三翅槭种子生物特性及其发芽实验

熊冬兰,余 潇,邓莉兰

(1.西南林业大学 园林学院,云南 昆明 650224；2.西南林业大学 林学院,云南 昆明 650224)

三翅槭种子生物特性及其发芽实验

熊冬兰1,余 潇1,邓莉兰2*

(1.西南林业大学 园林学院,云南 昆明 650224；2.西南林业大学 林学院,云南 昆明 650224)

以三翅槭模式标本树上的种子为试验材料,观测其基本形态和特性,并通过不同温度处理及不同浓度的赤霉素(GA3)、6-苄基腺嘌呤(6-BA)、吲哚乙酸(IAA)和层积处理后进行发芽实验.结果表明：三翅槭为无胚乳种子；三翅槭种子在15～25 ℃昼夜变温下种子萌发效果最好；不同浓度的GA3、6-BA、IAA均能打破三翅槭种子休眠,提高种子发芽率；层积处理也能较好的提高三翅槭种子发芽率；三翅槭幼苗在不同的生长时期叶片形态有明显差异.

三翅槭；发芽实验；发芽率

三翅槭(Acertrialatum)为槭树科(Aceraceae) 槭属(Acer)植物,迄今为止,三翅槭仅在云南发现有分布.三翅槭因其大部分果实具有三翅而区别于槭属内其它植物.其为落叶乔木,树高达十余米,性喜光,喜酸性土壤,耐干旱和瘠薄.三翅槭秋色叶金黄,树形优美,树冠冠幅较大,叶多而密遮阴效果好,有较高的观赏价值,可用作园林绿化树种[1-3].

目前关于三翅槭繁育的研究报道仅有组织培养和扦插繁育及空中压条繁育,且前人在研究中认为由于三翅槭花杂性同株,雄花与两性花的花期不同,不能完成授粉和授精过程,因此有果无实,不能进行实生繁殖[4-6].因此至今尚无关于三翅槭种子生物学特性及其发芽实验的研究报道.本研究主要通过光学显微镜观察种子形态特性和通过外源激素、不同温度及温层积处理,对三翅槭种子的生物学特性做进行初步研究,以期为进一步研究和开发利用三翅槭提供重要科学依据.

1 材料与方法

1.1 研究区概况

实验区位于云南省昆明市(N24°23′～26°22′,E102°10′～103°40′)西南林业大学校园内,该区域属低纬高原山地季风气候,气候温和,日照长,夏无酷暑、冬无严寒,四季如春.昆明市多年平均气温为14.7 ℃,平均降雨量为1 035 mm,多集中在5～10月.供试种子采自20年生的三翅槭模式标本植株.

1.2 实验方法

1.2.1 果实形态特性观测 观察种子形状、颜色；用游标卡尺分别测量每个果的种子与果翅长度；随机抽取20粒成熟饱满种子用常温水浸泡10 h,用刀片将种子切开,在光学显微镜下观察果实的结构特征.

1.2.2 果实千粒重及有仁率测定 随机抽取50粒去翅种子称重,不回收重复5次,记算出千粒重.随机抽取50粒种子,常温水浸泡10 h后,用解剖刀解剖,记录有仁种子的数量,重复3次,计算有仁率.

1.2.3 果实吸水性测定 随机抽取50粒饱满去翅种子,称重后放入装有蒸馏水的烧杯中,于常温下浸泡.前4 h每隔1 h将种子取出用滤纸将种子表面水吸干后称重,再浸入水中,依次重复,4 h后每隔5 h重复上述操作,直至9 h后,每隔12重复上述操作,直至种子不再增重为饱和.实验共重复3次,记录各次称量数据.

1.2.4 种子发芽实验 种子萌发实验前,用50～52 ℃温水不断搅拌浸泡10 min,待水温降至30 ℃,转入常温水用浸种24 h,选取沉水的种子,用1∶5 000的高锰酸钾浸泡30 min,再用流动清水反复冲洗10 min后,进行以下处理：

1)温度处理.以50粒种子为一组,放入垫有细沙的培养皿中,观察在15、20、25及30 ℃恒温无光条件下种子的发芽率；观察在变温条件下(25 ℃下光照12 h,15 ℃下无光处理12 h)种子的发芽率.每种处理3个重复.

2)激素处理.以50粒种子为一组,分别用50、100及200 mg·L-1的GA3溶液浸种24 h；用0.5、1及2 mg·L-1的6-BA浸种36 h；用5、50、100 mg·L-1的IAA浸种36 h.之后用流动清水反复冲洗残液,再用蒸馏水反复清洗后放入垫有细沙的培养皿中,以蒸馏水浸泡相同时间的作为对照(CK),放入培养箱中,在25 ℃恒温、90%湿度的无光环境下进行发芽实验,每组3重复.

