西天山野生忍冬和蔷薇种子萌发特性研究

艾克拜尔·毛拉，方紫妍，李林瑜，周 龙，陆 彪

(1.新疆农业大学 林学与园艺学院，新疆 乌鲁木齐 830052；2.新疆特克斯县林业局，新疆 特克斯 835500)

忍冬和蔷薇是新疆西天山野果林中的重要野生种质资源[1]，具有很强的抗逆性和观赏价值，而且在民族医药方面已得到普遍应用和重视[2]。新疆地处我国西北干旱区，由于环境条件相对恶劣，导致城市绿地生态系统呈现种类相对单一、结构简单、稳定性差、缺乏地域特色等现象[3]。因此，研究和开发利用野生观赏植物资源，对于丰富新疆园林绿化植物种类、提高植物抗性、培育新品种、塑造具有地方特色的园林景观具有重要意义[4]。在实际生产中，经常采用扦插和种子繁殖繁育种苗。扦插虽可缩短进入丰产期的年限，但长期采用无性繁殖易致种质退化[5]。虽然种子繁殖的幼苗生长缓慢，进入丰产期时间长，但其实生苗适应性强、易驯化，对长距离引种及良种选育具有重要应用价值。魏先运等[6]研究辽东桤木种子休眠特性发现，GA3处理和30 d以上的低温层积处理可提高种子发芽率和发芽势，而且种子发芽势整齐。张义等[7]在打破山樱种子休眠的试验中认为，低温层积可促其发芽，在层积前用GA3浸泡能显著缩短层积时间，提高种子发芽率。王蕾等[8]认为，GA3与低温层积相结合的处理方法对打破野生甜仁杏种子休眠、提高其发芽率及胚根生长量均有极显著的促进作用。野外调查发现，自然条件下野生忍冬和蔷薇结实量大，但实生苗数量少，导致忍冬和蔷薇作为天山野果林重要的伴生种种群数量及分布范围锐减，形成这种现状的原因是人为干扰还是种子自身的繁育机制，关于这方面的研究报道较少。鉴于此，以天山野果林鞑靼忍冬、小叶忍冬、疏花蔷薇和腺齿蔷薇的种子为试验材料，采用低温层积和GA3浸种处理方法进行萌发试验，研究野生忍冬和蔷薇种子的萌发特性，为忍冬和蔷薇的种苗产业化和推广应用奠定基础。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试果实均采于新疆西天山野果林。果实采回后，清洗果皮及果肉，将种子自然晾干后，存于4 ℃冰箱保存备用。发芽试验于2017年10月至2018年1月在新疆农业大学实验室进行。种子种类及采集地点概况见表1。

表1 忍冬和蔷薇种源和采集地点Tab.1 Provenance and collection site of Lonicera and Rosa

1.2 试验方法

1.2.1 种子外部形态的观测 从Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 4组种子中，每组随机选取30粒饱满的种子，用游标卡尺测量其纵横径和厚度。采用百粒法[9]测种子千粒质量，从每组种子中随机取5份(100粒/份)种子，分别称质量记录，5份种子平均质量乘以10即为种子千粒质量。

1.2.2 种子活力的测定 采用TTC法[10]测定种子活力。每组随机选取30粒种子，在25 ℃水中浸种24 h，待种子吸胀后用刀片沿种子胚中心线纵切为两半，将其中1/2置于培养皿中，加入适量的0.5%TTC溶液，以淹没种子为度。然后置于35 ℃恒温箱中染色1 h，凡胚全部被染为红色的为具有生活力的种子，重复3次，观察并记录结果。

1.2.3 种子吸水率的测定 每组称取1 g种子，加蒸馏水50 mL，放置于室温条件下，每隔2 h取出，用滤纸擦干种子表面水分称质量，12 h后每12 h取出称质量，直到质量不变为止，最后计算种子吸水率，重复3次。种子吸水率=(Wt-W)/W×100%，式中，Wt为种子吸水后质量，W为种子干质量。

1.2.4 种子萌发特性的测定 将每组干种子洗净，用清水浸泡24 h，与相对湿度50%的干净河砂混匀，河砂和种子混合比例为4∶1，于2～5 ℃条件下层积。每隔20 d从每组层积种子中取出120粒，分为4组，进行不同质量浓度GA3处理(100、200、300 mg/L)，以清水为对照(CK)，浸泡2 h。处理后种子用蒸馏水清洗2遍，进行发芽试验，统计其发芽率，重复3次。

层积前种子用3%硫酸铜溶液消毒1 h，河砂经高压灭菌锅120 ℃灭菌30 min。发芽试验采用培养皿发芽法，将种子播于铺有5层滤纸和6层纱布的培养皿中，每皿30粒，在25 ℃恒温条件下进行发芽试验。以胚根露出种皮1 mm为发芽标准。以2种忍冬种子发芽率达到80%、2种蔷薇种子发芽率达到60%作为种子解除休眠的阈值。

