大花黄牡丹种子萌发相关特性及生根技术的初步研究

仇云云，张蕾，倪圣武，袁涛

(1.北京林业大学园林学院，北京 100083；2.国家花卉工程技术研究中心，北京 100083；3.花卉种质创新与分子育种北京市重点实验室，北京 100083；4.城乡生态环境北京实验室，北京 100083；5.大连亿达房地产公司，辽宁 大连 116026；6.杭州市园林文物局，浙江 杭州 310000)



大花黄牡丹种子萌发相关特性及生根技术的初步研究

仇云云1,2,3,4，张蕾5，倪圣武6，袁涛1，2，3，4

(1.北京林业大学园林学院，北京 100083；2.国家花卉工程技术研究中心，北京 100083；3.花卉种质创新与分子育种北京市重点实验室，北京 100083；4.城乡生态环境北京实验室，北京 100083；5.大连亿达房地产公司，辽宁 大连 116026；6.杭州市园林文物局，浙江 杭州 310000)

【目的】 研究大花黄牡丹种子萌发相关特性，找到较好的生根技术.【方法】 以大花黄牡丹种子为试验材料，检测种子安全含水量、种皮透水透气性及种子中萌发抑制物存在部位，并用不同的激素处理种子以促进生根.【结果】 大花黄牡丹种子的安全含水量为 12.98%；种皮具有一定的透水透气性障碍；种皮粗提液对白菜籽萌发的抑制作用较强；胚乳粗提液对白菜籽的萌发几乎无影响；种子生根前的胚粗提液对白菜籽萌发影响较大，种子生根及萌发后胚粗提液对白菜籽萌发的影响较小；500 mg/L赤霉素浸种24 h,可以有效促进大花黄牡丹种子生根.【结论】 抑制大花黄牡丹种子萌发的主要原因是种皮和胚中存在大量抑制物质；赤霉素能解除其部分休眠，促进种子生根.

大花黄牡丹种子；抑制物质；生根

大花黄牡丹为芍药科芍药属牡丹组植物，为我国特有.仅分布于西藏雅鲁藏布江藏布峡谷长约100 km的开阔河谷地带[1-2]，由于自身生物学特性和人为破坏等原因，其野外存活数极少，分布范围日益缩小[3],目前处于极危状态[4]，已被列入西藏自治区重点野生植物名录[5].

自然条件下大花黄牡丹仅靠种子繁殖[6]，且发芽率极低，耗时长，2～3 a才能发芽成苗.因此，研究大花黄牡丹种子特性，提高种子发芽率，对保护大花黄牡丹具有十分重要的意义，前人对大花黄牡丹的研究多集中于其野生种群特性及生境上[7-13]，对大花黄牡丹种子特性的研究也有相关报道.赵世虎等[14]的研究显示，沙藏、乙醇、赤霉素3种方法处理均可增加大花黄牡丹种子的出苗率，大花黄牡丹种子经赤霉素处理后当年播种,不仅能提高种子成苗率,还能显著促进出苗的整齐度,缩短苗期.倪胜武[15]进一步发现，赤霉素与低温混合处理大黄花牡丹种子，对于提高种子发芽率、种苗整齐性的效果要显著优于其他的处理方法.马宏等[16]认为大花黄牡丹种子理想的萌发条件为：播种前常温清水浸泡7 d，于15 ℃恒温培养；待根生长至3 cm以上时，以300 mg/L GA3浸泡2 h，置于15 ℃恒温培养，发芽历期约120 d，发芽率达95%以上.郝海平等[17]对大花黄牡丹种子根长与上胚轴休眠破除关系的研究显示，只有当根长≥6 cm后，大花黄牡丹种子的上胚轴休眠才可以被低温层积所打破.前人分析了激素、温度及根长对大花黄牡丹种子破眠的影响，并没有分析大花黄牡丹种子萌发抑制物质存在的位置.

基于前人的研究，为了找到大花黄牡丹种子休眠的原因并找到相应的破眠方法，本试验在初步研究大花黄牡丹种子特性的基础上，分析了种子中萌发抑制物质的存在部位，尝试了高效促进大花黄牡丹种子生根的方法，为大花黄牡丹的保护利用提供了一定的理论依据和实践指导.

