不同预处理方法对牛皮杜鹃和小叶杜鹃种子萌发的影响

不同预处理方法对牛皮杜鹃和小叶杜鹃种子萌发的影响 不同预处理方法对牛皮杜鹃和小叶杜鹃种 子萌发的影响 植物资源与环境2011,20(4):64—69 JournalPlantResourcesandEnvironment 不同预处理方法对牛皮杜鹃和 小叶杜鹃种子萌发的影响 苏家乐,李畅,陈璐,刘晓青,陈尚平,何丽斯 (江苏省农业科学院园艺研究所,江苏南京210014) 摘要:采用3种方法(用100,200,400,600和800mg?L..GA浸种24h,用清水浸种6,12和24h以及用超声波处 理l0,20和30min)对牛皮杜鹃(RhododendronaureumGeorgi)和小叶杜鹃(R.parvifoliumAdmas.)种子进行预处理, 以未经预处理的种子为对照,选择发芽率,发芽势和发芽指数以及萌发时滞,萌发高峰期,发芽持续时间为指 标,对预处理后种子的萌发状况进行了比较分析.结果表明:采用适宜的预处理方法对牛皮杜鹃和小叶杜鹃种子 的萌发有促进作用;总体上看,GA浸种的促进作用优于另外2种预处理方法.用不同质量浓度GA浸种24h,2种 植物种子的发芽率,发芽势和发芽指数均极显着高于对照,萌发时滞和萌发高峰期 ,用 均较对照缩短;其中 400mg?L,GA浸种的牛皮杜鹃种子和用600mg-L,GA,浸种的小叶杜鹃种子的发芽率最高,分别达到73.50% 和81.00%.用清水浸种6h的牛皮杜鹃种子和用清水浸种24h的小叶杜鹃种子的发芽率分别显着和极显着高于 对照.用功率5Ow,频率40kHz的超声波分别处理10或20min后,2种植物种子的发芽率均极显着高于对照,其 中,用超声波处理20min的牛皮杜鹃种子和用超声波处理10min的小叶杜鹃种子 的发芽率最高.清水浸种和超 声波处理对2种植物种子的萌发时滞,萌发高峰期和发芽持续时间的影响均不明 显.研究结果显示:用400 mg?L—GA浸泡24h和用600mg?L,GA浸泡24h分别是牛皮杜鹃和小叶杜鹃种 子的最优预处理方法,可极显 着提高2种植物种子的发芽率并缩短发芽时间. 关键词:牛皮杜鹃;小叶杜鹃;种子;预处理;发芽率 中图分类号:S604.1;$685.21文献标志码:A文章编号:1674—7895(2011)04—0064 —06 EffectsofdifferentpretreatmentmethodsonseedgerminationofRhododendronaureumandR. parvifoliumSUJia—le,LIChang,CHENLu,LIUXiao—qing,CHENShang—ping,HELi —si(Institute ofHorticulture,JiangsuAcademyofAgriculturalSciences,Nanjing210014,China),J.Plant Resour.&Environ.2011,20(4):64-69 Abstract:SeedsofRhododendronaureumGeorgiandR.parrifoliumAdmas.werepretreatedbythree methodsincluding100,200,400,600and800mg?L, GAsoakingfor24h.watersoakingfor6,12 and24h.ultrasonicwavetreatingfor10.2Oand30rain.Andtakingseedswithoutpretreatmentasthe control,seedgerminationstatusoftwospecieswerecomparativelyanalyzedbymeansofsixanalysis indexesincludinggerminationrate,germinationenergy,germinationindexanddelaytime,peakperiod andlastingtimeofgermination.Theresultsshowthatsuitablepretreatmentmethodshaveaneffective promotionroleinseedgerminationoftwospecies.Generally.thepromotionroleofGAsoakingiSbetter