鳳丹和紫斑兩個品種可以用于加工牡丹子油,鳳丹因其結實量大且適應性強是當前油用牡丹的主栽品種。鳳丹的自然繁殖方式為專性有性繁殖,在生產中存在著種子萌發率和幼苗質量不穩定等問題。鳳丹種皮蠟質較厚較堅硬,發芽生根很困難,今天 網小編主要和大家談談不同處理對鳳丹牡丹種子萌發的影響!
1 材料與方法
試驗在武漢市農業科學院林果科技示范園進行,年均降水量1000~1200mm,年均日照時數1540~2180h,年均氣溫15.6℃,年無霜期255d,屬亞熱帶季風氣候。試驗地為湖淤*,*壤上層為黏*,下層為沙*,地下水水層較淺,約10m。*壤pH7.73、有機質1.66%、全氮0.138%、有效磷10.7mg/kg、速效鉀84.2mg/kg。
1.1 試驗材料
供試鳳丹牡丹種子于2014年10月購于鳳丹牡丹的原產地安徽亳州,為成熟的陰干種子。
1.2 試驗方法
1.2.1 種子比重分級 按種子的比重進行分級篩選。去除種子中的雜質,自來水清洗數次,除去種子表面的灰塵,加入適量的自來水浸泡1 d,收集沉在底部的種子定義為Ⅰ級種子;換水后,將上浮的種子繼續浸泡1 d并收集沉在底部的種子定義為Ⅱ級種子;仍然上浮的種子則定義為Ⅲ級種子。
1.2.2 千粒重測定 采用百粒重測定不同級別油用牡丹種子的質量。隨機從各級種子中選取100粒并稱重,重復3次,取其平均值×10。
1.3 試驗設計
1.3.1 浸種時間對生根的影響 將用水選方法浸種的鳳丹牡丹種子用50%的多菌靈可濕性粉劑1000倍稀釋液消毒30min,用清水沖洗干凈,然后用常溫水浸種,浸種時間設置3個處理,分別為12、24、48h,每處理100粒種子,3次重復。處理后撈起攤放陰涼處至種子外皮收干。將種子分鋪于經過50%的多菌靈可濕性封劑800倍稀釋液消毒過的沙床中,每層覆沙4cm,沙的含水量為10%~15%,沙子的濕度為以手握成團不出水為好,貯藏的地點是普通大棚,溫度范圍為23~25℃。層積時間為15d,統計種子的生根情況。
1.3.2 沙藏層積時間對生根的影響 經過消毒的種子用常溫水浸泡24h后晾干。將種子分鋪于經過50%的多菌靈可濕性粉劑800倍稀釋液消毒過的沙床中,每層覆沙3~5cm,沙的含水量為10%~15%,沙子的濕度為以手握成團不出水為好,貯藏的地點是普通大棚,溫度范圍為23~25℃。層積時間設置3個處理,分別為5、10、15d,每處理100粒種子,3次重復。并統計種子的生根情況。
1.3.3 不同級種子發芽率比較 將用水選方法分級的鳳丹牡丹種子,用50%的多菌靈可濕性粉劑1000倍稀釋液消毒30min,用清水沖洗凈,后用濃度為150mg/L的GA3處理12h,播于經過50%的多菌靈可濕性粉劑800倍稀釋液消毒過的沙床中,每級為一個處理,每個處理100粒種子,3次重復。180d后統計出苗率。
1.3.4 不同處理對發芽率的影響 處理1:取種子18000粒,分為3份,將每份種子和沙子按1∶3的體積比混合,常溫層積,層積時間10、20、30d。其中,層積沙子濕度以手握成團不出水為宜,沙子在使用前用130℃高溫殺菌1h。層積過程中每隔3~4d攪動1次,并適當補水,保持良好的水分和通氣狀態,并觀察種子的變化。
