紫葉加拿大紫荊種子休眠與萌發特性研究

摘要 以紫葉加拿大紫荊種子為研究材料，解剖觀察種子內部結構，觀察種子的吸水特性和種子的萌發情況，驗證其種子具有雙重休眠特性。對種子用濃硫酸進行不同時間的酸蝕，再用不同濃度赤霉素處理，結果表明，可有效打破種子的休眠，促進紫葉加拿大紫荊種子萌發。用濃硫酸酸蝕25 min再進行300 mg/L赤霉素浸泡處理效果最佳，其種子發芽率為（60.0±3.3）%。

關鍵詞 紫葉加拿大紫荊；種子；休眠；萌發

中圖分類號 S792.99 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2024）14-0073-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.14.016

Research on Dormancy and Germination Characteristics of Cercis canadensis ‘Forest Pansy’ Seeds

XIONG Zuo-ming1， YANG Jia-huan2， ZHANG Ke-liang2

（1.Guangling College， Yangzhou University， Yangzhou， Jiangsu 225009;2.College of Horticulture and Plant Protection， Yangzhou University， Yangzhou， Jiangsu 225009）

Abstract The seeds of Cercis canadensis ‘Forest Pansy’ were used as research materials. The internal structure， water absorption and germination of the seeds were observed. The results showed that the seeds of Cercis canadensis ‘Forest Pansy’ had double dormancy. The seeds were etched with concentrated sulfuric acid for different time and then treated with gibberellin of different concentrations. The results showed that the seed dormancy could be broken effectively and the seed germination of Cercis canadensis ‘Forest Pansy’ could be promoted. It turned out that the best treatment was acid etching with concentrated sulfuric acid for 25 min and soaking with 300 mg/L gibberellin， and the germination rate was （60.0±3.3）%.

Key words Cercis canadensis ‘Forest Pansy’;Seeds;Dormancy;Germination

基金項目 江蘇省蘇北科技專項“特色花木高效栽培技術集成應用于推廣”（SZ-HA2017023）。

作者簡介 熊作明（1967—），男，江蘇阜寧人，副教授，碩士，從事觀賞植物栽培生理研究。

收稿日期 2023-09-15

紫葉加拿大紫荊（Cercis canadensis ‘Forest Pansy’）為豆科紫荊屬，是由加拿大紫荊（C.canadensis）演變而來的新品種［1］。對干旱、高溫、嚴寒等不良環境都有較好的抗性，對土壤的肥力要求不高［2］。其在北美地區被廣泛應用，是一種既能觀花又能觀葉的優良彩色葉景觀樹種［3］，深受人們的喜愛。紫荊的花、葉和皮均有一定的藥用價值［4］。但因其引種培育的方法受到了環境條件和遺傳性狀的影響，在生產規模和質量方面遠未達到我國對新觀賞樹種的要求［5］，制約了其在我國的進一步推廣和應用。目前對紫葉加拿大紫荊種子的萌發特性和打破休眠研究較少。因此，對于找出合適的方法打破紫葉加拿大紫荊種子的休眠對其生產上規模化育苗具有重要的現實意義。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗所用的材料于2019年11月從上海花香種業有限公司購買，挑選無蟲害、無破損和飽滿的種子作為試驗材料。

1.2 方法

1.2.1 種子形態指標觀察與測定。

隨機選取100粒正常種子在分析天平上稱重，重復3次取平均值。然后，將種子放入75 ℃烘箱中48 h，測量種子的干重，計算種子的含水量［6］。再隨機挑選30粒種子，用游標卡尺測量種子的寬度、長度和厚度。