thanthatoftheothermethods.Germinationrate,germinationenergyandgerminationindexo ftwo speciesseedssoakedwithdifferentconcentrationsofGA1for24hareallextremelysignificanthigherand delaytimeandpeakperiodofgerminationareshorterthanthoseofthecontro1.Inwhich,germination ratesofR.aureumseedssoakedwith400mg?L,GA1andR.parvifoliumseedssoakedwith 600mg?L-.GAarethehighestwithpercentageof73.50%and81.0O%.respectively.Germination ratesofR.aureumseedssoakedfor6hwithwaterandR.parr而 liumseedssoakedfor24hwithwater 收稿日期:2011—07—05 基金项目:江苏省农业科技自主创新项目[CX(09)607;cx(10)112];江苏省科技支撑 计划项目(BE2009321) 者简介:苏家乐(1965一),男,江苏江都人,硕士,研究员,主要从事花卉遗传育种与高 效栽培的研究. 通信作者E-mail:lichang529@yahoo.corn.en 第4期苏家乐,等:不同预处理方法对牛皮杜鹃和小叶杜鹃种子萌发的影响65 aresignificantlyandextremelysignificantlyhigherthanthoseofthecontrol,respectively.Aftertreatedfor 10or20rainwithultrasonicwave(50W,40kHz),germinationrateoftwospeciesseedsisobviously significantlyhigherthanthatofthecontrol,inwhich,thatofR.aureumtreatedfor20minandthatofR. parvifoliumtreatedfor10rainarethehighest.Buteffectsofwatersoakingandultrasonicwavetreatment ondelaytime,peakperiodandlastingtimeofgerminationarenotobvious.Itissuggestedthatthebest pretreatmentmethodtoR.aureumandR.parvifoliumseedsissoakedfor24hwith400mg?L,GA, andwith600mg?L, GA3,respectively,whichcanextremelysignificantlyimprovegerminationrateand shortengerminationtime. Keywords:RhododendronaureumGeorgi;R.parvifoliumAdmas.;seed;pretreatment;ger minationrate 杜鹃花科(Ericaceae)杜鹃花属(Rhododendron L.)植物,泛称杜鹃花,以种类繁多,花色艳丽闻名于 世,是世界三大高山花卉之一llj.中国杜鹃花野生 资源极其丰富,占全世界种类总数的59%,绝大多数 分布在长江以南地区J,而东北地区仅分布有极少 的高山杜鹃种类,其中,常绿小灌木牛皮杜鹃(R. aureumGeorgi)和小叶杜鹃(R.parvifoliumAdmas.)均 具较高的观赏价值和药用价值,为珍稀的高山常绿花 卉4J.目前,牛皮杜鹃处于渐危状态,为国家三级 保护植物;小叶杜鹃也为濒危种,为吉林省一类重点 保护植物,这2个种类的分布范围狭窄,资源量较 少.因此,在保护现有野生资源的基础上,如何 引种驯化,繁育栽培及扩大野外种群成为保护和发展 这2个种类面临的首要问. 