不同处理对浮叶慈姑种子萌发的影响

摘要 为解决浮叶慈姑种子出苗率低的问题，对其种子进行了不同变温和不同化学方法处理。结果表明，不同变温处理下，种子萌发率均较低，不能有效解除种子休眠；5%～20% HCl溶液处理能快速打破种子休眠，显著提高种子萌发率，而KOH和KNO3溶液处理效果不明显；10% HCl溶液处理6 h的种子萌发率、发芽指数最高，分别为76.67%、20.22，2% HCl溶液处理8 h发芽势最高，为34.00%。研究结果可为解决科研及生产中浮叶慈姑种子萌发率低、发芽周期长的问题提供理论依据。

关键词 浮叶慈姑；珍稀濒危植物；解除休眠；萌发率

中图分类号 Q945 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2025）06-0044-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.06.011

Impact of Different Treatments on the Germination of Sagittaria natans

ZHU Qiu-ping， LIAO Li-bing， YAN Yu-mei et al

（Lushan Botanical Garden， Jiangxi Province and Chinese Academy of Sciences， Jiujiang， Jiangxi 332900）

Abstract To address the issue of low seed emergence rates in S. natans， Jiangxi Province and various variable temperatures and chemical treatments for seed pre-treatment were explored. The result indicated that while various temperature treatments yielded low germination rates and failed to alleviate seed dormancy effectively， treatment with 5%-20% hydrochloric acid （HCl） solutions proved effective in breaking seed dormancy and enhancing germination rates. Conversely， pre-treatments with potassium hydroxide （KOH） and potassium nitrate （KNO3） solutions showed no significant improvement in germination rates. Therefore， we recommend the use of HCl solution over KOH and KNO3 solutions for treating S. natans seeds. Additionally， seeds treated with 10% HCl solutions for 6 hours exhibited the highest germination rates and germination indices， which were 76.67% and 20.22，respectively，while seeds treated with 2% HCl solutions for 8 hours showed the highest germination potentials（34.00%）. These findings offer valuable insights for addressing the challenges of low germination rates and prolonged germination periods in both research and production settings.

Key words Sagittaria natans;Rare and endangered species;Break dormancy;Germination rate

浮叶慈姑（Sagittaria natans）是泽泻科多年生水生浮叶草本植物，极具观赏价值、食用价值和药用价值［1］，主要分布在我国辽宁、吉林、黑龙江、新疆和内蒙古等地，俄罗斯、蒙古、欧洲亦有分布［2］。近年来，浮叶慈姑在我国的分布范围不断缩小、种群数量日益减少，濒临灭绝［3-4］，被列入《国家二级保护植物名录》。浮叶慈姑以有性和无性2种方式繁殖，在野外以无性繁殖为主，导致其遗传多样性较低，极易受到生态环境胁迫；而有性繁殖是利用种子来繁殖，这种繁殖方式有利于基因交流，建立的种群具有更高的遗传多样性，更能适应生态环境的变化，能够产生较多的种子，产生的种子可能是遭受极端环境胁迫后种群恢复的基础。因此，研究其有性繁殖具有十分重要的意义。目前国内外关于浮叶慈姑的研究较少，主要集中在遗传多样性分析［2-4］、遗传鉴定［5］、资源调查［6-7］等方面，关于种子萌发的研究还未见报道，对其种子的萌发特性尚不清楚。观察发现自然条件下浮叶慈姑种子产量多，但萌发率极低，而种子生活力较高，表明浮叶慈姑种子自然条件不能解除休眠或者休眠期很长。

种子萌发是植物有性繁殖过程的重要环节，也是植物成功建植的关键［8］。它不仅受到环境因素的影响，也受到种子休眠的影响［9］。种子休眠是指在一定时间内具有生活力的种子在适宜条件下不能正常萌发的现象，在自然界普遍存在［10］，只有在休眠解除后，种子才能在环境条件适宜时正常萌发。解除种子休眠的方法主要有物理、化学和生物3种［11］。温度是种子萌发过程重要的环境因子，适宜的温度能有效打破种子休眠，促使种子萌发［12］。化学方法因效率高、易操作等特点，也常被用于解除种子休眠［11］。笔者以珍稀濒危植物浮叶慈姑为研究对象，通过不同变温和不同化学处理探究其种子萌发特性，获得打破种子休眠、提高萌发率的有效方法和最适条件，以期为解决科研及生产中其种子萌发率低、发芽周期长的问题提供技术支持，为浮叶慈姑种质资源的保护、开发利用以及种群更新与复壮提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 种子收集与保存

浮叶慈姑引种自黑龙江省黑瞎子岛，采集其完整植株，种植在室外聚乙烯桶中，于第二年秋季将自然成熟的种子用网袋套袋收集，清洗干净后保存在装有适量自来水的种子储存罐中，置于4 ℃冰箱中保存，定期更换自来水。

