±0.31)a(1.20±0.07)ab(1.34±0.12)a(1.25±0.09)ab(1.13±0.06)ab30(1.12±0.03)b(1.56±0.22)ab(1.43±0.61)ab(1.63±0.23)ab(1.69±0.04)a(1.12±0.03)b1(1.13±0.05)b(1.48±0.09)a(1.11±0.13)b(1.44±0.11)a(1.52±0.25)a(1.13±0.05)b2(1.28±0.06)cd(1.57±0.10)b(1.34±0.12)bcd(1.43±0.14)bc(1.82±0.24)a(1.28±0.06)cd3(1.19±0.34)a(1.51±0.08)a(5.02±5.73)a(1.53±0.08)a(1.50±0.16)a(1.19±0.34)a4(1.21±0.13)ab(1.40±0.14)a(0.89±0.32)b(1.26±0.21)a(1.31±0.16)a(1.21±0.13)ab
貯藏時間/a氫氧化鈉質(zhì)量分數(shù)/%幼苗含水量/g·g-1CKABCDE10(90.44±1.08)a(91.45±0.30)a(91.10±0.28)a(91.17±0.17)a(91.61±0.34)a(90.44±1.08)a1(90.24±0.90)a(90.94±0.91)a(88.24±0.88)b(91.35±0.50)a(91.12±0.53)a(90.24±0.90)a2(90.40±2.23)ab(90.48±0.60)ab(89.08±0.99)b(91.83±0.60)a(91.46±0.17)a(90.40±2.23)ab3(91.13±0.24)ab(90.28±0.84)bc(89.52±0.50)c(91.81±0.52)a(90.75±0.72)abc(91.13±0.24)ab4(91.03±1.04)ab(90.79±0.17)ab(90.25±0.53)b(92.05±0.79)a(90.54±0.83)ab(91.03±1.04)ab20(91.61±0.24)ab(92.74±0.51)a(91.53±0.39)ab(89.59±1.44)bc(88.56±3.45)c(91.61±0.24)ab1(91.90±0.48)ab(92.49±0.95)ab(92.78±0.28)a(91.18±1.29)b(92.48±0.46)ab(91.90±0.48)ab2(92.46±0.47)a(91.34±1.36)ab(90.38±1.28)b(91.59±0.55)ab(92.23±0.64)a(92.46±0.47)a3(91.58±1.13)abc(92.78±0.15)a(92.08±0.33)ab(90.13±1.23)c(90.90±1.19)bc(91.58±1.13)abc4(92.56±0.72)ab(92.81±0.38)ab(93.56±0.26)a(91.74±0.55)b(88.53±1.82)c(92.56±0.72)ab30(91.03±1.44)a(92.70±0.98)a(92.32±1.76)a(92.04±0.73)a(90.91±1.44)a(91.03±1.44)a1(93.24±0.55)a(93.61±0.20)a(71.64±39.03)a(93.02±0.09)a(92.84±0.52)a(93.24±0.55)a2(92.87±0.38)abc(94.01±0.20)a(93.58±0.26)ab(91.64±2.01)bc(92.73±0.33)abc(92.87±0.38)abc3(92.93±1.13)a(93.78±0.34)a(76.51±27.37)a(92.32±0.81)a(92.94±1.02)a(92.93±1.13)a4(93.40±0.68)a(94.26±0.31)a(93.49±0.26)a(92.77±1.18)a(92.75±0.79)a(93.40±0.68)a
表5 氫氧化鈉與赤霉素協(xié)同脅迫處理的薰衣草幼苗長度和根長測定結(jié)果
