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不同处理对芒苞草种子室内萌发的影响

杨晨宇 邓亨宁 曹学兴 徐波

杨晨宇, 邓亨宁, 曹学兴, 等. 不同处理对芒苞草种子室内萌发的影响[J/OL]. 四川林业科技, 2024, 45[] doi: 10.12172/202311130001
引用本文: 杨晨宇, 邓亨宁, 曹学兴, 等. 不同处理对芒苞草种子室内萌发的影响[J/OL]. 四川林业科技, 2024, 45[] doi: 10.12172/202311130001
YANG C Y, DENG H N, CAO X X, et al. Effect on different treatments on indoor seed germination of Acanthochlamys bracteata[J/OL]. Journal of Sichuan Forestry Science and Technology, 2024, 45[] doi: 10.12172/202311130001
Citation: YANG C Y, DENG H N, CAO X X, et al. Effect on different treatments on indoor seed germination of Acanthochlamys bracteata[J/OL]. Journal of Sichuan Forestry Science and Technology, 2024, 45[] doi: 10.12172/202311130001

不同处理对芒苞草种子室内萌发的影响


doi: 10.12172/202311130001
详细信息
    作者简介:

    杨晨宇(1998—),男,硕士研究生,研究方向为种质资源繁育。E-mail: 913805524@qq.com

    通讯作者: 徐波(1983—),男,博士,副研究员,研究方向为植物系统发育、进化与生物地理学研究。E-mail: xubo@cib.ac.cn
  • 基金项目:  国家科技部重点研发项目(2020YFE0203200);华能集团总部科技项目“HNKJ20-H23高寒区水电站植被恢复技术优化与集成”资助。
  • 中图分类号: Q945

Effect on different treatments on indoor seed germination of Acanthochlamys bracteata

More Information
  • 摘要: 为了研究易危植物芒苞草种子的萌发特性,探寻适宜的萌发策略,实验设置了不同的光照、温度条件,并用不同种类和浓度的生长激素处理种子,分析不同处理组的发芽率、发芽势和发芽指数。实验结果表明,温度和光照对芒苞草种子萌发的影响最为显著,温度是决定性因素;25℃、12 h/12 h光照条件下芒苞草种子的发芽势、发芽指数最高;三种植物激素中,10 mg/L的GA3对芒苞草种子萌发的促进效果最显著。实验得出的最佳处理组是用10 mg/L的GA3溶液处理种子并将其置于20℃、12 h/12 h光照条件中培养,其发芽率、发芽势、发芽指数分别为93 %、50 %、24.78。
  • 图  1  芒苞草种子在不同处理条件下的发芽率(%)

    注:不同的小写字母表示不同处理条件下差异显著(P<0.05)

    Fig.  1  The germination rate under different processing conditions (%) of Acanthochlamys bracteate.

    图  2  芒苞草种子在不同处理条件下的发芽势(%)

    注:不同的小写字母表示不同处理条件下差异显著(P<0.05)

    Fig.  2  The germination potential under different processing conditions (%) of Acanthochlamys bracteate

    图  3  芒苞草种子在不同处理条件下的发芽指数

    注:不同的小写字母表示不同处理条件下差异显著(P<0.05)

    Fig.  3  The germination index under different processing conditions of Acanthochlamys bracteate.

    表  1  芒苞草种子萌发全面试验设计表

    Tab.  1  Comprehensive experimental design table of seed germination of Acanthochlamys bracteate

    处理条件G1G2G3N1N2N3I1I2I3CK
    1.30℃+12h光照YYYYYYYYYY
    2.30℃+24h光照YYYYYYYYYY
    3.30℃+黑暗YYYYYYYYYY
    4.25℃+12h光照YYYYYYYYYY
    5.25℃+24h光照YYYYYYYYYY
    6.25℃+黑暗YYYYYYYYYY
    7.20℃+12h光照YYYYYYYYYY
    8.20℃+24h光照YYYYYYYYYY
    9.20℃+黑暗YYYYYYYYYY
      注: “Y”代表一个实验处理组
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    表  2  芒苞草种子在不同处理条件下的发芽率(%)

    Tab.  2  Germination rate of Acanthochlamys bracteate seeds under different treatment conditions (%)

    处理条件G1G2G3N1N2N3I1I2I3CK
    152739085663358738454
    245475473431348496544
    32533274656934191536
    472937084607866786166
    527295743547551643446
    61307622101128
    78182515251810212012
    86581311181281010
    93433598832
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    表  3  芒苞草种子在不同处理条件下的发芽势(%)

