夏蜡梅种子形态结构和种子萌发研究

赖小连， 颜立红， 颜玉娟， 陈王赋

(1.中南林业科技大学风景园林学院， 湖南 长沙 410004； 2.湖南省森林植物园， 长沙 410116)

夏蜡梅(CalycanthuschinensisCheng et S.Y.Chang)又名夏梅，系蜡梅科(Calycanthaceae)夏蜡梅属(Calycanthus)多年生落叶灌木，是我国特有的第三纪孑遗植物，自然分布区域十分狭窄，濒临灭绝，为国家二级珍稀重点保护植物[1]。夏蜡梅仅分布于浙江省临安顺溪坞、茶园源以及龙门坑一带大雷山、苦李湾、大明山以及千亩山等地[2]和安徽省的龙须山[3]，各群体间存在遗传分化，多样性程度不高[4-6]。野生种群一般分布在海拔600～1 000 m的山坡或溪谷中，伴生在常绿阔叶林或常绿落叶阔叶混交林中。夏蜡梅在5月中旬到6月开放，与在冬天开花的蜡梅明显不同，花大，顶生，外被花瓣白色，边缘淡紫色，内被片淡黄色，具有很高的观赏价值，是城镇绿化配置灌木层花卉的最佳选择，既可观赏又能改造环境，是蜡梅家族中出类拔萃的名贵观赏花木[1]。

夏蜡梅分类地位独特，自发现以来就引起国内外广泛的关注，目前研究主要是关于夏蜡梅种子萌发[7-8]、播种育苗[9-11]、抗逆性[12]和遗传多样性[13-14]等方面，但未见关于夏蜡梅种子形态结构特性方面的报道。本研究通过常规观察方法和石蜡切片观测夏蜡梅种子形态结构、大小和吸水特性，并通过对种子沙藏和种皮刻伤处理进行播种实验，为夏蜡梅植物分类、引种和播种育苗选择合适催芽方法提高发芽率提供参考。

1 材料与方法

1.1 材 料

供试材料为2018年10月采于浙江省杭州植物园栽培的夏蜡梅植株上的种子，自然干燥后室内常温贮藏和部分湿沙层积贮藏。

1.2 方 法

1.2.1种子大小测定

千粒重测定：随机选取相对饱满的种子100粒，6个重复，种子除去杂质，用精确度0.000 1 g的分析天平称量，最后结果换算成千粒质量，计算平均值和标准误差。

随机选取100粒饱满的种子，用数显游标卡尺测量种子大小，长度指种子着生种脐的一端至相对端间的轴长；宽度指垂直于长度轴的种子最大直线距离；厚度指垂直于宽度的第三平面的直线距离[15]，精确度0.01 mm，计算变异系数(CV)=(标准差/平均值)×100%。

1.2.2种子形态观察

随机选取若干籽粒饱满的种子，用MZ 62体视显微镜对种子形态进行观察并拍照。参考李正理[16]的石蜡切片方法观察夏蜡梅种胚解剖结构：将成熟种子表皮剥除，放于称量瓶中用50% FAA固定，抽气4 ℃冰箱冷藏24 h以上，经梯度乙醇脱水，二甲苯透明、浸蜡、换蜡3次、包埋、进行切片、展片、脱蜡、染色，中性树胶封片，再放入Motic BA 410显微镜下观察拍照。

1.2.3种子吸水率

采用称重法测定夏蜡梅种子的吸水率。分别将种皮良好和刻破种皮的夏蜡梅种子称重并记录质量，称重(W0)精确至 0.001 g，每组3个重复，每个重复30粒，再放入小烧杯中室温情况下用蒸馏水浸泡，开始吸水前12 h，每隔2 h取出，吸水纸擦干水分，称量吸水后种子重量(Wh)，之后每隔12 h测一次，直到48 h结束，分别计算每个时间段种子的吸水率。

