低温处理和赤霉素处理对稷山矮牡丹种子生长的影响研究

谷勇

（山西省农业种子总站，山西 太原 030006）

低温处理和赤霉素处理对稷山矮牡丹种子生长的影响研究

谷勇

（山西省农业种子总站，山西 太原 030006）

本试验主要从不同低温处理和赤霉素浓度处理两个影响因素进行比较分析，研究了打破稷山矮牡丹种子休眠的基本机制和条件，找出了解除牡丹种子休眠的最适宜低温处理条件和最适赤霉素浓度，以促进稷山矮牡丹在大田试验的成功萌发和生根。

低温；赤霉素；处理；矮牡丹；种子生长；影响

1 前言

牡丹（Paeonia suffrutcosa Andr）又名富贵花、洛阳花等，原产于中国，属于芍药科、芍药属、牡丹组的多年生落叶小灌木植物，最早被人们用以药用[1]。牡丹植株在自然状态下生长缓慢，是我国特有的名贵野生花卉资源，且在我国有1 500年的人工栽培历史[2]。牡丹是我国传统名花中最早进行园艺化和商品化生产的花卉品种，且具有很强的地方代表性，如菏泽、洛阳等地。牡丹花在世界花卉园艺中独树一帜，受到世界人民的普遍喜爱，被广泛地栽植于宫廷、别墅、庄园等地。目前，我国的牡丹鲜切花等商品已出口到美国、加拿大、荷兰、法国等20多个国家和地区[3]。

1.1 我国野生牡丹资源分布概况

牡丹花是我国十大传统名花之首，其花朵硕大、多姿多彩，固有“国色天香”“、花中之王”的美誉，长期以来被人们当作富贵吉祥、繁荣兴旺的象征[4]。我国是世界牡丹产业的发祥地和世界牡丹王国，早在宋代就达到了很高的园艺水平。我国野生环境下的牡丹资源分布主要包括：陕西省西南部（铜川）、北部（延安）和山西省南部（永济、稷山）等地的矮牡丹；陕西省秦岭中部和甘肃省天水一带的紫斑牡丹；云南省丽江市和四川省西南部地区的紫牡丹；西藏自治区的大花黄牡丹等野生品种资源。野生牡丹种群多为小群体，其个体数目较小、分布孤立分散、异交率比较低，再加上人类活动范围的日益扩大和无节制的滥采乱挖，致使野生品种资源生长环境地不断缩小，最后导致很多野生品种濒临灭绝的地步[5]。

1.2 稷山矮牡丹的生物学特性及生境条件

稷山矮牡丹（Paeonia suffrutcosa var.spontanea Andr）高0.5～1 m，茎短而粗，属于芍药科、芍药属多年生落叶矮小灌木，干皮带褐色，有纵纹；当年生枝淡绿色有褐红晕，皮孔不明显，2年生枝灰色，皮孔细点状，黑色。花单生枝顶；苞片披针状椭圆形，叶背被柔毛；萼片宽卵形或椭圆形，先端圆或钝尖；花瓣10枚，近圆形，稍皱，顶端具浅缺刻，多白色，部分微带红晕，基部淡紫红色；雄蕊多数，花药黄色；柱头暗紫红色；花盘杯状，暗紫红色，端部齿裂。叶为二回三出复叶，小叶3～5枚，近圆形或卵形，先端钝，基部圆，宽楔形或稍心形，1～5裂，裂片具粗齿；叶背面有短柔毛，后渐脱落；侧生小叶近无柄或具柄约，基部具簇生毛。蓇葖果密被灰白色粗毛。种子黑色，有光泽。花期4月下旬至5月上旬，种子成熟期8月中下旬。稷山矮牡丹主要分布于山西省西南部稷山和永济一带，在陕西中北部的华山、铜川和延安也有分布，常见于海拔1 200 m的林内。

1.3 影响牡丹种子萌发的因素分析及相关研究

野生牡丹主要以种子繁殖为主，牡丹开花结实后，多数外果皮初始为绿色，有毛，成熟时为蟹黄色，成熟后呈现黑色或黑褐色，椭圆形或卵状球形，少数因相互挤压而呈多面形，成熟种子直径一般约为0.6～0.9 cm，千粒重约为400 g[6]。野生牡丹种子跟其他很多种子一样，具有休眠的特性，即在适当的生长环境下仍不能正常萌发生长[7]。其主要休眠机理是胚根(下胚轴)和胚芽(上胚轴)休眠，以上胚轴的休眠最为突出。有研究表明：牡丹种子萌发需要经过严格的程序性过程，即后熟发育过程，如没有该过程，其种子就不能萌发成苗[8]。张霁等使用低温（0℃）处理对牡丹种子进行处理试验，发现可以打破牡丹种子胚的上胚轴休眠，且在使用0℃处理时间为3周后，出苗率最高[9]；陈妙贤等对多花野牡丹（Melastoma affine）种子的喜光性、不同贮藏温度和时间、发芽适温及种子的活力等方面做了研究发现，赤霉素（0.01mmol）对种子发芽有一定的促进作用，且发芽率最高[10]。周仁超等用500 mg/LGA3处理紫斑牡丹（Paeonia rockii）种子48 h后沙藏，可加快生根的速度和提高生根率，但使用200 mg/L或100 mg/LGA3处理生根种子却不能打破其上胚轴休眠。通过对种子的胚培养试验表明，抑制上胚轴萌发的物质不存在于子叶中，而可能存在于上胚轴或胚芽中[11]。

