槲寄生种子的休眠与萌发特性的初步研究 (2)

一、种子的休眠和种子的寿命

（一）种子的休眠

种子形成后虽已成熟，即使在适宜的环境条件下，也往往不能立即萌发，必须经过一段相对静止的阶段后才能萌发，种子的这一性质称为休眠（dormancy）。休眠的种子是处在新陈代谢十分缓慢而近于不活动的状态。种子休眠期的长短是不一样的，有的植物种子休眠期很长，需要数周乃至数月或数年，如银杏、毛茛、轮叶王孙、松等；也有一些植物种子成熟后在适宜的环境条件下能很快萌发，不需经过一个休眠时期，只有在环境条件不利的情况下才处于休眠的状态，如水稻、小麦、豌豆、芝麻以及多种高原植物的种子。没有休眠期的种子，在成熟期间常发生在植株上萌发的现象，造成很大的损失，对这类作物必须及时收割才能免遭损失。种子的休眠在生物学上是个有利的特性，因为休眠可以避免种子在不适宜的季节或环境里萌发，免于幼苗受伤害和死亡。

种子休眠的原因是多方面的，只有根据不同休眠原因，采取适当措施，才能打破或缩短休眠期限，促使种子萌发。种子休眠的主要原因是：

1．由于种皮阻碍了种子对水分和空气的吸收，或是种皮过于坚硬，使胚不能突破种皮向外伸展。这类种子的种皮极其坚厚，含有角质、角质层或酚类化合物，不易使水分透过。对氧的渗透作用也极微弱，如豆科、锦葵科植物中的某些属种，以及苍耳等种子具有这样的性质。苋属（Amaranthus）成熟种子的种皮虽然并不阻碍水分的吸收，但因种皮十分坚硬，生活的胚还是无法突破种皮而出。对这类种子可以用机械方法擦破种皮，或是用浓硫酸作短时间处理，再用清水洗净，使种皮软化，水分便可顺利地渗入种子内部。此外，将种子先在冷水内浸泡12小时，然后再在沸水中放30—60秒钟，也可以打破休眠，促使萌发。对苋属等种皮特别坚硬的种子可采用冻结、或利用土壤中微生物的作用，使种皮渐次软化，达到萌芽的目的。

2.由于种子内的胚尚未成熟，或种子的后熟作用。有些植物的种子在脱离母体时，胚体并未发育完全，或胚在生理上尚未全部成熟，这类种子即使环境条件适宜，也不能萌发成长。银杏、毛茛、紫堇等植物的种子或果实脱离母株时，里面的胚还没有充分发育成熟，需要经过一段休眠时期，等胚充分成熟后才能萌发。有的种子的胚虽已成熟，但在适宜条件下仍不萌发，如一些原在温带地区生长的植物，它们的种子需要在湿度大、温度低（一般0—6℃）的条件下，经过数周以至数月以后才能萌发，这一现象称为种子的后熟作用（after-ripening）。目前已知，种子休眠和种子萌发这一对对立的矛盾主要是由脱落酸（ABA）和赤霉素（GA）两种植物激素的消长来调节的，前者导致休眠，后者导致萌发；休眠种子中常含有高浓度的脱落酸，抑制了催化种子内贮藏物质水解的酶，因而阻碍萌发；而赤霉素则促进水解酶的形成，导致贮藏物质转化为可溶状态，从而解除了休眠。所以，处理这类种子的有效办法，是将种子、土壤和泥炭分层铺设（一层种子，一层土壤，一层泥炭），放在室外暴露过冬，种子在低温的长期作用下，脱落酸的含量会逐渐减少，或者与之相拮抗的赤霉素含量相对增多，经过一定时期，两者间的矛盾便发生转化，有利于萌发的开始。低温处理的时间，视植物种类、种皮情况和种子内水分的含量，以及外界氧气和二氧化碳的浓度等因素而定。一般在0—6℃的低温下，经过2—3个月即可。在生产实践上有时为了赶季节，必须采用各种方法来人为的打破休眠，促进萌发，如人工施用赤霉素处理等。对胚体未曾全部成熟，或胚体根本没有发育的种子，也可采取合适的高温处理，或供给种子以有机营养的办法，促使早日成熟。