吸水率(%)=[(Wh-W0)/W0]×100%。

1.2.4不同贮藏方法对夏蜡梅种子萌发的影响

不同贮藏方法： 1) 湿沙层积4个月种子； 2) 干藏种子刻破种皮。以正常干藏种子为对照(ck)，各个处理种子先用500倍多菌灵溶液浸泡10 min，取出用清水反复冲洗干净，之后用蒸馏水浸泡24 h，每个处理32粒种子，设3个重复，于2019年3月15日播种于湖南省森林植物园露地苗圃。

播种采用4×8的穴盘，栽培基质为珍珠岩∶蛭石∶泥炭土体积比为1∶1∶1的混合基质，播种前一周用0.2%高锰酸钾溶液进行消毒，一穴一粒种子，覆土约1 cm，播种后每天观察发芽情况，以种壳露出表土的时间记为初始发芽时间，待苗发育2片完整真叶时用盆移栽至林荫处，移栽一个月后统计移栽成活率。

发芽率(%)=(正常发芽种子粒数/供试种子总数)×100%；

发芽势(%)=(到达高峰时正常发芽种子粒数/供试种子总数)×100%；

移栽成活率(%)=(移栽成活苗数/移栽总苗数)×100%。

1.3 数据分析

用Microsoft excel 2010软件对数据进行计算和整理，SPSS 22软件进行方差分析，Origin 9.1软件作图。

2 结果与分析

2.1 夏蜡梅种子大小

夏蜡梅单粒种子长(14.055±0.890)mm,宽(6.943±0.330)mm,厚(6.246±0.301)mm；长宽比为2.027±0.141，变异系数最大，为6.96%；千粒重(266.939±9.030)g，变异系数分别为6.33%、4.75%、4.82%、6.96%、3.38%，种子大小形状变异总体较为稳定。

2.2 夏蜡梅种子形态结构

夏蜡梅种子由于被钟状果托所束，彼此相互挤压形成不规则的长纺锤状或长圆形。由图1 g～i可知，种子仅由种皮和胚两部分组成，为无胚乳种子类型。种皮分外种皮和内种皮：外种皮深棕褐色、十分坚硬致密(图1 a～e)，表面有光泽，种脐斜切，稍凹陷呈圆形(图1 d)，种皮腹面可观察到两条脐条将种皮分为两半，脐条一端连接种脐，脐沟匙形凹陷(图1 b)与另一端相互连接形成一短尾状突起，种脐及先端突起处被白色绵毛；内种皮(图1 f)薄膜状，浅褐色，临脐沟处颜色较深，为褐色，干燥种子内种皮紧贴种胚，稍皱，如图1 k所示，内种皮一端有肉质薄膜状衍生物并从子叶卷合中心延伸直达种胚内部。

胚位于种子中央，子叶发达，一对子叶相互卷合、肥厚，占种胚绝大部分，乳白或近微黄色，图2 A、图2 B所示为夏蜡梅种胚的横切面，可以看出子叶叶肉细胞排列整齐，含有大量油脂及蛋白质，可为种子萌发提供重要的营养物质；表皮细胞排列整齐；栅栏组织细胞呈圆柱状，排列整齐紧密，海绵组织细胞近长圆形，排列较为疏松。图2 C、图2 D为种胚的纵切面，胚轴被子叶包裹，胚根圆锥状，胚芽大多为一分生组织，与胚轴分化不明显。

2.3 夏蜡梅种子吸水率

种子吸水量的测定为种子的浸种时间的确定提供了依据。由图3可知，正常和刻伤种子的吸水率均随吸水时间的延长而增加，增加幅度随吸水时间的延长呈先上升后下降的趋势。刻伤种子的吸水率，在0～6 h为种子初始吸水阶段，主要靠吸胀完成，吸水量大而迅速，此时吸水率也较快，增加幅度最大，吸水6～24 h吸水速率逐渐降低，增加幅度较小，24～48 h吸水速率趋于平缓，48 h种子的吸水率高达(65.01±1.43)%。夏蜡梅正常种子和刻伤种子的吸水率存在显著的差异，刻伤种子在各个吸水阶段的吸水率、吸水速率均明显高于正常种子，正常种子吸水48 h后最大吸水率仅为(4.39±0.66)%，仅种皮吸水，种胚未透过种皮吸收水分，种子含水量远达不到萌发所需。

