不同赤霉素濃度處理對野生山櫻桃種子萌發的影響

楊楠，聶江力，辛微，裴毅，石福臣

（天津農學院，天津 300384）

在自然進化的過程中，落葉果樹的種子形成一種休眠的特性，以抵御其成熟后遇到的不良外界條件，種子需要打破休眠才能萌發[1]。影響種子休眠的因素主要包括外界環境因素和種子自身結構兩方面，其中種子結構性狀導致休眠基本分為種胚還沒有發育成熟導致種子休眠，種子中含有萌發抑制物導致種子休眠和種子或果皮結構導致休眠3 種類型[2-3]。種子休眠在植物生長過程中具有十分重要的生物學意義，但是這一生理過程給果樹的人工栽培和繁殖育種帶來很多不便，因此有許多學者研究了人工打破種子休眠的機理和方法，層積處理和內源激素處理是目前為止最為常見的打破種子休眠的方法[4-7]。

山櫻桃（Cerasus serrulata），別名山櫻花，是薔薇科（Rosaceae）李亞科（Prunoideae）櫻屬（Cerasus）多年生落葉喬木。2018 年初在天津市薊州區八仙山自然保護區內發現十幾株野生山櫻桃，天然更新狀況良好，樹干顏色為灰褐色，枝條顏色為灰白色或褐色。葉片頂端逐漸變尖，基部為橢圓形，葉片邊緣有鋸齒，葉柄和葉基部間的連接處有一對腺體，果實為核果，橢圓形，狀似小型櫻桃，是天津地區內首次發現野生的山櫻桃植株。櫻屬植物種子萌發需要經過休眠期，低溫層積或一定濃度的激素處理能夠打破休眠促進櫻屬植物種子的萌發[5、8]。野生山櫻桃自然結實率低，休眠期較長，且果實易被鳥類采食，影響其自然繁殖過程。因此，該研究以首次在天津地區發現的野生山櫻桃的種子為試驗材料，觀察其種子基本生理性狀，并研究不同赤霉素濃度處理對山櫻桃種子萌發的影響，探討簡單可行的打破山櫻桃種子休眠的方法，提高山櫻桃種子發芽率，為野生山櫻桃繁育栽培和種質資源利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

山櫻桃采集地位于天津市薊州區八仙山自然保護區內，采集自多年生山櫻桃植株，于5 月上旬采集成熟的山櫻桃果實，將其置于通風陰涼的房間中，待果肉失水皺縮，果皮顏色變為深紅色時收集保存。

1.2 方法

1.2.1 種子表面特征觀測和種子百粒重。將成熟山櫻桃果實去掉果肉洗凈陰干，觀察山櫻桃種子的顏色形狀和表面特征，選擇50 粒飽滿的山櫻桃種子，測定長度、直徑并得出長寬比。選擇100 粒飽滿的種子稱重，重復3 次，得出山櫻桃種子百粒重。

1.2.2 種子吸水性和種胚完好率。將稱重過的種子放入培養皿，加入沒過種子的足量蒸餾水。放置在室溫下，每隔3 h 取出種子，吸凈表面水分后稱重，夜晚稱量時間延長至8～10 h，直至相鄰2 次稱重結果不變，結束稱量，試驗重復3 次。將去除果肉的種子敲碎外殼，記錄完好種胚數。種子吸水率=［（吸脹后重量－浸泡前重量）／浸泡前重量］×100%

1.2.3 種子萌發試驗。選擇完好的去殼種子用100、500、1 000、1 500 mg/L 的赤霉素（GA3）溶液浸泡24 h 和48 h，并設置蒸餾水為對照，每組50 粒，重復3 次。將浸泡結束的種子放入培養皿中，用經K2MnO4消毒的濕沙覆蓋種子進行發芽試驗（室溫），每天觀察記錄種子發芽情況，并計算發芽率、發芽勢和發芽指數。

發芽率= 第14 天種子發芽總數/ 供試種子數×100%

發芽勢= 第9 天種子發芽數/ 供試種子數×100%

發芽指數（GI）=∑（ Gt /Dt）（ Gt 表示 t 時間內的發芽數，Dt 表示相應的發芽天數）

2 結果與分析

2.1 野生山櫻桃種子表面特征和種子百粒重

野生山櫻桃種子為核果，形狀接近扁球形，頂端較尖，表面有不規則的棱，顏色為棕色或淺棕色。從表1 可以看出，野生山櫻桃帶殼種子平均長度為5.84 mm，變異系數為8.09%，變異系數較大，百粒重為114.57 g，標準差為0.211，變異系數較小。

表1 野生山櫻桃種子特性變異

2.2 野生山櫻桃種子吸水性和種胚完好率

從圖1 可以看出，野生山櫻桃種子在試驗的0～12 h 內吸水率迅速增加，其中 0～3 h 增加最快，在3 h 時吸水率為11.95%。試驗進行12 h 后吸水率增加速度逐漸減慢，24～48 h 內，種子吸水率從25.12%增加至30.46%，之后則不繼續增加。經試驗測定，野生山櫻桃種胚完好率為93.27%。