种子休眠原因及休眠解除方法研究

牡丹为芍药科、芍药属木本植物,是我国传统的十大名花之一,具有很高的观赏性,此外,牡丹中的‘凤丹’和紫斑牡丹还具有重要的油用和药用价值。牡丹播种繁殖具有繁殖系数大,可以短时间内获得大量苗木等优点,因此多用于牡丹嫁接用砧木苗的培育,同时,播种繁殖也是培育优良牡丹新品种和药用牡丹产业化生产重要方式。

牡丹种子从播种到发芽需要历时数月,具有发芽率低,出苗不齐等问题,野生牡丹在自然环境下需要的萌发时间更长。因此,探究牡丹种子休眠原因以及研究牡丹休眠解除方法,使种子快速萌发,对于实际生产有重要的意义。

本实验采用‘凤丹’(P.ostii‘Feng Dan’)、紫斑牡丹(P.rockii hybrids

hybrids)为实验材料,通过(1)牡丹种胚活力测定实验;(2)牡丹种子种皮透水性实验;(3)牡丹种胚形态观测实验;(4)牡丹种胚休眠特性研究实验;(5)牡丹种子内源抑制物活性测定;(6)牡丹种子休眠解除法方研究,来探究牡丹种子休眠的原因和休眠解除方法。主要结论如下:1.牡丹种子具有很高的活性,具有很高的发芽潜力,牡丹种子萌发率低并不是因为牡丹种子种胚活力低,而是因为牡丹种子具有休眠性。

2.牡丹种皮对种子吸水速度有一定阻碍作,但不会降低吸水率,牡丹种子浸水56 h后,其吸水率基本恒定。种皮的透水性不是牡丹种子休眠的主要原因,但种皮对种子的萌发具有一定的机械阻碍作用。

3.牡丹果实成熟后,其种胚并未发育完全,要求在一定条件下完成形态及生理后熟才能萌发。种胚形态发育不完全及生理障碍,是导致牡丹的种子休眠的主要因素之一。 4.牡丹的种子中含有抑制物,这些抑制物不仅抑制白菜种子的萌发,也抑制自身种子的萌发,种子不同部位所含抑制物种类和含量不同。牡丹种子中的内源抑制物是牡丹种子休眠的主要原因之一。

5.牡丹种子成熟采摘后,有最佳播种时间,一般为采后1~2周,采摘后不经过后熟阶段立即播种或者放置时间过长都会影响牡丹的萌发。6.300mg/L的GA3以及种脐端去皮处理牡丹种子能够提高种子的生根率并且使种子提前生根。

1 （广东省广州市2023届高三二模）阅读下面的文字，完成下面小题。（17分）

植物为人类和其他动物提供食物和住所，还能调节气候，给地球带来生机和活力。但由于人类活动对环境的影响，地球上的物种正在加速灭绝，植物也不例外。据统计，从1753年至2018年，全球范围内已经有571种种子植物在野外灭绝。一种植物的消失，对我们来说，并不仅仅是单一物种的消亡，也将会引发一系列连锁反应。

地球上的生物并不是孤立存在的，一种植物的灭亡可能会导致几十种伴生物种的消失，植物的大量灭绝将会动摇人类生存和发展的塔基。在人类历史上，曾发生过多次由于遗传基础狭窄而引起的粮食安全事件。拥有相同基因的植物，一旦遭受疾病侵袭，很容易“全军覆没”。有专家认为，从野生植物的基因中或许能找到解决办法。如籼稻是由野生稻驯化而来的，在漫长的驯化过程中，籼稻获得了人们所期望的性状，但也失去了部分野生稻特有的基因，其中包括抗病虫、抗逆、高蛋白含量等优良基因。因此，对于育种专家而言，不适合食用的野生稻可以为改良栽培稻储备丰富的基因源，对解决粮食安全、维护人类生存发展具有重大意义。因此，为了保护野生植物资源，科学家想出了建造植物“诺亚方舟”的方法，将野生植物的种子提前保存起来，以备不时之需。现在，很多国家都在努力建设自己的种子库。而坐落于云南昆明的中国西南野生生物种质资源库，是我国重大科学工程、亚洲最大的野生生物种质资源库。