1.4 本研究的目的和意义

矮牡丹是我国特有的珍贵濒危种质资源之一，可能是牡丹的近缘祖先，是与牡丹、芍药进行杂交育种的宝贵材料，具有重要的遗传学价值、观赏价值和药用价值。

牡丹种子萌发率低成为野生牡丹资源致濒的主要原因之一，随着不同低温处理的时间差异而有所变化，而且不同浓度赤霉素对牡丹种子萌发也有重要的影响。本试验主要从不同低温处理和赤霉素浓度处理两个影响因素进行比较分析，研究打破稷山矮牡丹种子休眠的基本机制和条件，找出解除牡丹种子休眠的最适宜低温处理条件和最适赤霉素浓度，促进稷山矮牡丹在大田试验的成功萌发和生根。

低温处理和赤霉素处理都可以有效地打破牡丹种子的上胚轴休眠。前人也对牡丹种子萌发和休眠特性进行了很多研究，而本研究正是在前人的基础上，进一步研究低温处理和赤霉素处理对牡丹种子萌发的影响，以期找到快速解除牡丹种子休眠、获得优质实生苗的方法，为生产上快速培育出品种新、质量优、长得壮的实生苗，推动牡丹产业的商业化、工厂化、规模化发展提供重要的技术支撑。

2 材料与方法

2.1 试验材料

试验材料为农学院植物教研室提供的当年生成熟矮牡丹种子，去除秕种用于本试验，50穴穴盘，冷藏，供试赤霉素为山东潍坊制药三厂生产的粉剂(GA3含量为85%)。

试验地点在山西农业大学园艺学院温室大棚。

2.2 试验方法

2.2.1 低温处理

（1）在常温下将矮牡丹种子浸泡24h后，再放到20～25℃室温条件下沙藏；

（2）将处理后的矮牡丹种子放置在31℃的冰箱中，分别贮藏0 d（对照）、7 d、14 d、21 d、28 d；

（3）将选取好的种子栽植于事先准备好的高10 cm的50穴穴盘中，放在塑料大棚中培养；

（4）注意保持湿度，每5 d观察1次，100 d后调查并统计矮牡丹种子的发芽情况；

（5）计算发芽率和发芽指数，有关数据分析均采用Microsoft Excel数据处理。

发芽率为测试种子发芽数占测试种子总数的百分比，即发芽率=发芽的种子数/供检测的种子数×100%。

发芽指数为发芽日数相对应的每天发芽种子数，即发芽指数（GI）=∑（Gt／Dt），其中Dt为发芽日数，Gt为与Dt相对应的每天发芽种子数。

2.2.2 赤霉素处理

（1）配置赤霉素浓度分别为100 mg/L、200 mg/L、400 mg/L、800 mg/L、清水（对照）；

（2）选择饱满充实的种子30粒，清水浸泡72 h(每24 h换水一次)，取出种子稍晾干，然后浸泡在预先配制好的不同浓度赤霉素药液中，24 h后取出种子，冲洗，分别播种于盆中，播种基质采用沙土，共播种5盆，室温保持在18～25℃；

（3）8周后，将盆内种子与沙土一起倒入筛子中，仔细用水冲洗，观察种子发芽、生根情况；

（4）记载和统计发根率、发芽率以及发根数量，然后播种。

3 结果与分析

3.1 低温处理对矮牡丹种子萌发的影响

牡丹种子经过低温处理后，细胞内会发生一系列复杂的生理生化反应，各种植物激素也趋于平衡，抑制物质逐渐消失，使得种子经过后熟作用从而打破休眠，最终实现萌发、生根。

表1 不同低温处理对牡丹种子初萌期、发芽指数和发芽率的影响

由表1可知：低温处理对解除牡丹种子上胚轴（即胚芽）休眠有很好的效果。随着低温处理天数的增加，初萌期逐渐缩短，发芽指数和发芽率提高，其中21 d处理的初萌期最短（35 d）、发芽指数最高（0.41）、发芽率达90.1%，但低温处理时间过长，初萌期却又延长，发芽指数和发芽率降低。

