不同处理对凤丹牡丹种子萌发的影响

戢小梅++陈法志++李秀丽++陈镇++杨阳++杨守坤

摘要：开展了凤丹牡丹（Paeonia ostii T.Hong et J.X.Zhang）种子的特性观测并进行了种子分级试验；采用不同浸种温度、不同浸种时间、沙藏层积、不同浓度激素处理凤丹牡丹种子，筛选出能够促进种子萌发的最佳处理方式。结果表明，利用凤丹种子的比重不同，采取水浸法进行种子分级，能有效区分种子优劣，且Ⅱ级种子的发芽率最高，达到99%；赤霉素（GA3）处理能大幅提高播种出苗率，GA3促进种子萌发的的最佳浓度为150 mg/L，种子萌发率达到99%。种子的品质与质量相关性不大，与吸水率呈反比；凤丹牡丹种子萌发需要一定的生理后熟期。

关键词：凤丹牡丹（Paeonia ostii T.Hong et J.X.Zhang）；种子特性；萌发；赤霉素；种子分级

中图分类号：S685.11 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2017）13-2489-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.13.023

The Effects of Different Treatments on the Seed Germination of

Paeonia ostii T.Hong et J.X.Zhang

JI Xiao-mei， CHEN Fa-zhi， LI Xiu-li， CHEN Zhen， YANG Yang， YANG Shou-kun

（Institute of Forestry & Fruit-tree， Wuhan Academy of Agricultural Science & Technology，Wuhan 430070， China）

Abstract： The seed characteristic and the method of seeds grading were conducted； Using different soaking temperature， different soaking time， stratification treatment and different hormone concentration to treat seeds of Paeonia ostii T.Hong et J.X.Zhang， the best treatment method for promoting seed germination was selected. The results showed that the immersion method of the separation of Paeonia ostii T.Hong et J.X.Zhang seeds based on different proportion could effectively distinguish the good seeds and bad seeds， and the germination rate of the second seed was the highest for 99%； GA3 treatments enhanced the rate of the seedling emergence， and the optimal concentration of GA3 for promoting seed germination was 150 mg/L， and the seed germination rate reached up to 99%. The quality of the seed is not related to weight， but inversely proportional to the water absorption； the seed germination of Paeonia ostii T.Hong et J.X.Zhang requires some physiological maturity physiological latter ripe stage.

Key words： Paeonia ostii T.Hong et J.X.Zhang；seed characteristics；germination；gibberellin；seed grading

油用牡丹是芍药科芍药属牡丹组植物中产子出油率高（大于或等于22%）的种的统称，含油率可达到24.12%～37.83%，不饱和脂肪酸的含量可达到92.0%，其中α-亚麻酸含量為32%～67%，高于山茶油、核桃油、葵花子油、花生油和芝麻油等常见食用油，是有“液体黄金”之称的橄榄油的50多倍，被称为“植物脑黄金”[1]。此外，牡丹子油还含有特有的丹皮酚、牡丹皂甙、牡丹多糖、岩藻甾醇、角鲨烯等营养物质，具有预防心血管疾病、降血脂、降血压、消炎杀菌、活化细胞、抗衰老、防癌抗癌等功效[2]。2011年3月22日，中华人民共和国卫生部第9号公报批准牡丹子油作为新资源食品，牡丹子油正式进入“法定”植物食用油行列，油用牡丹产业发展迎来了蓬勃生机。

