不同种皮预处理对滇牡丹种子吸水特性及萌发的影响

和桂青 李兆光 侯志江 和琼姬 李燕 叶磊 杨文高 王蕊 袁文珏

摘要 [目的]了解不同种皮预处理滇牡丹种子的吸水特性及萌发情况。[方法]测定4种不同种皮预处理滇牡丹种子萌发过程的物理吸水曲线并拟合曲线回归方程，进一步观测该批种子在15 ℃温箱中的萌发情况并进行相关分析。[结果]滇牡丹种子吸水到饱和所需的时间为144～216 h，浸泡时间与吸水量之间的关系符合对数曲线；萌发情况以50 ℃热水处理的滇牡丹生根率最高，达93.33%，其平均根长、平均侧根数、平均芽长、侧根率、萌发率均在各处理中最高；平均根长与平均侧根数、侧根率呈极显著正相关，萌芽率与平均侧根数、平均芽长、侧根率呈显著正相关。[结论]不同种皮预处理能有效提高种子吸水率，减少种子浸泡时间；种子播前通过较长时间（144～216 h）的水浸泡可提高滇牡丹种子的生根率，宜采用50 ℃热水处理滇牡丹种子。

关键词 滇牡丹；种子吸水特性；萌发情况；曲线回归；相关分析

中图分类号 S722 文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2024）02-0097-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.02.020

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Effects of Different Seed Coat Pretreatments on Water Absorption Characteristics and Germination of Paeonia delavayi Seeds

HE Gui-qing，LI Zhao-guang，HOU Zhi-jiang et al

（Institute of Alpine Economic Plants，Yunnan Academy of Agricultural Sciences，Lijiang，Yunnan 674199）

Abstract [Objective]In order to understand the different seed coat pretreatments on water absorption characteristics and germination of P.delavayi seeds. [Method]We determined the physical water absorption curves and fitted the curve regression equation of P.delavayi seeds which were used four different seed coat pretreatments，and further observed the germination of the seeds in 15 ℃ incubator and carried out the correlation analysis. [Result]The time required for P.delavayi seeds to absorb water to saturation was 144-216 h，and the relationship between soaking time and water absorption is accords with the logarithmic curve. The highest rooting rate was 93.33 % which have treated with 50 ℃ hot water. The average root length，average lateral root number，average bud length，lateral root rate and germination rate were the highest in all treatments，and the average root length was a highly significant positive correlation with the average lateral root number and lateral root rate，the germination rate was a significant positive correlation with the average number of lateral roots，average bud length and lateral root rate. [Conclusion]Different pretreatments of seed coats can effectively improve seed water absorption and reduce seed soaking time. The rooting rate of P.delavayi seeds could be improved by soaking in water for a long time （144-216 h） before sowing，and 50 ℃ hot water should be used to treat P.delavayi seeds.

Key words Paeonia delavayi;Seed water absorption characteristics;Germination;Curve regression;Correlation analysis

基金項目 云南省科技厅中央引导地方专项科技发展专项“云南特色木本油料植物滇牡丹科技创新基地建设”（202107AB110012）；云南省科技厅基础研究计划项目“滇西北重要野生植物种质资源发掘利用”专题“植物种质资源收集、扩繁工厂建设与利用”（202101BC070003-51）；云南省财政厅专项“高山农业科技创新及成果展示转化”（云财农〔2022〕13号）。

