储藏方式对碟果虫实种子萌发和幼苗生长的影响

刘有军，纪永福，李得禄

(甘肃省治沙研究所，荒漠化与风沙灾害防治国家重点实验室培育基地，甘肃兰州730070)

碟果虫实 (Corispermum patelliforme)为藜科(Chenopodiaceace)虫实属一年生植物，主要分布在内蒙古的伊克昭盟和巴彦淖尔，宁夏的灵武和中卫，甘肃河西走廊的民勤，青海的柴达木盆地以及蒙古［1］。种子可以作为精饲料，青鲜时可以为骆驼和羊食用，适口性很好，对荒漠地区畜牧业的发展具有重要价值［2］。但是，碟果虫实种子萌发存在休眠现象［3］，严重地影响了其出苗率及出苗的整齐度。有研究表明，对种子进行1.0 g·L－1GA3处理可以有效打破其休眠［2］。但是该浓度的激素处理会影响种子的激素水平，从而影响植物出苗的生长状况。因此，寻找打破其种子休眠的新方法就显的非常重要。此外，通过对其种子休眠破除方法的研究有利于更加科学地理解和认识碟果虫实种子休眠机制。

国内外关于打破种子休眠方法的研究较多，主要的方法有硫酸和热水浸种［4-5］、机械打磨［6-7］、层积处理［8-9］、GA3处理［10-11］、种皮切除［11-12］及不同的储藏方式［13-16］。储藏方式被认为是打破植物种子休眠的有效方法之一，例如，低温层积被认为是打破花棒(Hedysarum scoparium)、黑果枸杞(Lycium ruthenicum)和枸杞(L.chinense)种子休眠的有效方法之一［17］;但是，在种子储藏过程中种子内部的结构和生理生化代谢的物质如萌发抑制物质生物碱、赤霉素、脱落酸、油菜素内酯等可能会随着种子储藏环境条件温度和湿度的变化而发生变化，种子储藏后，种子萌发的最佳温度也可能发生变化，如果种子萌发的最适合温度发生变化，那么，在种子萌发期间的幼苗生长也会发生相应的变化，因此，储藏后种子萌发和幼苗生长对温度的响应就显得非常重要。为此，以生长在我国民勤荒漠区的野生饲用植物碟果虫实为研究对象，通过室温干藏、室温沙藏、冷干藏、野外沙藏和野外自然湿沙藏5种储藏方式处理后，对不同温度下种子萌发和幼苗生长进行研究，旨在探索，1)不同储藏处理后碟果虫实种子生活力是否发生变化;2)5种储藏方式中，哪一种种子储藏方式可有效打破碟果虫实种子休眠?3)不同储藏处理后碟果虫实种子萌发对萌发温度的要求是否发生变化以及储藏后幼苗生长的最佳温度，从而选择最佳的种子储藏方式，加深对碟果虫实种子休眠机制的理解，为其人工建植提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

民勤沙生植物园位于 102°58'E、38°34'N，平均气温7.6℃，＞10℃积温为3 036.4℃·d，无霜期176 d;年均降水量为115.41 mm，主要集中在每年的7―9月，占年总降水量的60%以上;多年平均蒸发量为2 664.0 mm。2009年10月15日从民勤沙生植物园附近的丘间低地采集完全成熟的野生碟果虫实种子，挑选生长均匀一致、饱满的种子;种子分离后，在实验室中自然风干并装于纸袋中储藏于暗处，试验前用土壤筛移去大的卵石、种子和残枝。

1.2 种子生活力的测定

采用TTC法［18］。储藏处理前，新采集的碟果虫实种子最佳萌发率为18.00%［2］，2009年11月1日至2010年4月12日对种子进行5种不同的种子处理，处理结束后立即取出种子进行种子生活力的测定，种子的生活力测定采用3次重复，每次重复50粒种子。