1 材料与方法

1.1 试验材料

9月于西藏林芝地区采集蟹黄色的蓇葖果，室内阴干，待果荚自然开裂后收集种子，装入网袋中，于温度23.3 ℃，湿度20%的实验室内储存一个月备用.

1.2 试验方法

1.2.1 种子安全含水量测定 让种子在室内裸露自然失水，每隔24 h随机抽取10粒种子，采用TTC染色法测定种子生活力；同时随机取出相同粒数的种子，采用二次烘干法测定种子含水量，种子含水量的计算公式为：

式中，S1为第一次测定的含水量百分率；S2为第二次测定的含水量百分率.

1.2.2 种皮透水透气性研究 种皮透水试验：做完整种子、剥皮种子、用蜡封种孔种子3种处理，每处理20粒.将种子浸于水中，室温20 ℃条件下，利用间隔渗透法，每日用吸水纸吸干种子表面水分后称质量，直至恒质量，每处理3次重复，取平均值.

种皮透气性试验：用Li-6400光合仪分别测定完整、剥皮种子的呼吸强度.

1.2.3 种子萌发抑制物测定 种皮水浸液生物鉴定：取20粒白菜籽放入90 cm的培养皿中，分别加入浸泡种皮0、24、48、72 h的蒸馏水，使水没过种子，将培养皿放入20 ℃的气候箱中，进行白菜种子萌发试验，48 h后统计白菜种子发芽率.重复3次，取平均.

种子各部位萌发抑制物质生物鉴定：种子生根前、生根后、萌发出苗后随机取种40粒，分离外种皮、内种皮、胚乳和胚(或幼苗)，然后将各部分分别用80%甲醇研碎、浸提、过滤后，用80%甲醇浸提残渣，重复3次，合并滤液，减压浓缩蒸干后用蒸馏水洗下，定容至5 mL，将已定容的浸提液用于白菜种子萌发试验[18]，具体操作类似上步.重复3次，取平均.

1.2.4 种子生根试验 采用赤霉素处理及3种激素混合处理两种方法研究种子生根条件.具体如下：

赤霉素处理：温水浸种24 h，分别用300、500和800 mg/L的赤霉素处理48 h，然后用沙子(经高锰酸钾消毒)层积，放置于10～15 ℃的恒温箱中，注意保持沙子湿润，定期观察.以胚根伸长≥3 mm作为萌发标准.每处理25粒种子，3次重复，取平均.

混合激素处理：温水浸种24 h，用6-BA、赤霉素、乙烯利3种激素混合处理48 h，具体操作按三因素三水平正交试验进行.然后与上述赤霉素处理后的种子一同放置于10～15 ℃恒温箱中沙藏层积(经高锰酸钾消毒)，注意保持沙子湿度，定期观察.以胚根伸长≥3 mm作为萌发标准.3次重复，取平均.三因素三水平正交试验具体操作见表1-2.

表1 因素及水平Tab.1 Factors and levels (mg·L-1)

2 结果与分析

2.1 种子安全含水量

室温条件下储存38 d的大花黄牡丹种子含水量降至11.02%，此时出现丧失活力者，随后丧失活力的种子数量迅速增加，至自然风干第43天时，种子含水量降至6.38%，活力完全丧失(表4)，可见大花黄牡丹种子含水量较高，但种子活力丧失较快.龚洵等[19]得出黄牡丹在含水量为29.5%时，胚的生命力开始下降，降至14.1%时，所有种子丧失活力，因此，可初步认为大花黄牡丹种子的耐旱能力要强于黄牡丹.

表3 大花黄牡丹种子安全含水量的测定结果Tab.3 The safe moisture content of Paeonia ludlowii seeds

2.2 种皮性质

大花黄牡丹种皮透水性见图1.吸水24 h之后，剥皮种子的吸水率明显高于完整种子和蜡封种子，所以种皮的存在明显影响了种子的吸水进程；但48 h后剥皮种子的吸水率几乎不变，而完整种子和蜡封种子的吸水率却仍在大幅度增加并超过剥皮种子的吸水率，可见外种皮并不一直是大花黄牡丹种子吸水的主要障碍，反而可以保持水分，更有利于种子的保存.剥皮种子后期吸水率远远小于完整种子及蜡封种子的原因可能是种子长时间在水中浸泡导致了其中内含物的外渗[20].

