不同培养温度对金佛山方竹种子萌发的影响

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(南京林业大学a.南方现代林业协同创新中心，b.竹类研究所，c.生物与环境学院，江苏 南京 210037)

金佛山方竹(Chimonobambusautilis(Keng) P.C.Keng)属禾本科(Poaceae)竹亚科(Subfam.Bambusoideae)寒竹属(Chimonobambusa)，为复轴混生型小径竹[1]。节间圆筒形或略为四棱形，表面起初为白色刺毛，后渐变为无毛，节间长20～30 cm，杆壁厚约7 mm，一般高5～8 m，最高可达10 m，地径2～4 cm。金佛山方竹属于高山竹种，主要分布在海拔1 300 m以上的高原山区。金佛山方竹的分布范围[2]只有贵州北部5个县和重庆南部万盛区、南川市及云南省的个别县，占地总面积3.3万hm2。

目前，国内关于金佛山方竹及其种子萌发的研究相对较少。2006年，郑翼等[2]探索了金佛山方竹移栽造林技术措施，2008年，郑翼等[3]又系统总结出金佛山方竹的苗木培育、造林技术、抚育管理和采伐更新经营管理技术措施。郑先蓉等[4]对金佛山方竹圃地选择、播种时间、苗期管理等几个方面进行了研究。有关竹子种子的萌发研究，至今仅有十几个竹种被报道，如，周建梅等[4]研究了多效唑对非洲产锐药竹(Oxytenantheraabyssinica)种子萌发生长及幼苗解剖性状的影响。徐镇国等[6]分析了广西沙罗单竹(SchizostachyumfunghomiiMcClure)、黄竹(DendrocalamusmembranaceusMunro)、吊丝竹[Dendrocalamusminor(McClure)L.C.Chia&H.L.Fung]及云南龙竹(DendrocalamusyunnanicusHsueh&D.Z.Li)4种丛生竹种子的形态特性并测定了种子的萌发能力。赵春章等[7]研究了华西箭竹[Fargesianitida(Mitford)P.C.Keng ex T.P.Yi]种子的基本特征及不同温度下的萌发特性。李立杰等[8]研究了沙罗单竹开花现象及种子形态。孙茂盛等[9]对巨龙竹(DendrocalanuassinicusChia et J.L.Sun)进行了育苗试验，初步掌握了巨龙竹种子育苗技术。陈松河等[10]对小琴丝竹(Bambusamultiplexcv.Alphonse-Karr)种子成分和特性进行了研究。蔡春菊等[11]对毛竹[Phyllostachysedulis(Carr.)J.Houz]进行了室内萌发试验，揭示了环境因素和种子质量对毛竹种子萌发特性的影响。李伟成等[12]在气候培养箱内进行了毛竹种子萌发试验，研究了不同温度和光照对毛竹种子萌发的影响。段春香等[13]研究了料慈竹(Bambusadistegia)种子播种品质、1年生苗生长发育规律、竹苗生物量、苗期施肥正交试验以及竹苗质量评价及分级。邢新婷等[14]研究了麻竹(DendrocalamuslatiflorusMunro)人工授粉种子的播种品质和实生苗的生长发育。付顺华等[15]研究了雷竹(Phyllostachyspraecox)种子特性及苗期生长规律。董文渊等[16]研究了筇竹[Qiongzhueatumidissinoda(Hsueh&T.P.Yi ex Ohrnberger)Hsueh&T.P.Yi.]种子特性及实生苗的生长发育规律。牟光仪等[17]进行了龙竹(DendrocalamusgiganteusMunro)的不同播种时期、不同覆盖方式、幼苗移植时间、移植密度的育苗试验。本研究在前人研究的基础上通过测定不同温度下金佛山方竹种子的萌发、胚根及展叶的生长规律，以期探索金佛山方竹种子对不同温度的响应，为以后金佛山方竹的生态适应性提供参考。

