赤霉素浓度和浸种时间对枫香种子萌发的影响

黄 宁， 刘革宁， 杨继生， 付 超， 黄 方， 刘雄盛， 尹国平

(1.广西壮族自治区林业技术推广总站， 南宁 530022； 2.广西大学， 南宁 530000；3.广西壮族自治区林业科学研究院/广西优质用材林资源培育重点实验室， 南宁 530002)

种子是植物有性繁殖的基础，是植物体遗传信息的载体，植物通过种子繁殖，不断产生新的变异从而适应环境。种子休眠是植物在长期进化过程中形成的抵御外界不良环境的保护措施，有利于保存遗传信息，对植物本身意义重大[1]。但是部分植物种子由于休眠的原因，生产上出苗周期不一致，成本增加，不利于后期栽培管理。因此研究不同类型的植物种子的休眠与解除极为重要。目前，生产上常利用赤霉素来打破种子休眠，促进种子萌发，但过量或过长时间施用赤霉素会抑制种子萌发，不同植物种子所需赤霉素浓度和浸种时长的合理阈值还要依靠大量试验来确定[2]。

枫香(LiquidambarformosanaHance)隶属金缕梅科(Hamamelidaceae)枫香树属(Liquidambar)，落叶乔木，是第三纪孑遗植物[3]，主要分布于秦岭及淮河以南各省海拔100～1 000 m的山谷和山麓地带，是我国南方重要的乡土树种，有着“荒山先锋树种之称”[4]，其叶色美观、生长快、适应性强、用途广泛，亦是优良的园林绿化和经济用材树种，在科研、观赏、药用等方面都具有较高的价值[5-6]。目前，对枫香的研究主要集中在种子生物学特性[7-8]、遗传变异及优良家系选择[9]、叶色变化[10]等方面，但是有关枫香种子萌发的研究较少，部分学者研究了酸胁迫[8]及温度[6]对枫香种子萌发的影响，而赤霉素对于枫香种子萌发的影响尚未见报道。因此，本试验以枫香种子为材料，通过设置不同梯度的赤霉素浓度和浸种时间，研究赤霉素对其种子萌发特性的影响，旨在了解促进枫香种子萌发的最佳赤霉素浓度和浸种时间组合，提高种子利用率，为枫香培育优良苗木提供理论依据。

1 试验材料

枫香果实于2017年11月下旬采收自广西德保县红叶森林公园。采集后在室内晾晒数天，待果实自然开裂脱出种子后，去除杂质收集种子，置于4 ℃冰箱内保存备用。

2 试验方法

2.1 试验设计

选择籽粒饱满健壮、大小均匀的枫香种子，置于0.2%的KMnO4溶液中消毒10 min后，用蒸馏水冲洗干净，去除种子表面浮水后待用。试验设置5个赤霉素浓度(50、100、200、300、400 mg·L-1)和1个对照(清水)，将种子分别浸泡3个时长(6、12、24 h)后置入垫有两层滤纸的培养皿(直径9 cm)中，每个培养皿放30粒种子，重复3次。培养皿放置于25 ℃，持续光照，90% RH的人工气候箱中，每天定时观察记录种子萌发情况，当胚根长达到种子长度的1/2时视为发芽。

2.2 发芽指标

萌发率(%)=(发芽的种子数/供试种子总数)×100%；

发芽势(%)=(7 d内正常发芽的种子数/供试种子总数)×100%；

萌发时滞(d)=第1粒种子萌发所需要的天数；

萌发历期(d)=第1粒种子萌发至最后1粒种子萌发所经历的天数；

萌发指数=∑(Gt/Dt)；

式中：Gt为在发芽试验期内每日发芽的种子数；Dt为相对应的种子发芽日数。

2.3 数据处理

采用Excel 2016软件对枫香种子各萌发指标进行常规数据统计和作图。用SPSS 19.0软件对不同处理下枫香种子各萌发指标进行单因素方差分析和多重比较(采用邓肯氏新复极差法)，同时，采用双因素方差分析赤霉素浓度、浸种时间及两者的交互作用对种子萌发的影响。所有分析显著性水平均设定为α=0.05。

3 结果与分析

3.1 赤霉素浓度对种子萌发的影响

从图1可知，浸种6 h，不同浓度赤霉素处理间枫香种子萌发率、发芽势、萌发时滞、萌发历期均差异不显著，萌发指数差异显著(p<0.05)，其中100 mg·L-1赤霉素处理下种子萌发率、发芽势、萌发指数最大，分别为85.6%、52.2%、4.6，萌发时滞最短，为4.3 d。浸种12 h，不同浓度赤霉素处理间枫香种子萌发率和萌发历期差异不显著，发芽势、萌发指数、萌发时滞均差异显著(p<0.05)，其中100 mg·L-1赤霉素处理下种子萌发率、发芽势、萌发指数最大，分别为81.1%、70.0%、4.4，萌发时滞最短，为3.0 d。浸种24 h，不同浓度赤霉素处理间枫香种子萌发率、发芽势、萌发指数、萌发时滞均差异显著(p<0.05)，萌发历期差异不显著，其中100 mg·L-1赤霉素处理下种子萌发率、发芽势、萌发指数最大，分别为81.1%、70.0%、4.0，萌发时滞为4.0 d。随着赤霉素浓度的增加，3个浸种时间处理下种子萌发率、发芽势和萌发指数均逐渐增加，在100 mg·L-1浓度时达到高峰，之后减小；萌发时滞则逐渐减小，在100 mg·L-1浓度时达到低谷，之后增加；萌发历期无明显变化规律。