杜鹃花属种类的果实均为蒴果,种子量大,种子 繁殖是野生条件下该属种类最主要的繁殖方式;通过 种子萌发获得幼苗并开始驯化,使之适应当地气候, 是目前公认的有效引种驯化手段.相关研究结 果表明?o.J:杜鹃花种子细小且发芽率普遍不高;不 同种类的萌发状况有所不同;采用赤霉素(GA)浸种 等方法可提高一些种类的种子发芽率. 为提高牛皮杜鹃和小叶杜鹃种子的发芽率,完善 ,为这2个种类的引种驯化以及种群 其种子繁殖技术 生态恢复提供技术参考,作者比较了质量浓度100, 800mg?L,GA浸种,清水浸种6—36h和超声波处 理10—30rain等方法对牛皮杜鹃和小叶杜鹃种子萌 发状况的影响,以期筛选出适宜的种子预处理方法. 1材料和方法 1.1材料 供试的牛皮杜鹃和小叶杜鹃种子均采白生长于 吉林长白山国家级自然保护区的野生植株,由长白山 科学院植物研究组鉴定并提供;均为经过精选的籽粒 饱满,贮藏6个月的自然结实种子,于室温下干燥器 内保存,备用. 1.2方法 1.2.1种子预处理方法共设置3种预处理方法: 分别用质量浓度i00,200,400,600和800mg-L的 GA,溶液于室温下浸种24h;用清水(去离子水)于室 温下分别浸种6,12,24和36h;用功率50w,频率 40kHz的超声波分别处理1O,20和30min.对照组 种子则不进行任何预处理.每处理4次重复,每重复 100粒种子. 1.2.2种子萌发指标测定采用培养皿滤纸法 进行种子萌发实验.将经过上述预处理的种子用质 量体积分数0.3%KMnO溶液浸种消毒15rain,去离 子水充分洗净并吸干水分后均匀排布于垫有湿润滤 纸的培养皿(直径9cm)中,置于光照培养箱中萌发, 并定期喷水保持种子湿润.培养条件为温度25?, 光照度4000lx,光照时间12h?d,.参照《1996国 际种子检验规程》的鉴定?统计发芽情况,以连 续5d无种子萌发视为萌发结束;每隔24h观察记录 种子发芽数. 选择以下指标对种子的发芽状况进行分析:1) 萌发时滞,即发芽启动时间,指从发芽实验开始至第 1粒种子开始萌发所需时间(天数);2)萌发高峰期, 即从实验开始至13发芽种子数达到最大时所需的天 数;3)发芽持续时间,即从种子开始萌发至最后1粒 种子萌发的总天数;4)发芽率=(发芽种子总数/每处 理供试种子总数)×100%;5)发芽势=(13发芽种子 数达到最大时的发芽种子总数/每处理供试种子总 数)xlO0%;6)发芽指数=?(Gt/Dt),其中,G,为t 日内的发芽数,D为相应的发芽天数. 1.3数据统计 采用Excel2003软件和DPS7.05软件进行数据 植物资源与环境第20卷 分析,采用最小显着差数法(脚)进行方差分析. 2结果和分析 2.1不同质量浓度GA浸种对牛皮杜鹃和小叶杜 鹃种子萌发的影响 经不同质量浓度GA浸种处理后牛皮杜鹃和小 叶杜鹃种子的萌发状况见表1.由表1可见:用质量 浓度100,800mg?L,GA溶液浸种24h,能明显促 进牛皮杜鹃和小叶杜鹃种子的萌发;种子的萌发时滞 和萌发高峰期均有所缩短,发芽率,发芽势和发芽指 数均极显着高于对照(P<0.01).在质量浓度100, 800mg?L范围内,随GA质量浓度的提高,牛皮杜 鹃和小叶杜鹃种子的发芽率,发芽势和发芽指数均呈 先升后降的趋势,但2个种类最适宜的GA质量浓度 略有差异. 用质量浓度400mg?L,GA浸泡处理24h,牛 皮杜鹃种子的发芽率(73.50%)和发芽势(49.00%) 均为最高,发芽指数(33.88)也较高,分别为对照的 4.03,5.16和4.40倍;发芽率和发芽势2个指标均 极显着高于其他处理组(P<0.01);萌发时滞,萌发高 峰期和发芽持续时间均较对照缩短了2d. 用质量浓度600mg?L,GA浸泡处理24h,小 叶杜鹃种子的发芽率(81.00%),发芽势(67.50%) 和发芽指数(36.69)最高,分别为对照的5.3l,7.5O 和6.14倍,且发芽率和发芽势2个指标均极显着高 于其他处理组(P<0.01);萌发时滞和萌发高峰期均 较对照缩短了1d,发芽持续时间较对照缩短了2d. 表1不同质量浓度GA3浸种对牛皮杜鹃和小叶杜鹃种子萌发的影响(?