在原卫生部的批复文件中，明确凤丹（Paeonia ostii T.Hong et J.X.Zhang）和紫斑（Paeonia rockii T. Hong & J. J. Li）两个品种可以用于加工牡丹子油[3]。凤丹因其结实量大且适应性强是当前油用牡丹的主栽品种。凤丹的自然繁殖方式为专性有性繁殖，在生产中存在着种子萌发率和幼苗质量不稳定等问题[4]。凤丹种皮蜡质较厚较坚硬，发芽生根很困难，同时，其种子还存在着上胚轴或胚芽休眠现象，种子发芽不整齐，有些种子几年内都处于休眠状态，严重制约了实生苗的生产速度。张玉刚等[5]认为GA3和低温处理能够打破牡丹的上胚轴休眠；成仿云等[4]认为低温和赤霉素处理对凤丹牡丹种子生根、萌发和幼苗生长具有促进效果。本试验在此基础上系统研究了不同温度浸种、不同浸种时间、沙藏层积、不同浓度的GA3处理和植物生长调节剂（GGR6）处理对凤丹牡丹种子后熟和上下胚轴生长过程的影响，分析各因素对打破其上下胚轴休眠的效果以及这些处理对凤丹牡丹幼苗后续生长发育的影响，以期找到既可快速解除凤丹牡丹种子休眠，又可获得优质实生苗的方法，为生产上快速培育凤丹牡丹优质种苗提供技术支持。

1 材料与方法

试验在武汉市农业科学院林果科技示范园进行，年均降水量1 000～1 200 mm，年均日照时数1 540～ 2 180 h，年均气温15.6 ℃，年无霜期255 d，属亚热带季风气候。试验地为湖淤土，土壤上层为黏土，下层为沙土，地下水水层较浅，约10 m。土壤pH 7.73、有机质1.66%、全氮0.138%、有效磷10.7 mg/kg、速效钾84.2 mg/kg。

1.1 试验材料

供試凤丹牡丹种子于2014年10月购于凤丹牡丹的原产地安徽亳州，为成熟的阴干种子。

1.2 试验方法

1.2.1 种子比重分级 按种子的比重进行分级筛选。去除种子中的杂质，自来水清洗数次，除去种子表面的灰尘，加入适量的自来水浸泡1 d，收集沉在底部的种子定义为Ⅰ级种子；换水后，将上浮的种子继续浸泡1 d并收集沉在底部的种子定义为Ⅱ级种子；仍然上浮的种子则定义为Ⅲ级种子。

1.2.2 千粒重测定 采用百粒重测定不同级别油用牡丹种子的质量。随机从各级种子中选取100粒并称重，重复3次，取其平均值×10。

1.3 试验设计

1.3.1 浸种时间对生根的影响 将用水选方法浸种的凤丹牡丹种子用50%的多菌灵可湿性粉剂1 000倍稀释液消毒30 min，用清水冲洗干净，然后用常温水浸种，浸种时间设置3个处理，分别为12、24、48 h，每处理100粒种子，3次重复。处理后捞起摊放阴凉处至种子外皮收干。将种子分铺于经过50%的多菌灵可湿性封剂800倍稀释液消毒过的沙床中，每层覆沙4 cm，沙的含水量为10%～15%，沙子的湿度为以手握成团不出水为好，贮藏的地点是普通大棚，温度范围为23～25 ℃。层积时间为15 d，统计种子的生根情况。

1.3.2 沙藏层积时间对生根的影响 经过消毒的种子用常温水浸泡24 h后晾干。将种子分铺于经过50%的多菌灵可湿性粉剂800倍稀释液消毒过的沙床中，每层覆沙3～5 cm，沙的含水量为10%～15%，沙子的湿度为以手握成团不出水为好，贮藏的地点是普通大棚，温度范围为23～25 ℃。层积时间设置3个处理，分别为5、10、15 d，每处理100粒种子，3次重复。并统计种子的生根情况。

1.3.3 不同级种子发芽率比较 将用水选方法分级的凤丹牡丹种子，用50%的多菌灵可湿性粉剂 1 000倍稀释液消毒30 min，用清水冲洗净，后用浓度为150 mg/L的GA3处理12 h，播于经过50%的多菌灵可湿性粉剂800倍稀释液消毒过的沙床中，每级为一个处理，每个处理100粒种子，3次重复。180 d后统计出苗率。