种质资源是指有活力、有生命力、可以传递给后代的遗传资源，如植物的种子。种子大约出现在3.6亿年前，是陆地植物在与环境相互适应的过程中不断演化出的高度复杂而精妙的结构，包含植物的全部遗传信息。通常，成熟的种子会在适宜的条件下开始萌发。但有时，种子也会因进入休眠状态而无法萌发。造成种子休眠的原因大致分为两种：一种是种子自身的原因，如胚还需要继续发育或被种皮密封而未能获得足够的水分和空气；另一种则是外部原因，种子已充分成熟，只因环境不具备萌发所必须的条件而被迫处于暂时停顿状态。这两种因素既可以单独作用，也可以复合作用，使种子进入不同深浅程度的休眠状态。种子的休眠特性是一种植物特有的生存策略，可以让植物更好地适应环境，在最适宜的条件下萌发生长。正是因为这一特性，才使建立种子库、通过保存种子来保护植物多样性的方案成为可能。

第7期

收稿日期：2022-02-21基金项目：武汉市创新项目（KFKT201915）作者简介：陈法志（1971-），男，湖北京山人，正高级工程师，硕士，主要从事经济植物育种与栽培利用的研究工作，（电话）130****2821（电子信箱）*****************。第62卷第7期2023年7月湖北农业科学HubeiAgriculturalSciencesVol.62No.7Jul.，2023陈法志，童俊，杨守坤，等.日本野漆树种子休眠及萌发特性研究［J］.湖北农业科学，2023，62（7）：95-100．日本野漆树种子休眠及萌发特性研究陈法志1，童俊1，杨守坤1，翟敬华1，高惠江2，刘忠1（1.武汉市农业科学院林业果树研究所，武汉430075；2.湖北汇弘生物科技开发有限公司，湖北京山431800）摘要：为探究日本野漆树（Toxicodendronsuccedaneum）种子的休眠原因、解除休眠方法及萌发特性，以成熟的日本野漆树种子为材料，观测其形态结构及吸水率，测定日本野漆树种子不同部位的甲醇提取物对白菜种子发芽与生长的影响，比较不同脱蜡处理结合赤霉素浸泡对日本野漆树种子萌发率的影响，测定日本野漆树种子萌发过程中生理生化指标的变化。结果表明，日本野漆树种子透水性差，存在物理休眠现象，清水浸泡15d吸水率仅34.17%，种子酸蚀处理后清水浸泡5d已吸胀，吸水率达77.12%。日本野漆树内种皮提取物对白菜种子发芽与生长有显著抑制作用，其内种皮含有抑制发芽内源物质，存在生理休眠现象。98%H2SO4脱蜡处理20min结合300mg/L赤霉素溶液浸种12h，可打破日本野漆树种子休眠，相比对照发芽势、发芽率显著提高，且萌发早、发芽整齐，发芽势达（54.33±0.58）%，发芽率达（97.67±2.52）%，第3天开始萌发，第10天发齐。日本野漆树种子萌发过程中可溶性糖和可溶性蛋白质含量显著降低，POD、α-淀粉酶活性显著增强，休眠期日本野漆树种子ABA含量较高、GA3含量较低，种子吸胀阶段GA3含量急剧增加，胚根长出后ABA和GA3含量显著下降。关键词：日本野漆树（Toxicodendronsuccedaneum）；种子休眠；休眠解除；发芽率；萌发生理中图分类号：S330.3+3；S794.2文献标识码：A文章编号：0439-8114（2023）07-0095-06DOI:10.14088/ki.issn0439-8114.2023.07.017开放科学（资源服务）标识码（OSID）：StudyonseeddormancyandgerminationcharacteristicsofToxicodendronsuccedaneumCHENFa-zhi1，TONGJun1，YANGShou-kun1，ZHAIJing-hua1，GAOHui-jiang2，LIUZhong1（1.Forestry&FruitTreeResearchInstitute，WuhanAcademyofAgriculturalSciences，Wuhan430075，China；2.HubeiHuihongBiotechnologyDevelopmentCo.，Ltd.