大花黄牡丹种皮透气性试验结果显示，剥去种皮的种子呼吸强度虽强于完整种子的呼吸强度，但二者的呼吸强度都随着沙藏时间的增加而提高(图2)，因此外种皮物理特性上的透气障碍并不是导致休眠的主导因素.

图1 种皮对大花黄牡丹种子透水影响Fig.1 Effects of seed coat on water permeation of Paeonia ludlowii seed

图2 种皮对大花黄牡丹种子透气影响Fig.2 Effects of seed coat on air permeation of Paeoina ludlowii seed

2.3 种子内萌发抑制物的测定

白菜种子在不同水浸液中72 h后萌发状况见表4.

用剥离的内种皮、外种皮水浸液对白菜种子做萌发试验，抑制作用十分明显，但大花黄牡丹种子的24、48、72 h水浸液对白菜种子的生长几乎没有影响，白菜种子全部萌发，区别在于生长相对缓慢一些，且整齐度不如对照，子叶大小不一，边缘偶有发黄现象，根部略微发黄，但根部的生长情况基本相同.

表4 不同水浸液中白菜种子生长情况Tab.4 The growth of Chinese cabbage seeds in different aqueous extracts

由此可知，抑制物质在大花黄牡丹种皮中大量存在，且该抑制物质可溶于水.然而，完整种子浸水却近乎不能溶解种皮内的抑制物质，因此可推测，大花黄牡丹种皮中的抑制物质虽可以溶于水，但水浸却无法使之完全溢出.这可能与外种皮上覆盖的蜡质有关.单纯或短期水浸种不能完全去除休眠抑制物质，从而高效促进大花黄牡丹种子的萌发.

种子生根前、生根后、萌发出苗后种子内各部分粗提液对白菜种子萌发率的试验结果见表5.

结果表明，1)内外种皮粗提液对白菜种子萌发的抑制作用较强，特别是外种皮粗提液，在大花黄牡丹种子生根前后的抑制作用均非常明显，说明外种皮自始至终都存在抑制大花黄牡丹种子萌发的物质；种子生根后的内种皮粗提液对白菜籽萌发的抑制作用有所下降，但仍较强，说明种子生根可能与内种皮中萌发抑制物质的下降有关系，可以试图通过去除内种皮中的萌发抑制物质来促进种子生根，因此，生产中建议播种前适度划破大花黄牡丹种子后对其进行水浸以促进种子生根.2)与对照组相比，大花黄牡丹种子的胚乳粗提液对白菜籽的萌发几乎无影响，说明胚乳中可能不含有抑制种子萌发的物质.3)不同时期的胚粗提液对白菜籽萌发试验的结果显示，种子生根前的胚粗提液对白菜籽萌发影响较大，虽然白菜籽全部萌发，但24 h后其胚根长仅为0.61 cm，而对照组为1.37 cm，种子生根及萌发后，大花黄牡丹的胚粗提液对白菜籽萌发的影响较小，24 h后白菜籽根长可达1.28 cm，与对照组相差不大，说明胚内的抑制物质在胚根伸长之后消失，而此时大花黄牡丹种子已生根.因此，如何消除胚内的萌发抑制物质可能会是解除上胚轴休眠的关键所在.

以种子生根前各部分种子浸提液对白菜种子萌发的影响为例，处理后的白菜种子生长状况见图3-8.

表5 种子萌发不同时期种子各部位浸提液对白菜种子萌发的影响

Tab.5 Effects of leach liquor from different parts of seeds in different germination time on Chinese cabbage seed germination

粗提液不同时期白菜种子萌发率/%24h后白菜种子胚根/cm种子生根前0<0.3外种皮粗提液种子生根后0<0.3种子发芽后0<0.3种子生根前0<0.3内种皮粗提液种子生根后320.31种子发芽后280.33种子生根前1001.38胚乳粗提液种子生根后1001.32种子发芽后1001.34种子生根前1000.61胚粗提液种子生根后1001.28种子发芽后1001.27种子生根前1001.37蒸馏水对照(CK)种子生根后1001.33种子发芽后1001.35

图3 蒸馏水处理的白菜籽Fig.3 Disposal of Chinese cabbage by water

图4 胚的甲醇粗提液处理的白菜籽Fig.4 Disposal of Chinese cabbage by embryo methanol extracting fluid

图5 内种皮的甲醇粗提液处理的白菜籽Fig.5 Disposal of Chinese cabbage by inner coat methanol extracting fluid

图6 外种皮的甲醇粗提液处理的白菜籽Fig.6 Disposal of Chinese cabbage by outer coat methanol extracting fluid

图7 胚乳的甲醇粗提液处理的白菜籽Fig.7 Disposal of Chinese cabbage by endosperm methanol extracting fluid

2.4 种子生根试验

不同处理对大花黄牡丹种子生根影响的试验结果见表6-7.

