4种野生铁线莲种子萌发特性研究

田琳，王鑫，李明阳，刘冬云

(河北农业大学 园林与旅游学院，河北 保定 071000)

野生铁线莲为毛茛科(Ranunculaceae)铁线莲属(Clematis)多年生草本或木质藤本，少数为直立灌木，分布于世界各地，以热带及亚热带地区居多，全世界约有300余种，我国有140种[1]。铁线莲花期长，花色丰富且花型新颖，素有“藤本皇后”的美称，具有较高的园林应用前景，可做垂直绿化和地被用[2]。

我国野生铁线莲植物资源丰富，河北省铁线莲属植物有15种2变种，但目前国内市场上多为来自欧洲的栽培品种[3]。该属植物以种子繁殖为主，但多需要经过春化作用才能萌发，种子在自然状态下萌发困难，有些杂交种的种子甚至需要3 a才能萌发[4]。同时，国内有关野生铁线莲属植物繁殖技术的研究较少，主要集中在种质资源调查与分类等方面，不利于该属植物在园林中的应用[5]。黄花铁线莲(ClematisintricataBunge)、灌木铁线莲(ClematisfruticosaTurcz.)短尾铁线莲、(ClematisbrevicaudataDC.)和粗齿铁线莲[Clematisargentilucida(Lévl. et Vant.) W. T. Wang]，较其他铁线莲萌发困难、种子萌发时间长，园林观赏价值高。因此，以4种野生铁线莲属植物种子为材料，研究不同激素、浸种温度及贮藏方式处理对种子萌发的影响，初步确定提高其种子发芽率的方法，以期为野生铁线莲属植物引种栽培、资源保存及推广应用等提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料

供试种子均为野生状态下采集，供试材料及采集信息见表1。

表1 试验材料来源Table 1 Source of test materials

1.2 方法

1.2.1 种子形态观察参考 《中国植物志》[6]及《中国植物种子形态学研究方法和术语》[7]中的描述方法对种子形态进行观察描述。随机选取4种铁线莲属植物成熟种子各30粒，观察其外形特征，使用游标卡尺测量种子长、宽及厚度。

1.2.2 不同激素处理对种子萌发的影响 试验前种子用30%的H2O2消毒30 min，用蒸馏水冲洗3次，再将种子分别置于10 mg/L、50 mg/L、100 mg/L、200 mg/L、400 mg/L的GA3溶液和10 mg/L、20 mg/L、40 mg/L、80 mg/L、160 mg/L的6-BA溶液中浸种24 h，清水作为对照。取出种子后均匀播种至比例为3∶1的细草炭和珍珠岩的基质中。播种后每天浇水，定期观察种子发芽情况，待第1颗种子发芽后，每天记录种子发芽数直至发芽结束，以连续5 d没有种子发芽作为发芽结束标志。每处理30粒种子，每种处理3次重复。

1.2.3 不同浸种温度对种子萌发的影响 试验前种子用30%的H2O2消毒30 min，用蒸馏水冲洗3次，再将种子分别置于15 ℃、20 ℃、25 ℃、30 ℃、35 ℃、40 ℃的恒温水浸种24 h。取出种子后均匀播种至比例为3∶1的细草炭和珍珠岩的基质中。培养条件同1.2.3。每试验组处理30粒种子，每种处理3次重复。

1.2.4 不同贮藏方式对种子萌发的影响 试验前种子用30%的H2O2消毒30 min，用蒸馏水冲洗3次，再将种子分别置于常温贮藏、4 ℃冷藏、-20 ℃冷冻、4 ℃层积沙藏、地窖层积沙藏各60 d。将处理后的种子均匀播种至比例为3∶1的细草炭和珍珠岩的基质中。培养条件同1.2.3。每试验组处理30粒种子，每种处理3次重复。

1.2.5 数据统计分析

种子千粒重和相对含水量测定。随机选取颗粒饱满的健康种子各100粒，重复8次，取平均值后扩大10倍得千粒重。

每种种子随机称取2 g，均匀置于铝盒中，于105 ℃烘箱烘2 h，冷却干燥后称量，重复3次，计算种子的相对含水量。

"现代观赏石审美标准被界定为：形、质、色、纹、韵及命名、配座、传承八大要素，极大地扩展了观赏石的现代审美范畴。"

