不同家系火力楠种子性状变异及外源赤霉素对种子萌发的影响

粟莉圆，苏丽华，覃建彬，梁馨元，李建凡，梁 机

(1.广西大学林学院，南宁 530004； 2.广西象州县林场，广西 来宾 546100；3.广西玉林市林科所，广西 玉林 537000)

火力楠(MicheliamacclureiDandy)，又称醉香含笑，木兰科含笑属常绿乔木，分布在我国海南、广东、广西等地，多生长在海拔800 m以下[1]，是我国南方重要的乡土阔叶用材和多功能高效益树种。其立地条件对土壤要求不严格，具有生长快，适应性强等特点[2]，可作为改良土壤、城市绿化树种；木材结构细,纹理直, 带有香气，不易开裂；可作为优良建筑用材、门窗及板材等[3-4]；花与果实可提取植物油。火力楠还可用作防火林带[5]。杉木与火力楠混交林常用于林业生产造林中，可改善杉木人工林结构、增加土壤肥力和提高生产力[6-10]。赤霉素是一种应用及研究上常用的植物激素，它能促进细胞延长和分裂，调控种子萌发[11-17]，因此对具有休眠特性的种子常常选用赤霉素来打破休眠，促其萌发[18]。赤霉素还可增加某些经济果树的果实产量[19]，但过度使用赤霉素处理会影响种子正常生长[20]。目前，火力楠在生物学特性、种子性状、种质资源收集保存、实生幼苗形态差异、育苗、造林方面有较多的研究[21-27]，对火力楠种子萌发特性的研究较少。本研究通过对不同家系火力楠种子进行发芽试验，研究外源赤霉素对火力楠不同家系种子萌发效应的影响，为火力楠育苗实践提供参考。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验用5个不同家系火力楠种子由广西玉林市林科所提供，于2018年11月采收，12月于广西大学林学院洗净假种皮后进行试验，测定种子的表型性状、净度、千粒重及含水量等指标，进行发芽试验。

1.2 试验方法

选取健康、饱满的不同家系种子(7、24、36、39、42号)，40 ℃温水浸种至自然冷却，0.5%高锰酸钾溶液消毒2 h，流水冲净，放入0、100、200、300、600、1 200 mg·L-1赤霉素溶液中浸泡12 h。培养皿消毒后铺2层滤纸，加入灭菌蒸馏水至饱和，确保种子能够正常吸水。每个培养皿摆放50粒种子，2个培养皿共100粒种子为1次重复，设3次重复。将培养皿移入光照培养箱中(温度为25 ℃、湿度80%、光照强度3 000 lx)，光照周期为光照12 h黑暗12 h。以种子胚根露白为发芽标准，每天定时记录种子的发芽数，发芽第7天记录发芽势，直到连续3 d发芽数不再变化为止，记录发芽率。种子发芽结束后，将幼苗从培养皿中取出用吸水纸吸干表面水分，立即用电子天平称量火力楠幼苗鲜重，并测量幼苗的子叶长、子叶宽、胚根长和下胚轴长。

1.3 指标测定

1.3.1种子形态测定

将各家系的种子按照四分法随机选取30粒，用电子数显游标卡尺逐粒测量种子种长、种宽、种厚，并计算种子长宽比和厚宽比。

1.3.2种子品质指标测定

按《林木种子检验规程》(GB 2772-99)要求测定千粒重、净度、发芽率与发芽势。

千粒重：随机挑选火力楠种子1 000粒称重，3次重复，取平均值。

净度(%)=[(种子总重量-杂质质量)/种子总重量]×100%;

发芽率(%)=(发芽粒数/测定种子总数)×100%;

发芽势(%)=(第7天正常发芽种子数/供试种子数)×100%。

1.3.3发芽后幼苗生物量测定

使用精度为1 mm的直尺测量发芽后的幼苗的子叶长、子叶宽、上胚根长和下胚轴长；用电子天平称量幼苗鲜重。

1.4 数据处理

使用Excel 2013软件进行记录和统计，发芽计数及百分比数据经对数转换后用SPSS 24.0软件进行方差分析和显著性比较。

2 结果与分析

2.1 火力楠不同家系种子性状分析

对火力楠5个家系种子性状进行变异分析(表1)，结果表明，种长、种宽、种厚、千粒重间差异显著(p<0.05)，长宽比差异不显著。种子的种厚变异程度最大，变幅为3.94～5.97 mm，变异系数达18.90%，其次是含水量，为5.19%。由表2可知，供试火力楠不同家系种子横径为6.92～7.08 mm，纵径为10.07～10.28 mm，厚度为3.94～5.97 mm，24号家系种子长、宽、厚均最小，与另外4个家系差异显著；千粒重最高为42号家系(101.1 g)，24号家系千粒重最低(97.7 g)，各家系种长、种宽、种厚、千粒重的大小顺序均为42号>39号>36号>7号>24号，据此供试火力楠种子可分为大、中、小粒类型。净度98.97%～99.70%，含水量14.2%～16.4%。火力楠家系种子性状变异系数顺序为种厚>含水量>千粒重>种宽>种长>厚宽比>净度>长宽比，表明火力楠种子的种厚变异程度最高，种长、种宽、种厚与千粒重呈正相关。

