黄金树、梓树和楸树种子表型性状差异及发芽条件

陈丽英，王淑惠，李保进，苗杰，路兆军，祁树安

(烟台市林业科学研究所，山东 烟台 264000)

紫葳科梓属树木主要分布于美洲和东亚。我国共引入5 种及1 变种，分别是梓(CatalpaovataG.Don)、藏楸(C.tibeticaG.Forrest)、黄金树(C.speciosaWard)、楸(C.bungeiC.A.Meyer)、灰楸(C.fargesiiBur.)(原型)、滇楸(C.fargesiif.duclouxiiDode)(变型)。梓属中的楸树树干高大通直，材质好，是优良珍贵的用材树种；而梓树、黄金树是楸树嫁接的常用砧木，需要大量种子繁育育苗。由于楸树存在自花不孕现象，主要采用人工杂交方法来进行遗传改良，因此，种子繁育更是楸树良种选育成功与否的关键。现阶段我国对梓树属的研究主要集中在选优、良种繁育、培育速生丰产林和干旱区造林技术等方面[1-3]，对其种子繁育的研究较少。吴松权等[4-6]就不同贮藏温度和发芽时不同光照条件对梓树、楸树种子发芽率的影响进行了试验分析。本试验在前人研究的基础上，较为系统地研究了黄金树、梓树、楸树3个种种子的千粒重、长度、宽度、长宽比等表型性状差异及不同贮藏条件、不同浸种时间、不同发芽温度对种子发芽率、发芽势、发芽指数等发芽特性的影响，旨在找到黄金树、楸树、梓树种子的最适发芽条件，提高种子的发芽率，这对梓属植物的种子繁育和遗传改良具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 材料

试验中所用种子为2018年在辽宁大连采集的黄金树种子，山东烟台的楸树、梓树种子，树龄25 a。

1.2 方法

1.2.1 种子表型性状的测定

千粒重。随机选取每个种种子1 000粒，用电子天平称重，重复3次，取平均值。

形态指标。随机选取每个种种子30 粒，用游标卡尺测量每粒种子的长、宽、总长(包括翅长)，计算种子长宽比，重复3次，取平均值。

1.2.2 种子发芽试验

试验在2019年3月中旬进行，采取正交试验设计，研究贮藏温度(常温自然室内贮藏、4 ℃冰箱贮藏、-20 ℃冰箱贮藏)、浸种时间(12、24、48 h)、发芽温度(20、25、30 ℃)对种子发芽的影响。每组100粒种子，重复3次。用垫有2层无菌滤纸的培养皿做发芽床，放置在恒温培养箱中培养，当胚根长到0.5 cm时视为发芽。每天定时记录当日发芽种子数，并用蒸馏水清洗种子，防止种子发霉，同时补充水分保持滤纸湿润。在发芽末期，当连续5 d发芽种子数平均不足供测种子总数的1%时，结束发芽试验[7]。计算发芽率、发芽势、发芽指数。

1.3 数据处理

对发芽率等百分数数据进行反正弦转换后，用EXCEL和SAS软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 种子的表型性状

从形态上看，黄金树、梓树和楸树种子两端都有极细的白色丝状毛。由表1可知，黄金树、梓树和楸树种子千粒重差异极显著，黄金树种子千粒重明显高于梓树和楸树，为15.263 g；其次为楸树种子，千粒重为5.241 g；梓树种子千粒重为2.410 g。黄金树种子最长，为37.340 mm，与楸树、梓树差异极显著，楸树与梓树之间种子长度差异不显著。3个种之间种子宽度差异极显著，黄金树种子最宽，为2.680 mm；梓树次之，为2.204 mm。黄金树种子长宽比最大，为14.030，其次为楸树，为5.762。

表1 黄金树、梓树和楸树种子的表型性状表现

2.2 不同因素对梓属种子发芽的影响

2.2.1 贮藏条件的影响

由表2可知，不同贮藏条件下，梓树、楸树和黄金树种子发芽指数、发芽势、发芽率存在极显著差异。多重比较结果表明，梓树冷藏贮藏的种子发芽率最高，为43.77%，室温贮藏的种子发芽率43.33%，与冷藏贮藏种子发芽率差异不显著，冷冻贮藏种子发芽率最差。冷藏贮藏的种子发芽指数、发芽势显著高于室温贮藏，说明冷藏贮藏种子发芽较室温迅速、整齐。因此，发芽最适宜的贮藏条件为冷藏贮藏。

表2 不同因素处理对黄金树、梓树和楸树种子发芽的影响

楸树种子冷冻贮藏的发芽指数、发芽势、发芽率最高，分别为4.86、25.47%、31.67%。冷藏贮藏种子发芽率为30.22%，与冷冻贮藏差异不显著，极显著高于室温贮藏发芽率的23.23%。因此，楸树发芽适宜的贮藏条件为冷冻贮藏。

黄金树冷藏贮藏的种子发芽指数、发芽势、发芽率最高，分别为10.97、30.19%、63.35%，其次为室温贮藏，冷冻贮藏最差。因此，黄金树发芽适宜的贮藏条件为冷藏贮藏。

