5种铁线莲种子萌发特性的研究

， ， ， (北京市植物园/北京市花卉园艺工程技术研究中心/城乡生态环境北京实验室， 北京 100093)

5种铁线莲种子萌发特性的研究

温韦华，刘浡洋，施文彬，郭翎
(北京市植物园/北京市花卉园艺工程技术研究中心/城乡生态环境北京实验室， 北京 100093)

铁线莲是一种优良的藤本花卉，园林应用潜力较大。对5种铁线莲种子的外观形态进行了观察，测量了种子的千粒重、相对含水量和吸水率，并就光照和温度对铁线莲种子萌发的影响进行了研究。5种铁线莲种子的萌发试验结果表明：光暗交替条件下，大叶铁线莲和东方铁线莲种子萌发较易，3个温度梯度均适合其种子萌发。光照促进了铁线莲品种蓝丝带的种子萌发，其种子萌发适宜温度为20 ℃/10 ℃变温和25 ℃/15 ℃变温。铁线莲品种蒙古钟声和黄花铁线莲种子的最适发芽条件是光暗交替条件下的25 ℃/15 ℃变温。

铁线莲； 千粒重； 种子特性； 萌发率

毛茛科铁线莲属植物为多年生草本或灌木，大多具有枝蔓多姿，花色丰富，花型多变等特质，具有较高的观赏价值，适合栽植于棚架、围栏、门廊等处，是优良的园林垂直绿化材料[1]。铁线莲作为一种成熟的园林材料在国外广泛应用，由于我国大部分地区夏季高温高湿的气候，其在我国应用尚处于起步阶段。园艺品种在引种过程中常表现出花色变浅、花径减小、枯萎病常发等问题，使铁线莲在园林中的应用困难重重[2-3]。我国铁线莲野生种质资源丰富，有155种，占世界该属种类的1/3以上[4]。开发野生铁线莲资源为铁线莲在我国的应用提供了新思路。

我国对铁线莲属的研究工作常局限于分类学研究、药用开发和资源调查等方面，对铁线莲进行深入的引种、育种、生理生化研究较少[5-6]。为了使野生铁线莲顺利引种、繁殖，以及进行园艺品种与野生种类的杂交育种研究，对5种铁线莲种子的生物学特性、萌发特性进行了研究，旨在为铁线莲的引种、繁殖及育种工作提供技术支持。

表2 5种铁线莲种子的外观形态

序号种子类别 长轴(mm)短轴(mm)厚度(mm)种子形态1大叶铁线莲3．19±0．08d1．84±0．06c0．97±0．01b瘦果卵圆形，两面凸起，红棕色，被短柔毛，宿存丝状花柱被白色长柔毛。2东方铁线莲2．82±0．04e1．41±0．03d0．74±0．01c瘦果卵形、椭圆状卵形至倒卵形，宿存花柱被长柔毛。3铁线莲品种蓝丝带5．90±0．09a3．55±0．07a1．21±0．02a瘦果圆状菱形，扁，边缘增厚，宿存花柱。4铁线莲品种蒙古钟声5．40±0．12b3．10±0．06b0．96±0．02b瘦果卵形，扁，边缘增厚，宿存花柱。5黄花铁线莲4．15±0．13c1．92±0．04c0．74±0．01c瘦果卵形至椭圆状卵形，扁，边缘增厚，宿存花柱被长柔毛。

1 材料和方法

1.1 材 料

试验材料采用大叶铁线莲(Clematisheracleifolia)、东方铁线莲(Clematisorientalis)、铁线莲品种蓝丝带(ClematisintegrifoliaBlue Ribbons)、铁线莲品种蒙古钟声(ClematisintegrifoliaMongolian Bells)、黄花铁线莲(Clematisintricata)。其中，大叶铁线莲、东方铁线莲种子于2015年10月采自北京植物园苗圃；黄花铁线莲种子于2015年10月采自北京延庆野外；铁线莲品种蓝丝带、蒙古钟声种子于2015年12月购自Jelitto种子公司。试验所用的种子在阴凉通风处晾干，剔除杂物后放在4 ℃冰箱中保存备用。

1.2 方 法

1.2.1 种子的物理指标

1) 种子形态观察。参照《中国植物志》[7]和《中国植物种子形态学研究方法和术语》[8]中有关种子形态的描述方法，用目测的方法观察铁线莲种子的形状、颜色、表面性状。随机选取100粒无病害、饱满的种子，进行拍照。

