GA3處理對瀕危植物永瓣藤種子發芽的影響

孫維敏，雷楊，潘健

（1.黃山學院生命與環境科學學院，安徽黃山245041；2.中國林業科學研究院亞熱帶林業研究所，浙江富陽311400）

GA3處理對瀕危植物永瓣藤種子發芽的影響

孫維敏1,2，雷楊1，潘健1

（1.黃山學院生命與環境科學學院，安徽黃山245041；2.中國林業科學研究院亞熱帶林業研究所，浙江富陽311400）

以永瓣藤種子為實驗材料，研究了GA3處理對種子萌發的影響。結果表明，用濃度為100mg·L-1的GA3溶液浸泡種子，其浸種時間對種子發芽率和發芽指數的影響差異不顯著；GA3濃度處理對永瓣藤種子發芽率和發芽指數的影響顯著，300mg·L-1的GA3浸種12h，其種子發芽率、發芽指數分別為(88.5±4.123)%、2.483±0.1293。

永瓣藤；GA3；種子萌發

永瓣藤(Monimopetalum chinense Rehd.)為衛矛科(Celastraceae)永瓣藤屬(Monimopetalum)半常綠木質藤本，多攀援于常綠或落葉闊葉林木之上，主要分布于安徽省和江西省海拔150-1000m的山谷、溝邊或山坡林中，為中國特有的單種屬植物，國家二級稀有瀕危保護物種[1,2]。永瓣藤的葉具有隨季節而變色的特點，春夏季為綠色，秋季轉紅，隆冬為深紅色，翌年春，待新葉長成方落去[3]。在江西民間，永瓣藤常用來治療風濕性關節炎，并且具有較好的療效[4]。因此，永瓣藤是集觀賞、藥用于一身的珍稀樹種，具有較高的開發利用價值[5]。由于生殖障礙和生長環境不斷遭到破壞，自然分布的永瓣藤呈不斷縮小趨勢[6]。

永瓣藤種子具有休眠現象，赤霉素處理能有效打破其休眠[5]，但如何確定適當的浸種時間和赤霉素使用的濃度，本實驗作了進一步探討。

1 材料與方法

1.1 供試材料

永瓣藤種子于2013年10月采于安徽省祁門縣牯牛降自然保護區，凈種風干后放在4℃冰箱中冷藏備用。

1.2 試驗時間

發芽試驗于2014年11月份進行。

1.3 試驗方法

1.3.1 種子千粒重的測定

從自然風干的永瓣藤種子中，采用百粒重法測量永瓣藤種子千粒重，重復8次，并計算平均值、標準差及變異系數[7]。

1.3.2 發芽試驗

發芽試驗中，將處理的種子置于直徑為12cm的培養皿中，以一層脫脂棉加一層濾紙和適量蒸餾水為萌發基質。試驗均在25℃，4600lx、24h/d的光照培養箱中進行，每天保持芽床濕潤并觀察記錄種子發芽情況。試驗中，每個處理4次重復，每次重復50粒種子。

1.浸種時間

在室溫下，用濃度為100mg·L-1的GA3溶液浸種，設置4個不同浸種時間，實驗設計見表1。

表1 GA3浸種時間實驗設計

2.GA3濃度

在室溫下用7個不同濃度GA3溶液浸種12h，然后放入光照培養箱中進行發芽實驗，實驗設計見表2。

表2 GA3濃度實驗設計

1.4 測定指標

種子發芽以胚根大于種子的二分之一作為正常發芽標準，以連續5d沒有種子發芽作為種子發芽結束標志，每天觀察并記錄種子發芽狀況。待發芽試驗記錄結束后，測定苗高、根長。按照以下公式計算種子的發芽能力和發芽時間。

1.發芽能力：

發芽率GR(%)=n/N×100%，n為最終發芽數，N為供試種子數；

發芽指數GI=∑(Gt／Dt)，Gt為第t日的發芽數，Dt為相應的發芽天數，發芽天數以置床時間為第0天；

活力指數VT=GI×S，S表示幼苗平均長度，即苗高、根長之和。

2.發芽時間[8]：

平均發芽時間MGT=∑(Gt×Dt)/∑Gt；

50%發芽時間(G50)：當種子發芽率達到最終發芽率50%時的發芽天數。

1.5 數據處理

試驗數據用Microsoft Excel2003和SPSS17.0統計軟件進行分析，發芽率進行反正弦轉換。采用單因素方差分析(one-way ANOVA)進行均值顯著性檢驗，用Duncan方法進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 永瓣藤種子千粒重

