王 甜,李永欣,陳亮明,王曉明,曾慧杰,蔡 能,喬中全,陳 藝
(1.湖南省林業(yè)科學(xué)院,湖南 長沙 410018;2.中南林業(yè)科技大學(xué) 林學(xué)院,湖南 長沙 410014;3.長沙市木本花卉工程技術(shù)研究中心,湖南 長沙 410018)
根據(jù)《中國植物志》記載,紫薇(Lagerstroemiaindica),為千屈菜科紫薇屬的落葉灌木或者小喬木[1],有癢癢樹、百日紅等別稱[2]。原產(chǎn)自我國長江流域,夏季開花,樹型優(yōu)美,花期長達(dá)百日,花色絢麗,能抗污染、吸附粉塵,在園林綠化方面有重要應(yīng)用;同時(shí)紫薇還可作為建筑用材、醫(yī)藥用材來使用[3~6],有時(shí)亦可做盆景,是形美色艷、價(jià)值多樣的優(yōu)良園林觀花樹種。
紫薇原產(chǎn)我國,目前國內(nèi)研究主要集中在種質(zhì)資源[7~9]、生理生態(tài)特性[10,11]、育種[12]與繁育技術(shù)[13~21]、開發(fā)與應(yīng)用[22~25]等方面。紫薇的繁殖比較容易,扦插、播種、壓條、分株以及嫁接等方法都可以。其中種子繁殖有技術(shù)簡便、繁殖系數(shù)大、便于運(yùn)輸和貯藏等優(yōu)點(diǎn),有利于引種馴化和新品種培育,但種子繁殖存在不易保持品系性狀、發(fā)芽率較低等問題。紫薇成熟種子自然脫落后發(fā)芽率極低,在培育新品種過程中,仍需要種子繁殖來獲得足量的變異苗和實(shí)生苗[26]。因此,開展提高紫薇種子的發(fā)芽率及幼苗長勢的研究,顯得尤為重要。
GA3作為重要的植物內(nèi)源激素,在解除種子休眠、促進(jìn)萌發(fā)上起著重要作用,廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。近年來,關(guān)于GA3在紫薇屬植物種子萌發(fā)方面的研究也有報(bào)道。宋平等[27]在研究不同的生長調(diào)節(jié)劑對(duì)南紫薇種子萌發(fā)的影響時(shí)發(fā)現(xiàn),500 mg/L的GA3溶液能夠顯著提高發(fā)芽率和發(fā)芽勢。孫寬瑩[28]在研究不同化學(xué)藥劑對(duì)紫薇種子萌發(fā)和釉面長勢時(shí)發(fā)現(xiàn), 1500 mg/L濃度GA3處理的紫薇在提高種子發(fā)芽力和幼苗長勢表現(xiàn)突出。胡國華[31]研究表明,GA3浸種可以有效提高紫薇種子的各項(xiàng)指標(biāo),并且隨著濃度的增高,各項(xiàng)指標(biāo)均呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,300 mg/L的GA3溶液處理的種子各項(xiàng)指標(biāo)明顯提高。本實(shí)驗(yàn)采用5個(gè)不同濃度的GA3溶液處理種子,在25 ℃恒溫的溫度條件下進(jìn)行培養(yǎng),觀察種子的萌發(fā)情況以及幼苗的生長情況,以系統(tǒng)地研究出紫薇種子萌發(fā)最適合的條件。
2020年10月采集長沙市內(nèi)川黔紫薇(Lagerstroemiaexcelsa(Dode) Chun.)、‘丹紅紫葉’紫薇、‘紫韻’紫薇以及南紫薇(LagerstroemiasubcostataKoehne)樹上的成熟果實(shí),置于陰涼干燥處處理,剝?nèi)ネ鈿と?nèi)種子,挑選形態(tài)較好、顆粒飽滿、大小一致的種子,去翅除雜,室溫保存?zhèn)溆谩?/p>
將4種紫薇種子分別隨機(jī)分成36份(川黔紫薇、‘丹紅紫葉’紫薇和南紫薇每份100粒,‘紫韻’紫薇每份50粒),隨機(jī)分成6組,每組6份。將GA3設(shè)5個(gè)濃度(50、100、200、300、500 mg/L)處理,以無菌水為對(duì)照(CK)。
