不同采种期对国槐种子萌发及生理代谢的影响1)

李婷　彭祚登

(省部共建森林培育与保护教育部重点实验室(北京林业大学)，北京，100083)



不同采种期对国槐种子萌发及生理代谢的影响1)

李婷彭祚登

(省部共建森林培育与保护教育部重点实验室(北京林业大学)，北京，100083)

摘要为合理确定国槐种子采收期，分别于2014年9月份到2015年2月份分8个时间段采收国槐种子，并观察测定不同时间采收种子的形态特征，吸水萌发能力，可溶性糖、淀粉、可溶性蛋白及粗脂肪质量分数等指标。结果表明：11月中旬国槐荚果全部缢缩为念珠状，种子变至深棕色和黑色，种皮坚硬致密；种子含水量的减少主要集中在10月份；种子质量在11月15日后基本维持稳定状态；10月底到12月初硬实性种子逐渐增多，吸水萌发能力减弱，逐渐达到形态成熟；可溶性糖质量分数在10月26日到12月25日基本维持稳定状态，之后出现显著下降；淀粉质量分数呈现先上升后下降的趋势，12月5日达到最大值；可溶性蛋白质量分数在11月中旬前逐渐升高，之后出现明显下降最终趋于稳定；粗脂肪质量分数从10月26日到12月25日基本维持在同一水平，之后出现明显下降；基于种子内含物成分的稳定和外种皮的致密程度，研究认为，11月中旬到12月中旬是国槐种子采收的最佳时期。

关键词国槐；采种期；营养物质

分类号S722.1+3

Effect of Different Seed Collecting Time Periods on Germination and Physiological Metabolism ofSophorajaponicaSeeds

Li Ting, Peng Zuodeng

(Key Laboratory for Silviculture and Conservation, Ministry of Education, Beijing Forestry University, Beijing 100083, P. R. China)//Journal of Northeast Forestry University，2016,44(3)：33-36.

In order to determine suitableSophorajaponicaseed collecting time period, we determined morphology characteristics, water absorption germination capacity, soluble sugar content, starch content, soluble protein content, fat content by observation and test methods from September 2014 to February 2015.S.japonicapods all turned into moniliform, seeds changed to dark brown or black, and the seed coat was hard and dense in mid-November. Thousand seed weight maintained a stable state mainly after November 15 th. From the end of October to early December, hard-coatedness seeds increased gradually, water absorption germination capacity weakened, to reach morphological maturity gradually. Soluble sugar content was basiclly stable during October 26 th to December 25 th then declined obviously. The starch content tended to rise slowly, then decline gradually, and achieved maximum on December 5 th. The soluble protein content was increased gradually before mid-November, and then declined obviously finally stabilized. The fat content maintained the same level during October 26 th to December 25 th, and then declined obviously. Based on stable seed inclusion and seed coat dense degree, mid-November to mid-December was the suitable seed collecting time period.

KeywordsSophora japonica; Seed collecting time period; Nutients

国槐(Sophorajaponica)作为中国多个城市的市树，广泛应用于街道、公园的绿化配置中，国槐及其变型系列具有很好的利用前景和研究价值[1-3]。生产上对国槐苗木的需求量越来越大。国槐多采用扦插、嫁接、播种等繁殖方法[4]，其中种子繁殖是获得大量苗木的有效途径[1]，高品质种子的生产十分重要。国槐种子经冬不落[5]，若不及时采集，就会影响种子活力。目前，对国槐种子采收期的研究还未见报道。因此，确定最佳的采种期具有重要的现实意义[6-9]。

1材料与方法

选取的国槐结实观察与种实采集样株位于北京市海淀区圆明园附近，地理坐标为116°17′39″～116°18′23″E，39°59′46″～39°59′55″N，国槐样株胸径为15～25 cm，处于结实盛期，无病虫害，生长状况良好。

种实采集与处理：于2014年9月16日至2015年2月3日，每隔20 d，共8次，随机选取国槐大量结实的单株采集果实，采回后的果实样品在阴凉处分开摊放，并进行人工脱粒、净种。获取的种子一部分于冰箱4 ℃保存，用于形态指标、含水量的测定，以及吸水萌发试验；另一部分种子在烘箱中105 ℃下杀青10 min后于烘箱中80 ℃烘至恒质量，并保存于干燥器中备用。

种实形态的观察：对观测种子样品随机抽取少量进行种实颜色的观察并拍照。四分法抽取待测样品，用千分之一天平测定种子质量，3次重复。

含水量的测定：样品脱粒后即测。采用105 ℃恒质量法。随机称取5 g左右的测定样品，放入预先烘干的称量瓶中，烘至恒质量，3次重复。

含水量=((样品烘干前的质量-样品烘干后的质量)/样品烘干前的质量)×100%。

种子吸水萌发试验：选取饱满的色泽光亮的国槐种子，用质量分数为0.5%的高锰酸钾溶液消毒30 min，蒸馏水冲洗干净，45 ℃温水浸种24 h后，将50粒种子放在铺有双层湿润滤纸的培养皿上，并置于光照培养箱中25 ℃进行发芽试验，每天16 h光照，8 h黑暗。以胚根突破种皮至种长1/2算为发芽。3次重复。连续3 d无发芽的种子，则发芽试验结束。计算吸水萌发率。