1.2 种子生活力测定

随机选取一部分种子用1%TTC溶液进行染色，测定种子生活力［13］。

1.3 种子预处理

试验开始前，将4 ℃低温保存180 d的浮叶慈姑种子用2%的NaClO溶液消毒10 min，然后用蒸馏水清洗3次，再用无菌滤纸吸干水分，备用。

1.4 不同方法处理

1.4.1 不同变温处理。

试验在种子萌发箱（宁波科晟ZRX-460-LED）中进行，采用纸上发芽法。将预处理过的种子置于种子萌发箱内催芽，设置5个变温处理：20/15、25/20、30/25、35/30、40/35 ℃（L/D）。光照强度为3 000 lx，光周期为12 h/12 h（L/D），及时补充水分，保持种子足够湿润。每个处理200粒种子，设置4个重复。

1.4.2 不同化学方法处理。

参考前人的研究结果［14-16］，将预处理过的种子分别用不同浓度的HCl、KOH、KNO3溶液浸泡1 h。HCl、KOH溶液浓度分别为0、5%、10%、20%、25%、30%，KNO3溶液浓度分别为0、0.1、0.5、1.0、2.0、4.0 g/L。试验在种子萌发箱中进行，采用纸上发芽法。培养条件：光照强度3 000 lx，光周期12 h/12 h（L/D），25/20 ℃（L/D）。每个处理50粒种子，4个重复。

1.4.3 不同浓度HCl溶液和不同时间处理。

根据前面的试验结果，进一步设计HCl溶液浓度梯度和不同处理时间，HCl溶液浓度分别为 0、1%、2%、5%、15%、20%、25%、30%，浸泡时间分别为0.5、1.0、2.0、4.0、6.0、8.0 h。将预处理过的浮叶慈姑种子放入种子萌发箱中萌发，采用纸上发芽法。培养条件：光照强度3 000 lx，光周期12 h/12 h（L/D），25/20 ℃（L/D）。每个处理50粒种子，4个重复。

1.5 种子萌发情况统计

试验周期为45 d，试验开始后，每天观察种子萌发情况，统计萌发数量，并计算萌发率、发芽势和发芽指数，计算公式：

萌发率=发芽终期全部正常发芽数/供试种子数×100%

发芽势=日发芽种子数达到峰值的发芽数/供试种子数×100%

发芽指数=∑（Gt/Dt）

式中，Gt为第t天的发芽数，Dt为相应的发芽天数。

1.6 数据分析

用SPSS 25进行单因素方差分析单重和多重比较，显著性水平设为0.05，用Excel软件作图。

2 结果与分析

2.1 种子生活力

1%TTC溶液染色结果显示，该批浮叶慈姑种子生活力为78%。

2.2 不同变温处理对浮叶慈姑种子萌发的影响

对浮叶慈姑种子进行不同变温处理，结果显示（表1），25/20 ℃（L/D）下萌发情况相对较好，但不同变温处理下种子萌发率、发芽势和发芽指数均较低，这表明不同变温处理不能有效促使种子萌发。

2.3 不同化学方法对浮叶慈姑种子萌发的影响

用不同浓度HCl、KOH、KNO3溶液将预处理过的种子进行浸泡处理，结果见表2。由表2可知，0～20% HCl溶液处理1 h种子萌发率、发芽势和发芽指数均较高，处理效果较好，其中5%、10%、20% HCl溶液处理的种子萌发率、发芽势和发芽指数均显著高于对照组（P＜0.05）。KOH、KNO3溶液处理对种子萌发率、发芽势、发芽指数的影响不显著（P＞0.05）。

2.4 不同HCl溶液浓度、处理时间对浮叶慈姑种子萌发的影响

图1表明，不同HCl溶液浓度和处理时间下，种子萌发状况均有所不同。8 h内，浮叶慈姑种子萌发率（图1a）、发芽势（图1b）和发芽指数（图1c）随着HCI溶液浓度的升高呈先升高后降低的趋势，10% HCl溶液处理6 h萌发率、发芽指数最高（P＜0.05），分别为76.67%、20.22，2% HCl溶液处理8 h发芽势最高（P＜0.05）。低浓度（1%、2%、5%）HCl溶液下种子萌发率随处理时间延长而升高，1%、2% HCl溶液处理0.5～2.0 h，种子萌发率与对照组（CK）相比无显著差异（P＞0.05）；中浓度（10%、15%、20%）下随处理时间延长先升后降，浓度越高萌发率达到最大值的时间越短，但萌发率的峰值下降，说明此浓度处理的时间不宜过长；高浓度（25%、30%）处理的种子萌发率、发芽势和发芽指数均显著低于其他浓度和对照组，且出现种子腐烂发霉的现象，说明高HCI浓度（25%、30%）对种子萌发不利。

3 结论与讨论

3.1 变温对浮叶慈姑种子萌发的影响

温度在解除种子休眠、促进种子萌发过程中发挥重要作用，是种子萌发过程中较为关键的环境因素［17］。适宜的温度能通过调节酶活性来影响赤霉素和脱落酸的水平从而促进种子萌发［18］。变温处理还可以通过加速胚的机械变化、增加种皮的通透性来促进种子萌发［19］。一般而言，种子萌发需要打破种子休眠，研究发现，不同植物种子休眠的原因不同，许多植物种子休眠是多种因素造成的，因此需要用多种方法综合考虑解除种子休眠，促使种子萌发［11］。该研究表明，仅用变温这单一处理方法不能有效打破浮叶慈姑种子休眠，需要同时用其他方法进行休眠解除。

3.2 几种化学方法对浮叶慈姑种子萌发的影响