2 结果与分析

2.1 种子形态观测及活力测定结果

由表2可知，4种种子的形态、大小和活力各有差异。蔷薇种子千粒质量明显高于忍冬种子，其中，疏花蔷薇千粒质量最大，为14.30 g，分别比腺齿蔷薇、小叶忍冬和鞑靼忍冬高191.8%、450.0%、2 206.5%；鞑靼忍冬种子活力最高，为85.50%，分别比小叶忍冬、疏花蔷薇和腺齿蔷薇高1.56%、30.3%、23.3%。种子形态见图1。

表2 忍冬和蔷薇种子形态特征与活力Tab.2 Seed morphology characteristics and vitality of Lonicera and Rosa

注：表中数字均为平均值±标准误，同列不同字母表示差异显著(P<0.05)，表3同。

Note:The figures in the table are average±standard error,and the different letters in the same column indicate significant difference(P<0.05),the same as Tab.3.

Ⅰ为小叶忍冬种子；Ⅱ为鞑靼忍冬种子；Ⅲ为疏花蔷薇种子；Ⅳ为腺齿蔷薇种子,图3同Ⅰ is seed of Lonicera microphylla;Ⅱ is seed of Lonicera tatarica L.;Ⅲ is seed of Rosa laxa Retz.;Ⅳ is seed of Rosa albertii Regel,the same as Fig.3图1 忍冬和蔷薇种子形态Fig.1 Seed morphology of Lonicera and Rosa

2.2 种子吸水特性

由图2可知，4种种子的吸水过程可分为3个时期：快速吸水期、缓慢吸水期和近饱和期。浸种前2 h为种子快速吸水期，吸水率直线上升，此后种子吸水速率放慢，并渐趋平衡。快速吸水期，小叶忍冬种子吸水率为0～46.5%，吸水84 h后趋于饱和；鞑靼忍冬种子吸水率为36.8%，吸水72 h后趋于饱和；疏花蔷薇种子吸水率为17.7%，吸水96 h后趋于饱和；腺齿蔷薇种子吸水率为22.6%，吸水60 h后趋于饱和。达到饱和时小叶忍冬、鞑靼忍冬、疏花蔷薇和腺齿蔷薇种子的吸水率分别为80.1%、66.0%、43.1%、41.4%。说明在水分充足的条件下，4种种子的种皮具有一定的透水性。

2.3 种子萌发特性

2.3.1 种皮和层积时间对种子萌发的影响 如表3所示，小叶忍冬和鞑靼忍冬种子层积20 d后开始发芽，发芽率分别为14.2%和23.3%。层积40 d发芽率比层积20 d明显提高，小叶忍冬提高了59.8个百分点，鞑靼忍冬提高了50.0个百分点。层积60 d忍冬种子休眠基本被解除，小叶忍冬种子发芽率高达84.8%，鞑靼忍冬种子发芽率为82.5%。

带种皮的疏花蔷薇种子层积60 d才开始萌发，萌发率只有3.0%，层积80 d时比60 d层积的发芽率提高了11.5个百分点，层积100 d发芽率只有35.0%。带种皮的腺齿蔷薇种子层积40 d后开始发芽，发芽率为5.0%，层积100 d后的发芽率为51.3%，带种皮的疏花蔷薇和腺齿蔷薇的种子休眠没有被解除。

图2 忍冬和蔷薇种子吸水特性Fig.2 Water absorption characteristics of seeds of Lonicera and Rosa

未层积疏花蔷薇和腺齿蔷薇种子打磨种皮后发芽率都为0；种子层积20 d且打磨种皮后，疏花蔷薇种子发芽率为7.5%，腺齿蔷薇种子发芽率为15.3%；层积40 d且打磨种皮后，发芽率略有提高，疏花蔷薇提高9.8个百分点，腺齿蔷薇提高15.9个百分点；层积60 d且打磨种皮后，疏花蔷薇种子发芽率为45.5%，腺齿蔷薇种子发芽率为47.3%；层积80 d且打磨种皮后，疏花蔷薇和腺齿蔷薇种子发芽率均在60%以上，种子休眠基本被解除。种子萌发及幼苗生长情况见图3。

表3 种皮和低温层积对种子发芽率的影响Tab.3 Effects of seed coat and low temperature stratification on germination rate of seeds %

2.3.2 不同质量浓度GA3对种子萌发的影响 由图4可知，随着层积时间的增加，各组种子发芽率逐渐提高。其中，GA3为200 mg/L时，小叶忍冬和疏花蔷薇种子发芽率最高。层积60 d、200 mg/L GA3处理的小叶忍冬种子发芽率高达85.6%，层积100 d、200 mg/L GA3处理的疏花蔷薇种子发芽率高达42.4%。GA3为300 mg/L时，鞑靼忍冬种子发芽率最高，层积60 d发芽率达到91.1%。GA3为100 mg/L时，腺齿蔷薇种子发芽率明显高于其他3种处理，层积100 d的种子发芽率达57.4%。