1.3.4 不同处理对发芽率的影响 处理1：取种子18 000粒，分为3份，将每份种子和沙子按1∶3的体积比混合，常温层积，层积时间10、20、30 d。其中，层积沙子湿度以手握成团不出水为宜，沙子在使用前用130 ℃高温杀菌1 h。层积过程中每隔3～4 d搅动1次，并适当补水，保持良好的水分和通气状态，并观察种子的变化。

处理2：分别用清水和浓度为100、150、200、400、500、600、700、800、900 mg/L的赤霉素（GA3）在25 ℃恒温下浸泡种12、24、36 h，然后把种子捞出洗净。

处理3：分别用浓度为20、40、60、80、100 mg/L的植物生长调节剂GGR6浸泡种子，以清水处理的为对照。

处理4：将种子浸泡于20、40、60 ℃水中24 h，每个处理 3次重复，每个重复100粒种子。

处理完后种子统一播种于穴盘，穴盘基质配方为60%泥炭+20%珍珠岩+20%蛭石，播种120、180 d时统计穴盘苗发芽情况，180 d时的发芽率为最终发芽率。

1.3.5 不同播种苗床的育苗试验 将成熟的凤丹种子用50%的多菌灵可湿性粉剂1 000倍稀释液消毒30 min，用清水冲洗净后用常温水浸种12 h，分铺于经过50%的多菌灵可湿性粉剂800倍稀释液消毒过的沙床中，每层覆沙4 cm，沙的含水量为10%～15%，沙子的湿度为以手握成团不出水为好，贮藏的地点是普通大棚，温度范围为23～25 ℃，将种子层积15 d后用浓度为150 mg/L的GA3浸泡12 h，分别播于经过50%的多菌灵可湿性粉剂800倍稀释液消毒过的育苗沙床和土床中，土床和沙床的规格相同，各播100粒，3次重复。播后180 d时统计出苗率。

1.3.6 沙床播种育苗 将经过沙藏15 d生根的种子播于经过50%的多菌灵可湿性粉剂800倍稀释液消毒过的育苗沙床（9月上旬在苗圃地附近选择地势平坦、排水良好的地块上面建沙床，沙床用石灰砖砌成，沙床宽1.0～1.2 m，长度因所选地块确定，从地面往上的高度约20 cm，沙厚16～18 cm，苗床间距为40 cm，填充沙为新鲜河沙，粗度为0.3 mm）中，采用条播的方式，将沙藏后的种子（根长1.5～2.0 cm）播种于沙床中，将种子均匀洒在沟内，行距6 cm，沟深2～3 cm，然后覆沙、盖平并用薄草帘覆盖，用喷壶淋水，每天淋1～2次保证苗床湿润，苗床上方用60%的遮阳网遮阳。统计种子发芽时间和发芽率。

1.4 数据分析

采用Excel软件进行数据的整理和计算，用SPSS 19.0软件对试验数据进行方差分析，借助 Origin 8.0软件作图。发芽率和发芽势计算公式如下：

发芽率=发芽的总粒数/供试种子数×100%

发芽势=规定天数内发芽种子数/供试种子数×100%。

2 结果与分析

2.1 凤丹牡丹种子特性

总体上凤丹牡丹子粒较为饱满，色泽均匀，杂质种类和含量少（质量约占总质量的0.63%），主要是破损的种子和少量小石块。种子由种皮、种胚和胚乳3部分构成。胚乳占种子的绝大部分，种胚较小，高度约为种子的1/3，位于胚乳（种子）中央一端，其圆锥状的胚根伸出胚乳，顶端伸进种孔之中；子叶2片，呈卵圆形，伸入胚乳中央的裂隙之中，内部的原形成层束十分明显；两片子叶中间有一小的胚芽，胚轴粗短，子叶的宽度明显大于胚轴的直径，但厚度较小。

