秤锤树的种实基本性状与种子休眠机理研究

江 全 郑 旭 张 康 展 阳 唐罗忠

（南京林业大学南方现代林业协同创新中心，南京林业大学林学院，江苏 南京，210037）

秤锤树（Sinojackia xylocarpa）属于安息香科（Styracaceae）秤锤树属落叶小乔木[1-3]，最早发现于江苏南京幕府山、镇江句容宝华山等地。花白色，果实宛如秤锤，悬挂于树体，是优良的观花观果园林绿化树种，具有很高的应用价值，是中国特有树种，已被列为国家Ⅱ级保护濒危植物[4-5]。导致秤锤树濒危的原因尚不清楚[6-10]。

已有的研究表明，秤锤树种子萌发十分困难，播种后一般需要2～3 a才能发芽，且发芽率低，所以生产上播种的繁殖效率不高[11-12]；秤锤树的无性繁殖技术还不成熟，也未在生产中应用[13-15]。针对这一困境，国内有些研究者对秤锤树种子结构[16-17]、种子休眠与内源抑制物[18-23]、种子催芽技术[12]等方面进行了研究，但目前仍然没有找到解除种子休眠的有效方法。本研究通过测定秤锤树果实和种子基本性状、使用不同浓度的秤锤树果皮浸提液处理小白菜种子和秤锤树种子进行发芽试验，试图了解秤锤树种子发芽困难的原因，为进一步研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究材料

对南京林业大学校园内生长状况良好、树龄 为30～50 a的20株 秤 锤 树 进 行 挂 牌 观 察。2016年11月果实完全成熟时进行采种，去除杂物，自然风干后在室内用湿沙按照3∶1的比例（沙与果实的体积比）混合贮藏；2017年11月也进行采种、风干，用于种子性状测定和发芽试验。发芽试验中所用的小白菜种子为新鲜的“绿优一号”，种子净度99%以上，正常发芽率95%以上。

1.2 试验方法

1.2.1 果实大小和质量测定

将自然干燥的成熟果实充分混匀后，随机取3个100粒，使用数显游标卡尺测定每粒果实的长度和宽度，并测定果实质量；然后将果实分别切开，小心取出种子，测定种子质量。

1.2.2 种子饱满率与多胚率测定

根据上述切开的果实中是否具有饱满的种子，来统计果实的饱满率；如果一个果实中包含2个或2个以上的饱满种胚，则称之为多胚种子，根据多胚种子数量与果实的数量，计算多胚率。

1.2.3 果实含水率测定

随机取3组新鲜的秤锤树成熟果实，每组50粒，分别称量后放入恒温烘箱中，先在103 ℃下杀青处理0.5 h，再在65 ℃下烘至恒质量，称量后计算果实含水率。用同样方法测定和计算自然干燥后的果实含水率。

1.2.4 种子生活力测定

采用四唑染色法[24]，对切开获得的种子进行染色处理，在恒温培养箱35 ℃条件下培养24 h，根据种胚的染色情况判断种子是否具有生活力。凡种子被染成红色者表示有生活力，未染色的种子为无生活力种子。试验设置3个重复，每个重复100粒种子。

1.2.5 果实千粒质量测定

将自然干燥的纯净果实充分混匀后倒在光洁的桌面上，采用四分法提取测定样品8份，从每份样品中随机取100粒果实为1组，用天平分别称量，计算8组数据的变异系数，如果变异系数小于4则合格，再计算果实的千粒质量。

1.2.6 果实内含物测定

可溶性蛋白质含量的测定采用考马斯亮蓝法[25]。分别称取粉碎后的果皮0.3 g和种子0.1 g，各3份，置于研钵中，加10 mL的蒸馏水和少量石英砂研磨成匀浆，倒入离心管。4 ℃下，10 000 r/min离心20 min。取上清液1 mL，用蒸馏水定容至25 mL，混匀，从中取1 mL，加入5 mL考马斯亮蓝G−250溶液，5 min后使用分光光度计在595 nm的波长下测定吸光值。

