激素处理对楸树种子在不同温度下萌发特性的影响1)

崔令军 陈诗嘉 刘瑜霞 林健 石开明

(生物资源保护与利用湖北省重点实验室(湖北民族大学)，湖北·恩施，445000)

楸树(CatalpabungeiC. A. Meyer)，又称梓桐，为紫薇科(Bignoniaceae)梓树属(CatalpaScop.)高大落叶乔木，原产于中国，至今已有2600多年栽培历史，在中国分布范围广，遍及暖温带及亚热带，尤以山东、江苏、河南、湖北等省分布较多。楸树系我国特有的珍贵用材树种，材质优良、不翘不裂、纹理美观，在中国博大的树木园中，唯其“材”貌双全，自古就有“木王”之美称[1]。近年来，不少学者对楸树的生物学特性、组织培养、良种选育、造林技术等方面开展了较为系统的研究[2-7]，但是，由于楸树是异花授粉植物，自花授粉不孕，往往只开花不结实，造成种子发芽率低，给楸树优良品系的繁殖造成很大的障碍；加之楸树因材质优良而加剧了人们对它的开发利用，造成楸树资源相对较少[8]。

植物激素不仅对植物生长发育具有调控作用，还对一些植物种子萌发具有促进或抑制作用[9]。植物外源激素是人工合成的具有生理活性、类似植物激素的化合物[10]。通过外源激素的质量浓度与配比变化，改变内源激素水平与平衡，实现植物不同生长发育阶段的需求。目前，外源激素在其他林木种子中已广泛应用，如桑树[11]、刺槐[12]、云南松[13]等，但对楸树种子萌发影响报道较少[14]。为提高楸树种子的发芽率，探寻适宜的楸树种子萌发条件，试验对楸树种子用外源激素GA3、IBA、ABA进行处理，在适宜的环境条件下进行发芽试验，探索其对发芽及幼苗生长的影响，以期为楸树的种子快繁、优良种质资源的开发利用提供参考。

1 材料与方法

供试材料为2018年10月在湖北恩施地区采集的楸树种子，选取新鲜成熟、大小均一、无损伤的种子，采后于室内阴干后调制，楸树种子质量为3.650 mg·粒-1。

去除空粒种子和物理损伤的种子，用质量分数为0.5%的K2MnO4溶液消毒0.5 h，然后分别用质量浓度为100、200、300、400 mg·L-1的赤霉素(GA3)、吲哚丁酸(IBA)、脱落酸(ABA)溶液浸种4、8 h；浸种后用蒸馏水冲洗去除残液，将种子布于发芽床上，放置于恒温和变温条件下进行发芽试验。发芽床为100 mm培养皿，内铺滤纸一层，贴好标签，写明树种、重复号及置床日期，然后放入培养箱中，恒温光照培养箱内温度为25 ℃，变温光照培养箱内温度为夜温15 ℃、昼温25 ℃，各12 h。每天定时统计发芽率，去除霉变种子，并视发芽床内水分状况适当补水。

以种子萌发后胚根达到种子长度的1/2为发芽标准。发芽持续时间的确定，根据GB 2772—1999《林木种子检验规程》的规定，以连续3 d每天的发芽粒数不超过每重复供试验种子粒数的1%为结束发芽[15-16]。试验数据采用Microsoft Excel 2016和SPSS22.0分析软件进行分析处理，用邓肯新复极差法(Duncan)进行显著性检验。

发芽率(Rg)，Rg=(n/N)×100%；发芽势(Eg)，Eg=(m/N)×100%；发芽指数(Ig)，Ig=∑(ni/ti)。式中：n为试验结束时相应的萌发种子数；N为供试种子总数；m为3 d内发芽种子数；ti为发芽时间；ni为与ti相对应的每日发芽种子数。

2 结果与分析

2.1 不同质量浓度GA3对楸树种子萌发的影响

将经过质量分数为0.5% K2MnO4溶液消毒0.5 h的楸树种子，分别浸种于100、200、300、400 mg·L-1的GA3溶液中4 h，以正常条件不加植物激素处理作对照。由表1可见：与空白对照组(CK)相比，随着GA3质量浓度不断升高，楸树种子发芽率无论在恒温(25 ℃)条件，还是变温(夜温15 ℃、昼温25 ℃)条件，均呈先上升后下降的趋势；在恒温条件下，当GA3质量浓度为300 mg·L-1时，发芽率达到最大值(52.77%)；在变温条件，当GA3质量浓度为200 mg·L-1时，发芽率达到最大值(67.18%)；与CK相比，在恒温条件下除了GA3质量浓度为100 mg·L-1，变温条件下除了GA3质量浓度为400 mg·L-1，其余差异均显著。发芽势无论在恒温，还是变温条件下，同样呈先上升后下降趋势；在恒温条件下，当GA3质量浓度为300 mg·L-1时，发芽势达到最大值(38.43%)；在变温条件，当GA3质量浓度为200 mg·L-1时，发芽势达到最大值(45.24%)；与CK相比差异均显著。发芽指数无论在恒温，还是变温条件下，同样呈先上升后下降趋势；在恒温条件下，当GA3质量浓度为100 mg·L-1时，发芽指数达到最大值(9.13)；在变温条件，当GA3质量浓度为200 mg·L-1时，发芽指数达到最大值(12.48)；与CK相比，除了恒温条件GA3质量浓度为300 mg·L-1及变温条件GA3质量浓度为100、300 mg·L-1时，差异不显著外，其余均差异显著。