處理2:分別用清水和濃度為100、150、200、400、500、600、700、800、900 mg/L的赤霉素(GA3)在25℃恒溫下浸泡種12、24、36h,然后把種子撈出洗凈。
處理3: 分別用濃度為20、40、60、80、100 mg/L的植物生長調節劑GGR6浸泡種子,以清水處理的為對照。
處理4:將種子浸泡于20、40、60℃水中24h,每個處理3次重復,每個重復100粒種子。
處理完后種子統一播種于穴盤,穴盤基質配方為60%泥炭+20%珍珠巖+20%蛭石,播種120、180d時統計穴盤苗發芽情況,180d時的發芽率為最終發芽率。
1.3.5 不同播種苗床的育苗試驗 將成熟的鳳丹種子用50%的多菌靈可濕性粉劑1000倍稀釋液消毒30min,用清水沖洗凈后用常溫水浸種12h,分鋪于經過50%的多菌靈可濕性粉劑800倍稀釋液消毒過的沙床中,每層覆沙4cm,沙的含水量為10%~15%,沙子的濕度為以手握成團不出水為好,貯藏的地點是普通大棚,溫度范圍為23~25℃,將種子層積15 d后用濃度為150mg/L的GA3浸泡12h,分別播于經過50%的多菌靈可濕性粉劑800倍稀釋液消毒過的育苗沙床和*床中,*床和沙床的規格相同,各播100粒,3次重復。播后180d時統計出苗率。
1.3.6 沙床播種育苗 將經過沙藏15d生根的種子播于經過50%的多菌靈可濕性粉劑800倍稀釋液消毒過的育苗沙床(9月上旬在苗圃地附近選擇地勢平坦、排水良好的地塊上面建沙床,沙床用石灰磚砌成,沙床寬1.0~1.2 m,長度因所選地塊確定,從地面往上的高度約20cm,沙厚16~18cm,苗床間距為40cm,填充沙為新鮮河沙,粗度為0.3mm)中,采用條播的方式,將沙藏后的種子(根長1.5~2.0cm)播種于沙床中,將種子均勻灑在溝內,行距6cm,溝深2~3cm,然后覆沙、蓋平并用薄草簾覆蓋,用噴壺淋水,每天淋1~2次保證苗床濕潤,苗床上方用60%的遮陽網遮陽。統計種子發芽時間和發芽率。
1.4 數據分析
采用Excel軟件進行數據的整理和計算,用SPSS19.0軟件對試驗數據進行方差分析,借助Origin 8.0軟件作圖。發芽率和發芽勢計算公式如下:
發芽率=發芽的總粒數/供試種子數×100%
發芽勢=規定天數內發芽種子數/供試種子數×100%。
2 結果與分析
2.1 鳳丹牡丹種子特性
總體上鳳丹牡丹子粒較為飽滿,色澤均勻,雜質種類和含量少(質量約占總質量的0.63%),主要是破損的種子和少量小石塊。種子由種皮、種胚和胚乳3部分構成。胚乳占種子的絕大部分,種胚較小,高度約為種子的1/3,位于胚乳(種子)中央一端,其圓錐狀的胚根伸出胚乳,頂端伸進種孔之中;子葉2片,呈卵圓形,伸入胚乳中央的裂隙之中,內部的原形成層束十分明顯;兩片子葉中間有一小的胚芽,胚軸粗短,子葉的寬度明顯大于胚軸的直徑,但厚度較小。
2.2 浸種時間對鳳丹牡丹種子生根的影響
試驗通過分析不同浸種時間對鳳丹牡丹種子生根的影響,結果下圖表明,浸種時間在12~48 h內,對生根率影響不大,種子生根率均在99%以上;雖然隨著浸種時間的延長,種子的主根長逐漸增加,但其差異并不顯著,表明浸種12~48 h對主根長的伸長無顯著影響。
圖1 浸種時間對鳳丹牡丹種子生根的影響
