温度及赤霉素预处理对枫香种子萌发的影响

谢浩然，杨月娟，朱刚，，谢威，高艳芳，安伟莉，3，郑晓钟，雷沙，李娜，，张谦，殷祚云⋆

（1 仲恺农业工程学院园艺园林学院，广东广州 510225；2 广东省林业科学研究院，广东广州 510520；3 中国科学院华南植物园，广东广州，510650）

枫香（Liquidambar formosana Hance），金缕梅科枫香属高大落叶乔木，也称中国枫香，在我国主要分布于秦岭-淮河线以南地区。深秋时其叶变色，观赏价值高，是我国南方重要的乡土秋色叶树种。在枫香生产中，种子育苗是重要的繁殖方式。枫香属于异系交配体系，风媒传粉，在其苗木生产中也可见自花传粉现象，其种子综合发芽率及发芽势处于较低水平[1]。在圃地培育中，其发芽率仅在20%～57%[2]，播种前预处理通常而言是提高种子发芽率及发芽势的有效手段。

目前，针对种子的预处理措施多样，含磁场、激光、热处理、低温层积等物理手段和促生性微生物、促进型化感物质、外源激素调控等手段[3]。因此，探究枫香种子萌发机制，采用温度处理和外源激素刺激2 种手段，对枫香种子进行播前预处理，以期了解枫香种子对这2项苗木生产中常见处理手段的反应机制，提高枫香种子发芽率和生产效率，对实际枫香苗木培育有着重要意义。地理种群差异、种子活力、种子贮藏条件、播种苗生长特性、萌发条件与播种措施、胁迫因子影响等是枫香种子研究报道的主要方向[4-7]。尝试通过低温和外源赤霉素刺激2 种预处理方法，进行多组发芽、出苗对比试验，以探讨预处理手段对于枫香种子萌发的具体作用效果，为育苗移栽或直接播种提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

（1）枫香种子，千粒重4.21g，常温储藏，种子为当年采收的广东产枫香种子。（2）赤霉素（GA3），高锰酸钾（KMnO4），产自广州市林国化肥有限公司。（3）培养基质：赤红壤、泥炭土、珍珠岩为4∶2∶1 混合，取自仲恺农业工程学院苗圃。

1.2 试验方法

1.2.1 室内组。设置种子预处理温度和赤霉素溶液浓度，温度处理采用-18℃、3℃、30℃、35℃、40℃、室温（15℃）对照；赤霉素溶液浓度采用0（超纯水对照）、50 mg/L、100 mg/L、150mg/L、200mg/L。在培养皿中，加入约10mL 对应各浓度的赤霉素溶液，或放入对应温度的变温箱中，持续处理12h 后取出，每种处理设置3 次重复。放入温度设置20～25℃，光照12h 的人工气候箱培养，人工气候箱为MGC-35HP，由上海一恒科学仪器有限公司出产。

1.2.2 室外组。设置种子预处理温度和赤霉素溶液浓度，温度处理采用30℃、35℃、40℃、常温对照；赤霉素溶液浓度采用0（超纯水对照）、50mg/L、100mg/L、150mg/L。在对应培养皿中，加入10mL 的对应各浓度赤霉素溶液，或放入对应温度的变温箱中，持续处理12h后取出，每种处理设置3 次重复，放入室外培养。

1.2.2 赤霉素和低温共同处理。赤霉素和低温组合分别 为 ：（50，-18）、（50，3）、（50，18）、（100，-18）、（100，3）、（100，18）、（150，-18）、（150，3）、（150，18）、（200，-18）、（200，3）、（200，18）/（mg/L，℃），共12 个组合。在对应培养皿中，加入约10mL 对应各浓度的赤霉素溶液，并放入对应温度的变温箱中，持续处理12h 后取出，每种处理设置3 个重复组，放入温度设置20～25℃，光照12h 的人工气候箱培养。

1.3 室外试验期间气象条件

种子室外出苗试验期间气象条件概况（见表1），数据来自于国家气象信息中心。

表1 试验期间气象概况

1.4 测定方法

由于第7d 的萌发数急剧减少，并且幼苗在人工气候箱的生长速度较快，容易徒长。所以，设定催芽天数为6d，每天记录发芽数、霉腐数，长有根毛的胚根数和长度大于2mm 的胚轴数。计算5d 内的发芽势，6d 内的发芽率、发芽指数。

种子发芽势（%）=（第5d 种子发芽总数/试验种子总数）×100；种子发芽率（%）=（第6d 种子发芽总数/试验种子总数）×100；

Gt 为发芽试验终期内每日发芽数，Dt 为发芽日数，∑为总和。

1.5 数据处理

使用Microsoft Excel 2010 软件整理数据，使用IBM SPSS Statistics 21.0 软件分析数据。试验所得数据采用单因素方差分析法、LSD 显著性检验方法和Duncan 氏多重比较检验法进行检验和比较。