3)层积处理.于2015-2016年11月采摘种子,部分种子室温储存；部分种子经高锰酸钾消毒后和高温灭菌后的湿沙子混匀,放入4 ℃冰箱储存,部分种子经98%浓硫酸浸泡5 min后清水洗净后与湿沙子混匀放入4 ℃冰箱储存；来年3月份取出在设置为昼25 ℃ 12 h、夜15 ℃ 12 h的培养箱中进行发芽实验.用室温储存的种子作为对照,每个处理3个重复.

1.2.5 数据处理与分析 使用EXCEL统计和计算数据平均值,SPSS 16.0在做单因素显著性差异分析,所有分析均为0.05间显著性差异水平(P<0.05).

2 结果与分析

2.1 果实形态特性观测

三翅槭大部分为具三翅的坚果,偶有四翅,成熟后果皮颜色为黄褐色,小坚果为球形,果的平均翅长为(10.25±1.91)mm,平均坚果长(4.28±0.50)mm.在光学显微镜下观察发现,三翅槭的种子为无胚乳种子,子叶条带状、扁平,折叠或卷曲(图1).

图1 三翅槭的种子(图A为幼果形态；图B为幼果解剖形态；图C为成果形态；图D为成果解剖形态)Fig.1 Seed of Acer trialatum (Fig.A is a shape of young fruit,Fig.B is a shape of young fruit anatomy,Fig.C is a shape of ripe fruit,Fig.D is a shape of ripe fruit anatomy)

2.2 果实千粒重、有仁率及吸水特性

根据计算,三翅槭坚果去翅平均千粒重为6.72 g；平均有仁率为53.3%.将三翅槭坚果在室内常温条件下浸入水中,33 h内其吸水率变化规律主要分为三个阶段,在0～2 h,三翅槭种子的吸水速度较快,吸水率为75.3%,之后在2～9 h种子吸水速度减缓,吸水率下降至1.7%.9～21 h吸水率又有所增加,为8.8%,之后种子吸水率变化不大.实验结果表明三翅槭种子的种皮具有较好的透水性,所以种皮的透水性不是抑制其发芽的主要原因.

2.3 种子发芽实验结果

2.3.1 不同温度和光照处理对三翅槭发芽率的影响 从表1中可以看到,在15 ℃恒温无光处理下的发芽率为9%；在20 ℃恒温无光处理下的发芽率11%；在25 ℃恒温无光处理下发芽率为20%；在25 ℃光照12 h处理下发芽率为18%；在30℃恒温无光处理下三翅槭种子的发芽率为13%；在变温处理 (昼25 ℃下处理12 h,夜15 ℃下处理12 h) 下三翅槭种子的发芽率为25%.可见变温条件下发芽率较其他处理显著升高.

表1 不同温度处理对三翅槭种子发芽率的影响

(表中a，b，c表示不同光照和温度处理间达到0.05的显著性差异水平,P<0.05)

2.3.2 不同激素处理对三翅槭发芽率的影响 从实验结果(见表2)，在100和200 mg·L-1GA3处理下发芽时间较对照(CK)显著提前,发芽率较CK分别显著升高50%和58%.在6-BA处理下,0.5 mg·L-1处理的发芽率较CK显著升高110%,1 mg·L-1处理的发芽率较CK显著升高160%,2 mg·L-1处理的发芽率较CK显著升高130%.在10、50和100 mg·L-1·GA3处理下发芽时间均较CK提前,发芽率也均较CK显著升高,分别升高了100%、109%和127%.

表2 不同激素处理对三翅槭种子发芽率的影响

(表中a，b，c表示同一激素不同浓度处理间达到0.05的显著性差异水平,P<0.05)

2.3.3 不同温度处理对三翅槭发芽率的影响 从表3可以看出,直接层积处理和浓硫酸浸泡后的层积处理三翅槭种子的发时间均较室温储存处理提前,发芽率也显著提高(P<0.05),分别提高了144%和100%.

表3 层积处理对三翅槭种子发芽率的影响

(表中a，b，c表示不同处理间达到0.05间的显著性差异水平,P<0.05)

2.4 种子萌发及幼苗形态特征

三翅槭种子经处理后萌发,第10 d开始萌发,萌发持续两周左右.萌发第2 d出现子叶鞘突起,乳黄色(图B),第3 d形成子叶鞘,第10 d长出第1片真叶,1个月时长出第二对真叶(图B),第3个月时长出第5对真叶(图C),叶缘无明显锯齿,18个月后株高153 cm,叶缘有明显锯齿(图D),由此可见,三翅槭植物在不同的生长阶段叶片形态也会有明显差异.