肋J) Table1EffectofGA3soakingwithdifferentconcentrationsonseedgerminationofRhododen dronaureumGeorgiandR.parvifoliumAdmas. (X~SD】) GA3质量浓 度/rag?L Cone.ofGA 发芽率/% Germination rate 发芽势/% Gerrnination energy 萌发时滞/d萌发高峰期/d发芽持续时间/d发芽指数 GerminationGerminationGerminationGermination delaytimepeakperiodlastingtimeindex 牛皮杜鹃R.aureum 0fCK118.25?1.26eE 10047.25?1.25dD 20063.OO?1.41hB 40073.50?1.29aA 60064.75?1.26bB 80054.25?1.71cC 小叶杜鹃R.parvifolium 0fCK)15.25-+0.96eE 10038.00?1.83dD 20059.75?1.71eC 40074.50?1.29bB 60081.00_+0.82aA 80076.00+0.82bB 9.5O?1.O0eE 33.75?1.25dD 44.50?2.38bB 49.OO土1.83aA 40.OO?0.82cC 39.25?1.25cC 9.0O?1.41eE 25.75?3.03dD 47.50?1.29cC 58,25?1.89bB 67.50?1.29aA 49.50_+2.65cC 1O 9 9 8 9 9 7.69?1.64eD 22.47?1.87dC 35.29?1.93aA 33.88?O.97abA 31.74_+2.93bAB 27.74?2.72cB 5.98-+0.43dE 18.02?1.36cD 28.49?2.33bC 34.62?3.15aAB 36.69?3.O9aA 29.48~4.49bBC "同列中不同的小写字母和大写字母分别表示在0.05和0.O1水平上差异显着 Differentsmalllettersandcapitalsinthesamecolamnindicatethe significantdifferencesat0.05and0.Ollevels.respectively. 2.2清水浸种不同时间对牛皮杜鹃和小叶杜鹃种子 萌发的影响 用清水浸种不同时间后牛皮杜鹃和小叶杜鹃种 子的萌发状况见表2.由表2可以看出:用清水浸种 6h,对牛皮杜鹃和小叶杜鹃种子的萌发时滞,萌发高 峰期和发芽持续时间没有影响.用清水浸种12h,牛 皮杜鹃种子提前1d萌发,但萌发高峰期和发芽持续 时间均与对照没有差异;小叶杜鹃种子的萌发时滞, 萌发高峰期和发芽持续时间均与对照没有差异.用 清水浸种24h,牛皮杜鹃种子提前1d萌发,发芽持续 时间缩短1d,但其萌发高峰期没有发生改变;小叶杜 鹃种子则提前ld萌发,但萌发高峰期和发芽持续时 间均未发生改变. 用清水浸种不同时间对牛皮杜鹃和小叶杜鹃种 子的发芽率,发芽势和发芽指数均有一定的影响.用 清水浸种6h,牛皮杜鹃种子的发芽率,发芽势和发芽 指数均最高,且均高于对照,但仅发芽率与对照差异 显着(P<0.05),发芽势和发芽指数与对照差异不显 第4期苏家乐,等:不同预处理方法对牛皮杜鹃和小叶杜鹃种子萌发的影响67 着;用清水浸种12和24h,牛皮杜鹃种子的发芽率, 发芽势和发芽指数均低于或显着低于对照.用清水 浸种6和12h,小叶杜鹃种子的发芽势及发芽指数均 低于对照,而发芽率则低于或略高于对照但差异不显 着;用清水浸种24h,小叶杜鹃种子的发芽率和发芽 指数均高于对照及其他处理组,而发芽势则最低. 2.3超声波处理不同时间对牛皮杜鹃和小叶杜鹃种 子萌发的影响 用超声波处理不同时间后牛皮杜鹃和小叶杜鹃 种子的萌发状况见表3.由表3可见:使用超声波(功 率50w,频率40kHz)处理10rain,牛皮杜鹃种子的 发芽率,发芽势和发芽指数均极显着高于对照(P< 0.01),且发芽势最高,分别为对照的1.22,1.29和 表2清水浸种不同时间对牛皮杜鹃和小叶杜鹃种子萌发的影响(X~SD) 1.36倍;萌发时滞,萌发高峰期和发芽持续时间均与 对照相同.超声波处理20rain,牛皮杜鹃的发芽率和 发芽指数均最高且与对照差异极显着(P<0.01),分 别为对照的1.33和1.47倍,而发芽势则略低于对照 但差异不显着;萌发时滞,萌发高峰期和发芽持续时 间均与对照相同.