2.4 不同贮藏方法对夏蜡梅种子萌发的影响

夏蜡梅为子叶出土型幼苗。由表1可知，通过冬季沙藏的种子发芽率和移栽成活率最高，与室内干藏组相比呈显著性差异，分别为(72.22±6.44)%和(68.89±3.48)%，且其发芽势最大，为(35.55±6.93)%；经过刻伤的种子次之，分别为(64.44±5.09)%和(63.33±3.34)%，冬季沙藏种子发芽率显著高于对照组。经沙藏和刻伤处理的种子其发芽速率、移栽成活率较未处理组均有提高，但各组的移栽成活率差异不显著。此外实验中还设置了一组不覆土播种，结果发现，在不覆土播种的情况下，夏蜡梅种子由于难以从土壤环境中汲取水分，超过2个月仍未发芽，因此该数据省略。

表1 不同贮藏方法对夏蜡梅种子萌发的影响

3 结论与讨论

夏蜡梅果实和种子的表型性状在种群间、种群内和个体间都存在一定程度的变异,但种子形态较果实稳定[17]。本实验是首次对人工栽培的夏蜡梅种子形态结构特征进行观测，结果发现，夏蜡梅种子较大，种子形状稍有差异，但大体呈纺锤状或长圆形，种子长(14.055±0.890)mm，宽(6.943±0.330)mm，长宽比为2.027±0.141，变异系数均不大，与浙江和安徽等地天然群体种子表型[18]差异不大；千粒重为(266.939±9.030)g，与浙江临安大明山种源地采摘种子千粒重(275.426 g)[7]相比，杭州植物园种子千粒重虽有所下降，但无显著差异，与同属种子相比较重[2]。夏蜡梅种子由种皮和胚两部分组成，为无胚乳种子类型，其种子具有坚硬的种皮和发达的胚，种皮分外种皮和内种皮，外种皮坚硬致密，内种皮薄膜状，在种脐相对端内种皮从内部衍生出肉质半透明条带状物质直达胚中心；子叶发育成熟，白色或淡黄色，两片子叶相互卷合，种胚细胞排列整齐，富含油脂和蛋白质，但胚芽分化不明显，直至种子吸水萌发后，逐渐发育成叶和茎。

种皮的透性会影响种子的吸水、透气功能，大多数种子由于种皮的机械障碍限制休眠[19]，阻碍种子萌发。种子萌发吸水是种子由休眠状态到生活状态的转变阶段[20]。夏蜡梅正常种子在吸水48 h时，种子坚硬的外种皮有吸水膨胀、软化，但水分还未能透过种皮、种胚还处于干燥的状态，说明夏蜡梅种皮坚硬，透水性较弱，限制水分渗透至种胚，这与陈镇等[21]对巨紫荆种子吸水率测定结果相似，这可能是导致夏蜡梅种子休眠的原因。通过刻伤种皮处理，能够使水分透过种皮直达种胚，使种子在短时间内得到充足的水分，在吸水24 h时种子达到近饱和状态，说明通过刻破种皮，能够提高种子吸水率，进而快速加强酶活力，提高种胚内的储藏物质转换率，促进种子萌发。

蜡梅类种子含油量高，干藏条件下，油性物质易降解使种子易休眠[17]，甚至会引起变质而使种子活力丧失[2]，朱琳[22]也认为，夏蜡梅种子具有浅休眠现象。综上可知，夏蜡梅种皮的硬质性可能是造成夏蜡梅种子浅休眠的主要原因，因此为了保证较高的发芽率应尽可能地将种子采收后立即播种，但夏蜡梅种子秋季成熟，露地秋播种苗，由于茎木质化程度不高，难于度过冬季恶劣环境而死亡。实验证明，通过湿沙层积冬藏或刻伤种皮均有利于解除夏蜡梅种皮障碍，从而提高夏蜡梅的发芽率和出苗整齐度。