不同赤霉素浓度处理对野生山樱桃种子萌发的影响

杨楠，聂江力，辛微，裴毅，石福臣

（天津农学院，天津 300384）

在自然进化的过程中，落叶果树的种子形成一种休眠的特性，以抵御其成熟后遇到的不良外界条件，种子需要打破休眠才能萌发[1]。影响种子休眠的因素主要包括外界环境因素和种子自身结构两方面，其中种子结构性状导致休眠基本分为种胚还没有发育成熟导致种子休眠，种子中含有萌发抑制物导致种子休眠和种子或果皮结构导致休眠3 种类型[2-3]。种子休眠在植物生长过程中具有十分重要的生物学意义，但是这一生理过程给果树的人工栽培和繁殖育种带来很多不便，因此有许多学者研究了人工打破种子休眠的机理和方法，层积处理和内源激素处理是目前为止最为常见的打破种子休眠的方法[4-7]。

山樱桃（Cerasus serrulata），别名山樱花，是蔷薇科（Rosaceae）李亚科（Prunoideae）樱属（Cerasus）多年生落叶乔木。2018 年初在天津市蓟州区八仙山自然保护区内发现十几株野生山樱桃，天然更新状况良好，树干颜色为灰褐色，枝条颜色为灰白色或褐色。叶片顶端逐渐变尖，基部为椭圆形，叶片边缘有锯齿，叶柄和叶基部间的连接处有一对腺体，果实为核果，椭圆形，状似小型樱桃，是天津地区内首次发现野生的山樱桃植株。樱属植物种子萌发需要经过休眠期，低温层积或一定浓度的激素处理能够打破休眠促进樱属植物种子的萌发[5、8]。野生山樱桃自然结实率低，休眠期较长，且果实易被鸟类采食，影响其自然繁殖过程。因此，该研究以首次在天津地区发现的野生山樱桃的种子为试验材料，观察其种子基本生理性状，并研究不同赤霉素浓度处理对山樱桃种子萌发的影响，探讨简单可行的打破山樱桃种子休眠的方法，提高山樱桃种子发芽率，为野生山樱桃繁育栽培和种质资源利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

山樱桃采集地位于天津市蓟州区八仙山自然保护区内，采集自多年生山樱桃植株，于5 月上旬采集成熟的山樱桃果实，将其置于通风阴凉的房间中，待果肉失水皱缩，果皮颜色变为深红色时收集保存。

1.2 方法

1.2.1 种子表面特征观测和种子百粒重。将成熟山樱桃果实去掉果肉洗净阴干，观察山樱桃种子的颜色形状和表面特征，选择50 粒饱满的山樱桃种子，测定长度、直径并得出长宽比。选择100 粒饱满的种子称重，重复3 次，得出山樱桃种子百粒重。

1.2.2 种子吸水性和种胚完好率。将称重过的种子放入培养皿，加入没过种子的足量蒸馏水。放置在室温下，每隔3 h 取出种子，吸净表面水分后称重，夜晚称量时间延长至8～10 h，直至相邻2 次称重结果不变，结束称量，试验重复3 次。将去除果肉的种子敲碎外壳，记录完好种胚数。种子吸水率=［（吸胀后重量－浸泡前重量）／浸泡前重量］×100%

1.2.3 种子萌发试验。选择完好的去壳种子用100、500、1 000、1 500 mg/L 的赤霉素（GA3）溶液浸泡24 h 和48 h，并设置蒸馏水为对照，每组50 粒，重复3 次。将浸泡结束的种子放入培养皿中，用经K2MnO4消毒的湿沙覆盖种子进行发芽试验（室温），每天观察记录种子发芽情况，并计算发芽率、发芽势和发芽指数。

发芽率= 第14 天种子发芽总数/ 供试种子数×100%

发芽势= 第9 天种子发芽数/ 供试种子数×100%

发芽指数（GI）=∑（ Gt /Dt）（ Gt 表示 t 时间内的发芽数，Dt 表示相应的发芽天数）

2 结果与分析

2.1 野生山樱桃种子表面特征和种子百粒重

野生山樱桃种子为核果，形状接近扁球形，顶端较尖，表面有不规则的棱，颜色为棕色或浅棕色。从表1 可以看出，野生山樱桃带壳种子平均长度为5.84 mm，变异系数为8.09%，变异系数较大，百粒重为114.57 g，标准差为0.211，变异系数较小。

表1 野生山樱桃种子特性变异

2.2 野生山樱桃种子吸水性和种胚完好率

从图1 可以看出，野生山樱桃种子在试验的0～12 h 内吸水率迅速增加，其中 0～3 h 增加最快，在3 h 时吸水率为11.95%。试验进行12 h 后吸水率增加速度逐渐减慢，24～48 h 内，种子吸水率从25.12%增加至30.46%，之后则不继续增加。经试验测定，野生山樱桃种胚完好率为93.27%。

