不同光质对云杉种子萌发和幼苗生长的影响
作者: 赵自恩
摘 要:为研究不同光质对云杉种子萌发和幼苗生长的影响,以白光处理为对照,采用可调节LED灯进行光源设置,设置4种光质,分析不同光质处理下云杉种子萌发情况和幼苗生长情况。结果表明:不同光质对云杉种子萌发和幼苗生长具有显著影响,其中以光质为红∶蓝=7∶3处理下云杉种子发芽率、发芽势最大,云杉幼苗下胚轴长、下胚轴直径、胚根长、叶绿素a质量分数和叶绿素a+b质量分数均最大,说明该光质有利于云杉种子萌发和幼苗生长。
关键词:云杉;种子;光质;萌发
中图分类号:S793.30 文献标志码:B 文章编号:1674-7909(2023)21-81-3
0 引言
云杉(Picea asperata Mast.)是松科云杉属乔木,是我国宝贵树种,树高可达45 m,胸径可达1 m,多分布于陕西省西南部、甘肃省东部及白龙江流域等地[1]。云杉木材呈黄白色,较轻软,纹理直,结构细,材质优良,可作建筑、舟车、器具、家具及木纤维工业原料等用材。云杉生长快,适应性强,树姿端庄,抗风力强,是较好的景观和造林树种[2]。目前,云杉人工栽培的规模较小,幼苗的成活率较低,且苗木性状不稳定,因此探索创造适宜云杉生长的环境,提高云杉幼苗存活率和幼苗质量对人工培育云杉苗木具有重要意义[3]。
光照是影响植物种子萌发和生长发育的重要环境因子之一[4]。休眠的种子在适宜的环境条件下吸水,开始营养物质的转化,胚乳和种皮破裂,胚根伸出,完成萌发过程。种子萌发过程中,光照作为环境信号,对种子萌发起着重要作用[5]。相关研究认为,植物种子萌发对光环境的敏感性存在差异,有些植物种子在萌发过程中不受光照的影响,而有些植物只能在光照下发芽[6],也有些植物在光照下不发芽,还有植物种子在不同光照时间和光照强度下,呈现不同的萌发状态[7]。因此,笔者研究不同光质对云杉种子萌发和幼苗生长的影响,以期探索云杉种子对光照的响应机制,为云杉幼苗培育提供参考。
1 试验材料与方法
1.1 试验材料
试验用云杉种子采自天然云杉林,除去空粒和杂质,在室温干燥器中保存备用。
1.2 试验设计
试验于2020年5月在甘肃省迭部县益哇林场进行。试验采用完全随机设计,挑选大小均一、色泽光亮、饱满且无病虫害的云杉种子,用0.1%高锰酸钾溶液对种子进行消毒,然后用蒸馏水和无菌水清洗;将准备好的种子放入直径9 cm、铺有双层滤纸的培养皿中,每个培养皿放50粒种子,加入3 mL蒸馏水,放入培养箱中。以白光处理为对照(CK),采用可调节LED灯进行不同光质处理,共设置4种光质,分别为红∶蓝=8∶2(T1)、红∶蓝=7∶3(T2)、红∶蓝=5∶5(T3)、红∶蓝=3∶7(T4)。每一处理10个重复。培养箱温度设定为24~26 ℃,湿度设定为67%~73%,光强设定为90 mol/(m2·s),光周期设定为12 h光照/12 h黑暗。
1.3 测定指标及方法
1.3.1 云杉种子发芽率、发芽势和发芽指数
开始试验后,每24 h统计1次云杉种子萌发情况。种子萌发以胚根突破种皮1 mm为准,各处理以连续2 d没有新萌发的种子视为萌发结束,计算种子发芽率、发芽势、发芽指数。计算公式为
发芽势=M1/M×100% (1)
发芽率=M2/M×100% (2)
发芽指数=[Gt/Dt] (3)
式(1)(2)(3)中:M1为试验第7天正常发芽种子数,M2为全部正常发芽种子数,M为供试种子数,Gt为每日发芽种子数,Dt为发芽日数。
1.3.2 云杉幼苗生长特性
种子萌发14 d后,每个处理随机选取正常生长的幼苗5株,测定幼苗下胚轴长、胚根长、胚根直径和下胚轴直径。
1.3.3 云杉幼苗叶片叶绿素质量分数
2020年6月中旬,各处理随机选取5株幼苗,取上部叶片,采用乙醇浸提法,分别测定幼苗叶片叶绿素a和叶绿素b质量分数。
1.4 数据分析