1.2.2 種子形態解剖觀察。

隨機挑選飽滿的完整種子，用手術刀進行解剖，通過體視鏡進行觀察取照。

1.2.3 種子吸水曲線測定。

分別挑選完整飽滿和用手術刀劃破種皮的紫荊種子各50粒。用萬分之一分析天平稱取其質量，然后將稱取好的種子放入裝有相同量清水的燒杯中，于室溫條件下開始吸水，分別在3、6、9、12、24、36、48 h取出種子，擦干種子表面水分后分別進行稱重，最后計算種子的吸水率并繪制吸水曲線，比較2種不同處理的種子吸水差異。種子吸水率計算公式：

吸水率=（吸水后的質量-吸水前的質量）/吸水前的質量×100%

1.2.4 完整的成熟種子萌發特性。

挑選飽滿的種子，每組種子25粒，共4組。將種子放置在鋪有2層濕潤濾紙的培養皿中。將培養皿放置4、5/15、10/20、15/25、20/30 ℃的變溫培養箱中，每12 h進行1次變溫，在變到較高溫度時進行光照（12 h光照/12 h黑暗），每隔3 d觀察 1 次萌發數。萌發測試 30 d 后，計算萌發率。

1.2.5 劃破種皮對休眠打破的影響。

手術刀劃破種皮，每組種子25粒，共4組。將種子放置在鋪有2層濕潤濾紙的培養皿中。將培養皿放置于4、5/15、10/20、15/25、20/30 ℃的變溫培養箱中，每12 h變溫1次，在較高溫度時進行光照，設置12 h光照12 h 黑暗，每隔3 d觀察1次萌發數。萌發測試30 d后，計算最終萌發率。

1.2.6 濃硫酸結合赤霉素對種子萌發的影響。

用濃硫酸對種子分別酸蝕5、10、15、20、25、30 min，然后用流水清洗種子至中性，再用100、200、300 mg/L濃度赤霉素（GA3）浸泡24 h，用清水清洗種子。每組種子25粒，重復4次，在15/25 ℃和12 h光照/12 h黑暗的光照培養箱中進行萌發試驗。試驗期間，每2 d進行觀察，記錄種子發霉數、發芽數和新鮮粒，以胚根長伸出種皮1 mm為種子的萌發標準，測定紫葉加拿大紫荊種子的發芽率。

1.3 數據統計

使用 EXCEL 2016 進行數據統計，對種子的吸水率和種子萌發率等進行制圖，種子的萌發率以平均值±標準誤差來表示，所有數據采用SPSS 20.0進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 種子形態指標

新成熟的紫葉加拿大紫荊種子為卵圓形，種皮顏色為黃綠色，種子成熟時間在10月下旬左右。種子基本參數：

縱長（4.37±0.16） mm，橫寬（2.83±0.14） mm，厚度（1.12±0.10） mm，百粒重（2.28±0.05） g，含水量（9.78±0.16）%。

2.2 種子形態觀察

由圖1可知，紫葉加拿大紫荊的種子具有明顯的種臍，種皮較為致密，發生硬化。種臍部位有明顯的開裂，有較為發達的維管系統，種子內部有一條輸水通道。成熟的種子子葉呈黃色，胚根和子葉形態可見，種子的絕大部分由子葉占據，子葉較大且發育完全，周圍有膠狀胚乳，因此種子不存在形態休眠。種皮分為3層結構，最外圍的是角質層，其次是柵欄細胞層和薄壁細胞層。其中柵欄細胞呈單層長柱狀，一般與種皮表面垂直，種皮的絕大部分由柵欄細胞組成，通常認為致密的柵欄細胞會阻礙空氣和水分的進入，同時增加種皮的硬度和厚度［7］，在柵欄層內部存在著一條與種皮表面平行的明線，研究認為這是阻礙種子吸水的主要原因［8］。這些原因導致紫葉加拿大紫荊種子難以吸水和透氣，導致種子的物理休眠。

2.3 種子的吸水特性

從圖2可以看出，紫葉加拿大紫荊完整種子和破皮種子在吸水率上均存在明顯差異。破皮種子在前24 h為快速吸水期，吸水率快速上升。24 h后吸水率總體趨于平穩。完整種子的吸水率明顯低于破皮種子，吸水36 h后，破皮種子基本處于飽和吸水狀態，吸水率為86.3%，而完整種子到48 h時仍在吸水，但吸水率僅有9.71%。

