不同贮藏温度及浸种条件对高山杜鹃种子萌发的影响

李小玲，韩 洁，华智锐

(商洛学院 生物医药与食品工程学院，陕西 商洛 726000)

高山杜鹃(Rhododendron)是杜鹃花科杜鹃花属植物的总称，它具有中国传统十大名花之一及世界三大高山野生花卉之一的美誉[1]。据调查，陕西秦岭地区的野生杜鹃花资源丰富，占据全国杜鹃花种类的5.1%，品种多达28种[2]。杜鹃树冠高大、枝繁叶茂且四季常绿，花朵鲜艳簇拥、绮丽多姿，更是杜鹃家族中的“精品”，具有非常高的观赏和经济价值。高山杜鹃被视为花园中的宠儿，一直都有“无杜鹃不成园”之称。外国特别是比利时近百年来在品种开发、组培育苗、栽培管理、园林应用等方面积累了大量的经验及技术优势，然而我国作为杜鹃花发源地却相形见绌，因此要加大育种投入。

陕西省商洛市镇安县杨泗乡境内，素有“千山杜鹃”“杜鹃故里”的美誉[3]。秦岭野生杜鹃的品种数量多、品质好，除观赏价值外，很多种类还具有药用价值，与其他物种相比，优势十分明显，因而成为商洛地区最具开发潜力的野生植物资源之一。杜鹃常采用扦插、嫁接的方法栽培进行繁殖，但有些稀有品种在扦插时生根通常会比较困难，而且扦插和嫁接都会受到诸如母株材料、季节气候等很多外在或内部因素的影响，扩大规模、进行商品化操作十分困难，再加上嫁接所需要的砧木也常以播种育苗为主，因此，种子繁殖在杜鹃花的繁殖中占有十分重要的地位[4]。秦岭高山杜鹃的种子比较细小，因为其具有休眠的特性，从而导致其发芽率非常低，并且在同种之间的差异较大。研究表明，不同贮藏温度对高山杜鹃种子活力有不同影响，适当的温度处理能有效地改善其种子的萌发状况[5]。温度在种子萌发过程中扮演着非常重要的角色，当温度变化时，种子内部各项生理变化都会做出响应，调节一系列相关物质，从而调控种子的休眠和萌发[6]。

相关研究发现，种子活力均能受到种子含水量和贮藏温度的影响，种子的活力还会随着贮藏时间的延长而呈现出下降趋势，而低含水量和低贮藏温度均能较好地保持种子活力[7-9]。与此同时，在野生亚麻种子萌发的影响研究中，250 mg/L赤霉素浓度处理对种子的发芽势和发芽率存在显著影响。田琳琳等[10]研究发现赤霉素浓度达到300 mg/L时，蓝花棘豆种子的发芽率可达到最高。胡金龙等[11]用浓硫酸处理邵阳市郊野大豆种子，结果发现,用浓硫酸浸泡10 min,种子发芽率有效提高。张元国等[12]用利用不同pH值培养液对番茄种子进行处理，结果发现番茄种子发芽适宜pH值为6.0。

综上所述，贮藏温度、pH值、激素、浓硫酸浸种等处理，都会对种子萌发产生不同程度的影响。但以上研究主要集中在农作物及经济作物方面，在园林花卉方面的研究较少。近年来，针对秦岭高山杜鹃的研究主要集中在引种驯化、资源调查等领域，而在高山杜鹃种子萌发条件探索及生理特性方面的研究报道较少。因此，本研究探究不同温度及浸种条件对高山杜鹃种子萌发的影响，旨在为高山杜鹃的种苗培育奠定理论基础，为高山杜鹃资源的保护和开发利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试的高山杜鹃(Rhododendron)种子于2018年9月上旬采自商洛市镇安县国家木王国家森林公园海拔1500 m左右的杜鹃花景区。