經測定，永瓣藤種子千粒重為(3.9918±0.0049)g，變異系數為0.1237%，屬于小粒種子。

2.2 不同浸種時間對永瓣藤種子發芽的影響

實驗結果（見表3）表明，不同浸種時間對永瓣藤種子發芽率(F=0.228，P＞0.05)和發芽指數(F=1.913，P＞0.05)的影響無顯著性差異；隨著浸種時間的延長，活力指數呈現上升趨勢，差異顯著(F=3.528，P＜0.05)，但浸種24-48h處理間的活力指數差異不顯著，浸種12與24小時的差異不顯著而與36h、48h差異均顯著。本實驗中，不同處理的種子均從置床之日后第11-12d開始陸續發芽，方差分析表明各處理間平均發芽時間（F＝4.539，P＜0.05）、50%發芽時間差異顯著（F=3.514，P＜0.05），其中浸種36h的平均發芽時間和50%發芽時間最短，分別為(17.6±1.46)d、(17.3±0.50)d，但與浸種24小時和48小時差異不顯著。

表3 GA3浸種時間對永瓣藤種子發芽的影響

2.3 不同GA3濃度對永瓣藤種子發芽的影響

由表4可知，GA3對永瓣藤種子發芽率的影響差異顯著(F=144.037，P＜0.05)，不同濃度GA3處理的種子發芽率均顯著高于對照組，表明GA3可以顯著提高永瓣藤種子的發芽率。其中用濃度為300mg·L-1的GA3處理的種子發芽率最高，為(88.5±4.123)%，但與濃度為100mg·L-1、200mg·L-1GA3處理的發芽率差異不顯著。

用濃度100-600mg·L-1的GA3處理種子，其種子發芽指數各處理間差異顯著(F=6.318，P＜0.05)，活力指數差異不顯著(F=0.833，P＞0.05)，置床后第11-12d開始陸續發芽，平均發芽時間(F=1.002，P＞0.05)、50%發芽時間(F=0.657，P＞0.05)均無顯著性差異。

2.4 不同處理的永瓣藤種子萌發過程

種子的發芽進程圖可以直觀反映種子的發芽周期。分析圖3和圖4可知，GA3時間處理和不同濃度GA3處理的永瓣藤種子發芽時間跨度(發芽周期)基本一致，均在置床后第25d達到恒定值，可以由此得出永瓣藤種子發芽周期大約為25d左右。

圖3 不同GA3濃度下永瓣藤種子萌發過程

圖4 不同GA4浸種時間下永瓣藤種子萌發過程

3 結論與討論

種子休眠和萌發主要取決于種子內部赤霉素(GA)、脫落酸(ABA)和細胞分裂素(CTK)3種激素的存在狀況及相對濃度的大小[9]。赤霉素是植物生長發育過程中的一種重要調節物質，在植物生長發育中起著重要作用，它能通過促進細胞分裂調控促進物與抑制物的平衡來提高種子的發芽力[10]。

GA3能解除種子休眠，它可能影響了種子萌發中相關生理生化過程，宋發軍等[11]研究表明外源GA3處理促進了華重樓種子中SOD、CAT、G6PDH酶活性以及ZT、內源GA3和IAA含量的增加，降低了POD酶活性以及ABA含量。本研究中對照組（蒸餾水浸泡）發芽率僅為1.0±2.000%，而用GA3處理能顯著提高種子發芽率，說明外源激素對永瓣藤種子的萌發具有一定的調控作用。推測永瓣藤種子休眠可能是由于永瓣藤種子內缺乏赤霉素或赤霉素含量未達到有效的生理濃度。因此，使用外源赤霉素進行浸泡處理后，可以有效地改變“激素控制者”之間的平衡，促進種子的萌發[9]。但赤霉素濃度和浸種時間對種子萌發的影響作用有差異，袁繼紅等[12]認為赤霉素浸泡時間對種子萌發的影響大于濃度的影響，本實驗結果與之相反，赤霉素浸種時間對永瓣藤種子發芽率和發芽指數影響差異不顯著，而赤霉素濃度對永瓣藤種子發芽率和發芽指數影響顯著。