    Tab.  3  Germination potential of Acanthochlamys bracteate seeds under different treatment conditions (%)

    处理条件G1G2G3N1N2N3I1I2I3CK
    123364456531739574225
    23327312620525204635
    3空白
    459504642324057414326
    57112117262218311633
    6空白
    726931211233
    81111332124
    9空白
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    表  4  芒苞草种子在不同处理条件下的发芽指数

    Tab.  4  Germination index of Acanthochlamys bracteate seeds under different treatment conditions

    处理条件G1G2G3N1N2N3I1I2I3CK
    16.478.5511.7210.238.164.107.2910.2110.666.78
    26.256.327.028.864.921.376.316.138.925.66
    3空白
    417.8224.7814.9211.985.4013.5912.7219.187.3010.32
    55.233.617.467.249.3412.469.579.623.366.67
    6空白
    70.511.341.871.181.871.110.961.622.000.83
    80.420.310.500.760.671.030.930.390.710.66
    9空白
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    表  5  不同处理下芒苞草种子的发芽率、发芽势、发芽指数显著性分析

    Tab.  5  Significant analysis of germination rate, germination potential, and germination index of Acanthochlamys bracteate under different treatments

    组别发芽率(%)发芽势(%)种子发芽指数
    1+G390b44ef11.72g
    1+N185c56b10.23i
    1+I273e57ab10.21j
    1+I384c42fg10.66h
    4+G172ef59a17.82c
    4+G293a50c24.78a
    4+G370f46d14.92d
    4+N184c42fg11.98f
    4+N378d40g13.59e
    4+I278d41g19.18b
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    表  6  GA3、温度和光照的三因素方差分析

    Tab.  6  Three-factor ANOVA of GA3, temperature and light

    差异源 平方和 df 均方 F p
    Intercept 29601.333 1 29601.333 147.597 0.000*
    GA3 452.667 2 226.333 1.129 0.343
    温度 8258.667 2 4129.333 20.589 0.000*
    光照 8344.222 2 4172.111 20.803 0.000*
    Residual 4011.111 20 200.556
      R ²: 0.810
      * P<0.01
    下载: 导出CSV

    表  7  IBA、温度和光照的三因素方差分析

    Tab.  7  Three-factor ANOVA of IBA, temperature and light

    差异源 平方和 df 均方 F p
    Intercept 34848.148 1 34848.148 191.248 0.000*
    光照 5494.741 2 2747.370 15.078 0.000*
    温度 8613.852 2 4306.926 23.637 0.000*
    IBA 516.963 2 258.481 1.419 0.265
    Residual 3644.296 20 182.215
      R ²: 0.801
      * P<0.01
    下载: 导出CSV

    表  8  NAA、温度和光照的三因素方差分析

    Tab.  8  Three-factor ANOVA of NAA, temperature and light

    差异源 平方和 df 均方 F p
    Intercept 1029.613 1 1029.613 2.560 0.125
    光照 4649.389 2 2324.695 5.780 0.010*
    温度 8017.147 2 4008.574 9.967 0.001*
    NAA 3065.942 2 1532.971 3.812 0.040
    Residual 8043.333 20 402.167
      R ²: 0.623
      * P<0.01
    下载: 导出CSV
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    [11] 袁莲珍, 杨斌, 刘际梅, 史富强.  外源植物激素对杉木种子萌发及苗木生长的影响 . 四川林业科技, doi: 10.12172/202006220001
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    出版历程

    不同处理对芒苞草种子室内萌发的影响

    doi: 10.12172/202311130001
      作者简介:

      杨晨宇(1998—),男,硕士研究生,研究方向为种质资源繁育。E-mail: 913805524@qq.com

      通讯作者: 徐波(1983—),男,博士,副研究员,研究方向为植物系统发育、进化与生物地理学研究。E-mail: xubo@cib.ac.cn
    基金项目:  国家科技部重点研发项目(2020YFE0203200);华能集团总部科技项目“HNKJ20-H23高寒区水电站植被恢复技术优化与集成”资助。
    • 中图分类号: Q945

    摘要: 为了研究易危植物芒苞草种子的萌发特性,探寻适宜的萌发策略,实验设置了不同的光照、温度条件,并用不同种类和浓度的生长激素处理种子,分析不同处理组的发芽率、发芽势和发芽指数。实验结果表明,温度和光照对芒苞草种子萌发的影响最为显著,温度是决定性因素;25℃、12 h/12 h光照条件下芒苞草种子的发芽势、发芽指数最高;三种植物激素中,10 mg/L的GA3对芒苞草种子萌发的促进效果最显著。实验得出的最佳处理组是用10 mg/L的GA3溶液处理种子并将其置于20℃、12 h/12 h光照条件中培养,其发芽率、发芽势、发芽指数分别为93 %、50 %、24.78。