图1 野生山樱桃种子吸水性测定

2.3 不同浓度赤霉素浸泡24 h 对野生山樱桃种子发芽动态的影响

从图2 可以看出，对照组从第5 天开始发芽，第6～8 天发芽数增加较快，从第9 天开始发芽率增加缓慢，第 13 天开始发芽结束；100、500 和 1 000 mg/L 赤霉素浸泡的种子均从第4 天开始发芽，且发芽数量明显高于对照组，500 mg/L 赤霉素处理组发芽率最高，1 500 mg/L 赤霉素浸泡的种子从第5 天开始发芽，第5 天至第12 天发芽数增加较快，至第14 天发芽结束，高于对照组但低于其他赤霉素浓度浸泡的处理组。由此可知，一定浓度赤霉素浸泡处理能够促进野生山樱桃种子的萌发，当赤霉素浓度过高时，这种促进作用有所减弱。

图2 不同赤霉素浓度浸泡24 h 下野生山樱桃种子萌发数的动态变化

2.4 不同浓度赤霉素浸泡48 h 对野生山樱桃种子萌发动态的影响

从图3 可以看出，各个处理组均由第4 天开始发芽，对照组在第4 天至第6 天发芽数增加较快，而后发芽数增加较少；在不同赤霉素浓度处理组中，500 mg/L 赤霉素处理组发芽率最高，对野生山樱桃种子萌发的促进作用最强，且与浸泡24 h 的处理结果一致。

图3 不同赤霉素浓度浸泡48 h 下野生山樱桃种子萌发数的动态变化

2.5 不同浓度赤霉素对野生山樱桃种子萌发效果的影响

用 100、500、1 000、1 500 mg/L 赤霉素溶液分别对山樱桃种子进行浸泡处理24 h 和48 h，计算山樱桃种子第9 天的发芽势。从图4 可以看出，对照组的发芽势低于其他处理组，且浸泡24 h 和48 h 的发芽势差异较小，分别为25.53%和24.66%。在赤霉素浸泡处理的4 个处理组中，500 mg/L 赤霉素处理的发芽势最高，1 500 mg/L 赤霉素处理的发芽率最低，同时100、500 和1 500 mg/L 赤霉素浸泡处理48 h的发芽势高于24 h，其中500 mg/L 处理组处理24 h和48 h 发芽势差异最大。

图4 不同浓度赤霉素对野生山樱桃种子发芽势的影响

用不同浓度赤霉素处理山樱桃种子，统计第14天种子发芽率。从图5 可以看出，对照组的发芽率显著低于其他处理组，且浸泡24 h 和48 h 的发芽势差异较小，在赤霉素浸泡的4 个处理组中，500 mg/L 赤霉素处理的发芽率最高，其他3 个处理组的发芽率略低。

图5 不同浓度赤霉素对野生山樱桃种子发芽率的影响

从图6 可以看出，对照组的发芽指数显著低于其他处理组，浸泡24 h 和48 h 的发芽指数分别为13.24和13.02；在赤霉素浸泡的4 个处理组中，500 mg/L赤霉素处理的发芽指数最高，其他3 个处理组的发芽指数较低。除1 000 mg/L 赤霉素处理组外，其他处理组浸泡24 h 的发芽指数均高于48 h，其中500 mg/L赤霉素浸泡24 h 和48 h 的发芽指数相差最大。

图6 不同浓度赤霉素对野生山樱桃种子发芽指数的影响

3 讨论

种子的大小、性状等形态特征是长期进化过程中外界环境因素影响的结果，是影响种子萌发和传播的重要因素，相对稳定[7-9]。这些特性是植物生活史中十分重要的特征，不仅能影响植物种子的传播萌发，还会对幼苗的生长，植株的存活和繁殖以及植株的生态适应性造成影响，进而影响整个种群和群落的功能和组成[10-12]。杨洁晶[13]对比28 种植物种子的形态学特性发现，不同科属种子的大小、形状和表面性状具有较大差异，这些差异会影响种子的萌发和生长。观察发现野生山樱桃种子性状接近球形，具有较好的流动性，远距离传播的可能性更高，使种子能够在更适宜的环境中萌发。

植物种子结束休眠开始萌发的过程需要吸收大量水分，这一吸水过程是其萌发和生长的基础[14-15]。从外界吸收到充足的水分后，种子胚细胞中的蛋白质才能活化，和RNA 共同合成种子萌发所需要的蛋白质和酶等营养物质，进而完成萌发过程[16]。种子解除休眠的过程受到种子中萌发抑制物和萌发促进物共同作用的影响，有研究发现经过赤霉素浸泡24 h的山桃种子不需要经过低温层积，可以直接萌发[17]。因此，该试验采用不同浓度赤霉素浸泡24 h 和48 h处理野生山樱桃种子，发现适宜浓度的赤霉素能够促进野生山樱桃种子的萌发，当赤霉素浓度超过500 mg/L，这种促进作用则逐渐降低，同时赤霉素浸泡48 h 的种子发芽率整体高于24 h 处理组，表明适当增加浸泡处理的时间，能够有效促进野生山樱桃种子的萌发。