貯藏時間/a氫氧化鈉質(zhì)量分數(shù)/%根長度/cmCKABCDE10(2.43±0.45)ab(2.70±0.44)ab(4.03±1.55)a(3.00±1.15)ab(2.10±0.26)b(2.43±0.45)ab1(2.70±0.36)a(2.47±0.45)a(2.10±0.40)a(2.37±1.08)a(1.87±0.67)a(2.70±0.36)a2(2.00±0.20)a(2.27±0.84)a(2.33±0.21)a(1.90±0.26)a(1.97±0.55)a(2.00±0.20)a3(3.17±1.33)a(1.93±0.76)a(2.13±0.23)a(2.00±0.44)a(2.63±1.18)a(3.17±1.33)a4(2.33±1.33)a(2.40±0.66)a(1.50±0.30)a(1.90±0.44)a(2.03±0.57)a(2.33±1.33)a20(3.17±1.16)a(2.60±0.66)a(2.70±0.95)a(3.00±0.50)a(2.97±0.85)a(3.17±1.16)a1(2.77±0.57)a(2.80±0.61)a(1.93±0.21)a(2.80±0.61)a(2.13±0.56)a(2.77±0.57)a2(2.83±0.35)a(3.40±0.82)a(3.50±1.56)a(2.80±0.44)a(2.40±0.30)a(2.83±0.35)a3(3.37±0.40)a(3.67±1.61)a(2.77±1.07)a(2.33±0.58)a(2.17±0.29)a(3.37±0.40)a4(2.37±0.32)ab(2.63±0.35)ab(2.40±0.61)ab(1.93±0.83)ab(1.63±0.61)b(2.37±0.32)ab30(2.10±0.36)ab(2.47±0.32)ab(2.67±0.55)a(2.30±0.44)ab(1.73±0.31)b(2.10±0.36)ab1(2.60±0.10)a(2.37±0.32)a(2.23±0.06)a(2.37±0.32)a(1.63±0.51)a(2.60±0.10)a2(1.93±0.25)c(3.03±0.29)a(2.53±0.45)abc(2.27±0.38)abc(2.87±0.65)ab(1.93±0.25)c3(3.07±1.76)a(2.80±0.72)a(2.33±0.67)a(2.33±1.31)a(1.50±0.50)a(3.07±1.76)a4(1.60±0.87)a(2.17±0.12)a(2.03±0.25)a(1.90±0.72)a(1.87±0.68)a(1.60±0.87)a
(A)為種子貯藏時間1 a;(B)為種子貯藏時間2 a;(C)為種子貯藏時間3 a。
由表6可見:貯藏時間和赤霉素均對種子萌發(fā)有顯著影響(P<0.01,P<0.05);除幼苗的干質(zhì)量、含水量外,氫氧化鈉對其他指標均有顯著影響(P<0.01)。對種子萌發(fā)指標的影響程度,由大到小依次為氫氧化鈉和赤霉素協(xié)同脅迫處理、貯藏時間和赤霉素協(xié)同脅迫處理、貯藏時間和氫氧化鈉協(xié)同脅迫處理,P<0.01、P<0.05;“貯藏時間×氫氧化鈉×赤霉素”協(xié)同脅迫處理,對種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)有顯著影響(P<0.01,見表6)。由F值看出,單因素影響由大到小依次為貯藏時間、赤霉素、氫氧化鈉;雙因素影響程度,由大到小依次為貯藏時間和赤霉素協(xié)同脅迫處理、氫氧化鈉和赤霉素協(xié)同脅迫處理、貯藏時間和氫氧化鈉協(xié)同脅迫處理。
經(jīng)皮爾遜(Pearson)相關(guān)性分析,由表7可見:貯藏時間與發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、鮮質(zhì)量、干質(zhì)量、苗長呈負相關(guān)(P<0.01、P<0.05);氫氧化鈉與苗長呈正相關(guān)、與根長呈負相關(guān)(P<0.01);赤霉素,與發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、鮮質(zhì)量、干質(zhì)量呈正相關(guān)(P<0.01,P<0.05),與根長呈負相關(guān)(P<0.01)。由表8可見:發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)間,呈正相關(guān);鮮質(zhì)量與發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)呈正相關(guān),干質(zhì)量與發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、鮮質(zhì)量呈正相關(guān)(P<0.01),苗長與發(fā)芽率、發(fā)芽勢呈負相關(guān)(P<0.01),但根長與發(fā)芽率、發(fā)芽勢呈正相關(guān)(P<0.05)。