    English Abstract

    • 芒苞草(Acanthochlamys bracteate)是一个极具科研价值的物种[1-4],为国家二级保护植物[5]

      对于芒苞草的前期研究,国内外主要集中在形态学和胚胎学[6-8]、遗传学[9-10]、分类学[11]及生理学[12]等方面。近年来,受自然条件和人为因素的影响,芒苞草的分布范围、种群密度呈缩减趋势。对四川道孚县的芒苞草居群生境比对研究发现,芒苞草的生境在青藏高原地区具有独特性[13],这也使得芒苞草种子在野外萌发困难,因此迫切需要对其萌发特性进行进一步的探究,找到促进芒苞草种子萌发的措施。

      影响种子萌发的主要因素包括内部因素和外部因素两方面[14],内部因素主要包括种子内部的营养物质积累、激素水平、种皮障碍等,环境因素主要包括光照、温度、湿度等,一些植物激素例如生长素类、赤霉素类(GA)、细胞分裂素类也对种子休眠与萌发起重要调控作用[15]。目前,一些研究主要侧重于单因素对种子萌发的影响[16],而缺少多因素互作研究,因此设置不同的光照与温度条件,并结合外源激素种类和浓度处理种子。通过统计发芽率、发芽势以及发芽指数并进行综合比对,旨在明确不同光照与温度、不同浓度的GA3、NAA、IBA对芒苞草种子萌发的影响,探索芒苞草种子萌发的最适条件,为芒苞草的种质资源保护提供理论依据。

      • 试验材料采自四川省甘孜州雅江县(101°05'E,29°42'N)。将采集获得的芒苞草成熟果实阴干后,剥离果荚获得种子,以备后试。

      • 将上述芒苞草种子装入收纳袋后,放于4℃冰箱,60-90d,进行种子保存与层积处理。

      • 取完成保存与层积的种子,共27000粒;用0.1 %高锰酸钾溶液消毒10 min,并用纯净水冲洗3遍。

      • 用赤霉素(GA3)、萘乙酸(NAA)、吲哚丁酸(IBA)和纯净水处理消毒后的种子。具体操作如下:每种试剂设置3个浓度梯度:1 mg/L、10 mg/L与100 mg/L,分别记为G1、G2、G3;N1、N2、N3;I1、I2、I3(如表1);每个浓度处理100粒种子,处理时间为1 h,每个处理设3次重复,纯净水处理为对照组(CK)。

        表 1  芒苞草种子萌发全面试验设计表

        Table 1.  Comprehensive experimental design table of seed germination of Acanthochlamys bracteate

        处理条件G1G2G3N1N2N3I1I2I3CK
        1.30℃+12h光照YYYYYYYYYY
        2.30℃+24h光照YYYYYYYYYY
        3.30℃+黑暗YYYYYYYYYY
        4.25℃+12h光照YYYYYYYYYY
        5.25℃+24h光照YYYYYYYYYY
        6.25℃+黑暗YYYYYYYYYY
        7.20℃+12h光照YYYYYYYYYY
        8.20℃+24h光照YYYYYYYYYY
        9.20℃+黑暗YYYYYYYYYY
          注: “Y”代表一个实验处理组
      • 将激素处理完成的种子,均匀点播在培养皿内的湿润滤纸上,盖上培养皿盖子后,置于对应温度与光照条件下培养,期间保持滤纸湿润。具体培养条件设置如下:光照条件设置为黑暗、间断光照(12 h/12 h)与连续光照(24 h);温度条件设置为20℃、25℃与30℃;共计9组处理(表1)。

      • 待种子胚根长出(露白)时,记为种子萌发成功,每天统计露白数量,直到露白数量连续5天不再变化时,记录终止。统计不同处理条件下芒苞草种子的发芽率,以及光照条件下各组的发芽指数和发芽势,用SPSS处理实验数据分析其显著性,利用三因素方差分析去研究不同因子对芒苞草种子发芽率的影响关系。