2.4 成熟種子的萌發特性

由表1可知，在12 h的光照條件下，無論在何種溫度條件下，新成熟的紫葉加拿大紫荊種子不萌發，且種子的硬粒（未吸脹）百分比較高，新鮮粒百分比（吸脹后未萌發也未死亡的）較低，表明種子處于休眠狀態。

2.5 劃破種皮對種子萌發的影響

由表2可知，經手術刀劃破種皮之后，種子能正常吸脹，但經過萌發試驗后，發現種子仍不能正常萌發，表明劃破種皮不能有效提高種子的萌發率。這表明紫葉加拿大紫荊種子除了種皮導致的休眠以外，還存在生理休眠。

2.6 不同酸蝕時間、不同濃度赤霉素處理對種子萌發的影響

由表3可知，隨著GA3濃度的提升，種子的萌發率增大，且差異顯著（P<0.05）。而酸蝕時間的延長，提升了種子的萌發率，種子在酸蝕25 min時，在300 mg/L GA3處理下達到最大萌發率60.0%，且與其他處理種子萌發率差異顯著（P<0.05）。在酸蝕30 min時萌發率并未進一步增大，結合種子剩余的新鮮粒和死亡率的變化，發現隨著酸蝕時間的延長，新鮮粒含量不斷減少，而死亡率提升顯著（P<0.05），這可能是酸蝕的時間過長對種子造成損傷，導致種子更加容易發霉腐爛。

3 討論

種子只有在適宜的環境條件下才能正常萌發，實現種群的正常更新［9-10］。因此，確定種子的休眠特性和萌發機制，對于保障植物生長和種群的繁衍具有重要的生態學意義［11-12］。該研究中，未經過處理的新成熟的紫葉加拿大紫荊種子，在各溫度及光照條件下均不能正常萌發，說明紫荊種子存在休眠特性。種皮的透氣性和透水性差一般是種子休眠的主要原因之一［13-14］。該研究中，新成熟的紫葉加拿大紫荊種子的種皮透水性差，難以正常吸水，而用手術刀劃破種皮的種子能夠快速吸水，吸水24 h即可達到飽和狀態。此時種子雖然能夠正常吸水，但種子仍難以正常萌發。通過解剖觀察紫葉加拿大紫荊種子的內部結構發現，胚乳占據種子的絕大部分空間，在結合陳鎮等［15］的研究，可知紫荊種子不存在形態休眠。據此，紫葉加拿大紫荊種子除了物理休眠外還存在生理休眠。

打破種子休眠的方法有很多，金繼良等［16］研究發現，以80 ℃熱水浸泡種子結合250 mg/L赤霉素進行沙藏，可以有效促進種子的萌發，但其并未說明沙藏天數。黃萍等［17］研究發現，50 mg/L赤霉素處理能有效打破阿拉伯婆婆納種子休眠，這與該研究結果一致。濃硫酸能有效腐蝕種皮，解除種子的硬實，使得紫葉加拿大紫荊種子正常吸水，從而打破種子的物理休眠。適當延長種子的酸蝕時間不但能使種子更有效吸水，而且減小了種皮對種子萌發的阻礙作用，能有效提升種子的萌發率。但隨著種子種皮被腐蝕，胚乳也進一步暴露出來，導致種子易發霉腐爛，甚至酸蝕時間過長會直接損傷到種胚，導致種子的死亡率顯著提升。該研究用酸蝕25 min結合300 mg/L赤霉素處理種子的萌發率最高，達60%，是打破紫葉加拿大紫荊種子雙重休眠的最佳組合。但是更高濃度的赤霉素是否能進一步提高種子的萌發率，還有待后續研究。

參考文獻

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