黑樱桃种子休眠机理及处理方法的研究

邹威 陶双勇 王庆斌

摘要：  对黑樱桃种子处理方法进行研究的结果表明，生理后熟和抑制物质的存在是造成黑樱桃种子休眠的主要原因，暖温层积90天后再冷温层积120天可以有效打破种子的休眠，其中暖温层积是种胚后期发育的主要时期，而冷温层积是消除抑制物抑制作用的关键。

关键词：  黑樱桃;  休眠机制;  层积方式

黑樱桃（Cerasus maximowiczii）又名暴马榆、深山樱，是蔷薇科樱属落叶乔木，在我省星散分布于小兴安岭以南山区的针阔混交林内，数量极少。其木材油漆性能良好，适用于细工及旋作，可用于家具、精细器具及雕刻等。黑樱桃树高可达7m，枝繁叶茂、树姿优美;盛花时满树白花，洁净如雪，清丽宜人;果实初为红色、后为紫色、熟为黑色，色彩变化丰富，具有较高的观赏价值，是优良的观赏绿化树种及蜜源植物。

项目对牡丹江地区现有黑樱桃资源调查后发现，黑樱桃野生资源分布较窄，种子自然萌发率低，天然更新困难。目前，黑樱桃人工栽培较少，尚未见相关育苗、造林技术等研究报导。本文在已有相关研究的基础上[ 1 - 2 ]，研究低温层积和变温层积处理过程中种胚形态及内源抑制物活性的变化规律，探讨黑樱桃种子的休眠机制及催芽方法，旨在为黑樱桃播种育苗技术的完善提供理论基础和技术支持。

1 研究内容与方法

1. 1 黑樱桃野生资源调查与种子的采集

该野生资源分布区位于牡丹峰国家森林公园海拔1 085 m的山顶，地理位置129.58°E，44.60°N。黑樱桃星散分布于道路两侧的针阔混交林，林内主要乔木树种为花楷槭、青楷槭、风桦、水曲柳、山杨、簇毛槭、花楸、臭冷杉等，主要灌木类有黄花忍冬、东北山梅花、翅卫矛、毛榛子等。物候期观测结果表明，该分布区黑樱桃盛花期为6月上旬，果实成熟期为8月中下旬，受林分密度、光照强度等因素的影响，个体间结实量、成熟期有较大区别。

结合野生资源调查，参照观赏树种优树选择标准，项目以主干通直、圆满、无弯曲;树冠完整美观、透视率<20%;树龄15年以上、结实量大为选择标准，选择出14株优树作为采种母树。自2016年起连续3年分家系采集黑樱桃种子，用于播种育苗试验，每年8月中旬采集黑樱桃成熟果实，经揉搓、漂洗、阴干、筛选后得到纯净种子，千粒重44.97 g。

1 .2 研究方法

1. 2. 1 种皮透性测定

取新鲜种子1 g用解剖针人工剥除外种皮，以完整种子为对照，在25 ℃光照培养箱内进行吸胀试验，每10 h测量吸水率，至种子达到恒重，吸水率=（吸水后重量-吸水前重量）/吸水前重量，试验设3次重复，取测量平均值。

1. 2. 2 种子层积方式

种子处理时间为每年8月末至次年4月中旬，共计220天左右。试验采用冷温层积和变温层积两种方式，具体操作为：（1）冷温层积，8月末种子采集后装入布袋，放置于冰箱保鲜层（<5 ℃）保存（90天），待室外土壤上冻后，挖坑室外沙藏（120天）;（2）变温层积，种子采集后于室内阴凉通风处混沙层积，保持温度在10～15 ℃，每天翻动种子并适当喷水保湿（90天），至室外土壤上冻后，与处理1种子一起室外沙藏（120天）。

1. 2. 3 层积过程中种胚形态的观测

选取3个时间点，分别为暖温层积前、层积90天和层积220天，分别取两种方式处理的种子各50粒，清洗干净后人为剥除外壳及种皮，解剖针沿中轴线纵切，露出种胚，显微镜下测量种胚與胚乳的百分比，对比两种处理方式对黑樱桃种胚发育的影响。

1. 2. 4 层积过程中内源抑制物活性的测定

参照王晶英《植物生理生化实验技术与原理》中种子内源抑制物的提取方法[ 2 ]，分别于3个时间点，取两种层积方式处理的种子各5 g，研碎加蒸馏水20 mL，50～60 ℃水浴中浸提0.5 h，然后加入1 mol/m3 HCL调等电点至pH=3，加入10%醋酸铅至蛋白质沉淀完全，过滤后调节pH至2～3，加入无过氧化物乙醚5 mL，充分振荡后静置5 min，将上层乙醚溶液移入容量瓶，待乙醚挥发后定容为10 mL，得到提取液。以白菜种子为试验材料，试验不同时期、不同浓度的提取液对白菜种子萌发、生长的影响，依此来测定判断内源抑制物的生物活性。