可溶性糖含量的测定采用蒽酮比色法[26]。分别称取粉碎后的果皮0.3 g和种子0.1 g，各3份，置于研钵中，加10 mL的蒸馏水和少量石英砂研磨成匀浆，倒入试管，在沸水浴中煮沸30 min，冷却后定容至25 mL，混匀后取5 mL，10 000 r/min离心20 min。吸取上清液0.5 mL，加1.5 mL蒸馏水，并加入蒽酮试剂和浓硫酸后，沸水浴1 min，冷却后使用分光光度计在630 nm的波长下测定吸光值。

1.2.7 小白菜种子发芽试验

称取一定质量粉碎过筛（筛的孔径为0.5 mm）的秤锤树果皮（包括外果皮、中果皮和内果皮），加入10倍于果皮质量的蒸馏水，混匀并振荡24 h后以4 000 r/min的转速离心30 min，上清液作为果皮浸提原液，取部分原液用蒸馏水分别稀释4倍（1/4浓度）和2倍（1/2浓度），置于2 ℃的冰箱中保存备用。

在培养皿内铺一层滤纸，在滤纸上摆放100粒小白菜种子，设置4个处理，分别滴加蒸馏水、1/4浓度浸提液、1/2浓度浸提液、浸提原液，每个处理重复3次。置于25 ℃的恒温培养箱中培养7 d，定期观察小白菜种子的发芽和幼苗生长状况，并及时添加蒸馏水或相应浓度的浸提液，7 d后计算小白菜发芽率，并测定小白菜幼苗的高度、根长、地上部分烘干质量和根烘干质量。

1.2.8 秤锤树种子发芽试验

取室内混沙湿藏1年半的秤锤树果实，小心去除果皮，取出完整的种子。在培养皿内铺一层滤纸，在滤纸上均匀摆放秤锤树种子，设置2种处理，分别是滴加蒸馏水和秤锤树果皮的水浸提原液（果皮与蒸馏水质量比为1∶10的浸提液），各处理设置3个重复，每个重复42粒种子。置于25 ℃的恒温培养箱中，定期观察并添加相应处理液，待种子连续5 d不再发芽时停止发芽实验，统计发芽率。

2 结果与分析

2.1 秤锤树果实与种子的基本性状

2.1.1 果实与种子的基本结构

由图1可见，秤锤树成熟的果实呈棕褐色，果皮分为3层，分别为薄而木质化的外果皮，厚而木栓质化的中果皮，坚硬、致密、木质化的内果皮。种子位于内果皮内，种皮褐色膜质。果皮质量约占整个果实的90%以上，大多数果实内部只有1粒种子，少数果实含有2粒或3粒种子。完整的种子包含胚根、胚轴、胚乳、子叶和胚芽。

图 1 秤锤树果实的基本结构Fig.1 The basic structure of theS. xylocarpafruits

由图2可见，胚根位于果实的基部，种子萌发时果实基部首先开裂，胚根由此长出。

图 2 秤锤树种子的萌发状态Fig.2 Germination state of theS. xylocarpaseeds

自然干燥后的秤锤树果实平均长度为21.94 mm，平均宽度为12.06 mm，千粒质量为479.58 g；新鲜的成熟果实含水率为65.47%，自然干燥后的果实含水率为8.70%；种子饱满率为89.33%，多胚率为6.33%；种子生活力高达

88.54%。

2.1.2 果实与种子性状的相关性分析

对300粒果实的长度（mm）、宽度（mm）、质量（g/粒）以及相应果实内的种子质量（g/粒）进行线性相关性分析，结果（表1）表明：各个指标之间均呈正相关关系，其中果实质量与果实宽度间呈极显著相关（P＜0.01），其次是果实质量与果实长度之间呈极显著相关（P＜0.01），果实宽度与果实长度之间也呈显著相关（P＜0.05），而种子质量与果实的长度、宽度、质量之间的相关性不显著。

表 1 秤锤树果实与种子大小、质量之间的相关性分析Table 1 Correlation analysis between size and weight of theS. xylocarpafruits and seeds