        发芽率(%)=(n /N)×100%,其中:n为萌发种子数,N为供试种子数。

        发芽指数=∑(Gt/Dt),其中:Gt为第t天的发芽数;Dt为相应的发芽天数。

        发芽势(%)=(Nm/N)×100%,其中:Nm为种子发芽达到最高峰时种子发芽粒数。

      • 表2可知,芒苞草在不同处理与培养的条件下,发芽率差异显著,其数值介于0 %−93.00 %之间。发芽率最高的处理组为4+G2,发芽率为93.00 %;其次是处理组1+G3,发芽率为90.00 %,除此之外,发芽率大于80.00 %的组合还有3个,分别是1+N1、1+I3、4+N1。发芽率小于5.00 %的组合有10个,均为黑暗条件下的处理组。此外,种子未萌发的组合是6+G2。

        表 2  芒苞草种子在不同处理条件下的发芽率(%)

        Table 2.  Germination rate of Acanthochlamys bracteate seeds under different treatment conditions (%)

        处理条件G1G2G3N1N2N3I1I2I3CK
        152739085663358738454
        245475473431348496544
        32533274656934191536
        472937084607866786166
        527295743547551643446
        61307622101128
        78182515251810212012
        86581311181281010
        93433598832
      • 表3可知,在不同处理与培养的条件下,芒苞草种子的发芽势具有显著差异;发芽势最低为1.00 %,最高为59.00 %。发芽势大于50.00 %的组合共有6个,分别是1+N1、1+N2、1+I2、4+G1、4+G2、4+I1,而20℃条件下不同处理组的发芽势均低于12.00 %。

        表 3  芒苞草种子在不同处理条件下的发芽势(%)

        Table 3.  Germination potential of Acanthochlamys bracteate seeds under different treatment conditions (%)

        处理条件G1G2G3N1N2N3I1I2I3CK
        123364456531739574225
        23327312620525204635
        3空白
        459504642324057414326
        57112117262218311633
        6空白
        726931211233
        81111332124
        9空白
      • 表4可知,发芽指数大于20的组合只有1个,为4+G2,显著高于其他处理组,大部分处理组的发芽指数介于5~15之间,而20℃下不同处理组的发芽指数均低于2,与其他处理组之间具有显著性差异。

        表 4  芒苞草种子在不同处理条件下的发芽指数

        Table 4.  Germination index of Acanthochlamys bracteate seeds under different treatment conditions

        处理条件G1G2G3N1N2N3I1I2I3CK
        16.478.5511.7210.238.164.107.2910.2110.666.78
        26.256.327.028.864.921.376.316.138.925.66
        3空白
        417.8224.7814.9211.985.4013.5912.7219.187.3010.32
        55.233.617.467.249.3412.469.579.623.366.67
        6空白
        70.511.341.871.181.871.110.961.622.000.83
        80.420.310.500.760.671.030.930.390.710.66
        9空白
      • 选取发芽率、发芽势、发芽指数最高的十组进行显著性差异分析并做图,从图123可知,发芽率以及发芽指数最高的组为4+G2(P<0.05),与其他组之间有显著性差异,发芽势最高的组别为4+G1(P<0.05),总的来看,最优处理组为4+G2(P<0.05),即用10 mg/L的GA3处理芒苞草种子,并置于25℃、12 h光照的环境中进行萌发,种子发芽率高、萌发快且种子活力更高。

        图  1  芒苞草种子在不同处理条件下的发芽率(%)

        Figure 1.  The germination rate under different processing conditions (%) of Acanthochlamys bracteate.

        图  2  芒苞草种子在不同处理条件下的发芽势(%)

        Figure 2.  The germination potential under different processing conditions (%) of Acanthochlamys bracteate

        表 5  不同处理下芒苞草种子的发芽率、发芽势、发芽指数显著性分析

        Table 5.  Significant analysis of germination rate, germination potential, and germination index of Acanthochlamys bracteate under different treatments

        组别发芽率(%)发芽势(%)种子发芽指数
        1+G390b44ef11.72g
        1+N185c56b10.23i
        1+I273e57ab10.21j
        1+I384c42fg10.66h
        4+G172ef59a17.82c
        4+G293a50c24.78a
        4+G370f46d14.92d
        4+N184c42fg11.98f
        4+N378d40g13.59e
        4+I278d41g19.18b

        图  3  芒苞草种子在不同处理条件下的发芽指数

        Figure 3.  The germination index under different processing conditions of Acanthochlamys bracteate.