随机选取20粒种子，用游标卡尺测量种子的长度、宽度、厚度，并重复3次。

2) 种子千粒重、相对含水量和吸水率的测定。每种种子随机取1 000粒，用电子天平称重(精确至0.000 1 g)，重复3次，然后计算平均值，由此得出每种种子的千粒重。

每种种子随机取100粒，用105 ℃烘箱烘至恒重。重复3次，用下列公式计算种子的相对含水量：

种子的相对含水量(%)=(100粒种子原重-干重)/100粒种子原重×100%。

每种种子随机取100粒，浸泡于水中，直至重量不再增加，称取重量。重复3次，用下列公式计算种子的吸水率：

种子的吸水率(%)=(100粒种子吸水后重量-100粒种子原重)/100粒种子原重×100%。

1.2.2 种子萌发特性的测定

1) 发芽方法。2016年5—6月，采用纸培法，在恒温培养箱内进行发芽试验。每种种子选取40粒，重复3次，室温下浸泡于去离子水中24 h后，置于垫有2层滤纸的培养皿中，在设定的环境条件下的恒温培养箱内进行培养。以胚根突破种皮作为种子始发标志，培养后每天记录发芽数，直至连续5 d不再发芽为止。发芽试验结束后，按照以下公式计算发芽率。采用SPASS 17.0软件进行数据统计分析。

发芽率(%)=发芽种子数/供试种子总数×100%。

2) 种子的萌发条件。选取相同型号的3台培养箱(HPG-280 BX)，分别设置如下条件(见表1)。取置有大叶铁线莲、东方铁线莲、铁线莲品种蓝丝带、蒙古钟声、黄花铁线莲种子的培养皿于设置不同温度和光照条件下的恒温培养箱内进行培养。其中，大叶铁线莲、东方铁线莲、铁线莲品种蓝丝带的种子设2份，其中1份用3层黑色塑料薄膜遮光后培养。3台培养箱设置的昼夜交替时间相同。

表1 5种铁线莲种子的培养条件

序号温度和光照条件培养条件编号1昼温20℃有光照；夜温10℃无光照。昼夜12h交替X2昼温25℃有光照；夜温15℃无光照。昼夜12h交替Y3昼温30℃有光照；夜温20℃无光照。昼夜12h交替Z4昼温20℃无光照；夜温10℃无光照。昼夜12h交替X’5昼温25℃无光照；夜温15℃无光照。昼夜12h交替Y’6昼温30℃无光照；夜温20℃无光照。昼夜12h交替Z’

2 结果与分析

2.1 种子的物理指标

2.1.1 种子的外观形态观察

如表2所示，5种铁线莲种子的大小，形状各不相同。铁线莲品种蓝丝带的种子最大，长轴、短轴、厚度均显著大于其他种子。其次是铁线莲品种蒙古钟声，其长轴、短轴均显著大于除铁线莲品种蓝丝带之外的其他种子，但其厚度较小，呈扁平、边缘增厚形。大叶铁线莲种子厚度与铁线莲品种蒙古钟声无显著差异，但长轴、短轴显著低于铁线莲品种蒙古钟声。东方铁线莲种子较小。

2.1.2 种子的千粒重、相对含水量和吸水能力

千粒重是体现种子大小、饱满程度、种子质量的一项重要指标，千粒重大的种子通常具有较充实的贮藏物质。对于铁线莲种子而言，其种子千粒重大小不一。从表3可以看出，东方铁线莲种子的千粒重不足1 g。大叶铁线莲、黄花铁线莲的种子均超过1 g，铁线莲品种蓝丝带、蒙古钟声种子较大，分别为7.312 g和4.939 g。种子的大小(重量)是每个后代物质与能量投资的指数，能贮藏更多的物质，为种子萌发提供充足的营养物质和能量，保证幼苗能够有充足的资源，以便在种间竞争中处于优势。

水分是种子萌发的重要条件。种子的相对含水量、吸水能力与种子的种类、形态结构和化学成分等相关。除黄花铁线莲的相对含水量为9.45%外，其他铁线莲种子的相对含数水均超过了10%。黄花铁线莲种子的吸水率最高，为自重的172.27%；其次是铁线莲品种蒙古钟声和蓝丝带，吸水率分别是自重的165.43%和145.61%；东方铁线莲和大叶铁线莲种子的吸水率相对较低，分别为115.53%和107.76%。5种铁线莲种子的吸水量均超过了自重。