，Jingshan431800，Hubei，China）Abstract：Inordertoexplorethedormancycauses，dormancyreleasemethodsandgerminationcharacteristicsofJapanesewildlacquer（Toxicodendronsuccedaneum）seeds，matureJapanesewildlacquerseedswereusedasmaterialstoobservetheirmorphologicalstruc⁃tureandwaterabsorption，determinetheeffectsofmethanolextractsfromdifferentpartsofJapanesewildlacquerseedsonthegermi⁃nationandgrowthofChinesecabbageseeds，comparetheeffectsofdifferentdewaxingtreatmentscombinedwithgibberellinsoakingonthegerminationrateofJapanesewildlacquerseeds，anddeterminethechangesofphysiologicalandbiochemicalindexesduringseedgerminationofJapanesewildlacquer.Theresultsshowedthat，theseedsofJapanesewildlacquertreehadpoorwaterpermeabili⁃tyandphysicaldormancy.Thewaterabsorptionratewasonly34.17%aftersoakingincleanwaterfor15days，andthewaterabsorp⁃tionratereached77.12%afteracidetchingtreatmentandsoakingincleanwaterfor5days.TheendotestaextractofJapanesewildlac⁃querhadasignificantinhibitoryeffectonthegerminationandgrowthofChinesecabbageseeds.Theendotestacontainedendogenoussubstancesthatinhibitedgerminationandhadphysiologicaldormancy.98%H2SO4dewaxingtreatmentfor20mincombinedwithsoak⁃ingseedsin300mg/Lgibberellinsolutionfor12hcouldbreaktheseeddormancyofJapanesewildlacquertree，significantlyimprovethegerminationpotentialandgerminationratecomparedwiththecontrol，andmakethegerminationearlyandneat.Theseedgermina⁃tionpotentialreached（54.33±0.58）%andthegerminationratereached（97.67±2.52）%.Theseedsstartedtogerminateonthe3rddayandallhadgerminatedonthe10thday.Duringseedgermination，thecontentsofsolublesugarandsolubleproteindecreasedsignifi⁃cantly，theactivityofPODandα-amylaseincreasedsignificantly.ThecontentsofABAandGA3intheseedsofJapanesewildlacquertreewerehigherandlowerinthedormancystage.ThecontentofGA3increasedsharplyintheimbibitionstage.Aftertheradiclegrew，thecontentsofABAandGA3decreasedsignificantly.Keywords：Toxicodendronsuccedaneum；seeddormancy；dormancyrelease；germinationpercentage；germinationphysiologyCopyright©博看网. All Rights Reserved. 湖北农业科学2023年日本野漆树（Toxicodendronsuccedaneum）又称木蜡树，属漆树科漆树属（Toxicodendron）落叶小乔木，是一种以采籽产蜡为主的特产经济树种［1，2］。