山丹丹种子吸水规律研究

邓新为，毛 超，何亚蓉，齐向英

(延安大学 生命科学学院，陕西 延安 716000)

山丹丹学名山丹(Liliumpumilum.DC)，是百合科百合属多年生的野生植物[1]。2016年确认为延安市市花，其花形和花色具有较好的观赏价值，广泛用于城市美化和园林造景，其鳞茎富含淀粉、蛋白质、脂肪、生物碱、钙、磷、铁等成分，可供食用，也具备较高的药用价值[2]。山丹丹繁殖方式主要有小鳞茎繁殖、鳞片繁殖、珠芽繁殖和种子繁殖等[3]。山丹丹具抗寒、抗病等优良性状，是百合抗性育种和品质改良的重要基因资源[4-6]。山丹丹作为观赏、药用性较高的植物，其种子具有休眠现象，且种子常携带大量微生物，故其采用种子繁殖成活率较低[7，8]。有研究表明，百合种子采用温水浸泡有助于促进其萌发[9，10]。本文结合已有文献报道，在种子收获后设置不同环境，以自来水、蒸馏水浸泡种子，探究其吸水规律，为提高山丹丹种子发芽率提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选取饱满、胚发育良好的成熟山丹丹种子作为试验材料。试验用材料由山丹生物科技有限公司提供，采于2020年10月上旬。试验于10月下旬在延安大学进行。

1.2 试验方法

由于10月下旬已经开始供暖，实测室内温度为27℃，以该温度为室内温度，不考虑日夜变化。另外设计25℃和30℃为恒温，在恒温培养箱中实现。

取蒸馏水、自来水各500 mL。其中自来水蒸沸后放凉备用(煮沸的目的是为了防止水质在短时间内发生霉变)。

设计对照组和试验组。

对照组在蒸馏水中进行，置于室温下。对照组吸水结束以有部分种子露白为标志。

试验组设置4个处理，其中试验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组均在蒸馏水中进行，并分别置于室温27℃、25℃和30℃恒温培养箱中；试验Ⅳ组在自来水中，置于室温27℃下在净化工作台内进行。

试验开始前每组分别精选3个1000粒种子作为研究材料。将选取好的材料置于塑料滤网合并称重，试验开始后将种子和滤网同时投入准备好的溶液中，在不同的时间点合并称重，最终计算时以每次合并称重量减去滤网重量为准。结果表示为千粒种子重量的平均值±标准差。

试验组每隔2 h从水中取出，用滤纸吸干表面水分，用分析天平称重，至重量不再增加为止，计算吸水量、吸水速率及平均吸水速率。

吸水速率(mg/min)=(M本次重量-M前一次重量)/H吸水时间；

平均吸水速率(mg/min)=(M最后一次称重量-M第一次重量)/H吸水时间。

2 结果和分析

整个吸水过程在不同的水环境和不同试验温度条件下，均表现出三段式吸水现象。种子吸水速率>1 mg/min的时间均出现在10 h以前(见表1)。

对照组一直浸泡在蒸馏水中，在试验进行到吸水30 h时，有部分种子已经露白。试验组也有部分种子种皮涨破，最终确定为种子饱和吸水量时间为30 h。此时对照组千粒种子平均重量为7.351 g，增重4.595 g，增重系数为1.677。试验Ⅳ组在自来水中，室温下净化工作台内增重量为4.585 g，增重系数为1.807。其它各试验组中增重量最大的是试验Ⅲ组，在30℃恒温培养箱中的吸水试验，增重量达到5.424 g，增重系数为2.056。

室温环境下，蒸馏水中浸没的种子在0～4 h时，是其吸水量上升最快的阶段，4～22 h期间其种子吸水量呈缓慢上升趋势。浸没至22 h以后趋向于稳定。

在25℃恒温培养箱环中，在0～4 h时，其吸水量上升最快，4～16 h期间其种子吸水量呈缓慢上升趋势。浸没至18 h以后，种子吸水量变化很小，至26 h后，种子几乎不再吸水。

在30℃恒温培养箱中，种子在0～8 h时，吸水量变化最快，浸没14 h以后，其种子吸水量上升缓慢。浸没至26 h以后，种子吸水量变化很小，几乎不再吸水。

室温环境下，煮沸的自来水中，种子在0～4 h时，其吸水量上升最快，4～10 h，其吸水量逐渐减缓，10 h以后，其种子吸水量上升很慢。浸没至24 h以后，种子吸水量变化很小。

3 讨论

由于种子在萌发前的吸水过程主要是蛋白质的吸涨作用，所以种子吸水是一个持续的过程。第一阶段是由于细胞内容物中亲水物质所引起的吸涨作用，这是一个物理过程；在第二阶段中，细胞利用已吸收的水分进行代谢作用；直到第三阶段，由于胚的迅速长大和细胞体积的加大，重新吸水，这时的吸水是与代谢作用相连的渗透性吸水[11]。本试验中，种子的吸水阶段为快速上升、缓慢上升、不再明显上升三个阶段。风干的种子细胞中自由水含量较少，主要以结合水的形式存在[12]。风干的种子只有吸收足够的水才能进行旺盛的代谢活动，使胚生长[13]。本试验中，山丹丹种子在经过前2 h的快速吸水阶段后，其自由水含量升高，种子代谢速率大大增加，为其萌发提供了必要的条件。百合种子的吸水力越好，其形态上表现得越饱满，生理学上特征为代谢活动越强，越容易萌发。有研究表明，种子在适宜温度范围中，较高温度可促进种子中的酶活性增强，从而促进其代谢，打破休眠开始萌发[14]。本试验中，种子在0～2 h的快速吸水阶段，处于同种水质下，30℃培养箱中种子吸水速度最快，这也说明较高的环境温度有效促进了种子的吸水速率。其原因也可能是在较高温度环境下，种子细胞由于受到环境温度的胁迫，其代谢速度加快，而种子细胞为了适应这种环境，选择吸收外界的水来补充自由水以保证其正常代谢。

4 结论

山丹丹种子吸水过程可分为快速增长期、平缓期、饱和期。山丹丹种子完全浸没在自来水和蒸馏水中，前2 h为其吸水速度峰值，吸水量上升最快，在2～14 h阶段，其吸水速度逐渐趋于平缓。浸没至14 h以后，其吸水量上升缓慢，不再快速增加，至24 h左右开始不再明显增加，趋于吸水饱和状态。在蒸馏水中，随着培养温度的逐渐升高，山丹丹种子总吸水量呈递增趋势。

整个研究过程中温度对山丹丹吸水的总趋势没有影响，对吸水量有较大的影响。30℃恒温培养条件下的山丹丹种子吸水量大于所有吸水量。