2.2 浸种时间对凤丹牡丹种子生根的影响

试验通过分析不同浸种时间对凤丹牡丹种子生根的影响，结果（图1）表明，浸种时间在12～48 h内，对生根率影响不大，种子生根率均在99%以上；虽然随着浸种时间的延长，种子的主根长逐渐增加，但其差异并不显著，表明浸种12～48 h对主根长的伸长无显著影响。

2.3 沙藏层积时间对凤丹牡丹种子生根的影响

沙藏层积结果（图2）显示，不同层积时间能够显著性影响凤丹牡丹种子的生根率，随着沙藏时间从5 d延长到15 d，种子的生根率从30%提高到接近100%，在一定程度上说明凤丹牡丹种子采收后需要沙藏，以完成生理后熟。

2.4 不同等级凤丹牡丹种子对发芽率的影响

肉眼可将种子按大小分为3级，Ⅰ级种子直径大于1.0 cm，子粒饱满，单粒重约0.3 g；Ⅱ级种子直径在0.8～1.0 cm之间，子粒相对饱满，单粒重约0.2 g；Ⅲ级种子直径小于0.8 cm，单粒重0.1～0.2 g。然而这种分级方法需要一粒一粒进行测量，非常繁琐，并且大粒种子的质量有待进一步考证。随后，本研究利用种子的比重不同，将种子浸入水中后出现下沉或上浮的现象，根据这一现象进行种子分级。清洗后种子颜色为深棕色，表面发亮。按种子比重分级后发现：千粒重（干重）：Ⅱ级（240.17 g）>Ⅰ级（223.5 g）>Ⅲ级（203.55 g）；吸水率：Ⅲ级（66.61%）>Ⅱ级（52.2%）>Ⅰ级（43.97%），表明Ⅱ级和Ⅲ级种子的饱满度显著低于Ⅰ级种子。进一步表明种子的大小和质量不能作为评判种子级别的标准，大粒种子如果干瘪则只能归于Ⅲ级种子，本研究通过种子比重方法进行分级是切实可行的。

本研究通过分析不同等级凤丹牡丹种子对发芽率的影响，结果（表1）表明，通过比重方法分级后，不同等级凤丹种子出苗率差异显著，其中Ⅱ级种子的出苗率高达99%，Ⅲ级种子的出苗率最低，为62%。这也正好印证了前面应用比重法对凤丹牡丹种子进行分级的可行性。在比重法分级里，Ⅱ级种子的千粒重大于Ⅰ级种子，Ⅲ级种子的千粒重最小，与发芽率正好吻合，这也说明了种子萌发率跟种子的体积大小无关，而跟种子的饱满度有直接关系。

2.5 不同水温浸种对凤丹牡丹种子发芽的影响

从图3可以看出，清水浸泡凤丹种子24 h后，随着水温的升高，种子的发芽率逐渐降低，但差异不显著，表明常温或极端温度不影响凤丹牡丹种子的发芽率。

2.6 沙藏时间对凤丹牡丹种子发芽的影响

凤丹牡丹种子经不同时间沙藏处理后发芽情况见图4。由图4可见，种子的发芽势和发芽率随沙藏时间从0～30 d逐漸加长时，呈现先增大后降低的规律。20 d是一个分隔点，此时种子发芽势为80%，发芽率达到96%，发芽情况最好；而未沙藏的发芽势仅为12%，发芽率为27%，发芽情况最差；沙藏30 d的发芽势为61%，发芽率为64%。未沙藏的种子发芽率最低可能与凤丹种子沙藏时的生理后熟有关，最佳的生理后熟时间为20 d左右，而沙藏30 d发芽率只有65%，这可能是沙藏30 d时凤丹种子的根已经很长，此时播种到穴盘伤了根，后期种子不能发芽所致。