超声波处理30min,牛皮杜鹃种子 的发芽率和发芽指数均略高于对照但差异不显着,而 发芽势则显着低于对照及其他处理组;萌发时滞则较 对照及其他处理组延长1d,而萌发高峰期和发芽持 续时间均与对照相同. 用超声波(功率50w,频率40kHz)处理10rain, 小叶杜鹃种子的发芽率和发芽指数均极显着高于对 照及其他处理组(P<0.01),分别为对照的1.54和 Table2EffectofwatersoakingfordifferenttimesonseedgerminationofRhododendronaure umGeo~iandR.parvifoliumAdmas. (?舳) 同列中不同的小写字母和大写字母分别表示在0.05和0.O1水平上差异显着 Differentsmalllettersandcapitalsinthesamecolumnindicatethe significantdifferencesat0.05and0.01levels,respectively. 表3超声波处理不同时间对牛皮杜鹃和小叶杜鹃种子萌发的影响(X~SD) Table3EffectofultrasonicwavetreatingfordifferenttimesonseedgerminationofRhododen dronaureumGeorgiandR.parvifoMumAdmas. (?SD)} '同列中不同的小写字母和大写字母分别表示在0.05和0.01水平上差异显着 Differentsmalllettersandcapitalsinthesamecolumnindicatethe sigr~ificantdifferencesat0.05and0.01levels,respectively. 68植物资源与环境第20卷 1.91倍,发芽势则略高于对照但差异不显着;萌发时 滞,萌发高峰期和发芽持续时间均与对照相同.超声 波处理20min,小叶杜鹃种子的发芽率和发芽指数也 均极显着高于对照(P<O.O1),分别为对照的1.38和 1.56倍,而发芽势则略低于对照但差异不显着;萌发 时滞,萌发高峰期和发芽持续时间均无变化.超声波 处理30rain,小叶杜鹃种子的发芽率和发芽指数均略 低于对照但差异不显着,而发芽势则极显着低于对照 及其他处理组(P<O.O1);萌发时滞则较对照及其他 处理组延长1d,而萌发高峰期和发芽持续时间均与 对照相同. 上述分析结果表明:超声波处理10,30rain对牛 皮杜鹃和小叶杜鹃种子萌发高峰期和发芽持续时间 均没有影响,而对发芽率,发芽势和发芽指数均有一 定影响;较之牛皮杜鹃,超声波处理时间的长短对小 叶杜鹃种子萌发状况的影响更明显. 3讨论和结论 不同植物种类的种子萌发所需条件存在种间差 异,在播种育苗之前,需先进行发芽实验以便摸索出 最适宜的发芽预处理条件和方法?u.Hj.牛皮杜鹃和 小叶杜鹃种子萌发率极低,常温贮藏6个月的种子发 芽率仅分别为18.25%和15.25%,且种子发芽的一 致度很低(发芽势分别为9.50%和9.00%),种子发 芽率低也可能是牛皮杜鹃和小叶杜鹃濒危的重要原 因之一.因此,如何提高种子发芽率,是这2个种类 有性繁殖面临的首要问题.对杜鹃属不同种类种子 可采用GA,热水,清水和浓硫酸等方法进行预处理, 有效的预处理方法可提高种子的发芽率和发芽势,但 不同种类适宜的预处理条件有所不同11-13,16-19~. GA可诱导种子淀粉酶等水解酶的合成,提高种 子水解酶的活性,催化种子内贮藏物质的分解,以提 供胚生长发育所需的营养,因此,GA浸种能促进种子 的萌发.采用质量浓度100,800mg?L,GA浸 种24h,均能极显着提高2种杜鹃种子的发芽率,发 芽势和发芽指数,且用质量浓度400mg?L,GA浸泡 处理的牛皮杜鹃种子和用质量浓度600mg?L,GA 浸泡处理的小叶杜鹃种子的发芽率均为最高;但GA 质量浓度超过一定范围后(对牛皮杜鹃种子为 600mg?L,,对小叶杜鹃种子为800mg-L),相关 的发芽指标会降低.可见,用适宜浓度的GA浸种可 显着提高牛皮杜鹃和小叶杜鹃种子的发芽率和发芽 势.高贵龙等对九龙山杜鹃(R.fiulongshanense XiangChenetJiayongHuang)和桃叶杜鹃(R.annae Franch.)以及黄承玲等?