种子相对含水量=(W2-W3)/(W2-W1)×100%

(1)

式中，W1为铝盒和盒盖重量，W2为铝盒和盒盖及样品的烘前重量，W3为铝盒和盒盖及样品的烘后重量。

发芽率=种子发芽数/供试种子数×100%

(2)

发芽势=规定时间内种子发芽数/供试种子数×100%

(3)

发芽指数=∑Gt/Dt

(4)

式中，Gt为在时间t日的发芽种子个数;Dt为相应的发芽日数，试验结果用Excel和SPSS 22软件进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 4种铁线莲属植物种子外观形态

掌握种子外观形态有助于种质鉴别和野外采集。4种铁线莲种子外形特征见表2。

表2 种子外观形态Table 2 Seed appearance morphology

由表2可见，4种铁线莲种子外形相似，均为瘦果，宿存花柱。但大小各不相同，灌木铁线莲种子较大，长、宽均大于其他种子。粗齿铁线莲与黄花铁线莲长度无显著差异，但宽、厚均显著高于黄花铁线莲(P<0.05)。短尾铁线莲种子较小，长、宽均显著小于其他3种铁线莲，厚度较小，呈凸起状(P<0.05)。

2.2 4种铁线莲属植物种子千粒重和含水量测定

种子千粒重是体现种子质量的一个主要指标，用以说明种子饱满程度。一般种子质量大的种子具有丰富的贮藏物质，为种子萌发提供充足的营养和能量。4种铁线莲种子千粒重均差异显著(P<0.05)，灌木铁线莲、粗齿铁线莲种子较大，分别为4.264 6 g和4.355 9 g，黄花铁线莲次之，平均1.518 8 g，短尾铁线莲最小，平均仅有1.145 1 g。种子含水量是影响种子萌发和种子寿命的重要因素。黄花铁线莲相对含水量最高，为7.88%，短尾铁线莲次之，为7.45%，粗齿铁线莲和灌木铁线莲含水量较低，分别为5.00%和4.62%。

表3 种子千粒重和含水量Table 3 Kilograin weight and water content of seeds

2.3 激素对4种铁线莲种子萌发的影响

不同激素处理对4种铁线莲属植物种子萌发的影响见表4。

表4 不同激素处理对4种铁线莲属植物种子萌发的影响Table 4 Effects of different hormone treatments on the germination characteristics of four species of Clematis

由表4可知，不同浓度的激素处理对4种铁线莲种子萌发影响不同。GA3溶液在0～400 mg/L范围内，黄花铁线莲种子的发芽率、发芽势和发芽指数均呈下降趋势。随6-BA浓度的增加，黄花铁线莲种子发芽率、发芽势、发芽指数变化无明显规律，但均高于对照。各处理中， 10 mg/L GA3溶液为黄花铁线莲最适激素浓度，发芽率、发芽势和发芽指数均最高，与对照相比差异显著(P<0.05)。

灌木铁线莲随GA3及6-BA浓度逐渐增加，种子发芽率、发芽势及发芽指数基本呈先上升后下降趋势。GA3浓度达50 mg/L或6-BA浓度达80 mg/L时，灌木铁线莲种子发芽率达64.45%和53.33%。由此可见，50 mg/L GA3处理下发芽率、发芽势和发芽指数最高。

当GA3浓度逐渐提高，短尾铁线莲种子发芽率、发芽势和发芽指数呈下降趋势。而随6-BA浓度增加，短尾铁线莲发芽率及发芽势呈上升趋势。低浓度GA3和高浓度6-BA处理的促进效果明显。GA3浓度为10 mg/L时，短尾铁线莲种子发芽率达最大值55.56%，同时，该处理下种子发芽势和发芽指数显著高于其他处理(P<0.05)。

粗齿铁线莲在自然条件下发芽困难，发芽率极低，仅2.22%。低浓度GA3溶液处理对粗齿铁线莲的促进效果明显，GA3浓度为10 mg/L时，发芽率、发芽势和发芽指数分别是对照的10.01倍、13.01倍和2.04倍。各浓度6-BA对粗齿铁线莲种子的萌发促进作用不明显，6-BA浓度为80 mg/L时，粗齿铁线莲种子发芽率较高，是对照的7.51倍。由此可见，粗齿铁线莲种子萌发的最适处理是10 mg/L GA3溶液。