1.2 试验方法

1.2.1 种子形态特性观察及测定 高山杜鹃果实为蒴果，长圆柱形至长圆状椭圆形，成熟时黄褐色，果壳开裂。采集果实，在实验台面上摊开晾干(切忌太阳暴晒)；抖动果壳，会有细小的种子散落。用细筛将散出的种子筛出，备用。

种子长度和宽度测量:采用游标卡尺精准测量30粒种子的最长处和最宽处，每粒种子长度和宽度均测量3次，然后求其平均值。

千粒重的测定：随机选取杜鹃净种子1000粒于分析上天平称重，8次重复取平均值[13]。

1.2.2 种子处理 (1)不同贮藏温度处理：随机选取高山杜鹃种子，平均分成3组，其中随机取一组立即开展发芽试验，其余2组保存在双层透明密封袋中，袋子表面各扎约50个针孔大的小孔，随后分别放入4 ℃和-20 ℃温度条件下贮藏2个月。2个月后，取出种子置于室温下24 h，以备发芽试验。采用0.2%的高锰酸钾溶剂对种子消毒15 min，再用清水浸泡24 h。此后，将杜鹃种子均匀置于铺有双层湿润滤纸的培养皿中，再放进恒温培养箱内进行种子发芽试验。每个处理种子50粒，3次重复。试验过程中要人为保持滤纸湿润，做到及时喷洒蒸馏水。

(2)不同pH值处理：设计7个pH值处理，分别为3.8、4.6、5.4、6.2、7.0、7.8、8.6。试验进行时，将种子用0.2%的高锰酸钾溶剂浸泡15 min消毒。然后用pH值3.8～8.6的缓冲液浸泡种子24 h后倒去溶液，再用蒸馏水冲洗干净，放入铺设有双层滤纸的培养皿中；每个处理种子50粒，3次重复。

(3)赤霉素处理：种子预处理采用0.2%的高锰酸钾溶剂消毒15 min，蒸馏水充分清洗后。再分别用100、200、300、400、500、600、700、800、900 mg/L赤霉素及清水处理浸泡24 h后取出，置于有两层定性滤纸的培养皿上用于发芽试验。每个处理50粒净种子,重复3次。

(4)浓硫酸处理：种子预处理采用0.2%的高锰酸钾溶剂消毒15 min，蒸馏水充分清洗后处理使用98%浓硫酸分别浸种1、5、10、30、40 min，充分搅拌，取出后先用清水冲洗2 min，然后用清水浸泡24 h，去除残余硫酸并使种子充分吸胀。最后将种子放置于30 ℃的发芽箱培养中，每组3个重复，每组50粒。需注意在浓硫酸处理时，一定要不断地搅拌，并且待处理时间完成及时冲洗干净，防止种子碳化，硫酸进入内部而使种子无发芽能力等[14]。

1.2.3 种子发芽试验 培养皿内铺设双层定性滤纸，作为种子的发芽床。每个培养皿中放置50粒种子，3次重复。将盛有种子的培养皿再放入恒温培养箱内，采用变温处理，萌发条件设置为25 ℃/18 ℃，光照12 h/0 h。在试验过程中，培养皿内水要充足，保持滤纸湿润，确保种子萌发所需水分，并且要保证滤纸清洁，3～5 d更换1次滤纸。一旦发现有霉变的种子，应立即捡出清洗[15]。从发芽第一天起每天记录发芽情况,从第8天起，每天开始记录发芽种子数，发芽势以第14天的发芽种子总数计算，发芽率以第20天的发芽种子总数计算。

1.2.4 项目测定 发芽指标：从发芽第1天起，每天记录杜鹃种子的萌发情况，种子萌发以胚根的长度超过杜鹃种子的半径作为标准[16]。

发芽率(%)=发芽种子总数/供试种子总数×100%

发芽势(%)=达到高峰时发芽种子数/供试种子总数×100%

1.2 数据统计分析

所有处理重复3次，数据为3次测定值的平均值，用Excel 2010软件进行数据处理和绘图，采用SPSS 22.0软件对数据进行显著性检验和ANOVA方差分析。

2 结果与分析

2.1 高山杜鹃种子大小及千粒重

高山杜鹃种子呈长椭圆形，种皮颜色为黄褐色，两端有翅；种子细小扁平，长(2.14±0.15) mm、宽(1.10±0.03) mm，千粒重(0.1534±0.0008) g。