2.7 赤霉素处理对凤丹牡丹种子发芽的影响

牡丹种子经不同浓度GA3处理不同时间后，研究种子发芽的情况，结果（图5）显示，不同浓度GA3处理不同时间能显著影响凤丹牡丹种子发芽率，凤丹牡丹种子在GA3浓度为150 mg/L浸种12 h以上，发芽率可达到90%以上，其中GA3浓度为150 mg/L处理12 h和24 h，凤丹牡丹种子的发芽率可达到99%（图5b箭头所示）。当GA3浓度大于150 mg/L时，种子的发芽率随浸种时间的延长而降低，当GA3浓度小于150 mg/L时，种子的发芽率随浸种时间的延长而增大。当GA3浓度在400～900 mg/L时，发芽率均随浸种时间的延长而降低，处理36 h，种子的发芽率还不到10%。这表明GA3浓度低时，能够通过延长浸种时间提高种子的发芽率；而高浓度的GA3对种子发芽存在抑制作用，且处理时间越长抑制作用越明显。在实际种植中，选择150 mg/L GA3浸种12 h即可。

2.8 GGR6处理对凤丹牡丹种子发芽的影响

从图6可以看出，40～60 mg/L的GGR6处理，在处理时间为12 h时，基本上不影响凤丹牡丹种子的发芽率；随着处理时间延长至24和36 h时，能够显著抑制种子发芽。60 mg/L GGR6浸种36 h时，种子的发芽率小于50%。经过激素（GA3和GGR6）处理的种子均存在一个现象，如图6，即加入激素后，种子的发芽率随浸种时间的延长而降低，而对照中经清水浸泡的种子，其发芽率随浸泡时间的延长而增加，这表明，适当浸泡能够促进种子的发芽，而GA3和GGR6却抑制种子发芽。

2.9 凤丹牡丹育苗床试验结果

本研究通过凤丹牡丹土床和沙床播种效果的比较，其种子发芽情况见表2。由表2可见，沙床育苗和土床育苗种子发芽率差别很大，沙床种子的发芽率为99.33%，而土床仅为68.67%，且沙床种子发芽时间较土床早8 d。沙床的通透性好，利于凤丹牡丹种子发芽，由此可见，凤丹牡丹种子育苗更适宜于沙床育苗。沙床苗与土床苗的生长情况见图7。

3 小结与讨论

3.1 牡丹种子分级

牡丹种子分级一般以生根率、发芽率及净度作为主要参考指标，生活力、千粒重、含水量作为重要参考指标，并结合实际生产来进行，缺乏简单快捷有效的分级方法[6]；赵叶等[7]研究了浸种时间对凤丹牡丹种子发芽的影响，结果显示下沉层种子的的露白率、生活力、α-淀粉酶活性最高，凤丹牡丹种子的最佳浸种时间为2 d。而本研究充分结合前人的研究，利用凤丹牡丹种子的比重不同，采取水浸种后种子的下沉和上浮现象进行种子分级，研究表明，种子的品质与质量相关性不大，与吸水率呈反比。这样既简化了分级试验的复杂与繁琐性，又能使种子达到最佳的浸种时间，利于后续的播种。

3.2 种子的双重休眠特性

芍药属种子具有典型的胚休眠特性，包括胚根（下胚轴）和胚芽（上胚轴）在内的双重休眠，尤其是上胚轴的休眠更为深沉，是造成种子发芽缓慢、发芽率低以及发芽不整齐的主要原因[8]。在黄牡丹和凤丹中，这种休眠可能更复杂，存在胚根与胚芽二次休眠和生理后熟的现象[9]。种子休眠的原因主要分为2个方面：一方面是由于胚以外的外源因素的限制，包括胚乳、种皮和果皮形成的物理屏障，导致种子的透水性差；种皮中存在抑制种子发芽的化学物质[10]。另一方面是由于胚本身的原因造成的：胚的形态和生理不成熟，需要胚乳提供营养物质，完成其生长发育，或通过低温后熟促进种子发芽[11，12]；缺乏调控发芽的激素或存在抑制种子发芽的化学物质[13]，内源抑制物质有许多种，较为常见的为脱落酸、香豆素、富含氨的含氮化合物、柠檬酸、酒石酸、醋酸、丁烯酸、水杨酸、苹果酸、脂肪酸、柠檬醛和肉桂醛等，往往是多种抑制物协同作用抑制种子发芽[14]。