注：A为贵州种源，B为云南种源。图1 2个种源金佛山方竹的种子形态

1 材料与方法

1.1 试验材料

金佛山方竹种子于2017年4月30日采集于贵州省遵义市桐梓县狮溪镇和云南昭通市彝良县小草坝镇。

1.2 试验方法

1.2.1 种子的形态特征

挑选颗粒饱满光泽无瑕疵的种子，先用清水冲洗，去除杂质。随机选取100粒2个种源金佛山方竹的成熟健康种子，用游标卡尺测量种子的长和宽。长度是指种子的种脐至种子顶端的距离，宽度是指垂直与长度的最大距离[18]。随机选取6个重复，每个重复100粒，用0.001 g天平分别称重，计算千粒重[19]。

1.2.2温度对种子萌发的影响

萌发试验贵州种源于2017年5月7日开始，云南种源于2017年5月3日开始。将成熟种子置于铺有1层棉花2层滤纸的培养皿内，均匀的摆放，每皿100粒种子，每个处理设6个重复。在温度水平为16，18，20，22，24，26，28，30 ℃的光照培养箱中培养，培养条件为光照时间12 h/d，光照强度为2 500 lx，每天记录萌发数。

萌发率(%)=(种子发芽数/供试种子总数)×100%。

1.2.3温度对种子胚根生长及展叶的影响

每个温度下随机选定刚萌发的15粒种子，每个种源每2 d测1次种子萌发后胚根的长度，从萌发第1天始至萌发后25 d为止。

1.3 数据处理

整个萌发试验，均以胚根露出种皮1 mm为萌发标准，对所得数据进行one-way ANOVA方差分析；整个计算过程在SPSS 22.0软件进行方差分析，分析结果以平均值±标准误差表示，用origin 8.5软件制图。

2 结果与分析

2.1 种子形态特征

金佛山方竹的果实为浆果状颖果(图1)，外带颖壳(外稃、内稃)，果皮厚而肉质，表面光滑无毛。果实形状基本为椭圆形或卵圆形，腹沟不明显，胚位于颖果基部，成熟时呈绿色或棕绿色。贵州种源的种子长(11.58±1.09)mm，宽(6.20±0.87)mm，带稃千粒重为(232.37±1.19)g，云南种源的种子长(14.63±0.90)mm，宽(6.20±0.7)mm，带稃千粒重为(263.06±1.25)g。

2.2 不同温度下种子萌发变化趋势

由图2可知，不同培养温度下，贵州种源与云南种源萌发率均约为60%，24～26 ℃萌发率最高。从第3天起，种子陆续萌发，其萌发的过程分为3个阶段：第1阶段，当萌发率<15%时，为缓慢萌发期；第2阶段，萌发率在15%～50%时，为快速萌发期；第3阶段，萌发率>50%时，为缓慢萌发期。以26 ℃萌发进程为例，其萌发规律为“慢-快-慢”的趋势，大致呈“S”型。贵州种源的萌发趋势相对集中，云南种源的萌发趋势相对离散，在16～30 ℃范围内均可萌发，具较强的适应性，但在各温度下萌发状况存在差异，萌发持续时间和萌发高峰期随温度升高而缩短。温度越高，发芽进程越快，初始发芽天数及发芽结束时间提前。高温较低温先达到种子的萌发高峰。

贵州种源在温度为24 ℃时，最先结束萌发，萌发所需天数为16 d。在温度为16 ℃时，最晚结束萌发，萌发所需天数为28 d。按照萌发天数最短到最长，依次是26，28，30，24，22，20，18，16 ℃。云南种源在温度为26 ℃时，最先结束萌发，萌发所需天数为14 d，在温度为16 ℃时，最晚结束萌发，萌发所需天数为24 d。按照萌发天数最短到最长，依次是26，28，30，24，20，22，18，16 ℃。各温度下，云南种源萌发所需天数少于贵州种源萌发所需天数。

表1 2个种源在不同温度下的萌发率比较

注：不同小写字母表示处理间差异显著(p<0.05)。

图2 2个种源种子萌发率进程

2.3 温度对金佛山方竹种子萌发的影响

从表1和图3得知， 就萌发率来讲，贵州种源种子24 ℃萌发率最高，平均萌发率为78.7%。云南种源26 ℃萌发率最高，平均萌发率为70.2%。经差分析得知，不同温度下的发芽率存在显著差异(p>0.05)，贵州种源的萌发率以24 ℃为最高，低于24 ℃，萌发率随温度下降呈下降的趋势，20 ℃与22 ℃萌发率差异不显著。高于24 ℃，萌发率随温度升高亦呈下降的趋势。云南种源的萌发率以26 ℃为最高，低于26 ℃，萌发率随温度下降呈下降的趋势，但16～24 ℃之间差异不显著。高于26 ℃，萌发率随温度升高亦呈显著下降的趋势。说明温度过低或过高会对种子萌发产生抑制作用，总的来说，金佛山方竹种萌发喜低温。除在16 ℃时云南种源的萌发率高于贵州种源的萌发率外，各温度下，贵州种源萌发率都略高于云南种源的萌发率(图3)。

