溫度對鳳丹種子萌發和上胚軸生長抑制的影響

梅玉芹劉政安宋松泉

（1云南省臨滄市種子管理站，臨滄677000；2中國科學院植物研究所，北京 100093）

溫度對鳳丹種子萌發和上胚軸生長抑制的影響

梅玉芹1劉政安2宋松泉2

（1云南省臨滄市種子管理站，臨滄677000；2中國科學院植物研究所，北京 100093）

以成熟的鳳丹種子為材料，研究了種子對水分的吸收、溫度對種子萌發的影響以及低溫處理對解除萌發種子上胚軸生長抑制的作用。結果表明：鳳丹種子不存在休眠特性；種子萌發具有熱抑制現象，萌發后的種子（幼苗）具有上胚軸生長抑制；適宜溫度能使萌發熱抑制的種子恢復萌發，低溫處理能有效地解除萌發種子的上胚軸生長抑制。

鳳丹；種子；萌發熱抑制；上胚軸生長抑制；低溫

鳳丹（Paeonia ostii）為芍藥科（Paeoniaceae）芍藥屬（Paeonia）牡丹組（Sect. Moutan）的多年生落葉小灌木，是目前油用牡丹栽培的主要品種[1]。鳳丹種子具有上胚軸休眠特性，在適宜溫度下胚根發育成根，而上胚軸不伸長，處于休眠狀態，必須經過一段時間的低溫后上胚軸才能伸長[2]。鄭光華[3]報道牡丹種子萌發后根長在4cm時添加赤霉素可促進上胚軸伸長。張霽等[4]認為低溫處理的適宜根長為2～3cm。張玉剛等[5]認為，牡丹種子上胚軸休眠只有在胚根長達3cm時5℃低溫處理1～2周才能打破休眠，否則沒有效果。林松明等[6]在解除鳳丹上胚軸休眠研究中發現，當根長大于4cm時，用4℃低溫處理20～25d可以解除鳳丹上胚軸休眠。但是，關于低溫處理解除鳳丹種子上胚軸休眠所需的生長狀態還不清楚。本文以成熟的鳳丹種子為材料，在上述工作的基礎上，研究了種子對水分的吸收、溫度對種子萌發的影響以及低溫解除萌發種子上胚軸生長抑制的作用，以期找到低溫解除鳳丹種子上胚軸生長抑制的適宜生長狀態，為油用牡丹育苗提供技術參數。

1 材料與方法

1.1 材料 鳳丹種子于2016年8月初采自河南洛陽牡丹種植基地。種子采集后放在25℃、75%相對濕度中晾干。種子千粒重為364g，含水量為8.4%（鮮重為基礎）。

1.2 種子對水分的吸收 將種子置于墊有2層濾紙的培養皿中，每個培養皿中加入10mL蒸餾水，于20℃下吸脹。3個重復，每個重復25粒種子。第1天每2h測定一次種子的重量，第2～4天每12h測定一次，第5天后每24h測定一次；同時觀察種子的萌發狀態。

1.3 溫度對種子萌發的影響 種子經選擇后，用自來水在室溫下浸泡48h，期間換幾次水；然后將種子置于直徑為150mm、裝有濕潤珍珠巖的培養皿中，分別在15℃、20℃、25℃和30℃下進行萌發。每個溫度3個重復，每個重復50粒種子。珍珠巖含水量為60%～70%，種子與珍珠巖的比例為1∶4。每2d觀察一次，以胚根突破種皮2mm作為種子萌發的標準，記錄萌發種子數和補充消耗的水分。當種子萌發37d時測量萌發種子的根長，萌發52d時計算最終萌發率。

1.4 低溫處理對解除萌發種子上胚軸生長抑制的影響 將在20℃下種子萌發37d后根長為0cm、0.2cm和3.0～6.0cm的種子/幼苗進行2種處理。（1）分別在4℃中層積0d、10d、20d、30d和40d，方法是將種子/幼苗埋在含水量為60%～70%的珍珠巖中，種子與珍珠巖的體積比例為1∶4；然后置于20℃下生長，觀察低溫處理對上胚軸生長抑制的影響。（2）直接在4℃下層積生長136d，觀察對上胚軸生長抑制的作用；所產生的幼苗于恒溫光照培養室中培養，觀察其生長狀態。每個重復30粒種子/幼苗，3次重復。

2 結果與分析

2.1 種子對水分的吸收 鳳丹種子種皮較厚，堅硬革質。在吸脹初期，種子的吸水速率逐漸增加，到吸脹18h時，吸水速率達到最大，為2.63mg/seed·h，隨后種子的吸水速度減慢。與此同時，種子含水量隨著吸水時間的延長而逐漸增加，吸水至298h，種子的含水量為77.94%，此時種子開始萌發（表1）。

表1 鳳丹種子的水分吸收進程

2.2 溫度對種子萌發的影響 從表2可知，在15℃下，鳳丹種子的初萌期為13d，13～23d種子萌發較快，23～31d種子萌發減慢，第31天萌發結束，最終萌發率為58.0%。在20℃下，初萌期為11d，11～15d種子萌發慢，15～37d種子萌發較快，37d時萌發率為92.7%，52d萌發結束，萌發率為94.7%（表2）。在25℃下，初萌期為25d，種子萌發較慢，37d萌發結束，萌發率僅有10.7%。在30℃下，種子不萌發，部分種子腐爛。表明20℃為鳳丹種子萌發的適宜溫度。