      • 利用三因素方差分析研究GA3,IBA,NAA,光照和温度对芒苞草种子发芽率的影响,结果如表678所示。光照和温度均呈现出极显著性(P<0.01),GA3、IBA、NAA则没有呈现出显著性。

        表 6  GA3、温度和光照的三因素方差分析

        Table 6.  Three-factor ANOVA of GA3, temperature and light

        差异源 平方和 df 均方 F p
        Intercept 29601.333 1 29601.333 147.597 0.000*
        GA3 452.667 2 226.333 1.129 0.343
        温度 8258.667 2 4129.333 20.589 0.000*
        光照 8344.222 2 4172.111 20.803 0.000*
        Residual 4011.111 20 200.556
          R ²: 0.810
          * P<0.01

        表 7  IBA、温度和光照的三因素方差分析

        Table 7.  Three-factor ANOVA of IBA, temperature and light

        差异源 平方和 df 均方 F p
        Intercept 34848.148 1 34848.148 191.248 0.000*
        光照 5494.741 2 2747.370 15.078 0.000*
        温度 8613.852 2 4306.926 23.637 0.000*
        IBA 516.963 2 258.481 1.419 0.265
        Residual 3644.296 20 182.215
          R ²: 0.801
          * P<0.01

        表 8  NAA、温度和光照的三因素方差分析

        Table 8.  Three-factor ANOVA of NAA, temperature and light

        差异源 平方和 df 均方 F p
        Intercept 1029.613 1 1029.613 2.560 0.125
        光照 4649.389 2 2324.695 5.780 0.010*
        温度 8017.147 2 4008.574 9.967 0.001*
        NAA 3065.942 2 1532.971 3.812 0.040
        Residual 8043.333 20 402.167
          R ²: 0.623
          * P<0.01
      • 在自然条件下,温度与光照是影响种子萌发的重要影响因素,适宜的温度与光照能促进种子的萌发[19],研究表明光照和温度是影响芒苞草种子萌发的关键因素,适度光照与温度可以极大地促进芒苞草的种子萌发,并且从实验结果中我们可以发现,温度对于芒苞草种子萌发影响最大,最适温度在25℃到30℃之间,而在20℃条件下,即使有光照,芒苞草种子依然很难萌发,因此本实验探究的三个影响因素中,适宜的温度是最为关键的,当温度在设置为20℃左右时,芒苞草种子难以萌发,随着温度的升高,发芽率呈上升趋势,25℃时芒苞草种子发芽势、发芽指数最高,种子萌芽快、活力也更高。其次则是光照,随光照时间的增加,芒苞草种子的发芽率、活力指标随光照时长的增加,呈现先增长后减小的趋势。综上可知,光照对于芒苞草种子的萌发有明显的促进作用,且不同光照时长下芒苞草种子的发芽指数和发芽势有较明显的差异,在实际播种时,以12 h/12 h光照为宜。

        影响种子发芽的因素除了环境因素外,还有自身的休眠因素。而植物激素可以打破种子休眠,消除阻碍种子萌发的抑制性化合物,从而促进种子吸水萌发[20-21]。研究结果表明,GA3,NAA,IAA对芒苞草种子的萌发具有一定的促进作用,GA3能促进淀粉酶的合成,淀粉酶促进胚乳中淀粉水解,从而为种子萌发提供物质与能量[17]。结果表明10 mg·L-1的GA3对芒苞草种子萌发的促进效果最为显著,相比对照组,发芽率、发芽势、发芽指数分别提高40.90 %、92.30 %、140.00 %;NAA能促进细胞分裂增长,诱导形成不定根,结果表明较低浓度的NAA能够提高芒苞草种子的发芽率、发芽势和发芽指数,随着NAA浓度升高促进作用逐渐下降,高浓度的NAA则起抑制作用;IBA也能促进细胞分裂分化,诱导形成不定根,结果表明1 mg/L的IBA对芒苞草种子萌发无明显的促进作用,而较高浓度的IBA能有效提高芒苞草种子的发芽率、发芽势以及发芽指数。

        综上所述,温度和光照是影响芒苞草种子萌发的主要因素,适宜浓度的植物激素能对芒苞草种子萌发起促进作用。通过对芒苞草种子不同处理的结果进行综合分析,得到的最优方法是用10 mg/L的GA3处理种子,并将其置于25℃、12 h/12 h光照的湿润环境中培养。因此,在芒苞草种群密度不断减小的情况下,加强对芒苞草的研究,尤其在种群保护与人工保育方面开展针对性的工作,将对于该孑遗物种的繁衍生息起到积极的推动作用,也是地区生物多样性与生态环境保护的重点工作之一。

    参考文献 (21)

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