3.2 不同浸种时间对种子萌发的影响

由表1可知，ck条件下，不同浸种时间各处理间种子萌发率差异极显著(p<0.01)，发芽势、萌发指数、萌发时滞均差异显著(p<0.05)；赤霉素浓度为50 mg·L-1时，不同浸种时间各处理间种子萌发历期差异显著(p<0.05)；浓度为100 mg·L-1时，不同浸种时间各处理间种子萌发时滞差异极显著(p<0.01)，萌发历期差异显著；200 mg·L-1条件下，不同浸种时间各处理间种子萌发历期差异显著(p<0.05)；300 mg·L-1时，不同浸种时间各处理间种子萌发率、萌发指数均呈极显著差异(p<0.01)；400 mg·L-1时，不同浸种时间各处理间种子萌发率和萌发指数均差异极显著(p<0.01)。各赤霉素浓度处理下种子萌发率均以浸种6 h最高，发芽势则均以浸种12 h最高，萌发指数均以浸种24 h最小，萌发时滞均以浸种12 h最短，萌发历期均以浸种6 h最短。

表1 不同浸种时间对枫香种子萌发的影响Table 1 Effects of different soaking seed time on seed germination of L. formosana

随着浸种时间的延长，各赤霉素浓度处理下种子萌发率和萌发指数均呈逐渐减小的趋势；种子发芽势呈先增加后减小的趋势；各赤霉素浓度处理下种子萌发时滞均呈先减小后增加的趋势；浓度为300、400mg·L-1时，种子萌发历期呈先增后减的趋势，ck、50、100、200 mg·L-1处理下种子萌发历期逐渐增加。

3.3 赤霉素浓度-时间效应分析

赤霉素浓度、时间双因素方差分析表明(表2)，浸种浓度、浸种时间及两者间的交互作用对种子萌发率均有显著影响(p<0.05)。由图2可看出，5种赤霉素浓度浸泡6 h，种子萌发率差异较小，浸泡24 h种子萌发率差异较大，其中以100 mg·L-1赤霉素浸泡6 h枫香种子萌发率最高。

表2 不同浓度赤霉素和浸泡时间对枫香种子萌发率的双因素方差分析Table 2 Two-Way ANOVA of seed germination of L. formosana under different gibberellin concentration and soaking seed time

4 结论与讨论

赤霉素是一种广泛存在的具备高度生理活性的植物激素，可诱导与种子萌发相关的酶的合成，并提高酶的活性，促进种子内部物质的转化，为胚的发育提供营养，进而促进种子萌发[11]。大量研究表明，适量的赤霉素浓度浸种后可以提高种子活力，促进种子萌发，而过低或过高的赤霉素浓度浸种对促进种子萌发效果不明显或抑制种子萌发[12-15]。因此，赤霉素对种子萌发的影响因树种不同而异。本研究结果表明，随着赤霉素浓度的增加，种子萌发率、发芽势和萌发指数均呈逐渐增加的趋势，在100 mg·L-1浓度时达到高峰，之后种子萌发率、发芽势和萌发指数均下降，都小于ck，说明低浓度(50、100 mg·L-1)赤霉素对枫香种子具有促进作用，高浓度(200、300、400 mg·L-1)赤霉素对枫香种子萌发具有不同程度的抑制作用。而随着赤霉素浓度的增加种子萌发时滞呈逐渐减小的趋势，在100mg·L-1浓度时达到低谷，之后增加，低浓度(50、100 mg·L-1)赤霉素萌发时滞均小于ck，高浓度(200、300、400 mg·L-1)赤霉素萌发时滞除了浸泡6 h外，其余2个浸种时间均大于ck，说明低浓度赤霉素对枫香种子萌发速率具促进作用，而高浓度赤霉素浸种时间过长(>12 h)抑制种子萌发速率。这可能是高浓度赤霉素浸种在短时间内可以增加植物细胞内水解酶的合成，对受损的细胞进行一定的修复，提高种子活力；而浸泡时间过长，高浓度赤霉素会引起渗透调节，降低外界溶液的渗透势，打破种子内源激素物质间平衡，使种胚的生长受到抑制[16-17]。

相关研究表明，因树种不同，赤霉素浸种时间对种子的萌发差异较大。罗登攀等[18]对蜡梅(Chimonanthuspraecox)种子萌发和彭玉辅等[19]对柳叶马鞭草(VerbenabonariensisL.)种子萌发的研究表明，相同赤霉素浓度下，浸种6 h和12 h的处理发芽率和发芽势均高于浸种24 h的处理，王楠等[20]对黄芪(Astragalusmembranaceus)种子萌发的研究则表明，赤霉素浸种12 h的处理，发芽率和发芽势高于浸种6 h的处理；而宋丽琴[21]对暴马丁香(Syringareticulatavar.amurensis)种子萌发的研究表明，相同的赤霉素处理浓度下，暴马丁香种子的发芽势和发芽率也不是随着浸泡时间的增加一直增加，以浸泡 24 h 时最高。本研究与罗登攀等[18]和彭玉辅等[19]的研究结果类似，各赤霉素浓度条件下种子萌发率和萌发指数均为6 h>12 h>24 h；种子发芽势12 h>6 h>24 h，说明赤霉素浸种6 h枫香种子能得到更高的萌发率，而浸种12 h 枫香种子萌发率虽然较6 h低，但发芽整齐，出苗一致性较高，这是赤霉素浓度和浸种时间共同作用的结果，因为赤霉素浓度、浸种时间及两者间的交互作用对枫香种子萌发率均有显著影响，具体原因有待进一步研究。

本试验结果表明，100 mg·L-1赤霉素，浸泡6 h是促进枫香种子萌发的合理组合。