圖中同一曲線上不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05);下圖同
2.3 沙藏層積時間對鳳丹牡丹種子生根的影響
沙藏層積結果下圖顯示,不同層積時間能夠顯著性影響鳳丹牡丹種子的生根率,隨著沙藏時間從5 d延長到15 d,種子的生根率從30%提高到接近100%,在一定程度上說明鳳丹牡丹種子采收后需要沙藏,以完成生理后熟。
圖2 沙藏層積時間對鳳丹牡丹種子生根的影響
2.4 不同等級鳳丹牡丹種子對發芽率的影響
肉眼可將種子按大小分為3級,Ⅰ級種子直徑大于1.0cm,子粒飽滿,單粒重約0.3 g;Ⅱ級種子直徑在0.8~1.0 cm之間,子粒相對飽滿,單粒重約0.2 g;Ⅲ級種子直徑小于0.8 cm,單粒重0.1~0.2 g。然而這種分級方法需要一粒一粒進行測量,非常繁瑣,并且大粒種子的質量有待進一步考證。隨后,本研究利用種子的比重不同,將種子浸入水中后出現下沉或上浮的現象,根據這一現象進行種子分級。清洗后種子顏色為深棕色,表面發亮。按種子比重分級后發現:千粒重(干重):Ⅱ級(240.17 g)>Ⅰ級(223.5 g)>Ⅲ級(203.55 g);吸水率:Ⅲ級(66.61%)>Ⅱ級(52.2%)>Ⅰ級(43.97%),表明Ⅱ級和Ⅲ級種子的飽滿度顯著低于Ⅰ級種子。進一步表明種子的大小和質量不能作為評判種子級別的標準,大粒種子如果干癟則只能歸于Ⅲ級種子,本研究通過種子比重方法進行分級是切實可行的。
本研究通過分析不同等級鳳丹牡丹種子對發芽率的影響,結果(表1)表明,通過比重方法分級后,不同等級鳳丹種子出苗率差異顯著,其中Ⅱ級種子的出苗率高達99%,Ⅲ級種子的出苗率最低,為62%。這也正好印證了前面應用比重法對鳳丹牡丹種子進行分級的可行性。在比重法分級里,Ⅱ級種子的千粒重大于Ⅰ級種子,Ⅲ級種子的千粒重最小,與發芽率正好吻合,這也說明了種子萌發率跟種子的體積大小無關,而跟種子的飽滿度有直接關系。
表1 不同等級鳳丹牡丹種子對出苗率的影響
注:表中同列數據后不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。
2.5 不同水溫浸種對鳳丹牡丹種子發芽的影響
從下圖可以看出,清水浸泡鳳丹種子24 h后,隨著水溫的升高,種子的發芽率逐漸降低,但差異不顯著,表明常溫或極端溫度不影響鳳丹牡丹種子的發芽率。
圖3 不同水溫處理對鳳丹牡丹種子發芽的影響
2.6 沙藏時間對鳳丹牡丹種子發芽的影響
鳳丹牡丹種子經不同時間沙藏處理后發芽情況見下圖。由下圖可見,種子的發芽勢和發芽率隨沙藏時間從0~30d逐漸加長時,呈現先增大后降低的規律。20d是一個分隔點,此時種子發芽勢為80%,發芽率達到96%,發芽情況最好;而未沙藏的發芽勢僅為12%,發芽率為27%,發芽情況最差;沙藏30 d的發芽勢為61%,發芽率為64%。未沙藏的種子發芽率最低可能與鳳丹種子沙藏時的生理后熟有關,最佳的生理后熟時間為20d左右,而沙藏30 d發芽率只有65%,這可能是沙藏30 d時鳳丹種子的根已經很長,此時播種到穴盤傷了根,后期種子不能發芽所致。
圖4 沙藏時間對鳳丹牡丹種子發芽的影響