图3 不同温度对2个种源种子萌发率的影响

2.4 温度对金佛山方竹种苗胚根的生长及展叶的影响

从图4可知，温度影响胚根的生长速度。贵州种源和云南种源在26 ℃下胚根的生长最快，培养25 d后，长度分别为19.1 cm和19.6 cm，与其他7个温度处理的胚根长度相比达到显著差异(p<0.05)，16 ℃下胚根的生长最慢，培养25 d后长度分别为11.2 cm和11.0 cm。贵州种源的胚根长从高到低依次是26 ℃>24 ℃>28 ℃>22 ℃>20 ℃>30 ℃>18 ℃>16 ℃；云南种源的胚根长从高到低依次为26 ℃>28 ℃>24 ℃>22 ℃>20 ℃>30 ℃>18 ℃>16 ℃，温度过高或过低都不利于胚根的生长。

从图5可知，金佛山方竹展叶时间随着温度的变化而变化，在16～30 ℃下，随着温度的升高，展叶时间总体变化表现为先减少后增加的变化趋势。贵州种源在24～26 ℃下第1片叶的展叶时间一致，为20 d，26 ℃下第2片叶的展叶时间最短，为23 d。云南种源在26～30 ℃下第1片叶的展叶时间一致，为20 d，在26 ℃下第2片叶的展叶时间与贵州种源相同，为23 d。在16 ℃下2个种源的展叶时间最长，贵州种源的第1片叶的展叶时间和第2片叶的展叶时间分别为33 d和39 d，云南种源的第1片叶的展叶时间和第2片叶的展叶时间分别为32 d和38 d。

注：A为18 ℃；B为24 ℃；C为30 ℃。图6 金佛山方竹萌发状态

图4 不同温度下2个种源金佛山方竹胚根长度的变化过程

在培养箱温度28，30 ℃培养下，金佛山方竹的种子萌发率较低且幼苗生长不良，幼苗出现白化苗，在28 ℃下，贵州种源白化率为6%，半白化率为16%。云南种源的白化率为2%，半白化率为20%。在30 ℃下，贵州种源白化率为40%，半白化率为49%。云南种源的白化率为21%，半白化率为59%。2个温度下，贵州种源的白化率大于云南种源的白化率，30 ℃的白化率大于28 ℃下的白化率。从图6可知，金佛山方竹在24 ℃和18 ℃下，幼苗生长良好，24 ℃下比18 ℃下生长迅速，但在叶色上，已明显偏黄。在30 ℃下，幼苗生长不良，表现为白化苗，此结果表明，金佛山方竹在18～26 ℃下生长发育良好，但相对高温造成金佛山方竹幼苗白化率高，严重影响其生长发育。

图5 不同温度下2个种源金佛山方竹展叶所需时间

3 结论与讨论

3.1 种子形态特征

竹类属禾本科植物，是重要的植物资源[20]，生长周期长，属于无性繁殖的多年生植物，开花结实较为罕见，自然结实率很低，有些竹种甚至几百年都不开花，且大多数植株开花后即枯死，这给竹类植物的开花结实研究增加了难度[21-22]。竹类植物果实多为颖果，与水稻(Oryzasativa)，小麦(Triticumaestivum)等[1]其它禾本科植物的果实类型一致。根据果皮性质将竹类植物的果实分为基本型颖果、半坚果状颖果、坚果状颖果和浆果状颖果[23]。如秋竹(Chusqueasp.)、黄条金刚竹(SasaellakongosanensisAureostriatus)、华箬竹(SasasinicaKeng)、异叶苦竹[Pleioblastussimoniif.heterophyllus(Makino et Shirasawa)Muroi]、翠竹[P.pygmaea(Miq.)E.G.Camus]、铺地竹[P.argenteostriatus(Regel)Nakai]、毛竹、淡竹(P.glaucaMcClure)、乌哺鸡竹(P.vivaxMcClure)、月月竹[Chimonobambusasichuanensis(T.P.Yi)T.H.Wen]、孝顺竹[Bambusamultiplex(Lour.)Raeusch.ex Schult. et J.H.Schult.]、唐竹[Sinobambusatootsik(Makino)Makino]、巴山木竹(ArundinariafargesiinE.G.Camus)、雷竹果实为基本颖果[23-24]，麻竹果实为坚果状颖果[14]，金佛山方竹果实属于浆果状颖果，与筇竹果实[25]属于同一类型。