表1 火力楠不同家系种子性状的方差分析

表2 火力楠不同家系种子性状变异

2.2 赤霉素对火力楠不同家系种子萌发的影响

不同浓度赤霉素溶液对火力楠种子萌发试验方差分析结果如表3所示，不同赤霉素浓度处理与对照间发芽率和发芽势指标差异显著(p<0.05)，从表4可以看出，经处理的火力楠种子发芽率为7.5%～60.4%，发芽势为3.1%～45.0%，随着赤霉素浓度的升高，发芽率与发芽势呈先上升后下降趋势。100 mg·L-1、200 mg·L-1、300 mg·L-1赤霉素处理能提高种子的发芽率和发芽势，发芽率比对照分别高出24.7%、6.1%、3.6%。600～1 200 mg·L-1赤霉素处理的种子发芽率、发芽势均显著低于对照，发芽率比对照低13%～28.2%。

表4 赤霉素处理火力楠不同家系种子的发芽情况

表3 赤霉素处理火力楠不同家系种子的发芽情况方差分析

由图1可知，各家系发芽率在相同赤霉素浓度处理下存在差异。未经赤霉素处理的种子中，42号种子发芽率最高，其次是39、36、7号，24号种子发芽率最低。经不同浓度赤霉素处理后与对照(ck)相比发现，100 mg·L-1赤霉素浓度处理的42号家系种子发芽率最高(88.3%)，其次是39、36、7号，发芽率最低的为24号(24.7%)。600 mg·L-1、1200 mg·L-1赤霉素处理的5个家系种子发芽率均显著低于对照。可见100 mg·L-1赤霉素对火力楠种子萌发有促进作用，高浓度赤霉素处理则产生抑制。参试家系中大种粒类型的42号家系种子发芽率最高，其次是39号、36号、7号，小种粒类型的24号家系种子发芽率最低，说明种子种长、种宽、种厚、千粒重对火力楠种子发芽有明显影响，也意味着种粒形态性状与发芽率密切相关。

注：不同小写字母表示处理间差异显著(p<0.05)。图1 赤霉素处理对火力楠不同家系种子发芽率的影响

2.3 赤霉素浸种对火力楠幼苗生物量的影响

方差分析结果(表5)表明，不同浓度赤霉素处理的火力楠种子发芽后形成的幼苗子叶长、子叶宽、上胚轴、鲜重间存在差异。由表2～表6、图2可知，各家系生物量随赤霉素浓度的增加而降低，在100 mg·L-1赤霉素浓度处理下火力楠幼苗总体生物量最高，与对照相比差异不显著，幼苗平均子叶长、子叶宽、上胚轴、鲜重分别比对照高21.4%、32.1%、27.5%、30.4%。1 200 mg·L-1赤霉素浓度处理下火力楠幼苗总体生物量最低，与对照存在显著差异。说明高赤霉素浓度处理火力楠会抑制幼苗生长。

注：不同小写字母表示处理间差异显著(p<0.05)。图2 不同浓度赤霉素浸种对火力楠幼苗生物量的影响

表5 赤霉素浸种处理火力楠幼苗生物量方差分析

3 讨 论

不同火力楠家系间种子大小不一，形态性状存在显著差异，其中以种子的种厚变异系数最大。火力楠种子属于顽拗性种子，外被红色假种皮。陈洁等研究发现，木兰科植物种子性状在很大程度上影响到种子的发芽率[28]。本研究中，42号家系种子最饱满，种粒大，是其具有相对较高发芽率的重要原因之一。黄丽丹等研究也发现，火力楠不同家系种子间性状有差异，发芽率与千粒重呈正相关趋势[22]；唐庆兰等研究表明，种长、种宽、千粒重明显影响其子代的苗高与地径生长[29]。本试验中种长、种宽、种厚、千粒重最大的42号种子发芽率最高，种长、种宽、种厚、千粒重最小的24号种子发芽率最低，与前人的研究结果相类似。

适宜浓度赤霉素可打破种子休眠，促进种子萌发。本研究表明，100～300 mg·L-1赤霉素处理种子能提高发芽率，100 mg·L-1赤霉素处理下火力楠种子发芽率、发芽势最高。600、1 200 mg·L-1赤霉素处理的火力楠种子发芽率比对照低，说明较高浓度赤霉素会抑制火力楠种子发芽。

对不同赤霉素处理下火力楠种子萌发后幼苗生物量分析显示，经100 mg·L-1、200 mg·L-1、300 mg·L-1赤霉素处理的火力楠种子幼苗生物量与对照相比有提高，100 mg·L-1赤霉素处理火力楠幼苗生物量最高，600 mg·L-1、1 200 mg·L-1赤霉素浓度处理火力楠种子幼苗生物量低于对照。所以选用100 mg·L-1赤霉素浓度处理火力楠种子可提高种子发芽率，对幼苗生长也起促进作用。

本实验中，100～300 mg·L-1的赤霉素浸种可以显著促进火力楠种子的萌发，其中100 mg·L-1处理的42号家系火力楠发芽率、幼苗生物量最高。可见适宜浓度的赤霉素浸种均有利于火力楠种子的萌发与幼苗生长，因此在火力楠育苗生产实践中，可以考虑使用赤霉素进行浸种处理，从而提高出苗率和苗木质量。