2.2 不同贮藏温度对高山杜鹃种子萌发的影响

由表1可知，-20 ℃贮藏与室温贮藏相比，其种子发芽势、发芽率差异显著(P<0.05)，与室温贮藏相比分别提高了25.33和25.33个百分点。说明低温贮藏处理对高山杜鹃种子萌发有显著影响。4 ℃下贮藏的种子，虽然发芽势较低，但发芽率与室温贮藏相比也出现显著性差异，增幅达到17.33个百分点。试验结果表明：不同贮藏温度对高山杜鹃种子萌发影响不同。4 ℃与-20 ℃贮藏都有利于高山杜鹃种子萌发，但在-20 ℃条件下，较多种子能在短时间内很快萌动，萌发速率为最高，且最终发芽率最高，种子最终发芽率可达到64%。

表1 不同贮藏温度对高山杜鹃种子萌发的影响

2.3 不同pH值处理对高山杜鹃种子萌发的影响

从表2可知,采用不同pH值浸种24 h，高山杜鹃种子的发芽势均有不同程度的改变。在pH值3.8～8.6的范围内,随着pH值的增加,发芽势呈先增加后下降的趋势。分析可知,高山杜鹃的各个处理，与CK相比，除pH=8.6外，种子的发芽势和发芽率均有不同程度的提高，且以pH=6.2时最高，最终发芽率为68.67%，与CK相比，增幅达30个百分点，pH=5.4较次之，最终发芽率为57.33%，增幅达26个百分点。pH=4.6、pH=7.0、pH=7.8三者与CK相比，发芽率也有提高，增加幅度分别为18.66、7.33、19.33个百分点。以上发芽率均达到显著水平(P<0.05)；pH值4.6～7.8的发芽势与发芽率均有所增长，以pH=6.2时增幅最大，为25.33个百分点。

从表2可以看出，pH=3.8、pH=8.6时的发芽势和发芽率与CK相比无显著性差异，甚至有所下降。综合上述结果，pH=6.2时的发芽率和发芽势最高，pH值过高或过低都不利于甚至会抑制种子发芽。

表2 不同pH值处理对高山杜鹃种子萌发的影响

2.4 不同浓度赤霉素处理对高山杜鹃种子发芽的影响

从表3可知,采用不同浓度的赤霉素浸种24 h，高山杜鹃种子的发芽势均有不同程度的提高。在0～900 mg/L的浓度范围内,随着赤霉素浓度的增加,发芽势与发芽率均呈先增后降的趋势。对照处理下的发芽率最低，在100、200、300、400、500、600、700、800、900 mg/L等9个不同浓度赤霉素处理条件下，与对照相比，发芽率增加了32.00、37.33、46.66、51.33、38.00、22.66、0.33、7.33、1.33个百分点；各处理中，以400 mg/L赤霉素处理的发芽势最高,其发芽势平均值为79.33%,比对照增加了40.66个百分点，并且在此浓度下高山杜鹃种子的发芽进程大大提高，第5天就已经开始发芽，同时，400 mg/L的赤霉素处理使得种子发芽率达到最高峰，与对照及其他处理差异显著(P<0.05)。除CK与700 mg/L、900 mg/L赤霉素处理间无显著差异外,其余处理与对照，都有显著差异。综合分析，为提高高山杜鹃种子的发芽率，以400 mg/L赤霉素处理的效果最佳。