云南种源的金佛山方竹种子长、宽和千粒重显著大于贵州种源的种子，表明受自身遗传因素和外界环境因子的共同影响，植物不同种源间的种子为更好地适应不同生境，可能在形态上发生了变异[25]。曹玲玲等研究发现，雷波种源的水青树(TetracentronsinenseOliv.)种子的萌发率和幼苗初期的长势最好，其种子的千粒重及饱满度最大，但是种子长宽厚与不同种源种子的萌发率及幼苗长势之间相关性不显著[27]。而本研究发现，2种种源的种子长宽及千粒重差异显著，而萌发率之间差异不显著，其长宽及千粒重形态指标与不同种源的种子的萌发率之间相关性不显著。此结果与赵晓英等[19]的研究结果一致。

3.2 金佛山方竹种子萌发对温度的响应

种子萌发需要的环境条件包括充足的水分、适宜的温度、足够的氧气和适当的光照，由于生境和种类不同，影响种子萌发的主要因素又存在差异[11]。温度影响种子萌发过程所需酶的活性，不适宜的温度会使发芽时间延迟并降低其发芽率，温度过高或过低都不利于种子萌发。综合分析表明，金佛山方竹种子的萌发率随温度升高呈先升高后降低趋势。金佛山方竹在16 ℃和30 ℃高温下萌发率低，20～22 ℃差异不显著。此研究结果与毛竹[12]种子随温度变化萌发趋势相似。

根据不同种子萌发对温度的需求，可将种子分成不同类型，金佛山方竹种子为25 ℃适温型[12]，其在24 ℃或26 ℃的萌发率最高，这与毛竹[11]萌发最适温度基本一致。种子萌发试验表明，金佛山方竹在低温条件下能更好的萌发，与金佛山方竹在自然生境下的温度是相似的，其适宜的生境在海拔1 700 m以上，种子4月中旬至5月上旬成熟，此时日平均温度为20 ℃左右，更适于种子萌发。

3.3 温度对金佛山方竹胚根的生长及展叶的影响

在较低温度下，幼苗的胚根生长都比较缓慢，但随着温度的不断升高，胚根的生长速度加快，这说明温度升高提高了金佛山方竹种子的活力。这一研究结果与汪建军等[29]的研究结果一致。高温对金佛山种子萌发的促进作用，可能与调控种子内部一系列生理活动过程的相关酶的活性有关，温度升高提高了酶的活性，从而促进种子内部的生理代谢活动[30]。在24～26 ℃条件下，2个种源的胚根长度最长，展叶时间最短，出苗质量能够达到最好，其原因可能是，在24～26 ℃条件下种子酶促反应加快，呼吸作用加强为种子萌发创造了良好的能量和物质基础[31]。

当温度高于26 ℃时，幼苗生长状况不良，试验中发现，在28 ℃和30 ℃下，幼苗出现白化苗，表明金佛山方竹不适于在高温下生长，低温只延缓展叶时间，而高温造成幼苗白化，严重影响其生长发育。白化苗的整体生长势弱于正常绿苗，可能与白化苗本身对营养物质的吸收能力弱，同时叶绿素的含量低，不能进行正常的光合作用有关[32]。造成白化苗的原因可能是环境因素，而没有引起遗传物质的改变[33]，也可能是基因突变，如水稻[34]白化苗是由于目的基因RNAi干涉所致。金佛山方竹白化苗与过高的培养温度有密切关系，至于白化苗有无基因突变，有待进一步研究。