表6 氫氧化鈉、赤霉素、貯藏時間協(xié)同脅迫處理對薰衣草種子萌發(fā)和幼苗生長影響的顯著性
表7 氫氧化鈉、赤霉素、貯藏時間的協(xié)同脅迫處理與薰衣草種子萌發(fā)和幼苗生長的相關(guān)系數(shù)
表8 薰衣草種子萌發(fā)與幼苗生長指標的相關(guān)系數(shù)
由表9可見:貯藏1年和3年的種子經(jīng)“質(zhì)量分數(shù)為2%的氫氧化鈉+質(zhì)量濃度為50 mg/L的赤霉素”協(xié)同脅迫處理,最大隸屬函數(shù)值分別為0.95和0.85,貯藏2年的種子經(jīng)“質(zhì)量分數(shù)為1%的氫氧化鈉+質(zhì)量濃度為100 mg/L的赤霉素”協(xié)同脅迫處理,最大隸屬函數(shù)值為1.00。可見,在NaOH的作用下,較低濃度的GA3對薰衣草種子萌發(fā)產(chǎn)生很好的促進效果。
在影響種子萌發(fā)的諸多因素中,種子休眠、貯藏時間對其萌發(fā)具有顯著影響[17]。休眠雖有利于植物防御逆境,具有適應的生態(tài)學意義[18-20],但種子休眠期長導致的發(fā)芽延遲或發(fā)芽率低,則對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成影響。外源激素及化學藥劑處理,是解除種子休眠常用、簡單、易行、有效的方法,具有重要的實踐意義[20]。
種子萌發(fā)進程影響植物的幼苗生長、生物量等生活史特征[21]。本研究中,貯藏1 a的種子,在播種4 d開始萌發(fā),播種10 d時達到最高萌發(fā)率,氫氧化鈉和赤霉素對貯藏1 a的種子解除休眠作用最明顯。貯藏2、3 a的種子,起始萌發(fā)時間比貯藏1 a的種子早2 d(見圖1),這與貯藏時間延長使種皮內(nèi)萌發(fā)抑制物減少有關(guān);但達到最大萌發(fā)率的時間,比貯藏1 a的種子晚2 d,這與薰衣草種子細小(1.002~1.086 mg/粒),貯藏時間延長使種子內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)消耗,萌發(fā)速率下降有關(guān)。
表9 氫氧化鈉與赤霉素協(xié)同脅迫處理對不同貯藏時間薰衣草種子萌發(fā)效果綜合評價的隸屬函數(shù)值
通常,種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)等指標,反映種子的活力狀況[22]。在本研究中,薰衣草種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)間相互均呈現(xiàn)正相關(guān),表明這些指標間的影響是相互促進的(見表8)。
種子發(fā)芽質(zhì)量可通過發(fā)芽率和發(fā)芽勢反映,發(fā)芽勢反映種子發(fā)芽快慢和整齊度,發(fā)芽勢高的種子生活力強,具有一定抵抗自然災害的能力,對田間生產(chǎn)具有指導作用[23-24]。有研究表明,發(fā)芽勢、發(fā)芽率隨著貯藏年限的增加,呈下降趨勢,貯藏1 a的紫花苜蓿種子和秣食豆種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢均顯著高于貯藏3 a的種子[25-26]。本研究中,貯藏1、2 a的薰衣草種子,發(fā)芽率、發(fā)芽勢均大于貯藏3 a的種子(見表2),貯藏1 a的種子在“質(zhì)量分數(shù)為2%的氫氧化鈉+質(zhì)量濃度為50 mg/L的赤霉素”、貯藏2 a的種子在“質(zhì)量分數(shù)為1%的氫氧化鈉+質(zhì)量濃度為100 mg/L的赤霉素”協(xié)同脅迫處理時,發(fā)芽率分別達到77.78%、91.11%(見圖1)。與已有研究報道的薰衣草種子發(fā)芽率(60.42%~62.22%)[11,27]相比,本研究中氫氧化鈉和赤霉素協(xié)同脅迫處理,促進薰衣草種子萌發(fā)的效果更顯著,且提高了種子萌發(fā)的整齊度。本研究表明,貯藏2 a的種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢,總體上略高于貯藏1 a的種子(見表2);推測,隨貯藏時間的延長,種子的休眠作用減弱。