吸水萌发率=(正常发芽粒数/供试种子数)×100%。

生理指标的测定：取不同采种期的国槐种子干样，进行各生理指标质量分数的测定。可溶性糖和淀粉质量分数的测定采用蒽酮浓硫酸法；可溶性蛋白质量分数的测定采用考马斯亮蓝G-250法；种子内粗脂肪质量分数的测定采用索氏提取器法[10-11]。

数据统计：试验数据使用OriginPro8.0软件进行图表制作，采用统计软件SPSS20进行方差分析。

2结果与分析

2.1不同采种期国槐种实的外观特性

种实颜色和形态的变化是反应种子成熟的重要指标之一。经观察，9月16日到10月6日，荚果和种子颜色鲜绿，种皮组织幼嫩，水分较多；10月26日前后，部分荚果缢缩成念珠状，种子颜色逐渐加深至暗黑色；到11月15日，荚果全部缢缩为念珠状，种子变至深棕色和黑色，种皮结构致密，质地坚硬(图1、图2)。

图1　不同采种期国槐果实外观形态的变化

图2　不同采种期国槐种子外观形态的变化

2.2不同采种期国槐种子含水量和质量的变化

种子含水量是反映种子内营养物质转化与积累程度的重要指标，通过测定不同采种期国槐种子含水量(表1)，可以看出，不同的采种时间，种子含水量明显不同，在种子形成到成熟直至过熟的过程中，种子含水量呈现不断下降最终趋于稳定的趋势。在10月6日到10月26日，种子含水量下降迅速，从58.03%±2.01%下降至19.92%±1.81%，降低65.67%，10月26日之后种子水分下降幅度减缓，11月15日到12月25日的近40d，种子含水量从13.05%±1.65%降至9.81%±1.25%，仅降低24.83%，之后种子含水量基本维持在稳定的状态。表明国槐种子含水量的减少主要集中在10月份，对于国槐采种林，该时期要多加注意肥水管理和病虫害的防治。

种子质量是种子活力的重要指标之一，通过测定不同采种期国槐种子质量(表1),可知，在种子形成到成熟直至过熟的过程中，种子质量呈现先上升后下降最终趋于稳定的趋势。采样初期，种子的内含物质不断积累，种子质量逐渐增大，在10月6日达到最大值((374.57±18.70)mg·粒-1)，之后由于种子体积缩小、含水量减少，种子质量显著下降，10月26日后下降幅度减缓，到11月15日基本维持在稳定状态，之后变化差异不显著(P>0.05)。表明在11月中旬国槐种子含水量开始达到较低水平，贮藏营养物质维持稳定状态。

2.3不同采种期国槐种子吸水萌发率的变化

吸胀是种子萌发的起始阶段，国槐种子吸水萌发能力与种皮致密程度息息相关。通过逐日统计观察，不同采种期国槐种子吸水萌发率有显著差异(P<0.05)。从表1可看出，在种子形成到成熟直至过熟的过程中，种子吸水萌发率呈先上升后下降最终趋于稳定的趋势。在9月16日到10月6日，种子吸水萌发率显著提高并达到峰值92.30%±2.09%，之后逐渐下降，其中10月26日到11月15日下降迅速，从78.40%±4.56%降至26.80%±2.44%，下降65.82%，到12月5日以后，吸水萌发率基本维持稳定状态，变化差异不显著(P>0.05)。表明国槐在10月底到12月初硬实性种子增多，吸水萌发能力减弱，种子逐渐达到形态成熟。

2.4不同采种期国槐种子可溶性糖和淀粉质量分数的变化

在种子发育过程中可溶性糖对贮藏物质的积累和转化有重要的作用。通过测定不同采种期国槐种子可溶性糖质量分数(表1)，可以看出，10月6日国槐种子可溶性糖质量分数达到最大值6.09%±0.23%，之后种子进行物质积累，可溶性游离态的糖类将转化成不可溶的贮藏物质，到10月26日质量分数急剧下降至1.38%±0.12%，之后基本维持稳定状态，变化差异不显著(P>0.05)，12月25日到1月14日可溶性糖质量分数下降，差异显著(P<0.05)，之后质量分数变化趋于平缓，到2月3日质量分数降到最低值(1.10%±0.15%)。表明国槐种子物质积累阶段主要集中在10月份，到12月底若不及时采收种子，营养物质将逐渐丧失。