2.4 浸种温度对4种铁线莲种子萌发的影响

不同浸种温度对4种铁线莲属植物种子萌发的影响见表5。

表5 不同浸种温度对4种铁线莲属植物种子萌发的影响Table 5 Effects of soaking seeds under different water temperatures on the germination characteristics of four species of Clematis

由表5可知，随着浸种温度的升高，黄花铁线莲种子发芽率呈先增后降的趋势。在25 ℃温水浸种处理下，种子发芽率和发芽指数最高，分别为55.55%、2.94。15～30 ℃温水处理下，黄花铁线莲种子的发芽势无显著差异(P>0.05)。各处理中，25 ℃为黄花铁线莲种子浸泡的适宜水温。

对于灌木铁线莲而言，种子发芽率和发芽势在15～30 ℃之间出现波动变化，但变化不明显。30 ℃时发芽率、发芽势和发芽指数均最高，分别为41.11%、23.33%和2.30。故灌木铁线莲浸种的适宜水温为30 ℃。

短尾铁线莲种子发芽率、发芽势随着浸种温度的升高呈先上升后下降的趋势。20 ℃温水浸种处理时短尾铁线莲种子发芽率为45.55%、发芽势为38.89%、发芽指数为3.50，各项指标都最高。较低的浸种温度可以提高短尾铁线莲种子发芽率和发芽势，以20 ℃处理下种子发芽率情况最好。

水温过高不利于粗齿铁线莲种子萌发，随着浸种温度的升高，种子的发芽率、发芽势和发芽指数均呈下降的趋势。15 ℃浸种处理下粗齿铁线莲种子发芽率、发芽势和发芽指数最高，分别为25.56%、13.33%和1.58。可见，粗齿铁线莲浸种温度以15 ℃最佳。

2.5 贮藏方式对4种铁线莲种子萌发的影响

不同贮藏方式对4种铁线莲属植物种子萌发的影响见表6。

表6 不同贮藏方式对4种铁线莲属植物种子萌发的影响Table 6 Effects of different storage methods on the germination characteristics of four species of Clematis

由表6可知，黄花铁线莲种子在不同贮藏方式处理下，各发芽指标均表现出较大差异，经过地窖层积沙藏处理的种子发芽率、发芽势和发芽指数最高，分别为51.11%、37.78%和4.29。常温贮藏、4 ℃冷藏，-20 ℃冷冻和4 ℃层积沙藏的种子发芽率分别为37.78%、33.33%、26.67%和36.67%，差异均未达显著水平(P>0.05)。可见，黄花铁线莲最佳贮藏方式为地窖层积沙藏。

灌木铁线莲种子经4 ℃层积沙藏60 d后，种子发芽率、发芽势和发芽指数最高，分别为78.89%、70.00%和7.10， 与常温贮藏相比差异显著(P<0.05)。常温贮藏、4 ℃冷藏和-20 ℃冷冻对该种子发芽势、发芽指数无显著影响(P>0.05)。可见，4℃层积沙藏可有效打破灌木铁线莲种子休眠。

5种贮藏方式对短尾种子发芽率、发芽势和发芽指数影响不同。短尾铁线莲种子经地窖层积沙藏60 d发芽率最高，达38.89%，经-20 ℃冷冻和4 ℃层积沙藏后，发芽率分别为32.22%、28.89%，常温贮藏及4 ℃冷藏时，发芽率仅17.78%、14.44%。故短尾铁线莲种子收获后可采用地窖层积沙藏处理，提高发芽率。该处理下，短尾铁线莲种子发芽率(38.89%)、发芽势(35.56%)和发芽指数(3.84)均显著高于常温贮藏(P<0.05)。

粗齿铁线莲种子发芽率和发芽势经过4 ℃层积沙藏(51.11%、34.44%)和地窖层积沙藏(53.33%、28.89%)明显大于常温贮藏(40.00%、3.33%)、4 ℃冷藏(38.89%、5.56%)和-20 ℃冷冻(31.11%、4.44%)。经地窖层积沙藏后的种子发芽指数为2.69，显著高于4 ℃层积沙藏(2.05)(P<0.05)。说明地窖层积沙藏处理下粗齿铁线莲种子发芽情况最好。