圖1 野生山櫻桃種子吸水性測定

2.3 不同濃度赤霉素浸泡24 h 對野生山櫻桃種子發芽動態的影響

從圖2 可以看出，對照組從第5 天開始發芽，第6～8 天發芽數增加較快，從第9 天開始發芽率增加緩慢，第 13 天開始發芽結束；100、500 和 1 000 mg/L 赤霉素浸泡的種子均從第4 天開始發芽，且發芽數量明顯高于對照組，500 mg/L 赤霉素處理組發芽率最高，1 500 mg/L 赤霉素浸泡的種子從第5 天開始發芽，第5 天至第12 天發芽數增加較快，至第14 天發芽結束，高于對照組但低于其他赤霉素濃度浸泡的處理組。由此可知，一定濃度赤霉素浸泡處理能夠促進野生山櫻桃種子的萌發，當赤霉素濃度過高時，這種促進作用有所減弱。

圖2 不同赤霉素濃度浸泡24 h 下野生山櫻桃種子萌發數的動態變化

2.4 不同濃度赤霉素浸泡48 h 對野生山櫻桃種子萌發動態的影響

從圖3 可以看出，各個處理組均由第4 天開始發芽，對照組在第4 天至第6 天發芽數增加較快，而后發芽數增加較少；在不同赤霉素濃度處理組中，500 mg/L 赤霉素處理組發芽率最高，對野生山櫻桃種子萌發的促進作用最強，且與浸泡24 h 的處理結果一致。

圖3 不同赤霉素濃度浸泡48 h 下野生山櫻桃種子萌發數的動態變化

2.5 不同濃度赤霉素對野生山櫻桃種子萌發效果的影響

用 100、500、1 000、1 500 mg/L 赤霉素溶液分別對山櫻桃種子進行浸泡處理24 h 和48 h，計算山櫻桃種子第9 天的發芽勢。從圖4 可以看出，對照組的發芽勢低于其他處理組，且浸泡24 h 和48 h 的發芽勢差異較小，分別為25.53%和24.66%。在赤霉素浸泡處理的4 個處理組中，500 mg/L 赤霉素處理的發芽勢最高，1 500 mg/L 赤霉素處理的發芽率最低，同時100、500 和1 500 mg/L 赤霉素浸泡處理48 h的發芽勢高于24 h，其中500 mg/L 處理組處理24 h和48 h 發芽勢差異最大。

圖4 不同濃度赤霉素對野生山櫻桃種子發芽勢的影響

用不同濃度赤霉素處理山櫻桃種子，統計第14天種子發芽率。從圖5 可以看出，對照組的發芽率顯著低于其他處理組，且浸泡24 h 和48 h 的發芽勢差異較小，在赤霉素浸泡的4 個處理組中，500 mg/L 赤霉素處理的發芽率最高，其他3 個處理組的發芽率略低。

圖5 不同濃度赤霉素對野生山櫻桃種子發芽率的影響

從圖6 可以看出，對照組的發芽指數顯著低于其他處理組，浸泡24 h 和48 h 的發芽指數分別為13.24和13.02；在赤霉素浸泡的4 個處理組中，500 mg/L赤霉素處理的發芽指數最高，其他3 個處理組的發芽指數較低。除1 000 mg/L 赤霉素處理組外，其他處理組浸泡24 h 的發芽指數均高于48 h，其中500 mg/L赤霉素浸泡24 h 和48 h 的發芽指數相差最大。

圖6 不同濃度赤霉素對野生山櫻桃種子發芽指數的影響

3 討論

種子的大小、性狀等形態特征是長期進化過程中外界環境因素影響的結果，是影響種子萌發和傳播的重要因素，相對穩定[7-9]。這些特性是植物生活史中十分重要的特征，不僅能影響植物種子的傳播萌發，還會對幼苗的生長，植株的存活和繁殖以及植株的生態適應性造成影響，進而影響整個種群和群落的功能和組成[10-12]。楊潔晶[13]對比28 種植物種子的形態學特性發現，不同科屬種子的大小、形狀和表面性狀具有較大差異，這些差異會影響種子的萌發和生長。觀察發現野生山櫻桃種子性狀接近球形，具有較好的流動性，遠距離傳播的可能性更高，使種子能夠在更適宜的環境中萌發。

植物種子結束休眠開始萌發的過程需要吸收大量水分，這一吸水過程是其萌發和生長的基礎[14-15]。從外界吸收到充足的水分后，種子胚細胞中的蛋白質才能活化，和RNA 共同合成種子萌發所需要的蛋白質和酶等營養物質，進而完成萌發過程[16]。種子解除休眠的過程受到種子中萌發抑制物和萌發促進物共同作用的影響，有研究發現經過赤霉素浸泡24 h的山桃種子不需要經過低溫層積，可以直接萌發[17]。因此，該試驗采用不同濃度赤霉素浸泡24 h 和48 h處理野生山櫻桃種子，發現適宜濃度的赤霉素能夠促進野生山櫻桃種子的萌發，當赤霉素濃度超過500 mg/L，這種促進作用則逐漸降低，同時赤霉素浸泡48 h 的種子發芽率整體高于24 h 處理組，表明適當增加浸泡處理的時間，能夠有效促進野生山櫻桃種子的萌發。