对大白杜鹃(R.decorum Franch.)的相关研究也得出相似的结果. 浸种是加速种子吸水,促进种子萌发的重要 之一_1.适宜的浸种时间可以提高马缨杜鹃(尺. delavayiFranch.),露珠杜鹃(R.irroratumFranch.)和 迷人杜鹃(R.agastumBalf.f.etW.W.Smith)等种 类的种子发芽率l1埔j.用清水浸种6h的牛皮杜鹃 种子和用清水浸种24h的小叶杜鹃种子发芽率均极 显着高于对照,但发芽势和发芽指数均与对照差别不 大,其原因一方面为这2种植物的种皮吸水性良好, 不存在硬实现象,在极短时间内即可吸水膨胀达到饱 和;另一方面为这2种植物的种子细小,吸水量不大, 催芽过程中的湿润条件即可满足其对水分的需求. 相比较而言,小叶杜鹃种子对清水浸泡的耐性强于牛 皮杜鹃种子,浸种12h以上的牛皮杜鹃种子的发芽 率,发芽势和发芽指数均明显降低,这可能与种皮本 身的吸水性以及这2种植物本身的特性(牛皮杜鹃耐 旱,小叶杜鹃耐湿)有关. 超声波的生物学效应十分复杂.播种前采用超 声波对植物种子进行处理,可促进种子发芽?川.用 50w,40kHz的超声波处理10—20min可极显着提 高牛皮杜鹃和小叶杜鹃种子的发芽率和发芽指数. 其原因可能与超声波处理可增加细胞膜透性,提高细 胞内的酶活性(即细胞新陈代谢速率)有关14].GA 浸种和超声波处理均可提高牛皮杜鹃和小叶杜鹃种 子的发芽率和发芽势,说明种子内或种皮上可能存在 "杜鹃花科植物种子休眠的原因是种皮障 抑制物,与 碍"的观点相吻合. 综合分析结果表明:用不同质量浓度GA进行预 处理对牛皮杜鹃和小叶杜鹃种子发芽的促进作用高 于清水浸种和超声波处理.用质量浓度400mg?L GA浸泡处理24h,用清水浸种6h及用功率50w, 频率40kHz超声波处理20min均可提高牛皮杜鹃种 子发芽率,其中用质量浓度400mg?L,GA浸泡处理 24h的作用最佳;用质量浓度600mg?L,GA浸泡处 理24h,用清水浸种24h及用功率50w,频率40kHz 超声波处理10rain均可提高小叶杜鹃种子发芽率,其 中用质量浓度600mg?L,GA浸泡处理24h的作用 最佳. 第4期苏家乐,等:不同预处理方法对牛皮杜鹃和小叶杜鹃种子萌发的影响69 参考文献: [1]黄茂如.杜鹃花[M].上海:上海科学技术出版社,1999:15— 25. 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(责任编辑:张明霞) 新推介:《东亚高等植物分类学文献概览》 《东亚高等植物分类学文献概览》 (TheOutlineofTaxonomicLiteratureofEasternAsianHigherPlants),马金双着,高等教育出 版社出版发行,ISBN978—7—04—032948—3,开本787~10921/16,印张33,精装本,69万字,505页,2011年8月第1版,定价89 元. 本书详细介绍了东亚(中国,日本,朝鲜和韩国)及其周边国家与地区的高等植物分类学文献.全书包括四部分10大类60 项近1200种文献(包括部分网络信息和资料).其中,第一部分是文献基础知识;第二部分是文献介绍以及相关的评论,包括检 索类,辞典类,植物志(包括世界植物志,中国地区植物志以及亚洲不同国家植物志),植物区系,图册,检索表,名录,采集史,分 类系统,命名法规,拉丁文与模式以及参考书;第三部分是中,外期刊介绍与评论;第四部分是有关植物标本馆,植物分类学常用 网站等l8个与分类学有关的附录.另外,书末还有6个索引,可方便读者按学者,植物,图书和期刊的中外(拉)文名称进行查 找. 中国科学院植物研究所王文采院士,中国植物学会理事长,中国科学院植物研究所洪德元院士,中国科学院上海生命科学研 究院院长陈晓亚院士分别为本书作序. 本书为中国科学院上海辰山植物科学研究中心马金双博士所着,本书集着者20年的教学和科研总结,为首部东亚高等植物 分类学文献专着.本书是从事东亚及其周边地区高等植物分类的必备工具书,同时也是植物地理学,植物区系学,植物生态学, 植物资源学,植物化学,植物保护生物学,生物多样性研究以及农业,林业,医药,园林,商业,检疫等专业的科研工作者和大专院 校师生的重要工具书,也可作为有关部门管理人员和植物学爱好者的参考书.