图1 低温处理天数与初萌期的变化

由图1可知：低温处理21 d初萌期最短；没有低温处理的在100 d内没有种子萌发；超过21 d初萌期又逐渐延长，说明处理时间为21 d是解除矮牡丹种子休眠的最佳时间。

由图2可知：低温处理21 d发芽率和发芽指数最高，7 d和14 d低温处理时间的发芽率和发芽指数均显著低于21 d处理，随着处理的增加，两者均下降，但差异不明显，说明低温处理21 d时发芽率和发芽指数均最适宜，所以21 d的低温处理时间是解除牡丹种子上胚轴休眠的理想周期。

图2 低温处理天数与初萌期、发芽率的变化

3.2 赤霉素处理对矮牡丹种子萌发的影响

赤霉素是一种植物激素，处理牡丹种子后，种子的内源激素水平提高，生长代谢旺盛，体内抑制物质的消失加快，使种子能尽快完成生理后熟，从而加快其发芽率和生根率。

表2 不同浓度赤霉素处理对矮牡丹种子发芽的影响

由表2可知：较低浓度的赤霉素有促进种子萌芽的作用，但浓度过高效果较差。在100～400 mg/L浓度范围内，对促进牡丹种子生根有非常明显的效果，生根率为80.0%～86.7%。但800mg/L浓度的效果较差，只有60.0%。

由图3可以看出，在100～800 mg/L赤霉素浓度范围内，以赤霉素处理浓度为400 mg/L时，处理效果较好，种子发芽率最高。而赤霉素浓度超过400 mg/L时，种子发芽率随处理浓度增高而降低。

由图4可知：赤霉素处理浓度为200 mg/L时，矮牡丹种子的生根率最高。处理浓度超过200 mg/L，牡丹种子的生根率不断下降，到浓度为800 mg/L时趋于平缓。

由图5可以得出：赤霉素浓度处理在100～400 mg/L时，种子的发芽率和生根率情况最佳，说明采用赤霉素100～400 mg/L浓度处理效果最好，而赤霉素浓度过高时，将会产生不良影响。

图3 不同浓度赤霉素处理对发芽率的影响

图4 不同浓度赤霉素处理对生根率的影响

图5 不同浓度赤霉素处理对发芽率、生根率的影响

4 结论与讨论

目前，我国牡丹产业发展仍存在着一些问题，“小而全”或“大而全”的生产方式普遍存在、低水平的重复建设造成资源的浪费、种苗生产中一味追求数量而忽视质量、新品种选育进程缓慢等问题还频频出现。而进一步开拓和发展我国牡丹产业、突出我国独特的品种优势、引领世界牡丹产业发展，是一件迫在眉睫的大事。本试验研究的结果对解除和打破牡丹种子的休眠、提高牡丹种子的萌发率和发芽生根力都有十分重要的作用，对提高牡丹产业的发展也起着至关重要的作用。

矮牡丹种子休眠的特性决定了其在生产实践环节中的不稳定性，而如何解除和打破种子的休眠就成为了实践栽植过程的关键所在，主要是将种子在各种处理条件后，通过休眠、后熟，或使种皮透性增大，呼吸作用和酶作用增强，内源激素水平发生变化，使得抑制萌发的物质含量减少，促使种子萌发[12～16]。针对矮牡丹种子而言，最主要的就是打破其上胚轴休眠的特性，提高其种子的发芽率和生根率。从本试验结果可知，低温和不同浓度的赤霉素处理均能打破矮牡丹种子休眠生根发芽，原因可能是低温对促进矮牡丹种子完成后熟有作用，赤霉素处理可以提高矮牡丹种子的代谢水平，加快清除体内抑制萌发因素的速度，使种子尽快完成后熟作用生根发芽。

成仿云等[17]用低温28 d处理根长≥4 cm的凤丹种子后，其初萌期可提前至18 d。试验中，在4℃低温处理21 d后可获得最短初萌期，为35 d。本试验中低温处理的种子没有获得18 d的初萌期，这很可能在于成仿云等的试验中种子是在玻璃温室内培养，温室内有加温设施，温度较高，有利于处理后的凤丹种子生长，而本试验是在塑料大棚内进行的，越冬时棚内无加温设施，温度较低；另外也可能与种子的来源有关。

本研究对矮牡丹种子进行21 d和28 d低温处理及赤霉素处理解除上胚轴休眠的效果也较好，和前人的研究结果基本一致[18,19]，120 d后统计发芽指数与发芽率，其中，以低温21 d处理后发芽指数与发芽率最高，这说明低温21 d处理促进牡丹种子整齐一致发芽的效果最佳；赤霉素处理浓度100～400 mg/L时，发芽率与生根率最高，说明此浓度范围处理矮牡丹种子效果最好。

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1005-2690（2016）11-0125-04

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2016-08-25）