2.7 赤霉素處理對鳳丹牡丹種子發芽的影響
牡丹種子經不同濃度GA3處理不同時間后,研究種子發芽的情況,結果顯示,不同濃度GA3處理不同時間能顯著影響鳳丹牡丹種子發芽率,鳳丹牡丹種子在GA3濃度為150 mg/L浸種12 h以上,發芽率可達到90%以上,其中GA3濃度為150 mg/L處理12 h和24 h,鳳丹牡丹種子的發芽率可達到99%。當GA3濃度大于150 mg/L時,種子的發芽率隨浸種時間的延長而降低,當GA3濃度小于150 mg/L時,種子的發芽率隨浸種時間的延長而增大。當GA3濃度在400~900 mg/L時,發芽率均隨浸種時間的延長而降低,處理36 h,種子的發芽率還不到10%。這表明GA3濃度低時,能夠通過延長浸種時間提高種子的發芽率;而高濃度的GA3對種子發芽存在抑制作用,且處理時間越長抑制作用越明顯。在實際種植中,選擇150 mg/L GA3浸種12h即可。
2.8 GGR6處理對鳳丹牡丹種子發芽的影響
40~60 mg/L的GGR6處理,在處理時間為12 h時,基本上不影響鳳丹牡丹種子的發芽率;隨著處理時間延長至24和36 h時,能夠顯著抑制種子發芽。60 mg/L GGR6浸種36 h時,種子的發芽率小于50%。經過激素(GA3和GGR6)處理的種子均存在一個現象,即加入激素后,種子的發芽率隨浸種時間的延長而降低,而對照中經清水浸泡的種子,其發芽率隨浸泡時間的延長而增加,這表明,適當浸泡能夠促進種子的發芽,而GA3和GGR6卻抑制種子發芽。
2.9 鳳丹牡丹育苗床試驗結果
本研究通過鳳丹牡丹*床和沙床播種效果的比較,其種子發芽情況見表。沙床育苗和*床育苗種子發芽率差別很大,沙床種子的發芽率為99.33%,而*床僅為68.67%,且沙床種子發芽時間較*床早8d。沙床的通透性好,利于鳳丹牡丹種子發芽,由此可見,鳳丹牡丹種子育苗更適宜于沙床育苗。
3 小結與討論
3.1 牡丹種子分級
牡丹種子分級一般以生根率、發芽率及凈度作為主要參考指標,生活力、千粒重、含水量作為重要參考指標,并結合實際生產來進行,缺乏簡單快捷有效的分級方法;趙葉等研究了浸種時間對鳳丹牡丹種子發芽的影響,結果顯示下沉層種子的的露白率、生活力、α-淀粉酶活性最高,鳳丹牡丹種子的最佳浸種時間為2 d。而本研究充分結合前人的研究,利用鳳丹牡丹種子的比重不同,采取水浸種后種子的下沉和上浮現象進行種子分級,研究表明,種子的品質與質量相關性不大,與吸水率呈反比。這樣既簡化了分級試驗的復雜與繁瑣性,又能使種子達到最佳的浸種時間,利于后續的播種。
3.2 種子的雙重休眠特性
芍藥屬種子具有典型的胚休眠特性,包括胚根(下胚軸)和胚芽(上胚軸)在內的雙重休眠,尤其是上胚軸的休眠更為深沉,是造成種子發芽緩慢、發芽率低以及發芽不整齊的主要原因。在黃牡丹和鳳丹中,這種休眠可能更復雜,存在胚根與胚芽二次休眠和生理后熟的現象。種子休眠的原因主要分為2個方面:
一方面是由于胚以外的外源因素的限制,包括胚乳、種皮和果皮形成的物理屏障,導致種子的透水性差;種皮中存在抑制種子發芽的化學物質。