淀粉是不可溶性糖中的重要组成部分，不仅是主要的贮藏物质，同时参与植物的抗逆等代谢活动[12-13]。通过测定不同采种期国槐种子淀粉的质量分数(表1)，可以看出，在种子形成到成熟直至过熟的过程中，淀粉质量分数的变化趋势为先上升后下降。9月16日淀粉质量分数为最低值(0.76%±0.07%)，之后逐渐上升，到12月5日达到峰值(3.68%±0.14%)，其中10月26日到11月15日，淀粉质量分数虽有小幅度下降，但变化差异不显著(P>0.05)。从12月5日之后质量分数逐渐下降。

2.5不同采种期国槐种子可溶性蛋白质量分数的变化

种子中多数可溶性蛋白是参与各种生理生化反应的酶类，其质量分数变化是反映植物体代谢状况的重要指标之一，能间接反应物质代谢的强弱[14]。通过测定不同采种期国槐种子可溶性蛋白质量分数(表1)，可以看出，在种子形成到成熟直至过熟的过程中，可溶性蛋白质量分数基本呈先上升后下降最后趋于稳定的趋势。10月6日到11月15日，可溶性蛋白质量分数上升迅速，达到峰值(14.44%±0.39%)，之后40 d出现明显的下降，到12月25日之后蛋白质量分数基本维持同一水平，变化差异不显著(P>0.05)。表明种子中代谢活动同样呈现出先增强后减弱最终达到稳定的状态，11月中旬前国槐种子代谢活动旺盛，溶解状态的养料逐渐转化为难溶解的贮藏物质。

2.6不同采种期国槐种子粗脂肪质量分数的变化

脂肪是国槐种子中重要的贮藏物质之一，在种子成熟过程中由糖分转化而来，是种子贮藏能量的重要过程。通过测定不同采种期国槐种子粗脂肪质量分数(表1)，可以看出，9月16日到10月6日，粗脂肪质量分数从6.73%±0.10%增加到6.83%±0.09%，仅提高1.49%，基本维持在同一水平，到10月26日质量分数显著上升，达到最大值(7.97%±0.14%)，之后60 d粗脂肪质量分数虽有小幅度的波动，但变化差异不显著(P>0.05)。12月25日到1月14日，质量分数显著下降，2月3日达到最低值(7.08%±0.11%)。

表1　不同采种期对国槐种子萌发及生理指标的影响

注：表中同列数字后不同小写字母表示处理间在0.05水平差异显著(P<0.05)。

3结论与讨论

国槐荚果成熟后不开裂，具宿存性，过早或过晚采收都将影响种子的品质，及时采收是获得高质量种子的关键。种子成熟往往伴随着果实形态特性的变化，10月6日到10月26日，种胚已形成，且具有较高的发芽能力，处于生理成熟期，若采收后及时播种，可缩短休眠期，提高发芽率，但此时种子含水量较大，营养物质多处于易溶状态，呼吸作用强，抗逆性低，采收后不利于贮藏。随着种子不断发育，11月中旬，荚果果皮失水变硬，果实缢缩成念珠状，种皮结构逐渐发育完成，颜色变为黑棕色，质地坚硬致密，初步判断这个阶段种子已达形态成熟，此时种子含水量、种子质量都基本达到稳定状态，抗逆性增强，耐贮藏。若不及时采收，易遭受虫害、冻害等，影响种子质量。

种子的形成和发育实际上是物质和能量不断变化和积累的过程。随着种子成熟，含水量下降，可溶性糖转化为非溶解态的贮藏物质。可溶性糖质量分数在10月26日到12月25日，基本维持稳定状态，之后出现显著下降。在种子形成到成熟直至过熟的过程中，淀粉质量分数的变化趋势为先上升后下降，9月16日开始质量分数逐渐积累，到12月5日达到峰值，之后若不及时采收质量分数将逐渐降低。可溶性蛋白质量分数在11月15日前逐渐升高，之后出现明显下降最终趋于稳定。粗脂肪质量分数从10月中下旬到12月中下旬基本维持在同一水平，之后会出现养分质量分数的丧失。

综上结果可初步确定，国槐种子采收期以11月中旬到12月中旬为最佳。但这个阶段种子进入休眠期，种子吸水萌发能力降低，播种时需破除硬实性，打破种子休眠。

另外，种子成熟还受光照、营养水平、经营管理水平等因素的影响，因此，采收种子时最好选择向阳的、生长状况好的国槐，以期获得高品质的种子。在实际中，由于气候和地理位置的不同，国槐的物候期可能有所差异，最佳采种期也可能推迟或提前，但幅度不会太大[8]。

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收稿日期：2015年9月21日。

第一作者简介：李婷，女，1990年7月生，省部共建森林培育与保护教育部重点实验室(北京林业大学)，硕士研究生。E-mail：liting900726@126.com。通信作者：彭祚登，省部共建森林培育与保护教育部重点实验室(北京林业大学)，副教授。E-mail：zuodeng@sina.com。

1)北京市科技计划项目。

责任编辑：任俐。