作者简介 和桂青（1989—），女，云南丽江人，助理研究员，硕士，从事经济作物种质资源研究。*通信作者，研究员，从事经济植物研究。

收稿日期 2023-03-28；修回日期 2023-04-27

滇牡丹（Paeonia delavayi）为芍药科芍药属牡丹组植物，属我国特有的野生牡丹资源，也是我国西南地区特有珍稀种质资源，主要分布于云南中部和西北部、四川西部、西藏东南部。滇牡丹有药用、观赏及油用的价值。滇牡丹具有无性繁殖和种子繁殖2种生殖方式，在野生居群中，地下茎延伸的无性繁殖看似更占优势，但在人工繁育中，滇牡丹主要通过种子育苗的方式繁殖。前人的研究多集中于打破滇牡丹上下胚轴的方法，刘秀贤等研究表明，不同温度及赤霉素处理能有效解除滇牡丹种子下胚轴的休眠；潘温文等研究表明，微波辐射和赤霉素处理能解除滇牡丹下胚轴休眠；杨海岩等研究了不同基质层积对于滇牡丹生根的影响。芍药属植物的种子休眠主要受种皮的机械阻碍作用，其种皮的透水和透气性是影响芍药属植物种子萌发的重要因素。目前，有关滇牡丹种子的吸水特性研究鲜见报道。滇牡丹成熟种子呈黑褐色，因其种皮质地坚硬、通透性较弱、木质化程度高，种子萌发速度较慢。水分是种子萌发的首要条件，萌发从种子的吸胀开始，只有种子细胞内自由水增多，才有可能使种子中一部分贮藏物质变成溶胶，同时使酶由结合状态转变为溶解状态而起催化作用。滇牡丹种子通过直接播种后在土壤中吸水萌发过程中存在萌发缓慢的问题，针对上述问题，可通过播前种子浸泡的方法提高萌发效率。因此，笔者开展了不同种皮预处理对滇牡丹种子吸水特性及萌发的研究，以期为种子育苗前的种子预处理方式及浸种时间提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

滇牡丹种子为2018年9月底采收自云南省丽江市玉龙县宝山乡云南省农业科学院高山经济植物研究所大坪坝科研基地的滇牡丹栽培品种。选取成熟饱满、无病虫害的种子，自然风干90 d后，供试种子的千粒重为829.07 g，种子含水量为27.95%。

1.2 方法

1.2.1 不同种皮预处理滇牡丹种子吸水特性的测定。

试验设置3个不同的种皮预处理及空白对照：①95%乙醇浸泡30 min；②河沙摩擦处理至种皮粗糙；③50 ℃热水处理30 min；④空白对照（CK）。每处理设置3次重复，每重复滇牡丹种子30粒，重量为（25.00±0.10）g。将不同种皮预处理的滇牡丹种子分别放入广口瓶，加入蒸馏水，加水量为没过滇牡丹种子5 cm，之后每6 h测定种子吸水量（将瓶子中的种子倒出，擦干种子表面的水分后称量其重量），直至种子吸水达到饱和状态。绘制不同种皮预处理后滇牡丹种子萌发过程的物理吸水曲线。种子吸水试验于室温条件下进行。

种子吸水量=各時间段的种子重量-原始的种子重量

种子吸水率=种子吸水量/种子吸水时间

1.2.2 滇牡丹种子萌发情况的测定。

将用于测定不同种皮预处理吸水特性的滇牡丹种子置于15 ℃温箱中用河沙层积，当滇牡丹种子连续5 d种子不再萌发则试验结束。滇牡丹萌发试验结束后，继续在培养箱中观察胚芽萌发情况，于60 d后用游标卡尺测量滇牡丹萌发之后的根长、芽长及萌发的侧根数，计算滇牡丹种子的生根率、侧根率、萌芽率。

生根率=（生根数/供试种子数）×100%

侧根率=（有侧根的种子数/生根数）×100%

萌芽率=（萌芽数/生根数）×100%

平均根长=∑根长/生根数

平均侧根数=∑侧根数/生根数

平均芽长=∑芽长/萌芽数

1.3 数据统计与分析

试验数据采用Excel 2010和SPSS 22数据处理系统进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同种皮预处理滇牡丹种子吸水特性