表1 不同质量浓度GA3不同浸种时间的楸树种子萌发结果

注：数据后，同列不同小写字母表示同一浸种时间不同GA3质量浓度处理结果间差异显著(P≤0.05)。

由表1可见：和浸种4 h类似，用GA3浸种8 h后，随着GA3质量浓度不断升高，无论在恒温条件，还是变温条件，种子发芽率、发芽势均呈先上升后下降的趋势；在恒温条件下，GA3质量浓度为300 mg·L-1时，种子发芽率、发芽势达到最大值，分别为63.07%、38.04%，与CK均差异显著；变温条件下，GA3质量浓度为200 mg·L-1时，发芽率、发芽势达到最大值，分别为75.07%、52.86%，与CK均差异显著。在恒温条件下，当GA3质量浓度在200 mg·L-1时，发芽指数达到最大值(9.53)；在变温条件下，GA3质量浓度在300 mg·L-1时，发芽指数达到最大值(11.25)；无论恒温，还是变温，与CK相比，除了GA3质量浓度为100 mg·L-1外，其余均差异显著。

2.2 不同质量浓度IBA对楸树种子萌发的影响

将经过质量分数为0.5% K2MnO4溶液消毒0.5 h的楸树种子，分别浸种于质量浓度为100、200、300、400 mg·L-1的IBA溶液中4 h，以正常条件不加植物激素处理作对照。由表2可见：在恒温条件下，种子发芽率随着IBA质量浓度的升高不断升高，在IBA质量浓度为400 mg·L-1时，种子发芽率最高(50.45%)；在变温条件，种子发芽率则呈先上升后下降的趋势，在IBA质量浓度为300 mg·L-1时，种子发芽率达到最大(81.47%)；与CK相比，在恒温条件下除了IBA质量浓度为100 mg·L-1，变温条件下除了IBA质量浓度为400 mg·L-1，其余均差异显著。无论在恒温，还是变温条件下，种子发芽势变化一致，均呈先上升后下降的趋势；当IBA质量浓度为300 mg·L-1时，在恒温和变温条件下，种子发芽势均达到最大值，分别为33.08%、47.32%；与CK相比，除了GA3质量浓度为100 mg·L-1，其余均差异显著。种子发芽指数在恒温条件下随IBA质量浓度升高呈下降趋势，在变温条件下随IBA质量浓度升高呈先上升后下降趋势；在恒温条件下，IBA质量浓度为100 mg·L-1时，种子发芽指数最大(9.47)；在变温条件，IBA质量浓度为200 mg·L-1时，种子发芽指数达到最大(13.68)；与CK相比，在恒温条件下除了IBA质量浓度为200 mg·L-1、变温条件下除了IBA质量浓度为300 mg·L-1，其余均差异显著。

表2 不同质量浓度IBA不同浸种时间的楸树种子萌发结果

注：数据后，同列不同小写字母表示同一浸种时间不同IBA质量浓度处理结果间差异显著(P≤0.05)。

由表2可见：和浸种4 h相同，用IBA浸种8 h后，种子发芽率随着IBA质量浓度升高呈上升趋势；在恒温条件下，IBA质量浓度为400 mg·L-1时，发芽率最高(52.17%)；在变温条件下，发芽率则呈先上升后下降的趋势，在IBA质量浓度为300 mg·L-1时达到最大(86.34%)；与CK相比，恒温条件下除了IBA质量浓度在100 mg·L-1，变温条件下除了IBA质量浓度在100、400 mg·L-1差异不显著外，其余均差异显著。种子发芽势，无论在恒温还是变温条件下则变化一致，均呈先上升后下降的趋势；在恒温条件下，当IBA质量浓度为300 mg·L-1时发芽势最大(33.74%)，与CK相比，在恒温条件下均差异显著；在变温条件下，当IBA质量浓度为200 mg·L-1时发芽势最大(42.54%)，与CK相比，除了在变温条件IBA质量浓度在100 mg·L-1差异不显著外，其余均差异显著。在恒温条件下，发芽指数随IBA质量浓度的升高呈先上升后下降趋势，在IBA质量浓度为300 mg·L-1时发芽指数最大(9.02)，与CK相比，除了IBA质量浓度在100、200 mg·L-1差异不显著外，其余均差异显著；在变温条件下，发芽指数呈无规则变化，在IBA质量浓度为200 mg·L-1时发芽指数最大(9.48)，在IBA质量浓度为300 mg·L-1时发芽指数最小(7.43)，与CK相比，除了IBA质量浓度在200 mg·L-1时差异不显著外，其余均差异显著。