表4 GA3濃度對永瓣藤種子發芽的影響

屈燕等用赤霉素處理總狀綠絨蒿3個居群的種子，結果表明濃度為100-250mg·L-1的GA3處理可提高種子的發芽率和發芽勢，且差異極顯著，但GA3處理對平均發芽時間無顯著影響[13]。王非等研究發現，GA3能顯著提高齒葉鐵線蓮、林地錢線蓮褐、毛鐵線蓮和棉團鐵線蓮種子的發芽率，對棉團鐵線蓮種子的平均發芽時間縮短不明顯，但顯著縮短了其它3種鐵線蓮種子的平均發芽時間[14]。本實驗發現，100-600mg·L-1GA3處理顯著提高永瓣藤種子發芽率和發芽指數，但對于起始發芽時間、平均發芽時間和50%發芽時間無顯著影響。GA3能提高具有休眠特性種子的發芽率，但對于平均發芽時間、起始萌發時間產生的影響，則因物種不同而有差異，因此，有專家推測GA3是否對不同物種的萌發指標產生選擇性影響有待進一步研究。

[1]錢嘯虎.國家重點保護的五種瀕危植物研究[J].安徽師大學報：自然科學版,1982(1):53-59.

[2]傅立國.中國植物紅皮書稀有瀕危植物(第一冊)[M].北京：科學出版社,1992.

[3]成文法,姚承霞.永瓣藤[J].植物雜志,1998（3）:3.

[4]畢淑峰,孫金余,羅文琴.永瓣藤某些化學成分的研究[J].資源開發與市場,2008,24(2):103，156.

[5]潘健,郭起榮,方樂金,等.瀕危植物永瓣藤種子休眠與解除[J].種子,2012,31(3):17-19，22.

[6]謝國文,鄭毅勝,李海生,等.珍稀瀕危植物永瓣藤生物多樣性及其保護[J].江西農業大學學報,2010,32(5):1061-1066.

[7]ISTA.International Rules for Seed Testing Association[M].Beijing:Higher Education Press,2006:154-176.

[8]陳雙燕,韓建國,王赟文,等.蛭石引發對結縷草種子發芽率和發芽速度的影響[J].草地學報,2007,15(3):254-258.

[9]劉小金,徐大平,張寧南,等.赤霉素對檀香種子發芽及幼苗生長的影響[J],種子,2010（8）:71-74.

[10]劉彩紅,李成云.GA3浸種對羊草種子發芽和幼苗生長的影響[J].草業科學,2011,28(5):797-801.

[11]宋發軍,羅忠,黃珍,等.赤霉素處理對重樓種子萌發相關生理指標的影響[J].中南民族大學學報：自然科學版,2016,35(3):30-34.

[12]袁繼紅,王銀柳,林友興,等.酸和赤霉素處理對3種薹草種子萌發特征的影響[J].東北師大學報：自然科學版,2016,48(2):112-117.

[13]屈燕,區智,尤小婷,等.赤霉素對總狀綠絨蒿三個居群種子萌發特性的影響[J].植物生理學報,2014,50(9):1374-1378.

[14]王非,王金俠,李強,等.GA3和IAA處理對4種鐵線蓮種子萌發的影響[J].草業科學,2014,31(4):672-676.

The Effect of GA3on Seed Germination of the Endangered Plant of Monimopetalum chinense

Sun Weimin1,2,Lei Yang1,Pan Jian1
(1.School of Life and Environmental Sciences,Huangshan University,Huangshan245041,China;2.Research Institute of Subtropical Forestry,CAF,Fuyang 311400,China)

Monimopetalum chinense seeds are used as the experimental material,and the effect of GA3on seed germination is investigated.The results show that when the seeds are soaked in GA3solution with a concentration of 100mg·L-1,the soaking time has no significant impact on the final germination percentage and germination index;the effect of GA3concentration on the final germination percentage and germination index is significant.After being soaked in 300mg·L-1GA3for 12h,the final germination percentage and germination index of Monimopetalum chinense seeds are(88.5±4.123)%and 2.483±0.1293 respectively.

Monimopetalum chinense Rehd;GA3;seed germination

S722.1

A

1672-447X(2017)05-0051-004

2017-07-22

安徽省教育廳自然科學研究重點項目(KJ2013A241)；大學生創新創業訓練計劃項目(201510375005)

孫維敏(1993－)，安徽安慶人，碩士研究生，中國林業科學研究院亞熱帶林業研究所，研究方向為經濟林育種及栽培；潘健(1968－)，安徽黃山人，博士，黃山學院生命與環境科學學院副教授，研究方向為種苗學。

責任編輯：胡德明