利用SPSS24.0软件和Excel软件对试验数据进行处理与分析,并进行方差分析和多重比较。
2 试验结果与分析
2.1 不同光质对云杉种子萌发的影响
由表1可知,各处理云杉种子发芽率、发芽势、发芽指数均存在显著差异。根据云杉种子发芽率,各处理排序为T2>T3>CK>T4>T1。处理T2、T3云杉种子发芽率显著大于CK,处理T2、T3云杉种子发芽率存在显著差异;处理T1、T4云杉种子发芽率显著小于CK,处理T1、T4云杉种子发芽率没有显著差异。处理T1云杉种子发芽势和CK没有显著差异,其他处理云杉种子发芽势均显著大于CK,处理T2云杉种子发芽势最大,其次是处理T3。处理T1云杉种子发芽指数和CK没有显著差异,其他处理云杉种子发芽指数均显著大于CK,处理T3云杉种子发芽指数最大,其次是处理T4。这说明不同光质对云杉种子的发芽率、发芽势、发芽指数有显著影响。
2.2 不同光质对云杉幼苗生长的影响
由表2可知,各处理云杉幼苗下胚轴长、下胚轴直径、胚根长均存在显著差异,各处理云杉幼苗胚根直径无显著差异。根据云杉幼苗下胚轴长,各处理排序为T2>T3>CK>T4>T1,处理T2、T3云杉幼苗下胚轴长显著大于CK,处理T1、T4云杉幼苗下胚轴长显著小于CK。根据云杉幼苗下胚轴直径,各处理排序为T2>T3>CK>T4>T1,处理T2、T3云杉幼苗下胚轴直径显著大于CK,处理T1、T4云杉幼苗下胚轴直径显著小于CK。根据云杉幼苗胚根长,各处理排序为T2>T3>CK>T4>T1,处理T2、T3云杉幼苗胚根长显著大于CK,处理T1、T4云杉幼苗胚根长显著小于CK,处理T1、T4云杉幼苗胚根长没有显著差异。这说明不同光质对云杉幼苗生长具有显著影响。
2.3 不同光质对云杉幼苗叶片叶绿素质量分数的影响
由表3可知,各处理云杉幼苗叶片叶绿素a、叶绿素b质量分数存在显著差异。根据云杉幼苗叶片叶绿素a质量分数,各处理排序为T2>T3>CK>T1>T4,处理T2、T3云杉幼苗叶片叶绿素a质量分数显著大于CK,处理T1、T4云杉幼苗叶片叶绿素a质量分数显著小于CK,处理T2和T3云杉幼苗叶片叶绿素a质量分数没有显著差异,处理T1和T4云杉幼苗叶片叶绿素a质量分数均没有显著差异。处理T2、T3云杉幼苗叶片叶绿素b质量分数显著大于CK,处理T1、T4云杉幼苗叶片叶绿素b质量分数和CK没有显著差异。各处理云杉幼苗叶片叶绿素a+b质量分数和各处理云杉幼苗叶片叶绿素a质量分数变化特征相似。
3 结论与讨论
光质是影响植物种子萌发和生长发育的诸多环境因素之一[8]。当光质发生变化时,植物能通过光受体感受光质的变化,这些光受体通过激发信号传递途径来改变植株发育的形态建成[9],进而调节植物自身的生长发育、光合作用、生理代谢[10]。已有研究表明,植物至少进化出5种类型的光感受器来感受周围的光信号[11]。此外,相关研究表明,蓝光对幼苗株高生长产生抑制作用[12],隐花色素作为一种蓝光感受器,对植物的伸长生长、昼夜节律的确立、去黄化和抵抗多种胁迫都有调节作用,向光素、黄素也是感受蓝光的重要色素[13]。光敏色素可通过感知红光,进而调节依赖光照的植物种子萌发和黄化[5]。由于植株对光照的适应性存在差异,从而对光照需求不同,导致它们调节自身生长速度以应对光照的刺激[14-15],从而引起生长差异。
此次试验结果表明,不同光质处理下云杉种子萌发和幼苗生长情况存在显著差异,其中以光质为红∶蓝=7∶3处理的云杉种子发芽率和发芽势最高,云杉幼苗下胚轴长、下胚轴直径、胚根长、叶绿素a质量分数和叶绿素a+b质量分数均最大,这可能是因为云杉种子和幼苗经过该光质照射后,光受体激活赤霉素和细胞分裂素等一些相关基因的合成,有利于种子萌发和幼苗生长,是较好的光照培养条件。
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