通过测定不同浸泡时间滇牡丹种子的吸水量，绘制种子吸水率曲线，结果见图1。图1显示，滇牡丹种子种皮在不同预处理下其种子吸水率均呈“S”形，主要形成3个阶段，即快速吸水期、缓慢吸水期和平缓吸水期，不同预处理下3个阶段所处的时间及吸水率不同，表明吸水的快慢有差异。处理①快速吸水期（0～<6 h）的种子吸水率为0.500 0 g/h，缓慢吸水期（6～<48 h）的种子吸水率为0.123 1 g/h，平缓吸水期（≥48 h）的种子吸水率为0.021 0 g/h；处理②快速吸水期（0～<18 h）的种子吸水率为0.322 2 g/h，缓慢吸水期（18～<48 h）的种子吸水率为0.114 0 g/h，平缓吸水期（≥48 h）的种子吸水率为0.018 3 g/h；处理③快速吸水期（0～<6 h）的种子吸水率为0.250 0 g/h，缓慢吸水期（6～<84 h）的种子吸水率为0.081 0 g/h，平缓吸水期（≥84 h）的种子吸水率为0.013 0 g/h；处理④快速吸水期（0～<30 h）的种子吸水率为0.112 7 g/h，缓慢吸水期（30～<96 h）的种子吸水率为0.073 6 g/h，平缓吸水期（≥96 h）的种子吸水率为0.020 7 g/h。种子吸水量达到饱和后，各处理的吸水量表现为处理②（10.98 g）>处理①（10.94 g）>处理④（CK）（10.72 g）>处理③（9.22 g）；种子吸水达到饱和所需时间以处理②最短，处理④（CK）最长，表现为处理②（144 h）<处理①（180 h）<处理③（192 h）<处理④（CK）（216 h）。

为明确不同处理滇牡丹种子的浸泡时间与吸水量之间的关系，用SPSS 22数据处理系统进行了回归曲线估计分析，发现4种不同种皮预处理下，浸泡时间与吸水量之间关系符合对数曲线，R>0.96，P<0.01，达极显著水平，拟合效果好，其曲线方程见表1。由对数曲线方程可以看出，随着浸泡时间的延长，其吸水量的增量以CK最多。

2.2 不同种皮预处理滇牡丹种子萌发情况

对不同种皮预处理滇牡丹种子萌发情况进行差异性分析，结果见表2。由表2可知，生根率在处理②、处理③、处理④（CK）间差异不显著，与处理①达到极显著差异水平（P<0.01），其中以处理③的生根率最高，达93.33%，其次为处理②、处理④（CK），生根率分别为87.78%、86.67%，而处理①的生根率最低，仅36.67%；平均根长以处理③高，达9.53 cm，与其他3个处理间达到极显著差异水平（P<0.01）；平均侧根数和平均芽长均以处理③最高，分别为1.57条、4.67 cm，但与其他3个处理间差异不显著；侧根率以处理③最高，达41.77%，与处理①、②间差异显著（P<0.05）；萌芽率以处理③最高，达26.76%，而处理①仅为6.67%，二者间差异显著（P<0.05）。

对不同种皮预处理滇牡丹种子萌发情况的生根率、平均根长、平均侧根数、平均芽长、侧根率、萌芽率6个指标进行相关分析，结果见表3。由表3可知，平均根长与平均侧根数、侧根率均呈极显著性正相关，其相关系数分别为0.739、0.735；萌芽率与平均侧根数、平均芽长、侧根率均呈显著正相关，其相关系数分别为0.589、0.673、0.634。

3 结论

3.1 滇牡丹种子吸水特性

滇牡丹种子吸水到饱和所需的时间较长，为144～216 h。不同种皮预处理后能有效提高种子吸水率，减少种子浸泡时间。由不同种皮预处理滇牡丹种子的吸水率可以得出，刚开始吸水6 h时，以乙醇浸泡30 min的吸水速率最高，吸水12 h后以河沙摩擦处理的吸水速率最高，同时以河沙摩擦处理的吸水量达到饱和所需的时间最短，吸水量最高。这说明河沙摩擦处理滇牡丹种子能有效提高其种皮的通透性，有利于种子吸水。不同种皮预处理下，浸泡时间与吸水量之间的关系符合对数曲线。

3.2 滇牡丹种子萌发情况

生根率以50 ℃热水处理最高，达93.33%，其次为河沙摩擦处理和空白对照，生根率分别为87.78%、86.67%。50 ℃热水处理的平均根长、平均侧根数、平均芽长、侧根率、萌发率均在各处理中最高，但因滇牡丹种子上胚轴的休眠，其萌发率最高仅达到26.76%。平均根长与平均侧根数、侧根率呈极显著性正相关，萌芽率与平均侧根数、平均芽长、侧根率均呈显著正相关。