1.3 种子处理方式

将处理干净的种子按照以下方法储藏:室温干藏(Room Dry Storage，RDS)、室温沙藏(Room Sand Storage，RSS)、冷干藏(Cold Dry Storage，CDS)、野外干沙藏(Field Sand Storage，FSS)和野外湿沙藏(Field Storage Air，FSA)。

RDS:将种子装入塑料袋放在室温下(13～30℃，相对湿度RH＜65%)保存5个月。

RSS:将种子放在装有沙土(含水量为1.2% ～1.8%)塑料袋内室温下保存5个月，沙土来自碟果虫实自然分布区。

CDS:将种子装入塑料袋放在冰箱内保存5个月，保存温度在－10～－5℃。

FSS:2009年11月12日，将种子装入含水量为0.8%沙土的塑料袋内，然后放在上面覆盖5 cm沙土的种子自然分布区，第2年4月中旬取出。

FSA:2009年11月12日，将种子装入有沙土且能够透水的尼龙网袋内，网袋的孔较小，种子不能漏出，然后放在上面覆盖5 cm沙土的种子自然分布区，第2年4月12日取出。

1.4 种子萌发和幼苗生长试验

种子萌发和幼苗生长试验在光照培养箱内连续黑暗的条件下进行［2］，试验设置3次重复，每重复25 粒种子，温度设置为5、10、15、20、25、30 和 35 ℃(由于种子在储藏过程中最适的萌发温度可能会发生改变)，连续3 d种子不萌发视为试验结束，胚根突破种皮视为种子萌发［2］。幼苗的长度待试验结束时使用20 cm的刻度尺进行测量，每次重复测量3株，如果幼苗少于3个，全部测量。

1.5 数据处理

所有观测和统计的数据包括碟果虫实种子在不同温度和不同储藏方式下的萌发率和幼苗长度，在数据分析之前，对本试验所得到的萌发率数据进行反正弦转换使其服从正态分布。采用单因素方差(On-way ANOVA)分析储藏方式和温度对萌发率和幼苗长度的影响，比较了不同储藏方式不同温度下种子萌发率和幼苗长度的差异。数据分析采用DPS 3.0，作图采用 Miscrosoft Excel 2003。

2 结果

2.1 种子生活力

碟果虫实当年采集种子的生活力为100%。通过5个月的不同储藏处理后，种子的生活力仍然为100%。

2.2 储藏方式对种子萌发率的影响

不同储藏方式处理后，碟果虫实在5～35℃温度范围内种子的萌发率随着温度的增加均呈现先增加后减少的趋势(图1)，虽然种子萌发率小于30%，但在这5种储藏方式下最高萌发率均大于18.00%，所以，种子休眠部分被打破。当温度为35℃时，种子几乎不萌发，在5℃储藏方式下的萌发率均小于10%，最适的萌发温度集中在20～25℃，但是不同处理方式最适的萌发温度不同。对于RDS而言，最适的萌发温度为20和25℃，萌发率分别为25.18%和25.23%;对于 RSS，最适的萌发温度为25 ℃，萌发率为24.00%;对于 CDS、FSS 和 FSA，最适的萌发温度均为20℃，萌发率分别为26.67%、19.73%和 25.33%。

图1 不同温度各储藏方式下碟果虫实种子的萌发率Fig.1 Effects of storage methods on germination percentage of Corispermum patelliforme seeds at different temperatures

在20和25℃下，各储藏方式碟果虫实萌发率不一(图2)。20℃时，以CDS为最高，但5种储藏方式差异不显著(P＞0.05);25℃时，以RDS下萌发率最高，显著高于 FSS(P＜0.05)，但与 RSS、CDS、FSA储藏方式下的萌发率差异不显著。

图2 20和25℃下不同储藏方式下对碟果虫实种子的萌发率差异Fig.2 Germination of Corispermum patelliforme among different storage methods at 20 and 25 ℃