發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)作為衡量種子活力的重要指標,不但使發(fā)芽率指標更細致化和深度化,而且綜合了發(fā)芽速率和生長量評價種子萌發(fā)情況[28]。本研究中,薰衣草種子萌發(fā)指數(shù)、活力指數(shù),由大到小依次為貯藏1 a、貯藏2 a、貯藏3 a(見表3);隨貯藏時間延長,種子內(nèi)營養(yǎng)成分減少,對種子活力產(chǎn)生一定影響[29]。貯藏時間對薰衣草種子萌發(fā)的影響,比赤霉素、氫氧化鈉的影響大,且以負相關(guān)為主(見表7)。但隨貯藏時間延長,薰衣草種子仍保持較高的萌發(fā)活力,貯藏3 a的種子在“質(zhì)量分數(shù)為2%的氫氧化鈉+質(zhì)量濃度為150 mg/L的赤霉素”協(xié)同脅迫處理時,萌發(fā)率達78.89%、活力指數(shù)最高達86.68%,表明哈爾濱地區(qū)薰衣草種子的萌發(fā)能力較強,較耐貯藏,可為高寒地區(qū)薰衣草的引種馴化及推廣應用提供種子資源。
植株的鮮質(zhì)量、干質(zhì)量直接反應植株的生長狀況及有機物積累能力,與植株長勢密切相關(guān)[30]。隨著種子貯藏時間的延長,幼苗高、根長、幼苗生物量等性狀呈下降趨勢[25]。本研究中,薰衣草種苗生物量鮮質(zhì)量、干質(zhì)量、苗長,在“同一質(zhì)量分數(shù)氫氧化鈉和不同質(zhì)量濃度赤霉素”協(xié)同脅迫處理時,均為貯藏1 a的種子苗高于貯藏2、3 a的種子(見表4);氫氧化鈉和赤霉素的協(xié)同脅迫處理對幼苗生長的影響,大于貯藏時間和赤霉素的協(xié)同脅迫處理、貯藏時間和氫氧化鈉的協(xié)同脅迫處理對幼苗生長的影響(見表6)。
植物幼苗地上部分光合能力較弱,根系成為營養(yǎng)物質(zhì)吸收、傳送的主要器官,細根的功能主要是吸收營養(yǎng),粗根的功能主要是運輸養(yǎng)分并使植株穩(wěn)定在土壤中[31]。本研究中,貯藏1 a種子苗的根系有大量細根(見圖2(A)),為種苗茁壯生長提供充足的水分及營養(yǎng)物質(zhì),養(yǎng)分通過資源分配,營養(yǎng)物質(zhì)較多地分布到地上部分,促進種苗伸長。根分配到的營養(yǎng)物質(zhì)相對減少,是導致貯藏1 a的種子苗根較短的原因(見表5、圖2)。而貯藏2、3 a的種子幼苗,主根發(fā)達,細根極少(見圖2(B)、(C)),說明隨貯藏時間延長,種子的營養(yǎng)物質(zhì)被消耗,萌發(fā)后的資源分配傾向于通過根的快速伸長,以便于從外界獲取養(yǎng)分。這與最優(yōu)分配理論和生長平衡假說所強調(diào)的,植物為更有效地獲取環(huán)境中的資源,將資源分配到最需要的器官中結(jié)論相符[31]。
氫氧化鈉和赤霉素對不同貯藏年限的種子萌發(fā)均有一定的促進作用,但每個處理組合對不同指標的影響不同,憑某一指標難以全面評價各處理組的種子萌發(fā)效果。為此,本研究采用隸屬函數(shù)綜合分析,對貯藏1 a和3 a的種子萌發(fā)的最佳處理為“質(zhì)量分數(shù)為2%的氫氧化鈉+質(zhì)量濃度為50 mg/L的赤霉素”協(xié)同脅迫處理,貯藏2 a的種子萌發(fā)的最佳處理為“質(zhì)量分數(shù)為1%的氫氧化鈉+質(zhì)量濃度為100 mg/L的赤霉素”協(xié)同脅迫處理(見表9)。因此,在生產(chǎn)實踐上,根據(jù)種子不同貯藏年限,采用不同氫氧化鈉和赤霉素協(xié)同脅迫處理以達到較好的萌發(fā)和幼苗生長效果,可為薰衣草在我國北方高寒地區(qū)的推廣應用提供技術(shù)支撐。