2 结果与分析

2. 1 外种皮对黑樱桃种子吸水率的影响

外种皮中坚硬的厚壁细胞能够减少机械伤害对植物种子的影响，但在种子萌发时外种皮会阻碍水分的进入，从而降低种子的发芽率，是造成种子休眠的主要原因之一。

从图1可以看出，两种方式种子对水分的吸收主要集中在前10 h，吸水率分别达到总吸水率的68%和79%，剥除外种皮后种子水分吸收速度更快。60 h后种子吸水饱和至恒重，吸水率分别为0.336和0.360，差异不显著。因此，黑樱桃外种皮只是对水分吸收速率有影响，种子吸水饱和至恒重时，是否剥除外种皮对种子的吸水率影响不大，这说明种皮障碍不是黑樱桃种子休眠的原因。

2. 2 层积过程中种胚形态的变化规律

种子后熟是指种子虽然已达到形态成熟，但其生理未成熟、种胚发育不完全，它需要一段生理生化变化的过程，才能具备萌发能力的现象。林业育苗对此类种子多采用层积处理的方式，不同的层积温度对种胚生长发育存在一定的影响，因此，研究层积过程中种胚形态的变化规律是制定种子处理措施的基础。

从表1可以看出，冷温层积和变温层积后黑樱桃种子的胚率分别为31.12%和35.21%，差异显著，说明变温层积有利于黑樱桃种胚的生长发育。同时变温层积前后种子胚率增加了7.46%，说明黑樱桃种子存在着后熟现象。两种层积方式种子胚率的增加主要集中在0～90天，比较层积温度的变化规律，试验认为：温度范围3～15 ℃时，黑樱桃种子胚率的增长速度与层积温度成正比。

2. 3 层积过程中种子浸提物生物效应试验

抑制物的存在是造成种子休眠的重要因素，按照A.A.Khan《种子休眠和萌发的生理生化》的观点[ 1 ]，抑制作用的本质是酶活性水平的调节，而控制抑制作用的主要因素是温度。从表2可以看出，层积处理前种子浸提液对白菜种子的萌发和小苗的生长存在抑制作用，且抑制作用随着浸提液浓度的提高而增加，浸提液为70%时，白菜种子的发芽率从对照的71.3%降为17.1%，且苗高、根长均有大幅度下降，说明黑樱桃种子存在着抑制白菜种子萌发的物质。

两种层积方式层积90天后，70%浓度浸提液处理的白菜种子发芽率分别为48.6%和38.4%，低于对照的71.3%，但较层积前分别提高了30.5%和21.3%，说明层积可以降低黑樱桃种子内抑制物的活性，同时层积温度越低，下降速度越快。层积220天后，两种层积方式处理种子的浸提液对白菜种子的发芽率影响差异不大，虽然较对照有少量降低，但在白菜小苗的苗高、根长数据上均高于对照，可能浸提液中的营养物质对白菜幼苗的生长有一定的促进作用。

从试验结果可以看出，萌发抑制物的存在是造成黑樱桃种子休眠的另一个主要原因，两种层积方式均可以消除种子萌发抑制物的活性，但温度范围3～15 ℃时，温度越低，抑制物活性降低越快。

2. 4 层积方式对黑樱桃种子萌发的影响

2017年4月25日，将室外沙藏处理的黑樱桃种子取出后放入冷库，进行催芽试验（4～6 ℃），1周后播种，试验随机选择两种层积方式处理的种子各200粒，每隔7天调查种子萌发率，萌发标准为种子胚根>0.5 cm。

由表3可知，冷库催芽1周后，变温层积处理的200粒种子中有43粒胚根伸长>0.5 cm，萌芽率为21.5%;而冷温层积处理200粒种子中有3粒萌发，萌芽率1.5%。播种后，由于遮荫网及土层覆盖减缓了种子温度的升高，避免了种子进入二次休眠，萌发率有不同程度的提高。播种7天后，变温层积处理的200粒种子中有63粒萌发，萌芽率为31.5%，之后萌芽率无明显增加。而冷温层积处理种子播种后有少量萌发，但萌芽率不超过4%，不满足生产育苗的要求，这部分种子经两次低温层积，第三年春季仍能萌发。

播种试验认为：变温层积可以打破黑樱桃种子的休眠，同时，种子层积后的调制温度是黑樱桃种子处理的关键，温度过高（>15 ℃），种子会进入二次休眠;温度过低（<5 ℃），种子萌发较慢，且出芽不齐，影响苗木秋季的木质化程度，从而对苗木越冬造成影响。

3 结论

研究结果表明，生理后熟和抑制物质的存在是造成黑樱桃种子休眠的主要原因，冷温层积和变温层积均可以消除种子萌发抑制物的活性，但低温层积不利于种胚的后期发育，因此，单一的冷温层不能打破黑樱桃种子的休眠。

变温层积处理可以打破黑樱桃种子的休眠，层积处理后种子的调制温度是黑樱桃种子处理成败的关键，其适宜的调制温度还有待进一步的试验。

参考文献

[1] A.A.Khan.  種子休眠和萌发的生理生化[M].  北京：  农业出版社，  1977.

[2] 王晶英，  敖红.  植物生理生化实验技术与原理[M].  哈尔滨：  东北林业大学出版社，  2003.

[3] 唐安军，  龙春林，  刀志灵.  种子休眠机理研究概述云南植物研究[J].  云南植物研究，  2004，  26（3）：  241 - 251.

[4] 郝龙飞，  王庆成，  张彦东，  等.  山桃稠李种子休眠机理及催芽技术[J].  东北林业大学学报，  2011，  29（3）：  5 - 7.