图2 三翅槭幼苗各发育时期(图A为萌发期;图B为幼苗期;图C为3个月时期;图D为18个月时期)Fig.2 Development phases of Acer trialatum seedlings (Figure A for germination period,figure B for the seedling period,figure C for the 3 month period,D for 18 month period)

3 讨论与结论

不同的植物种子由于生物学特性差异发芽的温湿度以及光照等环境条件需求有所差异.本实验以三翅槭种子为研究材料,通过观测其形态特征及以不同的光照和温度处理,得到如下实验结果,三翅槭为无胚乳种子,去翅平均千粒重为6.72 g,平均有仁率为53.3%.通过在不同的温度处理下发芽实验发现,15～ 25 ℃变温处理为三翅槭种子最适发芽温度环境条件.

有研究表明,槭树属植物种子具有休眠的特性且含发芽抑制物[4-5],植物生长调节剂能够代替低温层积处理打破种子休眠,消除脱落酸等化学物质对种子萌发的抑制作用,使种子细胞分裂从而促进种子胚的发育和种子发芽[7-8],不同的植物对植物生长调节剂的敏感程度不同.在本试验中,三翅槭种子在50、100和200 mg·L-1的GA3处理下,发芽时间显著提前,发芽率在100 mg·L-1和200 mg·L-1处理间显著提高；在0.5、1和2 mg·L-1的6-BA处理下发芽率显著升高,尤其在1 mg·L-1处理下,发芽率最高；在10、50和100 mg·L-1的IAA处理下,发芽率随着激素浓度的升高而升高.由此可见,三种外源激素对打破三翅槭种子休眠起到了积极的作用.

低温层积是促进种子萌发有效的手段,在生产被广泛使用,尤其是对一些有生理休眠的木本种子来说是最有效的一种方法之一,种子在低温层积的过程中不仅可以使种皮软化,还可以增加种子的通气透水性,使种子胚萌发所需的酶、激素、可溶代谢物质以及其它化合物达到足够的水平[9].在本试验中,直接层积处理和浓硫酸浸泡后层积处理三翅槭种子的发芽率均较室温储存处理升高且发芽时间提前,由此可见,层积处理对三翅槭种子降低种皮障碍起到较好效果.

[1] 邓莉兰,魏开云,樊国盛.云南槭属植物一新种[J].云南植物研究,2003,25(2):197-198.

[2] 黄晓霞,邓莉兰,樊国盛.三翅槭花形态研究[J].西南林学院学报,2004,24(3):7-9.

[3] 程小毛,岳琳,黄晓霞,等.基于AFLP标记技术的三翅槭与三角枫亲缘关系分析[J].中国农学通报,2011,27(16):79-83.

[4] 石柏林,吴家森,钟泰林.6种槭树属植物种子特性及其发芽试验[J].浙江林业科技,2006，26(3):38-40.

[5] 曹武,杜海艳,徐卫华,等.三角枫的生物学特性及培育技术[J].中国野生植物资源，2007(6):68-69.

[6] 黄晓霞.三翅槭生物学特性及繁殖研究[D].昆明,西南林学院,2005.

[7] 胡晋.种子生物学[M].北京:高等教育出版社,2006.

[8] 李畅,苏家乐,陈 璐,等.赤霉素浸种对毛毡杜鹃种子萌发的影响[J].江苏农业科学,2011，36(9):278-279.

[9] 瞿辉,周军,刁春武.不同温度、时间层积处理对北美鹅掌楸种子发芽影响[J].林业科技开发,2005(5):17-19.

责任编辑：高 山

Biological Characteristics and Germination Experiment ofAcertrialatumSeeds

XIONG Donglan1,YU Xiao1,DENG Lilan2*

(1.Faculty of Landscape Architecture,Southwest Foretry University,Kunming 650224,China; 2.Faculty of Forestry,Southwest Foretry University,Kunming 650224,China)

Taking the holotype tree seeds ofAcertrialatumas experimental materials,we observe the basic form and characteristics and make a germination experiment through the different temperatures treatment and different concentrations of GA3,6-BA,IAA treatment and stratification treatment.The results show that:Acer trialatum is an exalbuminous seed;the best temperature of germination at 15～25℃,different concentrations of GA3,6-BA and IAA can break the seed dormancy and improve germination,and stratification can improve the seed germination rate;the leaf morphology ofAcertrialatumseedlings has obvious differences in different growth stages.

Acertrialatum;germination experiment;germination rate

2017-04-19.

云南省第二次国家重点保护野生植物资源调查(09930-216304).

熊冬兰(1991-),女,硕士生,主要从事园林植物与观赏园艺的研究；*

邓莉兰(1976-),女,教授,博士生导师,主要从事树木学和园林植物的开发与利用的研究.

1008-8423(2017)03-0261-04

10.13501/j.cnki.42-1569/n.2017.09.004

S792.35

A