表3 5种铁线莲种子的千粒重和含水量

序号 种子类别千粒重(g)相对含水量(%)吸水率(%)1 大叶铁线莲1．7014．09107．762 东方铁线莲0．8613．56115．533 铁线莲品种蓝丝带7．3113．08145．614 铁线莲品种蒙古钟声4．9416．03165．435 黄花铁线莲1．439．45172．27

2.2 不同培养条件下铁线莲种子的萌发特性

2.2.1 大叶铁线莲

大叶铁线莲种子按照表1进行培养至第10天，各培养条件下陆续开始有种子萌发(图1)。其中，Y、X’、Y’培养条件下的种子萌发较快，在第14天发芽率均超过60%，分别于21，17，22 d时达到最大。随着培养时间的延长，X、Z培养条件下种子的萌发率迅速增长，而Z’培养条件下种子的萌发速度较其他组稍慢，萌发率较其他组一直处于较低的状态。

图1 不同培养条件下大叶铁线莲种子的萌发进程

对不同处理的种子最大发芽率进行差异显著性分析，结果表明(表4)，X、Y、Z、X’、Y’培养条件下的种子最终萌发率无显著差异。Z’培养条件下种子的最终萌发率只有71.43%，显著低于其他培养条件。

表4 不同处理对大叶铁线莲种子发芽率(%)的影响

20℃/10℃变温25℃/15℃变温30℃/20℃变温光暗交替96．67±1．67a90．83±3．33a85．83±5．83a全暗95．24±3．43a96．19±1．90a71．43±7．56b

注：不同小写字母表示差异显著(p=0.05)。

大叶铁线莲种子萌发速度较快、较易，6个培养条件下的种子萌发率均在21 d内超过70.00%，25 d时达到萌发最大值，除Z’外，其他处理的最大萌发率均高于85.00%。

光暗交替培养时，随着培养温度的降低，萌发率增加，但是各处理间差异不显著；全暗培养时，30 ℃/20 ℃变温培养条件下种子萌发率显著低于其他温度梯度处理。30 ℃/20 ℃变温培养条件下，光暗交替培养的种子萌发率显著高于全暗培养条件下的。

2.2.2 东方铁线莲

东方铁线莲种子按照表1进行培养。如图2所示，从第8天开始陆续有种子萌发。其中，Y’培养条件下的种子萌发速度最快，在第11天发芽率达74.00%，在第18天发芽率达到最大值。X、Y、Z、X’培养条件下的种子萌发速度次之，分别于20，21，24，20 d时达到最大值。Z’培养条件下种子的萌发速度较其他组稍慢，萌发率较其他组较低。

图2 不同培养条件下东方铁线莲种子的萌发进程

对不同处理的种子最大发芽率进行差异显著性分析，结果表明(表5)，X、Y、Z、X’、Y’培养条件下的种子最终萌发率间无显著差异。Z’培养条件下种子的最终萌发率只有71.33%，显著低于其他培养条件。

表5 不同处理对东方铁线莲种子发芽率(%)的影响

20℃/10℃变温25℃/15℃变温30℃/20℃变温光暗交替92．67±2．40a84．67±4．06a87．33±4．67a全暗90．00±2a92．00±1．15a71．33±7．51b

东方铁线莲种子萌发速度较快、较易，6个培养条件下的种子萌发率均在15 d即达到60.00%，24 d时达到萌发最大值，除Z’外，其他处理的最大萌发率均高于80.00%。

2.2.3 铁线莲品种蓝丝带

如图3，蓝丝带种子培养后20 d开始萌发。X、Y培养条件下的发芽速度较快，发芽率于培养36 d后超过60%，分别于培养49，45 d后达到最大值80.95%和81.90%。Z萌发速度次之，发芽率于培养44 d后超过60%，于培养49 d后达到最大值68.57%。X’、Y’、Z’培养条件下的发芽速度较慢，发芽率均未达到60%。

光照有助于蓝丝带种子萌发，全暗条件下蓝丝带种子萌发较缓慢。无论是光暗交替还是全暗培养条件下，蓝丝带种子萌发率均表现出由25 ℃/15 ℃、20 ℃/10 ℃至30 ℃/20 ℃依次降低的趋势。