由图5可知，疏花蔷薇和腺齿蔷薇打磨种皮种子层积20 d均开始发芽。层积80 d，200 mg/L GA3处理疏花蔷薇打磨种皮种子发芽率达到64.2%，明显优于其他3个处理；100 mg/L GA3处理腺齿蔷薇打磨种皮种子发芽率最高，为67.5%。

A—D分别为小叶忍冬和鞑靼忍冬种子、疏花蔷薇和腺齿蔷薇带种皮种子

A、B分别为疏花蔷薇、腺齿蔷薇打磨种皮种子

3 结论与讨论

种子休眠是指具有生活力的种子，在适宜萌发的环境条件下，由于种子本身原因而出现不萌发的现象[11]。种子休眠的主要原因是种皮障碍和种胚后熟。低温层积处理是生产上最常用的解除胚生理后熟性休眠的方法，可以有效促进种子发芽[12]。本试验结果表明，忍冬和蔷薇种子对低温层积天数反应不一致。对忍冬种子来说，无论是小叶忍冬还是鞑靼忍冬都在层积60 d，种子休眠基本被解除，种子发芽率在80%以上。沈海龙等[13]研究认为，低温层积处理有利于打破花楸树种子的休眠，促进种子的萌发，与本试验结果相似。而层积60 d时疏花蔷薇和腺齿蔷薇种子的发芽率分别只有3.0%和7.5%；层积100 d的发芽率也分别只有35.0%和51.3%，种子休眠没有被解除。进一步对2种蔷薇种子采用打磨种皮处理，并结合低温层积处理，发现打磨种皮的疏花蔷薇和腺齿蔷薇种子发芽率在层积60 d分别高达45.5%和47.3%；层积80 d发芽率均为60%以上，种子休眠基本被解除。这与伍碧华等[14]研究种皮对扁竹兰鸢尾及其杂种种子萌发的抑制作用的结果相似，他们认为对鸢尾种子的萌发的抑制作用与种皮的存在情况有关。剥除种皮的种子萌发效果显著优于未剥除种皮。马宗骧等[15]研究三桠乌药种子休眠及萌发特性时，同样发现种皮限制是影响三桠乌药种子萌发的主要原因。本试验中，低温层积能解除小叶忍冬和鞑靼忍冬种子的休眠，初步断定影响2种忍冬种子萌发的主要因素可能是种胚中存在的萌发抑制物；而疏花蔷薇和腺齿蔷薇种皮对萌发有较强的抑制作用，2种蔷薇种子的萌发可能受种皮和胚中萌发抑制物的双重影响。

GA3是一种广谱型植物生长调节剂。用GA3浸种，在一定程度上可以调节种子内的激素平衡，促进生长类激素含量增加，从而打破种子休眠[16]。本试验结果表明，3种GA3质量浓度处理的种子发芽率均高于清水对照组。4种种子对不同质量浓度GA3的反应不同，其中，GA3100 mg/L处理的腺齿蔷薇种子发芽率最高，GA3200 mg/L处理的小叶忍冬和疏花蔷薇种子发芽率最高，而鞑靼忍冬种子发芽率在GA3300 mg/L处理时最高。高成华[17]在研究外源GA对刺五加种子后熟过程中内源激素含量变化的影响时，发现GA处理种子的萌发率明显高于无菌蒸馏水对照。袁继红等[18]研究浓硫酸和赤霉素处理对3种薹草种子萌发特征的影响，认为3种薹草种子对不同浓度赤霉素的反应不同，这与本试验结果相似。GA3促进种子萌发的原因是适宜浓度的GA3能取代一些种子对低温后熟、光暗和干藏后熟条件的需求，通常可解除种子的浅度生理休眠，外源GA3诱导了种子淀粉酶等水解酶的合成，提高种子水解酶的活性，催化种子内贮藏物质的分解，以供胚的生长发育所需，进而促进种子胚的发育与种子萌发[19]。

综上，通过对西天山野生果树小叶忍冬、鞑靼忍冬、疏花蔷薇和腺齿蔷薇种子萌发特性的研究，发现影响忍冬种子萌发的主要因素可能是种胚中存在的萌发抑制物；2种蔷薇种子的萌发可能受种皮和胚中萌发抑制物的双重影响。层积60 d和200 mg/L GA3处理可有效解除小叶忍冬种子休眠；层积60 d和300 mg/L GA3处理可有效解除鞑靼忍冬种子休眠；对于疏花蔷薇和腺齿蔷薇种子，打磨种皮、层积80 d和分别添加200、100 mg/L GA3处理均可有效破除其休眠。