4 讨论

滇牡丹种子具有双重休眠特性，即上胚轴和下胚轴的休眠。该研究的4种不同种皮预处理下，滇牡丹种子的萌芽率最高也才达到26.76%，认为与滇牡丹上胚轴的休眠有关。前人研究表明，下胚轴的长度会影响上胚轴的萌发，低温和赤霉素可有效打破上胚轴的休眠。在自然播种的情况下，主要依靠冬季土壤低温来打破上胚轴的休眠，因此，只有有效缩短下胚轴萌发的时间，使其在自然低温前下胚轴就已萌发并长到一定的长度，才能促使来年春季上胚轴萌发成苗。如若在自然低温前下胚轴未萌发，种子将进一步完成下胚轴的萌发阶段，后期无低温的诱导，上胚轴将继续休眠，则会造成滇牡丹播种2年后才出苗的现象。促進滇牡丹种子萌发的外部环境因素主要有温度、水分，因此，认为滇牡丹种子萌发前的吸水阶段对种子下胚轴萌发时间起到关键作用，自然风干的滇牡丹种子需要播前水浸泡处理并给予适宜的温度便能有效地提高种子萌发率。

参考文献

[1]洪德元，周世良，何兴金，等.野生牡丹的生存状况和保护[J].生物多样性，2017，25（7）：781-793.

[2]韩继刚，李晓青，刘炤，等.牡丹油用价值及其应用前景[J].粮食与油脂，2014，27（5）：21-25.

[3]孙金金，李苏雨.云南省野生滇牡丹生境调查及结实能力探究[J]. 南方农业，2017，11（3）：105-106.

[4]肖丰坤，施蕊，耿菲菲，等.滇牡丹籽油的超临界CO萃取工艺优化及其脂肪酸成分分析[J].中国油脂，2015，40（6）：12-14.

[5]张延龙，韩雪源，牛立新，等.9种野生牡丹籽油主要脂肪酸成分分析[J].中国粮油学报，2015，30（4）：72-75，79.

[6]刘秀贤，张艳丽，马宏，等.滇牡丹种子休眠解除效应研究[J].种子，2013，32（2）：9-12.

[7]潘温文，李伟，谭芮，等.不同处理对滇牡丹种子萌发及幼苗生长的影响[J]. 西部林业科学，2014，43（2）：48-52.

[8]杨海岩，王莲英，袁涛.滇牡丹及其天然杂交种种子快速萌发的研究[J].中国农学通报，2011，27（6）：74-77.

[9]孙晓梅，张萌萌，高昊丹，等.芍药种皮特性的研究[J].北方园艺，2012（6）：55-57.

[10]孙晓梅，杨盼盼，杨宏光，等.芍药种子破除休眠方法研究[J].辽宁农业科学，2013（4）：20-22.

[11]宋焕芝，于晓南，沈苗苗.芍药属植物种子双重休眠特性与破眠技术研究进展[J].种子，2011，30（3）：67-70.

[12]郭雪. 影响滇牡丹种子休眠与萌发的因素[J].现代园艺，2022，45（8）：33-34，37.

[13]王小芳.几种牡丹种子萌发的初步研究[D].北京：北京林业大学，2008.

[14]孟家松，朱梦圆，孙静，等.芍药属植物种子研究进展[J].种子，2017，36（6）：50-54.

[15]范丙友，高水平，史国安，等.赤霉素和低温打破牡丹上胚轴休眠技术研究[J].种子，2007，26（3）：1-3.

[16]金飚，丁玲，何小弟，等.芍药种子露地播种和低温贮藏过程中内源激素含量的变化[J].南京林业大学学报（自然科学版），2006，30（1）：45-48.

[17]李秀珍，李学强，马慧丽，等.不同处理对牡丹和芍药种子发根及发芽的影响[J].种子，2004，23（3）：59-60.

[18]龚洵，潘跃芝，杨志云.滇牡丹的多样性和现状评估[J].西北植物学报，2003，23（2）：218-223.