2.3 储藏方式对幼苗长度的影响

不同储藏方式处理后，在5～35℃下，碟果虫实幼苗长度随着温度的升高基本呈现先增加后减少的趋势(图3)，不同的种子储藏方式，幼苗最适生长温度不同。对于RDS来说，幼苗适宜生长的温度为15～30℃，在此范围内，各温度间幼苗长度的差异不显著(P＞0.05)，但在20℃时幼苗长度最大，为11.93 cm。对于RSS，幼苗适宜生长的温度为15和20℃，在20℃下幼苗的高度(12.80 cm)长于15℃。对于CDS、FSS和FSA幼苗生长最适的温度均为20 ℃，幼苗长度分别为 17.53、12.00 和 12.73 cm，其中，CDS显著高于其他储藏方式(P＞0.05)。

3 讨论

3.1 储藏方式对种子萌发的影响

储藏是打破种子休眠的有效方法之一。它主要通过改变种子储藏过程中的温度和湿度而影响着种子的休眠和活力［19-20］，最终改变种子的萌发率。李雪华等［21］研究认为，常温干藏和野外冷藏(干种子，4个月)对画眉草(Eragrostis minor)种子萌发率没有显著影响，但是较长时间的贮藏(干藏1年)则能促进种子成熟;野外埋藏可以促进种子的萌发［16］，如，差巴嘎蒿(Artemisia halodendron);也可抑制种子的萌发，如，大籽蒿(A.sieversiana);或对种子的萌发没有影响，如，鹤虱(Lappula myosotis)。埋藏对种子萌发特性的具体影响会因植物生态类群而异。Milberg和Andersson［22］对33种一年生杂草种子在不同储存条件下的萌发特性进行了研究发现，大多数夏季一年生植物种子萌发率提高，冬季一年生植物种子萌发率降低;本研究结果表明，碟果虫实种子经过5个月不同方式的储藏后，首先，种子活力没有受到影响，仍然为100%;其次，种子萌发率不同程度地被提高，种子休眠部分被打破(新种子在恒温下最高萌发率仅为18.00%［2］);这与 Milberg和 Andersson的研究结果相一致，因为碟果虫实为夏季一年生植物，只是在不同的储藏方式下最高萌发率的提高程度不同，对于 RDS来说，提高了 7.23百分点;对于RSS，提高了6.00百分点;对于CDS提高了8.67百分点;对于 FSS，提高了1.73百分点;对于 FSA，提高了 7.33百分点;这表明 RDS、RSS、CDS和FSA相对于FSS为有效的储藏方式，Liu等［23］进一步的研究表明，碟果虫实如果在室温下储藏5年以上，种子萌发的最适温度发生变化，休眠被打破，萌发率可达到82.67%。而采用FSS几乎不能打破种子休眠。这表明:1)如果种子储藏在温度和湿度利于种子萌发的环境中，种子的休眠越容易被打破;如果储藏在温度和湿度不利于种子萌发的环境中，种子的休眠越不容易被打破，对于RDS和RSS而言，在种子储藏期间的温度都保持在20℃左右，湿度接近室内空气湿度。而对于FSS，在民勤沙区每年的11月至第2年的4月份0－5 cm土层的温度均在零下，而且昼夜温度变化较大，都不利于种子的萌发。2)对于FSA来说，因为在民勤地区11月至第2年的4月份降水量相对较少，但是少量的降水能够湿润0－5 cm的沙层，而且在这段时间内0－5 cm的土层处于冻层时期，所以储藏的环境条件为湿冷条件，湿冷的储藏条件有利于打破种子的休眠，从而提高种子的萌发率，这与刘坤［24］的