另一方面是由于胚本身的原因造成的:胚的形態和生理不成熟,需要胚乳提供營養物質,完成其生長發育,或通過低溫后熟促進種子發芽;缺乏調控發芽的激素或存在抑制種子發芽的化學物質,內源抑制物質有許多種,較為常見的為脫落酸、香豆素、富含氨的含氮化合物、檸檬酸、酒石酸、醋酸、丁烯酸、水楊酸、蘋果酸、脂肪酸、檸檬醛和肉桂醛等,往往是多種抑制物協同作用抑制種子發芽。
對于芍藥屬的不同植物而言,對種子生根和發芽的主要抑制機制存在較大差異。牡丹種子發芽困難或發芽時間長的主要原因不是由外源因素導致的種子透水性透氣性差引起的,很有可能是胚未完全成熟造成的。牡丹種子發芽過程表現出階段性變化,并要求有相應的溫度變化過程,不同種類之間,不同發芽階段所要求的溫度及持續時間的長短有差異。油用牡丹鳳丹種子的發芽包括后熟、暖溫長根(25℃)和低溫春化長芽(15℃)階段,分別需要40、30和60 d左右的臨界時間,某一階段所需的條件不能得到滿足或不按其順序進行,種子均不能發芽成苗。
打破種子休眠的方法主要有物理和化學法。物理法主要包括溫度、機械、超聲波、射線、電場和層積處理等;化學法包括無機化學藥劑、有機化學藥劑和激素處理。層積處理是農業生產上常用的解除胚生理后熟的方法,一般在0~10℃,適溫多為3~5℃,所用介質是通氣良好的沙或蛭石。層積能夠有效促進胚形態發育成熟、調節激素變化、抑制物質降解、提高酶活力、促進基因表達、使低溫下種皮透性增強、提高呼吸速率、降低胚對脫落酸的敏感性。層積處理同時有利于胚根的發芽,本研究也發現沙藏層積能夠有效的促進種子生根和萌芽;GA3也能夠提高種子生根率,100~200 mg/L低濃度處理有利于提高生根率與生根質量。研究表明調控上胚軸休眠的主要物質存在的關鍵部位是子葉、上胚軸或胚芽。當牡丹種子生根后,若不變換溫度條件(20℃),讓其繼續生長,種子則會一直保持生根生長,雖然中胚軸和上胚軸有所膨大,但不會出芽,低溫(4℃)能夠打破上胚軸休眠的過程,抑制劑脫落酸含量呈現顯著性下降,提高種子發芽率,其原因可能是低溫處理期間,種子的內含物發生了變化。
上胚軸休眠的解除與根的長度存在直接關系,胚根長到3cm以上,才能催芽成功。GA3能取代低溫使種子通過生理后熟期,解除植物的休眠,也可促進種子發芽,能打破黃牡丹種子胚根的休眠,并能有效地打破上胚軸的休眠。 本研究明確了GA3的作用方式,即存在一個濃度拐點(150mg/L),濃度低于此拐點時,種子發芽率隨濃度的增加而增大,而高于此拐點后,種子發芽率隨濃度的增加而降低。6-BA能提高牡丹當年種子和陳種子的發芽率,一定濃度的GGR6抑制種子的發芽。單用GA3和6-BA處理牡丹種子,促進發芽的效果不明顯,這可能是由于牡丹種皮較厚,激素不容易到達胚乳的部位,不能發揮作用所致。近年來,打破種子休眠的方法開始采用綜合方法,而不單單使用一種處理,為破眠技術提供了新思路。如溫水浸泡結合激素處理,其種子發芽率顯著性高于僅用激素處理的。
網小編總結,本研究播種育苗試驗,一是利用鳳丹種子的比重不同,采取水浸法進行種子分級,既簡化了分級試驗的復雜與繁瑣性,又能使種子達到最佳的浸種時間,利于后續的播種;二是明確了GA3的作用方式,存在一個濃度拐點,濃度低于此拐點時,種子發芽率隨濃度的增加而增加,而高于此拐點后,種子發芽率隨濃度的增加而降低,GA3處理能大幅提高播種出苗率,達到99%。