3 结果与讨论

试验结果表明，10 mg/L的GA3可以有效提高黄花铁线莲、短尾铁线莲及粗齿铁线莲种子的发芽率，发芽率分别为55.89%、55.56%和22.22%，50 mg/L GA3是灌木铁线莲种子发芽的最适浓度，发芽率为64.45%。黄花铁线莲适宜浸种水温为25 ℃，灌木铁线莲最适浸种水温为30 ℃，短尾铁线莲最适浸种水温为20 ℃，粗齿铁线莲种子萌发适宜水温为15 ℃，发芽率分别为55.55%、45.55%、25.56%和41.11%。沙藏对4种铁线莲种子萌发有明显促进作用，黄花铁线莲、短尾铁线莲和粗齿铁线莲的最适贮藏条件为地窖层积沙藏，发芽率分别为51.11%、38.89%和51.11%，灌木铁线莲的最适贮藏条件为4 ℃层积沙藏，发芽率为78.89%。从试验结果来看，激素处理、温水浸种和层积沙藏均能显著提高黄花铁线莲种子发芽率，因此在种子萌发过程中可以3种方式结合使用。经激素浸种后短尾铁线莲种子发芽率显著高于温水浸种和层积沙藏处理，在种子萌发过程中可使用激素处理。对于灌木铁线莲及粗齿铁线莲，层积沙藏较温水浸种和激素处理效果显著，在实际育种过程中种子收获后可以采用层积沙藏提高种子发芽率。

影响种子萌发的因素较多，其中大多数是由于种子的自身原因导致休眠，通过人工打破休眠可以有效解除休眠并促进种子萌发[8-9]。植物外源激素通过影响种子生理代谢过程，解除种子休眠从而促进种子快速萌发，GA3可诱导水解酶的产生，降解种子内部的贮藏物质，促进种子萌发[10]。毛蕊铁线莲最适宜的GA3浓度为200 mg/L[11]，短柱铁线莲的最适浓度为50 mg/L[12]，雾灵香花芥种子在赤霉素浓度为400～500 mg/L时发芽率最高[13]。山木通最适宜的6-BA浓度为30 mg/L[14]，大花银莲花种子在6-BA浓度为300 mg/L时发芽率最高[15]。低浓度赤霉素对促进4种野生铁线莲种子发芽率的效果更为显著，GA3较6-BA更适宜4种野生铁线莲种子萌发，这与大叶铁线莲、齿叶铁线莲[15]及粉绿铁线莲[16]研究结果相似。温水浸种可以软化种皮增强吸水能力，稀释降低发芽抑制物，有效提高种子发芽率[17]。黎彩霞对毛蕊铁线莲种子萌发的研究结果表明，20 ℃温水浸种后种子发芽率显著提高[11]，大叶铁线莲在25 ℃温水浸种后发芽率最高[15]。因此，温水浸种起到与激素相似的促进效果，但温度过低不利于种子萌发所需营养物质的转化，温度过高可能会破坏种胚营养物质活性，降低发芽率[18]。本试验中，温度达35 ℃时，4种种子发芽率下降明显。室温贮藏严重影响种子发芽率，主要原因是由于空气的干燥，种子呼吸作用促使种子营养物质消耗增加，剩余的营养物质不能支持种子的萌发[19]。王泽等对梭梭种子的研究表明，4 ℃贮藏方式可延缓种子活力的降低幅度，这是由于自然温度条件中的湿度变化较大，而冰箱中的湿度比较稳定[20]。陈文认为，层积沙藏可以增加种皮透性，加速种子内部新陈代谢、促进赤霉素和细胞分裂素等激素的合成，降解或转化脱落酸等抑制激素，同时促进胚的代谢、生长过程所利用的物质如蔗糖、可溶性总糖和蛋白质等合成，加速种子萌发[21]。本研究可为之后铁线莲属植物提供最适种子发芽处理的方法，为提高铁线莲种子发芽率提供了参考。此外，铁线莲种子萌发也会在一定程度上受种子原产地、光照及其他生长调节剂的影响，具体影响有待进一步试验探讨。