对于芍药属的不同植物而言，对种子生根和发芽的主要抑制机制存在较大差异[8]。牡丹种子发芽困难或发芽时间长的主要原因不是由外源因素导致的种子透水性透气性差引起的，很有可能是胚未完全成熟造成的[15]。牡丹种子发芽过程表现出阶段性变化，并要求有相应的温度变化过程，不同种类之间，不同发芽阶段所要求的温度及持续时间的长短有差异。油用牡丹凤丹种子的发芽包括后熟、暖温长根（25 ℃）和低温春化长芽（15 ℃）阶段，分别需要40、30和60 d左右的临界时间，某一阶段所需的条件不能得到满足或不按其顺序进行，种子均不能发芽成苗[16-19]。

打破种子休眠的方法主要有物理和化学法。物理法主要包括温度、机械、超声波、射线、电场和层积处理等；化学法包括无机化学药剂、有机化学药剂和激素处理[8]。层积处理是农业生产上常用的解除胚生理后熟的方法，一般在0～10 ℃，适温多为3～5 ℃，所用介质是通气良好的沙或蛭石[20]。层积能够有效促进胚形态发育成熟、调节激素变化、抑制物质降解、提高酶活力、促进基因表达、使低温下种皮透性增强、提高呼吸速率、降低胚对脱落酸的敏感性[21，22]。层积处理同时有利于胚根的发芽[5]，本研究也发现沙藏层积能够有效的促进种子生根和萌芽；GA3也能够提高种子生根率，100～200 mg/L低浓度处理有利于提高生根率与生根质量[4]。研究表明调控上胚轴休眠的主要物质存在的关键部位是子叶、上胚轴或胚芽[23]。当牡丹种子生根后，若不变换温度条件（20 ℃），让其继续生长，种子则会一直保持生根生长，虽然中胚轴和上胚轴有所膨大，但不会出芽[15]，低温（4 ℃）能够打破上胚軸休眠的过程，抑制剂脱落酸含量呈现显著性下降[16]，提高种子发芽率[24]，其原因可能是低温处理期间，种子的内含物发生了变化[23，24]。上胚轴休眠的解除与根的长度存在直接关系，胚根长到3 cm以上，才能催芽成功[15]。GA3能取代低温使种子通过生理后熟期，解除植物的休眠，也可促进种子发芽[24]，能打破黄牡丹种子胚根的休眠[17]，并能有效地打破上胚轴的休眠[15]。本研究明确了GA3的作用方式，即存在一个浓度拐点（150 mg/L），浓度低于此拐点时，种子发芽率随浓度的增加而增大，而高于此拐点后，种子发芽率随浓度的增加而降低。6-BA能提高牡丹当年种子和陈种子的发芽率[24]，一定浓度的GGR6抑制种子的发芽。单用GA3和6-BA处理牡丹种子，促进发芽的效果不明显，这可能是由于牡丹种皮较厚，激素不容易到达胚乳的部位，不能发挥作用所致[20]。近年来，打破种子休眠的方法开始采用综合方法，而不单单使用一种处理，为破眠技术提供了新思路。如温水浸泡结合激素处理，其种子发芽率显著性高于仅用激素处理的[19]。

本研究播种育苗试验，一是利用凤丹种子的比重不同，采取水浸法进行种子分级，既简化了分级试验的复杂与繁琐性，又能使种子达到最佳的浸种时间，利于后续的播种；二是明确了GA3的作用方式，存在一个浓度拐点，浓度低于此拐点时，种子发芽率随浓度的增加而增加，而高于此拐点后，种子发芽率随浓度的增加而降低，GA3处理能大幅提高播种出苗率，达到99%。

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