2 结果与分析

2.1 温度梯度

由图1、表2 可知，恒温气候箱中培养的不同温度梯度预处理的枫香种子，其整体发芽率、发芽势处于较高水平，但无显著性差异；发芽指数显著性差异，种子预处理温度呈正相关，当预处理温度高于30℃时达到峰值，且再升高温度无显著性差异。

图1 室内不同温度预处理发芽进程

表2 不同温度预处理下枫香种子的室内发芽情况

由图2、表3 可知，在室外培养不同温度梯度预处理的枫香种子，种子发芽率和发芽势无显著差异，发芽势与出苗率最高水平出现于30℃处理的种子。15℃空白处理组发芽指数高于其余经过高温预处理组。

图2 室外不同温度预处理发芽进程

表3 不同温度预处理下枫香种子的室外出苗情况

综合以上数据，表明高温和低温预处理对枫香种子活性具有一定影响，低温预处理对种子的活性有抑制作用，当预处理温度达到30℃时，对种子活性有促进作用。室外培养的不同梯度预处理发芽指数有显著区别，因为室外温度在13～29℃，浮动范围较大，对萌发中的种子活性造成不利影响。

2.2 赤霉素梯度

由图3、表4 可知，恒温气候箱中培养的不同赤霉素梯度预处理的枫香种子，总体而言，经赤霉素处理的种子发芽率、发芽势、发芽指数高于清水处理组种子。表明赤霉素预处理对枫香种子发芽可能有促进作用，但对其促进效果并不显著。

表4 不同赤霉素（GA3）浓度预处理下枫香种子的室内发芽情况

图3 室内不同赤霉素预处理发芽进程

由图4、表5 可知，室外培养的不同赤霉素梯度预处理的枫香种子，总体而言，经赤霉素处理的种子发芽率、发芽势、发芽指数与空白处理组种子无显著差异。

图4 室外不同赤霉素预处理发芽进程

表5 不同赤霉素（GA3）浓度预处理下枫香种子的室外出苗情况

综合以上数据，表明在0～15mg/L GA3处理下，赤霉素对枫香种子的萌发的影响不大；主要在于室内与室外发芽的区别，室外组在发芽率、发芽势、发芽指数上均表现较低水平，表明环境温度大幅度变化对种子萌发具有显著的不利影响。

2.3 赤霉素与低温预处理共同作用对枫香种子萌发的影响

由图5、图6、图7 可知，恒温气候箱中培养的赤霉素与低温预处理共同作用，对枫香种子发芽率、发芽势无显著变化；组合（100，3）在发芽势上显著最高，在3℃预处理下，浸泡mg/L 的赤霉素溶液可提高发芽势，使出苗更整齐。

图5 赤霉素及低温共同作用对发芽率的影响

图6 赤霉素及低温共同作用对发芽指数的影响

图7 赤霉素及低温共同作用对枫香种子发芽势的影响

3 结语

不同温度预处理对枫香种子的发芽率和发芽势无显著影响，同时，韦美华等[8]试验表明，温度对枫香种子发芽率影响或不显著。但在胡文杰等[9]的研究中，在探究枫香种子萌发与环境温度的关系相关试验采取了更为细分的温度梯度，并能得出显著相关数据，说明温度应与枫香种子萌发存在关联性。

适量的赤霉素浓度浸种可以促进种子的萌发，不同的植物种子效果不同[10-12]，在0～150mg/L GA3赤霉素处理下，对枫香种子的萌发无显著影响。黄宁等[13]研究对比发现，赤霉素处理时间和枫香种子种源不同，可能会影响结果。何庆海[14]研究表明，枫香种子表型性状平均变异系数高达15.83%，不同种源内变异差别明显，木本植物种子萌发研究中的赤霉素溶液浓度设计，上限可设置至400mg/L[15]，各浓度梯度间距可设置为25mg/L或50mg/L[16]。同时，成仿云等[17]的研究表明，低温处理可改变幼苗对GA3的相应能力，史小华[18]等人采用多种温度与外源激素复数的预处，提高兰香草种子萌发率，缩短种子萌发周期。后续试验研究可调整温度、赤霉素浓度，以探究枫香种子萌发与赤霉素预处理之间的关系。李莉等[19]采用不同pH 值、高锰酸钾、吲哚乙酸、过氧化氢进行连翘种子萌发的预处理试验，获得理想结果，可考虑改用相同方法处理试验。

因此，本试验中土壤也是可能的影响因素之一。由缪建华等[20]的调查研究表明，枫香种子播种以土层深厚、土壤疏松、pH 值5.5～6.0 砂壤土为最佳基质，且为适应枫香生理特性，其种植苗地应及时排水[21]。