使用0.5%的高錳酸鉀溶液對(duì)種子進(jìn)行消毒,處理30 min后,用無菌水沖洗3~4次,將表面殘留的高錳酸鉀沖洗干凈,然后使用濾紙吸干種子表面水分,將種子分別放置于盛有40 mL不同濃度GA3溶液的離心管中浸泡12 h。將浸泡好的種子均勻平鋪在培養(yǎng)皿中(培養(yǎng)皿內(nèi)事先放入3層濾紙,加入無菌水鋪平,然后將種子均勻鋪在濾紙上),培養(yǎng)皿保鮮膜封口后,貼上標(biāo)簽,然后將培養(yǎng)皿置于光照培養(yǎng)室中(培養(yǎng)條件為,25 ℃恒溫培養(yǎng),光照強(qiáng)度2000 Lx,全光照條件)。每天觀察,記錄種子發(fā)芽數(shù)目,同時(shí)及時(shí)補(bǔ)充水分保持濾紙濕潤。
以種子露白為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn), 統(tǒng)計(jì)記錄發(fā)芽種子的數(shù)目,并測量種子不再萌發(fā)時(shí)的株高、主根長及鮮重。使用Excel 2019對(duì)收集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總,計(jì)算平均值等,運(yùn)用SPSS26.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,在(P<0.05)水平上進(jìn)行方差分析,比較不同處理之間的差異。
種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)等指標(biāo)測定參照胡國華[26]的方法。
3.1.1 不同濃度GA3處理對(duì)種子發(fā)芽率的影響
由圖1可以看出,不同種子的發(fā)芽率受GA3濃度影響,表現(xiàn)出不同變化趨勢。在0~500 mg/L濃度范圍內(nèi),隨著GA3溶液濃度升高, 川黔紫薇先降低后升高再降低,‘丹紅紫葉’紫薇則先升高后降低再升高,‘紫韻’紫薇先降低后升高再降低,南紫薇發(fā)芽率呈現(xiàn)出先升高后降低的趨勢。4個(gè)紫薇種(品種)發(fā)芽率范圍為2.67%~26.67%,其中100 mg/LGA3處理南紫薇種子發(fā)芽率最高,比此濃度下發(fā)芽率最低的川黔紫薇高23.34%;‘丹紅紫葉’紫薇用50 mg/L GA3處理,促進(jìn)發(fā)芽效果最好,發(fā)芽率比對(duì)照高了17.67%;川黔紫薇對(duì)GA3處理不敏感,各濃度處理下發(fā)芽率都不高;GA3能顯著提高‘丹紅紫葉’紫薇和南紫薇的發(fā)芽率,對(duì)川黔紫薇和‘紫韻’紫薇的發(fā)芽率影響不大。
圖1 不同赤霉素濃度處理對(duì)種子發(fā)芽率的影響
3.1.2 不同濃度GA3處理對(duì)種子發(fā)芽的影響
由表1可以看出,50~500 mg/L GA3處理種子時(shí),‘丹紅紫葉’紫薇、‘紫韻’紫薇和南紫薇的發(fā)芽勢種間差異性不顯著,川黔紫薇顯著低于其他三種,‘丹紅紫葉’紫薇的發(fā)芽指數(shù)分別與‘紫韻’紫薇、南紫薇差異性不顯著,‘紫韻’紫薇的發(fā)芽指數(shù)分別與川黔紫薇、‘丹紅紫葉’紫薇差異性不顯著。只有川黔紫薇的發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)種內(nèi)差異性顯著,其余均種內(nèi)差異性不顯著。GA3處理川黔紫薇種子時(shí),200 mg/L發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)顯著高于500 mg/L處理;‘紫韻’紫韻的起始發(fā)芽時(shí)間和萌發(fā)時(shí)間最短,比萌發(fā)時(shí)間最長的南紫薇短4~6 d;‘丹紅紫葉’紫薇的發(fā)芽勢顯著高于川黔紫薇,南紫薇的發(fā)芽指數(shù)顯著高于川黔紫薇。200 mg/L GA3處理川黔紫薇種子,50 mg/L GA3處理‘丹紅紫葉’紫薇種子,500 mg/L GA3處理‘紫韻’紫薇,100 mg/L GA3處理南紫薇種子發(fā)芽效果最好。