日本野漆树种子含有的蜡质品质独特，其中含有大量的二元羧酸及二元羧酸交联的甘油酯［3］，具有其他生物蜡难以比拟的柔韧度、细腻质地、附着力、光泽度等优良特性［4］，故称为“日本木蜡”。日本木蜡在化妆品、防水剂、涂料、粘接剂、润滑剂、电子摄影调色剂、水果保鲜剂及蜡纺印花等轻化电子产业中显示了巨大的潜力［5-7］。日本野漆树树形优美，秋天叶色红艳，在日本被广泛用于公路及庭院绿化［8］；其根系发达，耐瘠薄、干旱，又是水土保持的优良树种［9］。20世纪90年代，江西省从日本引进日本野漆树种植，取得较好的效果，建议将该树种作为退耕还林工程中的重要经济树种加以利用［8，10，11］。生产上日本野漆树主要采取播种育苗，由于其种子富含蜡质，存在休眠现象，直接播种发芽困难，前人研究表明日本野漆树种子种皮富含蜡质、透水性差是其休眠的主要原因［12，13］。但日本野漆树种子是否存在生理休眠尚不清楚，也鲜见关于日本野漆树种子萌发生理特性的报道。为此，本研究对日本野漆树种子休眠原因、解除休眠方法及萌发生理进行研究，以期为日本野漆树播种育苗和规模化生产提供理论支持和技术指导。1材料与方法1.1试验材料日本野漆树种子采自湖北汇弘生物科技开发有限公司日本野漆树种植基地，位于湖北省京山市曹武镇石桥村，日本野漆树树龄20年以上，2018年11月采集成熟种子，室温下保存备用。1.2试验方法1.2.1种子生物学特性与透水性测定显微镜下观测种子的结构，用游标卡尺测定种子横径、纵径、厚度［14］，按照《林木种子检验规程》（GB2722—1999）规定的方法检验千粒重、含水率等指标，种子除掉外种皮后计算出籽率。扫描电镜观测日本野漆树干种子和98%浓硫酸浸泡15min后种子种皮构造。除去外种皮的种子在98%H2SO4中浸泡15min，清水冲洗后沥干称重，记录吸水前质量。然后用去离子水浸泡，置于室内常温下吸水，每隔5d取出种子，吸干种子表面浮水后称重，再放入烧杯中继续吸水，如此反复，直至种子吸水至恒重。吸水率计算公式如下：吸水率=（吸水后质量－吸水前质量）/吸水前质量×100%。以未经处理的种子清水浸泡为对照，根据测定数据绘制吸水曲线。1.2.2种子抑制生物学测定分别取日本野漆树整粒种子、外种皮、内种皮、种胚各5g，采用甲醇提取法将不同部位提取浸提液分别配制成浓度为0.02、0.04、0.06、0.08、0.10g/mL待用。白菜种子经0.5%高锰酸钾溶液浸泡消毒30min，去离子水冲洗干净后，分别取浸提液10mL，浸泡白菜种子24h，将浸泡的白菜种子播种在铺有2层滤纸的培养皿中，置于25℃光照培养箱内发芽。每个处理30粒白菜种子，重复3次，以去离子水处理的种子为对照。播种36h后统计发芽率，72h后统计白菜苗高和根长［15］。发芽率=发芽种子数/供试种子总数×100%。采用SPSS19.0软件对试验数据进行统计分析。1.2.3种子解除休眠方法选择成熟饱满的日本野漆树种子，经50%多菌灵可湿性粉剂500倍液稀释浸泡消毒1h后用清水洗净沥干。按照表1设置试验，分别用脱蜡处理的溶液浸泡种子，使用量以没过种子1cm高为宜，不断搅拌使药剂与种子充分接触，每组30粒种子，重复3次。处理完后倒去药剂溶液，置于流水下冲洗干净，再用不同浓度的GA3溶液浸泡12h，处理完后洗净种子置于光照培养箱内，设定培养箱温度20℃，光周期为16h（光）/8h（暗），光照度3500lx，每天检查通气并保持种子湿润，观测并统计发芽率和发芽势，以清水浸泡的种子为对照［16］。采用SPSS19.0对试验数据进行统计分析。发芽率=发芽种子数/供试种子总数×100%（1）发芽势=种子发芽数达到高峰时的发芽种子的总数/供试种子总数×100%（2）表1日本野漆树种子解除休眠处理试验处理处理1处理2处理3CK处理方法98%H2SO4浸泡25min、300mg/L赤霉素浸泡12h1%小苏打浸泡12h、300mg/L赤霉素浸泡12h1%洗衣粉浸泡12h、300mg/L赤霉素浸泡12h清水浸泡24h1.2.4种子萌发生理指标和激素含量测定测定日本野漆树种子萌发过程中3个时期的生理生化指标，第一时期为成熟的干种子；第二时期为自来水浸泡20~40d后种皮开裂的种子；第三时期为已经萌发且长出胚根的种子。3个时期的种子分别取样进行生理、生化指标的测定。测定指标：可溶性糖含量、可溶性蛋白质含量、粗脂肪含量、淀粉含量、α-淀粉酶活性、过氧化物酶（POD）活性、激素（GA3、IAA、ABA）含量。可溶性糖含量测定采用蒽酮比色法［17］；可溶性蛋白质含量测定采用考马斯亮蓝G-250染色法［18］；粗脂肪采用索氏提取法抽提后测定；α-淀粉酶活性96