紫叶加拿大紫荆种子休眠与萌发特性研究

摘要 以紫叶加拿大紫荆种子为研究材料，解剖观察种子内部结构，观察种子的吸水特性和种子的萌发情况，验证其种子具有双重休眠特性。对种子用浓硫酸进行不同时间的酸蚀，再用不同浓度赤霉素处理，结果表明，可有效打破种子的休眠，促进紫叶加拿大紫荆种子萌发。用浓硫酸酸蚀25 min再进行300 mg/L赤霉素浸泡处理效果最佳，其种子发芽率为（60.0±3.3）%。

关键词 紫叶加拿大紫荆；种子；休眠；萌发

中图分类号 S792.99  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2024）14-0073-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.14.016

Research on Dormancy and Germination Characteristics of Cercis canadensis ‘Forest Pansy’ Seeds

XIONG Zuo-ming1， YANG Jia-huan2， ZHANG Ke-liang2

（1.Guangling College， Yangzhou University， Yangzhou， Jiangsu 225009;2.College of Horticulture and Plant Protection， Yangzhou University， Yangzhou， Jiangsu 225009）

Abstract The seeds of Cercis canadensis ‘Forest Pansy’ were used as research materials. The internal structure， water absorption and germination of the seeds were observed. The results showed that the seeds of Cercis canadensis ‘Forest Pansy’ had double dormancy. The seeds were etched with concentrated sulfuric acid for different time and then treated with gibberellin of different concentrations. The results showed that the seed dormancy could be broken effectively and the seed germination of Cercis canadensis ‘Forest Pansy’ could be promoted. It turned out that the best treatment was acid etching with concentrated sulfuric acid for 25 min and soaking with 300 mg/L gibberellin， and the germination rate was （60.0±3.3）%.

Key words Cercis canadensis ‘Forest Pansy’;Seeds;Dormancy;Germination

基金项目 江苏省苏北科技专项“特色花木高效栽培技术集成应用于推广”（SZ-HA2017023）。

作者简介 熊作明（1967—），男，江苏阜宁人，副教授，硕士，从事观赏植物栽培生理研究。

收稿日期 2023-09-15

紫叶加拿大紫荆（Cercis canadensis ‘Forest Pansy’）为豆科紫荆属，是由加拿大紫荆（C.canadensis）演变而来的新品种［1］。对干旱、高温、严寒等不良环境都有较好的抗性，对土壤的肥力要求不高［2］。其在北美地区被广泛应用，是一种既能观花又能观叶的优良彩色叶景观树种［3］，深受人们的喜爱。紫荆的花、叶和皮均有一定的药用价值［4］。但因其引种培育的方法受到了环境条件和遗传性状的影响，在生产规模和质量方面远未达到我国对新观赏树种的要求［5］，制约了其在我国的进一步推广和应用。目前对紫叶加拿大紫荆种子的萌发特性和打破休眠研究较少。因此，对于找出合适的方法打破紫叶加拿大紫荆种子的休眠对其生产上规模化育苗具有重要的现实意义。

1 材料与方法

1.1 材料

试验所用的材料于2019年11月从上海花香种业有限公司购买，挑选无虫害、无破损和饱满的种子作为试验材料。

1.2 方法

1.2.1 种子形态指标观察与测定。

随机选取100粒正常种子在分析天平上称重，重复3次取平均值。然后，将种子放入75 ℃烘箱中48 h，测量种子的干重，计算种子的含水量［6］。再随机挑选30粒种子，用游标卡尺测量种子的宽度、长度和厚度。

1.2.2 种子形态解剖观察。

随机挑选饱满的完整种子，用手术刀进行解剖，通过体视镜进行观察取照。

1.2.3 种子吸水曲线测定。

分别挑选完整饱满和用手术刀划破种皮的紫荆种子各50粒。用万分之一分析天平称取其质量，然后将称取好的种子放入装有相同量清水的烧杯中，于室温条件下开始吸水，分别在3、6、9、12、24、36、48 h取出种子，擦干种子表面水分后分别进行称重，最后计算种子的吸水率并绘制吸水曲线，比较2种不同处理的种子吸水差异。种子吸水率计算公式：

吸水率=（吸水后的质量-吸水前的质量）/吸水前的质量×100%

1.2.4 完整的成熟种子萌发特性。

挑选饱满的种子，每组种子25粒，共4组。将种子放置在铺有2层湿润滤纸的培养皿中。将培养皿放置4、5/15、10/20、15/25、20/30 ℃的变温培养箱中，每12 h进行1次变温，在变到较高温度时进行光照（12 h光照/12 h黑暗），每隔3 d观察 1 次萌发数。萌发测试 30 d 后，计算萌发率。

1.2.5 划破种皮对休眠打破的影响。

手术刀划破种皮，每组种子25粒，共4组。将种子放置在铺有2层湿润滤纸的培养皿中。将培养皿放置于4、5/15、10/20、15/25、20/30 ℃的变温培养箱中，每12 h变温1次，在较高温度时进行光照，设置12 h光照12 h 黑暗，每隔3 d观察1次萌发数。萌发测试30 d后，计算最终萌发率。

1.2.6 浓硫酸结合赤霉素对种子萌发的影响。

用浓硫酸对种子分别酸蚀5、10、15、20、25、30 min，然后用流水清洗种子至中性，再用100、200、300 mg/L浓度赤霉素（GA3）浸泡24 h，用清水清洗种子。每组种子25粒，重复4次，在15/25 ℃和12 h光照/12 h黑暗的光照培养箱中进行萌发试验。试验期间，每2 d进行观察，记录种子发霉数、发芽数和新鲜粒，以胚根长伸出种皮1 mm为种子的萌发标准，测定紫叶加拿大紫荆种子的发芽率。