2.3 不同质量浓度ABA对楸树种子萌发的影响

将经过质量分数0.5% K2MnO4溶液消毒0.5 h的楸树种子，分别浸种于质量浓度为100、200、300、400 mg·L-1的ABA溶液中4 h，以正常条件不加植物激素处理作对照。由表3可见：与CK相比，随着ABA质量浓度不断升高，无论在恒温还是变温条件下，种子发芽率均随着ABA质量浓度升高而降低；与CK相比，除了IBA质量浓度在100 mg·L-1时差异不显著外，其余均差异显著。种子发芽势、发芽指数的变化规律和种子发芽率相同，无论在恒温还是变温条件下，随ABA质量浓度上升均呈下降趋势，除了IBA质量浓度在100 mg·L-1时差异不显著外，其余均差异显著。

表3 不同质量浓度ABA不同浸种时间的楸树种子萌发结果

注：数据后，同列不同小写字母表示同一浸种时间不同ABA质量浓度处理结果间差异显著(P≤0.05)。

由表3可见：和浸种4 h相比，用ABA浸种8 h后，无论在恒温还是变温条件下，种子发芽率均随着ABA质量浓度的升高而降低，与CK相比，除了IBA质量浓度在100 mg·L-1时差异不显著外，其余均差异显著。在恒温还是变温条件下，种子发芽势同样随着ABA质量浓度的上升呈下降趋势，但与CK相比，均呈现显著水平。种子发芽指数和种子发芽率变化规律相同，无论在恒温还是变温条件下，随ABA质量浓度上升均呈下降趋势，除了IBA质量浓度在100 mg·L-1时差异不显著外，其余均差异显著。

3 结论与讨论

楸树是异花授粉植物，植物雄、雌蕊不在同一朵花中，因此无法自行授粉，单种植1个品种无法为其提供授粉环境，导致坐果率下降，往往只开花不结实，造成种子发芽率低。目前对楸树种子的研究，主要集中在梓醇[17]、脂肪酸含量[18]、黄酮类成分[19]的研究，对楸树种子发芽率的研究较少；对楸树种子发芽率的研究，大部分集中在选种时对种子的处理等，用激素调节来提高种子发芽率的方法却报道较少。本研究选择了3种常用的外源激素，研究其对楸树种子发芽的影响，不仅进行了不同激素对种子萌发的影响，也比较了不同质量浓度、不同浸种时间对种子萌发的影响，为今后楸树种子育苗提供了数据基础。

目前，植物生长调节剂对种子萌发的影响已得到广泛的研究，并取得了较多成果。在解除种子休眠、促进萌发过程中起关键作用的内源信号分子是GA3和IBA，可以启动淀粉酶合成化学信使诱导种子淀粉酶的合成，并提高其活性，加速胚乳中淀粉的水解，促进种胚的生长和种子的萌发[20]。本试验结果表明：对楸树种子各发芽性状有效促进的GA3质量浓度不一致，在低质量浓度下(0～200 mg·L-1)，随着GA3质量浓度升高，发芽率无论在恒温(25 ℃)条件还是变温(夜温15 ℃、昼温25 ℃)条件上升，但是超过一定质量浓度之后，发芽率反而下降，发芽势和发芽指数也具有同样的规律，这和刘开业等[21]研究发现高质量浓度GA3对狗牙根(Cynodondactylon)种子的萌发有抑制作用相似；原因是外源激素浸种，并不完全是通过影响种子活力而作用于幼苗生长，而是通过影响内源激素来调节幼苗的生长发育。在恒温条件下，随着IBA质量浓度的升高，发芽率不断增加，而在变温条件下发芽率呈先上升后下降趋势，同时无论恒温还是变温，种子的发芽势和发芽指数均为先上升后下降趋势，这是由于外界温度条件的改变，尤其是在变温情况下，由于IBA质量浓度的升高抑制了种子的萌发。

脱落酸(ABA)是一种较强的植物生长抑制剂，可抑制整株植物或离体器官的生长，在种子萌发、成熟与休眠、果实成熟以及植物响应逆境胁迫中有广泛的生理效应[22]。ABA对生长的作用与IBA、GA3相反，它对细胞的分裂与伸长起抑制作用，抑制胚芽鞘、嫩枝、根和胚轴等器官的伸长生长，本试验也证实了这一点。在恒温和变温条件下，随着ABA质量浓度的升高，不论是浸种4 h还是8 h，种子发芽率、发芽势、发芽指数均显著下降，但是近年来越来越多的观点认为ABA/GAs的阈值范围调控种子的萌发和休眠[23-24]，超过阈值上限种子休眠，低于阈值下限种子萌发，但是具体阈值范围尚不清楚，有待进一步深入研究。