2.1.3 种子和果皮可溶性糖和可溶性蛋白的含量

由表2可知，秤锤树种子和果皮中含有一定数量的可溶性糖和可溶性蛋白质，且种子中的含量显著高于果皮。

2.2 果皮浸提液对种子发芽相关指标的影响

2.2.1 对小白菜种子发芽与幼苗生长的影响

果皮的水浸提液对小白菜种子发芽率的影响见表3。由表3可知，4种处理的小白菜种子发芽率基本相同，平均发芽率均达95%以上，因此秤锤树果皮的水浸提液对小白菜种子的发芽并没有影响。

表 2 秤锤树种子和果皮的可溶性糖、可溶性蛋白质含量Table 2 Contents of soluble sugar and soluble protein in seed and pericarp ofS. xylocarpa

表 3 不同处理的小白菜种子发芽率及幼苗生长量Table 3 Seeds germination rate and seedlings growth of pakchoi in different treatments

由表3、图3可知，浸提液处理7 d后的小白菜幼苗生长情况均优于蒸馏水处理，且随着浸提液浓度的提高，小白菜苗高和叶片增大；但是，不同处理的小白菜幼苗根长呈蒸馏水＞原液＞1/4原液＞1/2原液的趋势；不同处理之间的幼苗生物量趋势与苗高一致，即原液＞1/2原液＞1/4原液＞蒸馏水；不同处理之间的幼苗根茎比趋势与苗高、生物量相反，即蒸馏水＞1/4原液＞1/2原液＞原液。

由此可见，秤锤树果皮的水浸提液不但不会抑制小白菜发芽，反而能促进其生长，且随着浸提液浓度的提高，促进作用增强，表明秤锤树果皮中可能含有较多的营养物质，有利于小白菜幼苗的生长。

图 3 不同处理下的小白菜幼苗生长状况Fig.3 Seedling growth situation of pakchoi in different treatments

2.2.2 果皮浸提液对秤锤树种子发芽的影响

经过40 d的发芽试验，用蒸馏水处理的秤锤树种子发芽率为30.16%，用秤锤树果皮浸提液处理的秤锤树种子发芽率为32.16%，略高于蒸馏水处理，两者之间没有显著差异，表明秤锤树果皮浸提液对秤锤树种子的萌发没有抑制作用。

3 结论与讨论

本研究的秤锤树果实大小比较均匀，饱满率较高，质量较好，这与贾书果[18]的研究结果相一致，但是与徐本美等[11]及史晓华等[21]的研究结果相差甚远，这可能是由于母树的生长环境不同所致，表明不同的立地条件对果实和种子的生长发育及品质具有较大影响。

成熟的秤锤树果实平均长度为22 mm左右，平均宽度为12 mm左右，千粒质量为480 g左右，多胚率达6%左右，种子生活力高达88%左右。种子的可溶性糖和可溶性蛋白含量分别为10.29 mg/g和2.47 mg/g，均明显高于果皮的可溶性糖含量（2.62 mg/g）和可溶性蛋白质含量（0.27 mg/g）。

秤锤树果皮的水浸提液并不会对小白菜种子的发芽产生抑制作用，相反，果皮浸提液对小白菜幼苗高生长具有促进作用，这与刘超等[22]的研究结果有所不同，与相关研究[19-21,23]使用甲醇浸提液处理小白菜种子的结果也不一致，其原因还有待于进一步研究。本研究还发现，随着浸提液浓度的提高，处理后的小白菜幼苗生物量逐渐增加，但是根茎比逐渐减小，说明在较高浓度浸提液处理下的小白菜幼苗在生长过程中不需要强大的根系即可吸收所需养分，表明秤锤树果皮浸提液中含有一定数量的养分。同时本研究发现，秤锤树果皮的水浸提液对秤锤树种子的萌发并没有抑制作用，贾书果的研究[18]认为，秤锤树的种胚能够正常发芽，且发芽率较高。

综合表明，秤锤树的种子质量较高，但是自然萌发率很低，人工播种的种子发芽很慢（一般需要2～3 a才能发芽），且发芽率较低，其原因可能不是因为种子或果皮存在抑制发芽的内含物，很可能是因为坚硬的内果皮阻碍了外界水分和空气进入种胚，并机械性束缚种胚的萌发，从而导致秤锤树种子难以快速发芽。今后有必要对内果皮结构进行显微观察，并采用物理或化学方法进行处理，以促进种子萌发，提高发芽率。