將在15℃、20℃、25℃和30℃下萌發52d未萌發的種子轉移至20℃下繼續萌發，觀察對逆境溫度的修復。結果發現：經15℃萌發52d的未萌發種子轉移至20℃下繼續萌發30d，種子萌發率不變；25℃和30℃下未萌發的種子轉移至20℃下，其萌發率分別由10.7%提高到58.0%，由0提高到56.0%（表2）。

表2 不同溫度下鳳丹種子的萌發進程 （%）

不同溫度下不同萌發時間鳳丹種子胚根的長度及其百分率觀察表明：15℃和20℃下有利于根的生長，25℃下根的生長受到抑制；20℃比15℃較為有利，例如在20℃下根長大于5cm的比例為13.7%，高于15℃下的1.2%（表3、表4）。觀察試驗表明，在20℃下部分根已經長出多條側根。可見，20℃為鳳丹種子萌發的適宜溫度。

表3 不同溫度下不同萌發時間鳳丹種子胚根的長度 （cm）

表4 萌發37d時鳳丹種子根長的范圍及其百分率 （%）

2.3 低溫處理對解除種子上胚軸生長抑制的影響將不同根長的種子/幼苗于4℃下層積不同時間后，再置于20℃下生長。根長為0cm的種子對4℃處理不起反應；根長為0.2cm和3.0～6.0cm的種子經過4℃處理后，上胚軸生長率隨著處理時間的延長而增加（表5）。不同根長的種子一直在20℃下只長根，上胚軸生長受到抑制不生長，且種子均出現不同程度的腐爛。

將不同根長的種子/幼苗置于4℃下生長136d后，根長為0cm、0.2cm和3.0～6.0cm的種子的上胚軸生長率分別為90.7%、98.6%和96.8%（表5），且無種子腐爛；將這些幼苗進行移栽，在恒溫光照培養室中培養，均能成活成苗。

表5 低溫處理下不同根長種子上胚軸的生長率 （%）

3 討論

種子休眠是指具有活力的種子在適宜的萌發條件下暫時不能完成萌發的特性[7]。鳳丹種子的含水量隨著吸水時間的延長而逐漸增加，表明鳳丹種子的種皮是透水的，不存在物理休眠。

本研究表明，在15℃和20℃下，鳳丹種子的初萌期分別為13d和15d，萌發至37d時，種子的萌發率分別為58%和92.7%，胚根長分別為3.54cm和3.76cm；表明鳳丹種子不存在休眠特性，在適宜的條件下能夠正常萌發。這些結果與楊期和等[8]的報道不同，他們認為牡丹種子具有休眠特性，包括胚軸（下胚軸）和胚芽（上胚軸）。在25℃和30℃下未萌發的種子轉移至20℃下能使種子恢復萌發，表明鳳丹種子具有萌發熱抑制現象；結果類似于萵苣種子的萌發熱抑制[9]。本研究認為用“上胚軸生長抑制（growth inhibition of epicotyls）”比用“上胚軸休眠（epicotyl dormancy）”更能準確地描述牡丹種子的幼苗生長狀態。此外，鳳丹種子千粒重為364g，為大粒種子，發芽床不宜為濾紙，而應采用沙床或以珍珠巖、蛭石為基質。

盡管在15℃和20℃下，尤其是在20℃下鳳丹種子能夠萌發，但上胚軸生長受到抑制；這些結果與鄭光華[3]的報道一致。根長為0.2cm和3.0～6.0cm的種子經過4℃處理后上胚軸生長率隨著處理時間的延長而增加，根長為0.2cm的種子高于根長為3.0～6.0cm的種子，表明低溫處理能有效地解除鳳丹幼苗的上胚軸生長抑制。不同根長的種子置于4℃下136d后，種子上胚軸的生長率大于90%，且無種子腐爛，與鄭光華[3]、張霽等[4]和林松明等[6]的報道有差異，即鳳丹種子萌發到一定階段后就能感受低溫，從而解除上胚軸生長抑制，但其機理有待進一步研究。

[1] 崔亮虎，黃弄璋，劉欣，等．不同貯藏條件對油用牡丹種子出油率的影響[J]．中國種業，2016（10）：28-30

[2] 劉淑敏，王蓮英，吳滌新，等．牡丹[M]．北京：中國建筑工業出版社，1987：67-68

[3] 鄭光華．幾種園林植物種子休眠與發芽生理的研究[J]．園藝學報，1963，2（3）：312-313

[4] 張霽，劉心民．低溫解除牡丹種子上胚軸休眠的試驗[J]．浙江農業科學，2008（3）：295-296

[5] 張玉剛，郭紹霞，王蓮英．牡丹容器育苗的初步研究[J]．中國農學通報，2004，20（1）：182-184

[6] 林松明，徐迎春，蔡仁志，等．打破鳳丹種子上胚軸休眠的研究[J]．江蘇農業科學，2006（1）：84-86

[7] Bewley J D，Bradford K J，Hilhorst H W M，et al．Seeds，physiology of development，germination and dormancy[M]．3rd edition．New York：Springer，2013

[8] 楊期和，葉萬輝，宋松泉，等．植物種子休眠的原因及休眠的多形性[J]．西北植物學報，2003，23（5）：837-843

[9] Wang W Q，Song B Y，Deng Z J，et al．Proteomic analysis of Lactuca sativa seed germination anad thermoinhibition by sampling of individual seeds at germination and removal of storage proteins by PEG fractionation[J]．Plant Physiol，2015，167：1332-1350

2017-03-31）