由表6可知，大花黄牡丹种子经500 mg/L赤霉素处理48 h，在10～15 ℃全黑暗条件下两个月的生根率达57%，平均根长达到22 mm，而对照生根率仅为15%，根长极短，因此，500 mg/L赤霉素处理大花黄牡丹种子48 h能显著提高种子生根率.而500 mg/L赤霉素+100 mg/L乙烯利、500 mg/L赤霉素+100 mg/L 6-BA、500 mg/L赤霉素+200 mg/L 6-BA+50 mg/L乙烯利混合处理48 h后种子的生根率都较小，可见赤霉素、6-BA、乙烯利3种激素混合处理无效果，混合处理反而影响了赤霉素的作用，降低了种子的生根率.

图8 由左至右为大花黄牡丹种子内种皮、外种皮、胚乳、胚的粗提液以及蒸馏水处理的白菜籽Fig.8 Disposal of brassica chinensis by inner coat,outer coat,endosperm,embryo ethanol extracting fluid

表6 赤霉素处理种子萌发情况(60 d)Tab.6 The germination of seeds treated with GA(60 d)

表7 3种激素混合处理种子萌发情况(60 d)

Tab.7 The germination of seeds treated with three hormone(60 d)

序号6卡基嘌呤/(mg·L-1)赤霉素/(mg·L-1)乙烯利/(mg·L-1)萌发率/%1010001120300508305001005410010050051003001000610050009720010010008200300009200500507

3 结论

1) 大花黄牡丹种子自然条件下贮藏活力丧失较快.因此，本研究建议对大花黄牡丹种子采收后尽量在一个月内完成播种，若不及时播种，可暂时沙藏层积，以免种子失活.

2) 大花黄牡丹种子的种皮内有大量萌发抑制物质，但种皮表面覆盖一层蜡质，单纯水浸种无法完全去除抑制物质.因此，建议先刻伤种皮再进行水浸种，或用草木灰等碱类溶液浸泡种子以去除种皮表层蜡质及油脂，提高种皮通透性，同时，促进抑制物质的浸出，但此方法有待进一步试验验证.

3) 牡丹种子具有典型的双胚轴休眠特性，即分为下胚轴和上胚轴两个需温不同的休眠阶段，尤其以上胚轴休眠更为深沉，自然生根发芽时间漫长、生根发芽率低且不整齐，赤霉素处理和低温有利于打破牡丹种子的休眠促使其萌发，本试验仅对赤霉素对大花黄牡丹种子生根的影响进行了研究，而对于赤霉素对大花黄牡丹种子上胚轴生长的影响有待进一步研究.胚培养也是打破牡丹种子休眠，促使牡丹幼胚快速成苗的可行方法之一，对紫斑牡丹幼胚离体培养的研究表明，胚龄为盛花后75 d的种胚的离体培养，萌发率可达58.3 %,经4 ℃低温预处理后萌发率可达68.3 %[21]，而对于大花黄牡丹种子萌发的研究中，并未见其种胚离体培养的相关报道.因此，大花黄牡丹种胚的离体培养是今后研究其种子萌发的方向之一.