表1 不同濃度GA3處理對(duì)種子萌發(fā)的影響
從表2中可以得知,幼苗的株高、主根長、鮮重與GA3濃度及品種具有一定的相關(guān)性,‘丹紅紫葉’紫薇和南紫薇在株高、鮮重差異性不顯著,與川黔紫薇和‘紫韻’紫薇差異性顯著,4種紫薇的主根長均差異性顯著;GA3處理對(duì)株高有顯著影響,對(duì)鮮重影響不大。通過4種紫薇幼苗長勢對(duì)比發(fā)現(xiàn),‘丹紅紫葉’紫薇在500 mg/L GA3處理種子時(shí)株高最大為23.67 mm,比該濃度下株高最低的川黔紫薇高12.24 mm;南紫薇對(duì)照組的主根長最大為24.44 mm, 比該濃度下主根長最小的‘丹紅紫葉’紫薇高11.36 mm;‘紫韻’紫薇在500 mg/L GA3處理種子時(shí)鮮重最大為17.46 mg,比該濃度下最小的川黔紫薇高13.88 mg。200 mg/L GA3處理川黔紫薇種子的幼苗長勢最好,100 mg/L GA3處理‘丹紅紫葉’紫薇種子的幼苗長勢最好,500 mg/L GA3處理‘紫韻’紫薇種子的幼苗長勢最好,200 mg/L GA3處理南紫薇種子的幼苗長勢最好。
表2 不同濃度GA3處理幼苗的長勢情況
激素處理種子主要通過打破種子休眠和調(diào)節(jié)內(nèi)部激素平衡達(dá)到促進(jìn)發(fā)芽的目的。有本實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知,50~200 mg/L GA3處理‘紫韻’紫薇種子,發(fā)芽效果低于對(duì)照組,說明濃度不適宜的外源激素會(huì)抑制種子的萌發(fā)。本研究中,南紫薇最適濃度與宋平等[35]的研究結(jié)果不同,這可能和培養(yǎng)環(huán)境、種子儲(chǔ)藏條件不同有關(guān)。發(fā)芽率受GA3濃度影響的變化與胡國華[33]的研究相似,說明外源激素的濃度對(duì)發(fā)芽情況有很大影響。此外,本實(shí)驗(yàn)所設(shè)溫度均為25 ℃恒溫,外源激素均為GA3,在下階段還應(yīng)開展不同溫度、不同外源激素對(duì)紫薇種子萌發(fā)影響的試驗(yàn)。
不同濃度的GA3處理種子后,對(duì)發(fā)芽率、發(fā)芽勢、萌發(fā)時(shí)間、幼苗長勢等有不同的影響。川黔紫薇的發(fā)芽率和幼苗長勢在200 mg/L GA3處理后達(dá)到最大值;‘丹紅紫葉’紫薇的發(fā)芽率在50 mg/L GA3處理后最高,幼苗長勢則在100 mg/L時(shí)最好;‘紫韻’紫薇的發(fā)芽率和幼苗長勢在500 mg/L GA3處理后達(dá)到最大值;南紫薇的發(fā)芽率在100 mg/L GA3處理后最高,幼苗長勢則在200 mg/L時(shí)最好。
‘丹紅紫葉’紫薇的各項(xiàng)發(fā)芽指標(biāo)均受GA3正向調(diào)控;GA3處理對(duì)‘紫韻’紫薇和南紫薇的發(fā)芽率、幼苗的株高和鮮重總體上有促進(jìn)作用,對(duì)主根長有一定抑制作用;川黔紫薇的各項(xiàng)發(fā)芽指標(biāo)受GA3影響不大。同種植物激素對(duì)不同種紫薇的影響不同,同種但不同品種紫薇的最適GA3濃度也不相同。