2.2.2 浸种时间的影响

由表2可知，浸种时间对种子发芽指数、发芽势、发芽率影响因树种不同而有差异。浸种时间对梓树和黄金树种子发芽指数、发芽势和发芽率有极显著影响，在12～48 h，随着浸种时间的延长，种子的发芽指数、发芽势和发芽率显著提高，最佳浸种时间为48 h，最差为12 h。浸种时间对楸树种子的发芽指数、发芽势也有极显著影响。在12～48 h范围内，随着浸种时间的延长，发芽指数、发芽势显著降低，浸种48 h种子的发芽指数和发芽势最低，为2.44、18.79%；浸种时间对楸树种子发芽率的影响不显著，这与梓树、黄金树的情况不同，说明楸树种子吸水性能较好，浸种12 h已能满足种子萌发所需的水分条件。

2.2.3 发芽温度的影响

由表2知，不同发芽温度下梓树种子的发芽指数、发芽势、发芽率差异极显著，最佳的发芽温度为25 ℃，发芽指数、发芽势、发芽率为16.74、37.38%、59.00%，极显著高于20 ℃和30 ℃。发芽温度对楸树种子的发芽指数、发芽势、发芽率具有极显著影响，最佳的发芽温度为30 ℃，发芽指数、发芽势、发芽率分别为6.05、38.53%、71.11%，显著高于20 ℃和25 ℃。黄金树种子在20～30 ℃范围内，发芽指数、发芽势、发芽率随发芽温度上升出现先增加后降低的趋势，最佳的发芽温度为25 ℃，发芽指数、发芽势、发芽率分别为14.47、27.53%、55.59%，20 ℃和30 ℃培养温度下种子发芽率差异不显著。

2.2.4 总体分析

由表2可知，发芽温度、浸种时间对梓树和黄金树种子发芽的影响高于贮藏条件，贮藏条件、发芽温度对楸树种子发芽影响高于浸种时间。梓树和黄金树最佳发芽条件为冷藏贮藏，浸种48 h，25 ℃下培养；楸树为冷冻贮藏，浸种12 h，30 ℃下培养。

2.2.5 种子表型性状与发芽特性的相关性

由表3可以看出，梓属种子千粒重与种子长、宽、长宽比呈极显著正相关。发芽指数与发芽势、发芽率呈极显著正相关。种子宽与发芽指数、发芽率呈显著正相关，与发芽势呈正相关。种子长与发芽率呈正相关。

表3 梓属种子表型性状与发芽特性的相关性

3 小结与讨论

梓属黄金树、梓树、楸树3个种种子表型性状差异显著。从形态上看，黄金树、梓树和楸树种子两端都有极细的白色丝状毛。黄金树种子最长、最宽、千粒重最大；楸树和梓树种子较小，相比而言，楸树种子长且窄，梓树种子短而宽。种子的千粒重与种子长、宽、长宽比呈极显著正相关，因此，可通过种子大小来预测种子的千粒重。

种子萌发需要适宜的环境条件，水分是种子萌发的前提。研究表明，适当的浸种处理可以加速种子的吸胀，促进萌发前的代谢，达到出芽迅速、发芽率高的催芽结果[7]。浸种时间过短或过长均对种子发芽不利。种子浸种时间过短，会造成种子吸水不足，使得种胚内部的酶等大分子和细胞器活化较慢，进而种子萌发受到一定程度的影响，对种子的发芽起负面效应；而种子浸种时间过长会使种子长时间处于无氧的环境，出现无氧发酵现象，亦使种子发芽率下降[8-9]。本试验中，不同浸种时间(12、24、48 h)对梓树和黄金树种子发芽率影响有极显著差异，以48 h为最佳，此结果与前人研究基本相同，后续仍需进行补充试验确定最佳浸种时间。不同浸种时间对楸树种子发芽率影响差异不显著，说明楸树种子的吸水能力比较强，能较快的吸水膨胀促进萌发。虽然楸树种子浸泡12、24、48 h的发芽率差异不显著，但浸泡12 h的种子发芽指数显著高于24、48 h，因此，楸树种子萌发以浸泡12 h为佳。

贮藏温度是影响种子生活力的关键因素之一。有研究认为，低温可以减弱种子呼吸和减缓种胚内多种活化酶转化，减少种子内营养物质的消耗，从而能较好地维持种子的发芽能力[10-11]。本试验中，不同贮藏条件下，梓属种子发芽指数、发芽势和发芽率存在极显著差异。楸树种子冷藏和冷冻贮藏种子发芽率差异不显著，以冷冻贮藏为佳，常温贮藏发芽率最低，这与前人研究结论相同。梓树和黄金树种子最佳贮藏温度为冷藏贮藏，室温贮藏次之，而冷冻贮藏最差，与前人研究结论略有差异，冷冻贮藏种子发芽率降低的原因还需以后进一步探讨。

萌发温度也是影响种子发芽的主要因素[12]。种子只有在一定的温度条件下才能萌发，因为温度影响酶的活性，从而影响种子内部物质的转运以及种子吸水及气体交换，温度过高或过低都不利于种子发芽[13-14]。本试验结果符合这一规律。梓树和黄金树种子发芽率随温度升高先升高后降低，最适发芽温度为25 ℃，而楸树种子萌发、生长对温度较为敏感，需要较高的温度，最佳发芽温度为30 ℃。

梓属树木种子萌发除与外界环境因子相关外，还与自身的表型性状有关。种子宽与发芽指数、发芽率呈显著正相关，与发芽势呈正相关。种子长与发芽率呈正相关，这为今后的育苗选种和杂交育种提供参考。