[1] 中国科学院中国植物志编辑委员会.中国植物志[M].27卷.北京:科学出版社,1979：491-492

[2] 刘淑敏，王莲英，吴涤新，等.牡丹[M].北京:中国建筑工业出版社,1987：5-6

[3] 傅立国.中国植物红皮书--稀有和濒危植物[M].北京:科学出版社,1991:532-533

[4] 汪松，解炎.中国物种红色名录[M].北京:高等教育出版社,2004

[5] 安措.《西藏自治区野生植物保护办法》10月1日起施行[N].西藏商报，2009-08-13

[6] 成仿云，李嘉珏，陈德忠.中国野生牡丹自然繁殖特性研究[J].园艺学报，1997，24(2):180-184

[7] 杨小林，王秋菊，兰小中，等.濒危植物大花黄牡丹(Paeonialudlowii)种群数量动态[J].生态学报，2007(3):1242-1247

[8] 苏建荣，刘万德，郎学东，等.濒危植物大花黄牡丹与生境地群落特征的关系[J].林业科学研究，2010，23(4):487-492

[9] 杨小林，罗健，鲍隆友.濒危植物大花黄牡丹种群结构与分布格局[J].西南林学院学报，2006，26(6):6-9

[10] 杨翔，卢杰.大花黄牡丹群落主要种群的生态位研究[J].江苏农业科学，2010(1):314-318

[11] 杨翔.大花黄牡丹种群生态学研究[D].拉萨：西藏大学,2010

[12] 邢震，张启翔，次仁.西藏大花黄牡丹生境概况初步调查[J].江苏农业科学，2007(4):250-253

[13] 周生军，鲍隆友.濒危植物大花黄牡丹的野生资源现状与栽培研究[J].中国林副特产，2009(2):93-94

[14] 赵仕虎，秦临喜，王琳，等.西藏大花黄牡丹繁殖方法初步研究[J].中国现代中药，2007(11):43-44

[15] 倪圣武.紫牡丹、黄牡丹、大花黄牡丹引种与迁地保护研究[D].北京：北京林业大学,2009

[16] 马宏，李正红，张艳丽，等.大花黄牡丹种子休眠的解除[J].林业科学，2012，48(9):62-67

[17] Hao H,He Z,Li H,et al.Effect of root length on epicotyl dormancy release in seeds of Paeonia ludlowii,Tibetan peony[J].Annals of Botany，2014,113(3):443-452

[18] 王艳华.大山樱种子休眠机理及催芽技术的研究[D].北京：北京林业大学,2005

[19] 龚洵，武全安.濒危植物黄牡丹受威胁因素初探[J].植物引种驯化集刊，1993(8):141-146

[20] 傅家瑞.种子生理学[M].北京：科学出版社,1985

[21] 安阿莉，苏小玲，毛娟，等.紫斑牡丹幼胚离体培养试验[J].甘肃农业大学学报，2009，44(6):63-68

(责任编辑 赵晓倩)

Preliminary study on characteristics related to germination and rooting technology ofPaeonialudlowiiseeds

QIU Yun-yun1,2,3,4,ZHANG Lei5,NI Sheng-wu6,YUAN Tao1,2,3,4

(1.School of Landscape,Beijing Forestry University,Beijing 100083,China;2.National Engineering Research Center for Floriculture,Beijing 100083,China;3.Key Laboratory of Flower Germplasm Innovation and Breeding in Beijing City,Beijing 100083,China;4.Beijing Urban and Rural Ecological Environment Laboratory,Beijing 100083,China;5.Dalian Yida Real Estate Company,Dalian 116026,China;6.Hangzhou Municipal Gardens Bureau of Cultural Relics,Hangzhou 310000,China)

【Objective】 To study the germination characteristics and find a good rooting method ofP.ludlowiiseeds. 【Mehtod】 The seeds were used as experiment material,the safe moisture content of seeds,water permeability,breathability of seed coats and the location of germination inhibitors were detected. Moreover,different hormones were tried to promote rooting. 【Result】 The safe moisture content of seeds was 12.98%. Certain permeability barriers existed in seed coats.Seed coat extracts had strongly impact on Chinese cabbage seed germination;Endosperm extracts had little impact on Chinese cabbage seed germination;Embryo extracts taken before seed germination impacted more greatly on Chinese cabbage seed germination which would less impacted by embryo extracts taken after seed germination. Soaking seeds at 500 mg/L GA3for 2 days was found effective to release the inhibitors and promote seed germination.【Conclusion】 The main reason for seed germination inhibition ofP.ludlowiiwas lots of inhibitory substances existing in the seed coat and embryo. GA3could release seed dormancy and promote seed rooting.

Paeonialudlowiiseeds;inhibition substances;rooting

仇云云(1990-)，女，硕士研究生，研究方向为园林植物栽培养护.E-mail:qiuyunyunsg@163.com

袁涛，女，副教授，研究方向为园林植物栽培养护.E-mail:yuantao1969@163.com

西藏自治区科研院所社会公益研究专项“藏东南特有林木资源的评价与共享技术研究”(2004DIB3J097).

2015-11-06；

2015-12-04

S 722.1

A

1003-4315(2016)06-0058-06