图3 不同处理条件下铁线莲品种蓝丝带种子的萌发进程

表6 不同处理对铁线莲品种蓝丝带种子发芽率(%)的影响

20℃/10℃变温25℃/15℃变温30℃/20℃变温光暗交替80．95±2．52a81．90±2．52a68．57±1．65b全暗40．00±5．95c43．81±0．95c13．33±1．90d

对不同处理的种子最大发芽率进行显著性差异分析，结果表明，光照、温度均对铁线莲品种蓝丝带的种子萌发产生显著性影响(表6)。光照对铁线莲品种蓝丝带种子萌发产生显著性影响，3个温度梯度下的光暗交替培养条件下的种子萌发率均显著性高于全暗培养条件下的种子萌发率，可见，光暗交替有利于种子的萌发，黑暗条件抑制了种子的萌发。温度对铁线莲品种蓝丝带种子萌发产生显著性影响，光暗交替培养条件下，25 ℃/15 ℃变温和20 ℃/10 ℃变温显著优于30 ℃/20 ℃变温；全暗培养条件下，25 ℃/15 ℃变温和20 ℃/10 ℃变温显著优于30 ℃/20 ℃变温。

2.2.4 铁线莲品种蒙古钟声

铁线莲品种蒙古钟声在培养19～21 d开始萌发(图4)。达到60%的萌发率，X、Y需要38 d。培养至49 d时，X、Y培养条件下的种子萌发率达到最大值，分别为75.83%和86.67%。Z的最大发芽率为57.5%，始终未超过60%。

图4 不同处理条件下铁线莲品种蒙古钟声种子的萌发进程

对不同处理的种子最大发芽率进行差异显著性分析，结果表明，温度对铁线莲品种蒙古钟声的种子萌发产生显著性影响，25 ℃/15 ℃变温显著优于30 ℃/20 ℃，20 ℃/10 ℃培养条件下的种子萌发率同其他2组无显著差异(表7)。可见，高温对铁线莲品种蒙古钟声种子萌发不利。

表7 不同处理对铁线莲品种蒙古钟声种子发芽率(%)的影响

20℃/10℃变温25℃/15℃变温30℃/20℃变温光暗交替75．83±6．01ab86．67±0．83a57．50±7．64b

2.2.5 黄花铁线莲

黄花铁线莲种子在培养10～11 d开始萌发(图5)，X、Y、Z培养条件下的种子均萌发迅速，萌发率分别在培养第20、30、25天达到最大值58.89%、75.56%和71.11%。Y在第18天种子发芽率超过60%，Z在第23天种子发芽率超过60%。

3个温度梯度下，黄花铁线莲种子萌发迅速，发芽过程在30 d内完成。

对不同处理的种子最大发芽率进行差异显著性分析(表8)，结果表明，温度对黄花铁线莲的种子萌发产生显著性影响，25 ℃/15 ℃变温显著优于20 ℃/10 ℃变温，30 ℃/20 ℃变温与其他2个变温条件无显著性差异。可见，低温不利于黄花铁线莲种子萌发。

图5 不同处理条件下黄花铁线莲种子的萌发进程

表8 不同处理对铁线莲黄花铁线莲种子发芽率(%)的影响

20℃/10℃变温25℃/15℃变温30℃/20℃变温光暗交替58．89±1．11b75．56±4．01a71．11±5．88ab

3 讨 论

本实验探索了5种铁线莲种子萌发的适合条件，其中既有原生种也有园艺品种，为铁线莲的繁殖和推广应用提供了理论指导。

铁线莲种子的萌发速度快慢不一。大叶铁线莲、东方铁线莲、黄花铁线莲萌发速度较快，培养至8～11 d开始发芽，培养至20 d左右时萌发率可达到最大值。铁线莲品种蓝丝带、铁线莲品种蒙古钟声种子萌发速度较慢，培养后20 d左右才开始萌发，培养至50 d左右时萌发率可达到最大值。铁线莲品种蓝丝带和蒙古钟声种子的萌发速度较慢，可能与其种子的物理特性有关，这2种铁线莲种子较其他3种的体积较大、千粒重较高、种皮较致密。