研究结果一致。本研究表明冷干藏能够提高种子的萌发率，这与Qu等［25］的研究结果一致。此外，对于RDS和RSS来说，种子萌发最适温度发生变化，RDS变为20～25℃，RSS变为25℃，它们都表现为最适温度范围变宽的趋势，这一点与Huang等［26］的研究结果一致。CDS、FSS和FSA储藏方式下，种子萌发最适温度没有发生改变，这可能与种子储藏的环境条件有关，RDS和RSS的最适储藏温度为15～30℃，储藏处理后，种子萌发最适温度变化在该区间内，而FSA和FSS为碟果虫实自然分布区的储藏，储藏后种子萌发的最适温度没有发生改变，仍然为20℃，对于CDS，储藏温度－10～5℃，在FSS储藏温度范围之内，所以，种子储藏处理后最适萌发温度与储藏条件的温度有关，如果储藏条件温度与栖息地的温度一致或接近，最适萌发温度可能不会改变;如果储藏环境条件的温度与栖息地的温度不一致，那么，最适的萌发温度可能发生改变，而且改变的幅度会在储藏温度的范围之内;关于这一发现，有待进一步研究。另外，对于FSS(提高了7.33百分点)和FSA(提高了31.73百分点)来说，都是在栖息地条件下储藏，为什么FSA比FSS萌发率提高的幅度大?二者唯一的差别是FSA为湿沙藏，FSS为干沙藏。所以，本研究认为碟果虫实种子储藏后的最适萌发温度可能与储藏温度关系密切，萌发率的提高程度可能与储藏的水分状况有关，这还有待进一步研究来证明。

图3 不同温度下储藏方式对碟果虫实种子幼苗生长的影响Fig.3 Effects of storage methods on seedling length of Corispermum patelliforme seeds at different temperatures

3.2 储藏方式对幼苗长度的影响

本研究表明，种子经过RSS和RDS储藏后，种子萌发最适温度范围发生变化，这样就会对幼苗生长产生一定的影响。碟果虫实种子幼苗生长随着温度的升高先增加后下降，在15～30℃的范围内达到了最大值，可见通过储藏处理后，幼苗生长最适温度发生了改变(储藏处理之前为20℃);可能是因为储藏使得影响幼苗生长的酶系统发生了改变，这还有待进一步研究;对RDS来说，种子萌发的最适温度为20和25℃，可是幼苗生长最适的温度范围为15～30℃，而且在此温度范围幼苗长度没有显著变化，幼苗长度最大出现在20℃。对RSS来说，种子萌发最适的温度为25℃，可是幼苗生长最适的温度范围为15～20℃，而且在此温度范围幼苗长度没有显著变化，幼苗长度最大出现在20℃。对CDS、FSS和FSA来说，种子萌发和幼苗生长最适温度均为20℃，由此可见，CDS，FSS和FSA种子萌发和幼苗生长的最适温度相同，而RDS和RSS幼苗生长的最适温度在种子萌发的最适温度左右波动，而且这种波动在其种子储藏温度范围之内波动。对于FSS和FSA来说，种子萌发和幼苗生长的最适温度均为20℃，与新采集的种子最适萌发温度相一致，其萌发率与新种子相比也有所提高，说明在碟果虫实栖息地的土壤种子库中其种子的休眠会随着在土壤种子库中时间的不断延长逐步地被打破，而且种子的活力不会受到很大的影响。对于CDS来说，最适种子萌发温度和幼苗生长最适温度均为20℃，只是种子萌发率和幼苗生长速度得到很大的提高。

4 结论

通过5种种子储藏处理，种子的生活力没有变化。通过RDS、RSS处理，种子萌发的最适温度依次变为20和25℃、25℃，其他两种储藏方式没有改变，5种储藏处理部分打破种子休眠的能力大小依次为CDS＞FSA＞RDS＞RSS＞FSS，其中冷干藏的效果最为明显。通过RDS和RSS，碟果虫实种子萌发和幼苗生长的最适温度会在其储藏温度范围之内波动;通过CDS、FSS和FSA，种子萌发和幼苗生长的最适温度不会改变。只是萌发率有所提高。

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