表3 不同浓度赤霉素对处理高山杜鹃种子萌发的影响

2.5 浓硫酸处理高山杜鹃种子发芽的影响

使用浓硫酸浸种后，种子表面迅速变黑碳化，除对照的种子可正常发芽外，其他处理下种子均无法顺利出芽。故排除这种浸种方式。

3 讨论

高山杜鹃种子属于极为细小的种子，呈粉末状。其内各物质含量均不高，种子萌发期间需要及时补充营养物质，以保证其萌发过程的正常进行。因此，在萌发试验之前，要将种子浸泡24 h。除此之外，适宜的外界环境条件对种子萌发尤为重要，光照时间在种子萌发过程中的作用不可小觑[17]，如果光照条件适宜，种子的休眠状态能较快被打破，促进种子萌发。因此，实验开始前的准备对种子萌发尤为重要。

不同贮藏温度处理：种子要顺利完成其后熟过程也必需一定的温度条件。在种子完成后熟过程中,通过低温冷冻可以刺激种子内部物质转化，适度增加细胞分裂素和赤霉素的含量，从而减少发芽抑制物的积累，达到解除种子休眠的目的。因此，本研究设置了3种不同温度处理，结果-20 ℃贮藏的种子萌发率最高,通过低温贮藏可延长种子寿命，也利于种子活力的保持[18]。

不同浓度赤霉素处理：赤霉素是一类植物激素,在植物生长的整个生命周期中都不可或缺，并且对打破种子休眠有显著效果[19]。但是在具体实践应用时，需要确认种子的最适浓度。研究表明,适量赤霉素处理可以有效地促进种子的萌发,当植物种子处理时所用的赤霉素浓度低于植物最适浓度时，赤霉素浓度越高对促进种子萌发的作用越明显，但当处理所用的赤霉素浓度高于最适浓度时，赤霉素浓度越高对种子萌发促进作用越不明显，甚至会抑制种子萌发。试验通过设置0～900 mg/L赤霉素进行浸种，发现随着赤霉素浓度的增加，高山杜鹃种子发芽率先增后降。400 mg/L为最适浓度，能显著促进高山杜鹃种子的发芽，发芽率高达90%。

不同pH值处理：对于不同植物的种子，它们萌发要求的pH值也有所不同。种子吸胀过程中，如果处于合适的pH值条件下，种子内酶的活性增强，导致各种生理代谢过程加速，种子萌发必需的各种物质供应充足，种子得以顺利出芽。当pH值超过某一范围，种子内部酶的活性及其他萌发所需物质受到一定的抑制，致使萌发率较低。本试验采用不同pH值溶液浸泡处理高山杜鹃种子，研究其对种子萌发的影响。pH值对高山杜鹃种子萌发的影响显著(P<0.05)，高山杜鹃种子在中性偏酸，pH=6.2条件下萌发率最高，pH值过低或过高，都会降低种子的萌发率甚至抑制萌发。种子在pH=6.2条件下萌发质量较高率最高,是因为该条件是酶的适合条件，酶促增强各种生理代谢进程，提高种子萌发率。此次试验中,过高pH值(8.6)浸种对高山杜鹃种子萌发有抑制作用。不适合的pH值会抑制了种子内贮藏物质的转化，从而进一步抑制种子萌发。

浓硫酸处理：采用浓硫酸浸种可以一定程度上降低种子种皮的厚度和萌发抑制物质的含量，使种子的吸水能力增强[20]。同时,种子的大小也与萌发出芽率密切相关,种子的大小与种子活力密切相关，也与萌发中代谢物的有效利用关系密切。一般来说，个体体积较小的种子，其发芽能力也相对较弱，种皮及种皮上的附着物质会进一步地抑制种子萌发。浓H2SO4能够部分甚至全部去除种皮对种子萌发的抑制，但高山杜鹃种子细小，几乎成粉末状，即使短时间的浓硫酸浸种，也会使种子碳化。浓硫酸腐蚀种皮之后，还会进一步向内腐蚀，对种子造成毁灭性损伤。