种子的萌发与自身物理特性相关的同时，还与培养的环境条件密切相关[9-10]，光照是其中的一个重要因子。本实验设置的光暗交替的培养条件对不同种铁线莲种子萌发的影响各不相同。对于大叶铁线莲、东方铁线莲来说，在30 ℃/20 ℃变温条件下，2种铁线莲种子全暗处理的萌发率显著低于光暗交替的；而在20 ℃/10 ℃变温、25 ℃/15 ℃变温条件下，光暗交替培养与全暗培养对2种铁线莲种子萌发率的影响均无显著性差异。对于铁线莲品种蓝丝带来说，3个温度梯度下的光暗交替培养条件下的种子萌发率均显著高于全暗培养条件下的种子萌发率，可见，光暗交替有利于铁线莲品种蓝丝带的种子萌发，黑暗条件抑制了其种子萌发。

温度是影响种子萌发的另一重要环境因子。随着温度的升高，种子萌发过程中的代谢反应会愈加活跃，但是超过了一定的温度范围，代谢活动就会减慢。不同铁线莲的种子萌发对温度的要求亦有差别。在全暗条件下，大叶铁线莲和东方铁线莲在20 ℃/10 ℃变温、25 ℃/15 ℃变温条件下的种子萌发率显著高于30 ℃/20 ℃变温条件；25 ℃/15 ℃变温和20 ℃/10 ℃变温条件下的铁线莲品种蓝丝带种子的萌发率显著高于30 ℃/20 ℃变温条件。在光暗交替条件下，大叶铁线莲和东方铁线莲的各个温度梯度间的种子萌发率无显著性差异；对于铁线莲品种蓝丝带的种子萌发条件来说，25 ℃/15 ℃变温和20 ℃/10 ℃变温显著优于30 ℃/20 ℃变温；对于铁线莲品种蒙古钟声的种子萌发条件来说，25 ℃/15 ℃变温显著优于30 ℃/20 ℃变温；对于黄花铁线莲的种子萌发条件来说，25 ℃/15 ℃变温显著优于20 ℃/10 ℃变温。

在铁线莲的实际生产中，要根据具体种类具体分析，营造适合铁线莲种子萌发的环境条件以提高生产效率。对于大叶铁线莲和东方铁线莲来说，种子萌发的适宜温度范围较宽，从20 ℃/10 ℃变温到30 ℃/20 ℃变温，无论有无光照条件种子萌发率均可高于70%；铁线莲品种蓝丝带的种子萌发适宜条件为光暗交替条件下的25 ℃/15 ℃变温和20 ℃/10 ℃变温。光暗交替条件下，对于铁线莲品种蒙古钟声和黄花铁线莲来说，从发芽速度和发芽后期苗的健康情况综合考虑，25 ℃/15 ℃变温是最佳选择。

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Study on Seed Germination Characteristics of Five Clematis Species

WENWeihua，LIUBoyang，SHIWenbin，GUOLing
(Beijing Botanical Garden/Beijing Floriculture Engineering Technology Research Center/Beijing Laboratory of Urban and Rural Ecological Environment，Beijing 100093)

Clematis is an excellent vine flowers,with a large garden application potential.In this paper,seed morphology of five clematis species was observed,and the 1 000-seeds weight，relative water content and moisture content of the seeds was measured.The effects of light and temperature on the germination of Clematis seeds were also studied，the results showed that the seeds ofClematisheracleifoliaandClematisorientaliswere easier to germinate in light and dark alternating conditions,the three temperature gradients were all suitable for seed germination.The light promoted seed germination ofClematisintegrifolia‘Blue Ribbons’,the opportune seed germination temperature of its was 20 ℃/10 ℃ and 25/15 ℃.The optimal seed germination conditions ofClematisintegrifolia‘Mongolian Bells’ andClematisintricatawere 25 ℃/15 ℃,alternation of light and darkness.

clematis; 1 000-seeds weight; seed characteristics; germination rate

2017-02-20

北京市科委课题“北京抗逆乡土植物引种收集和良种筛选”(D 151100005415003)；北京市科委课题“北京山区生态资源保护利用技术集成与示范”(Z 151100002115030)；北京市公园管理中心课题“铁线莲的栽培、应用技术与杂交育种研究”。

温韦华(1985—)，女，北京房山人；硕士，工程师，主要从事园林植物引种、栽培和育种相关工作；E-mail：1029860605@qq.com。

郭 翎(1961—)，女，陕西人；博士，教授级高级工程师，主要从事园林植物引种及应用研究；E-mail:1127699739@qq.com。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2017.10.037

Q 945.34

A

1001-4705(2017)10-0037-05