1.3 数据统计

使用 EXCEL 2016 进行数据统计，对种子的吸水率和种子萌发率等进行制图，种子的萌发率以平均值±标准误差来表示，所有数据采用SPSS 20.0进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 种子形态指标

新成熟的紫叶加拿大紫荆种子为卵圆形，种皮颜色为黄绿色，种子成熟时间在10月下旬左右。种子基本参数：

纵长（4.37±0.16） mm，横宽（2.83±0.14） mm，厚度（1.12±0.10） mm，百粒重（2.28±0.05） g，含水量（9.78±0.16）%。

2.2 种子形态观察

由图1可知，紫叶加拿大紫荆的种子具有明显的种脐，种皮较为致密，发生硬化。种脐部位有明显的开裂，有较为发达的维管系统，种子内部有一条输水通道。成熟的种子子叶呈黄色，胚根和子叶形态可见，种子的绝大部分由子叶占据，子叶较大且发育完全，周围有胶状胚乳，因此种子不存在形态休眠。种皮分为3层结构，最外围的是角质层，其次是栅栏细胞层和薄壁细胞层。其中栅栏细胞呈单层长柱状，一般与种皮表面垂直，种皮的绝大部分由栅栏细胞组成，通常认为致密的栅栏细胞会阻碍空气和水分的进入，同时增加种皮的硬度和厚度［7］，在栅栏层内部存在着一条与种皮表面平行的明线，研究认为这是阻碍种子吸水的主要原因［8］。这些原因导致紫叶加拿大紫荆种子难以吸水和透气，导致种子的物理休眠。

2.3 种子的吸水特性

从图2可以看出，紫叶加拿大紫荆完整种子和破皮种子在吸水率上均存在明显差异。破皮种子在前24 h为快速吸水期，吸水率快速上升。24 h后吸水率总体趋于平稳。完整种子的吸水率明显低于破皮种子，吸水36 h后，破皮种子基本处于饱和吸水状态，吸水率为86.3%，而完整种子到48 h时仍在吸水，但吸水率仅有9.71%。

2.4 成熟种子的萌发特性

由表1可知，在12 h的光照条件下，无论在何种温度条件下，新成熟的紫叶加拿大紫荆种子不萌发，且种子的硬粒（未吸胀）百分比较高，新鲜粒百分比（吸胀后未萌发也未死亡的）较低，表明种子处于休眠状态。

2.5 划破种皮对种子萌发的影响

由表2可知，经手术刀划破种皮之后，种子能正常吸胀，但经过萌发试验后，发现种子仍不能正常萌发，表明划破种皮不能有效提高种子的萌发率。这表明紫叶加拿大紫荆种子除了种皮导致的休眠以外，还存在生理休眠。

2.6 不同酸蚀时间、不同浓度赤霉素处理对种子萌发的影响

由表3可知，随着GA3浓度的提升，种子的萌发率增大，且差异显著（P<0.05）。而酸蚀时间的延长，提升了种子的萌发率，种子在酸蚀25 min时，在300 mg/L GA3处理下达到最大萌发率60.0%，且与其他处理种子萌发率差异显著（P<0.05）。在酸蚀30 min时萌发率并未进一步增大，结合种子剩余的新鲜粒和死亡率的变化，发现随着酸蚀时间的延长，新鲜粒含量不断减少，而死亡率提升显著（P<0.05），这可能是酸蚀的时间过长对种子造成损伤，导致种子更加容易发霉腐烂。

3 讨论

种子只有在适宜的环境条件下才能正常萌发，实现种群的正常更新［9-10］。因此，确定种子的休眠特性和萌发机制，对于保障植物生长和种群的繁衍具有重要的生态学意义［11-12］。该研究中，未经过处理的新成熟的紫叶加拿大紫荆种子，在各温度及光照条件下均不能正常萌发，说明紫荆种子存在休眠特性。种皮的透气性和透水性差一般是种子休眠的主要原因之一［13-14］。该研究中，新成熟的紫叶加拿大紫荆种子的种皮透水性差，难以正常吸水，而用手术刀划破种皮的种子能够快速吸水，吸水24 h即可达到饱和状态。此时种子虽然能够正常吸水，但种子仍难以正常萌发。通过解剖观察紫叶加拿大紫荆种子的内部结构发现，胚乳占据种子的绝大部分空间，在结合陈镇等［15］的研究，可知紫荆种子不存在形态休眠。据此，紫叶加拿大紫荆种子除了物理休眠外还存在生理休眠。

打破种子休眠的方法有很多，金继良等［16］研究发现，以80 ℃热水浸泡种子结合250 mg/L赤霉素进行沙藏，可以有效促进种子的萌发，但其并未说明沙藏天数。黄萍等［17］研究发现，50 mg/L赤霉素处理能有效打破阿拉伯婆婆纳种子休眠，这与该研究结果一致。浓硫酸能有效腐蚀种皮，解除种子的硬实，使得紫叶加拿大紫荆种子正常吸水，从而打破种子的物理休眠。适当延长种子的酸蚀时间不但能使种子更有效吸水，而且减小了种皮对种子萌发的阻碍作用，能有效提升种子的萌发率。但随着种子种皮被腐蚀，胚乳也进一步暴露出来，导致种子易发霉腐烂，甚至酸蚀时间过长会直接损伤到种胚，导致种子的死亡率显著提升。该研究用酸蚀25 min结合300 mg/L赤霉素处理种子的萌发率最高，达60%，是打破紫叶加拿大紫荆种子双重休眠的最佳组合。但是更高浓度的赤霉素是否能进一步提高种子的萌发率，还有待后续研究。