槭葉鐵線蓮種子萌發(fā)特性研究

溫韋華，陳 燕 (北京市植物園管理處/北京市花卉園藝工程技術(shù)研究中心/城鄉(xiāng)生態(tài)環(huán)境北京實(shí)驗(yàn)室，北京 100093)

槭葉鐵線蓮()，毛茛科鐵線蓮屬植物，直立小灌木，一般高30～60 cm，花期4月，果期5—6月。中國(guó)植物志記載槭葉鐵線蓮原產(chǎn)北京，一度被譽(yù)為北京的特產(chǎn)花卉。其生存環(huán)境獨(dú)特，大多生長(zhǎng)在石灰?guī)r山地的懸崖峭壁上。槭葉鐵線蓮具有很高的觀賞和科研價(jià)值，被收錄到《北京市重點(diǎn)保護(hù)野生植物名錄(一級(jí))》《國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)野生植物名錄(二級(jí))》中。槭葉鐵線蓮至今沒(méi)有人工種植，即使是對(duì)其科學(xué)研究也處于起步階段。陳海瀅等對(duì)槭葉鐵線蓮進(jìn)行了科普，對(duì)園林應(yīng)用價(jià)值進(jìn)行了研究。穆琳等對(duì)槭葉鐵線蓮的系統(tǒng)位置進(jìn)行了研究分析。原陽(yáng)晨等對(duì)河北省易縣葫蘆峪溝谷分布的槭葉鐵線蓮進(jìn)行了個(gè)體形態(tài)、生長(zhǎng)特性、生境及集群構(gòu)成等方面的研究。目前有關(guān)槭葉鐵線蓮的引種栽培和繁殖研究卻鮮見(jiàn)報(bào)道。

隨著山體開(kāi)發(fā)、道路建設(shè)等人為干預(yù)，槭葉鐵線蓮種群的生存環(huán)境一再被侵占，種群數(shù)量和規(guī)模面臨著威脅。實(shí)現(xiàn)槭葉鐵線蓮的成功引種馴化、人工栽培繁育，不僅對(duì)豐富京津冀地區(qū)園林應(yīng)用材料具有價(jià)值，還對(duì)槭葉鐵線蓮的保護(hù)具有重要意義。該研究對(duì)槭葉鐵線蓮進(jìn)行播種繁殖，研究其種子萌發(fā)特性，旨在為其成功引種儲(chǔ)備技術(shù)基礎(chǔ)。

1 材料與方法

供試材料為槭葉鐵線蓮成熟種子，于2018年5月采自北京門(mén)頭溝。陰涼通風(fēng)處充分干燥后，密封保存于4 ℃冰箱。

種子形態(tài)觀察。參照《中國(guó)植物種子形態(tài)學(xué)研究方法和術(shù)語(yǔ)》中關(guān)于種子形態(tài)的描述，觀察槭葉鐵線蓮種子的外觀形態(tài)。隨機(jī)選取20粒種子，用游標(biāo)卡尺測(cè)量種子的長(zhǎng)度、寬度、厚度，重復(fù)3次。

種子千粒重和吸水率的測(cè)定。隨機(jī)選取100粒種子，用電子天平稱(chēng)重(精確至0.000 1 g)，重復(fù)3次，計(jì)算平均值后乘以10，由此得出槭葉鐵線蓮種子的千粒重。隨機(jī)選取100粒種子，浸泡于水中，重量不再增加后稱(chēng)取重量，重復(fù)3次。用下式計(jì)算槭葉鐵線蓮種子的吸水率：

種子的吸水率=(100粒種子吸水后重量-100粒種子原重量)/100粒種子原重量×100%

種子萌發(fā)特性的測(cè)定。2020年5—6月采用紙培法進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)。共設(shè)6個(gè)處理(表1)，每個(gè)處理選取50粒種子，在去離子水中充分浸泡24 h后置于墊有2層濾紙的培養(yǎng)皿中，每處理重復(fù)3次。無(wú)光照處理用3層黑色塑料薄膜遮光后培養(yǎng)。各處理按照設(shè)定的培養(yǎng)條件置于恒溫培養(yǎng)箱(HPG-280BX)內(nèi)培養(yǎng)(表1)。每天記錄發(fā)芽數(shù)，連續(xù)培養(yǎng)30 d。用下式計(jì)算發(fā)芽勢(shì)：

發(fā)芽勢(shì)=發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。采用SPASS 19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

槭葉鐵線蓮的種子為瘦果，卵圓形，兩面凸起，紅棕色，被短柔毛，宿存絲狀花柱，被白色柔毛，眾多瘦果聚集形成鐵線蓮的果球。種子平均長(zhǎng)軸為(3.99±0.37) mm，平均短軸為(1.37±0.15) mm，平均厚度為(0.97±0.05) mm。

表1 培養(yǎng)條件Table 1 Culture conditions

千粒重是衡量種子質(zhì)量的重要指標(biāo)。槭葉鐵線蓮的種子小而飽滿，經(jīng)測(cè)定，千粒重較小，為(1.084±0.031) g。種子大小和表皮的致密程度影響著種子吸水率。槭葉鐵線蓮的吸水率為(120.11±2.50)%，吸水量超過(guò)了自重。

槭葉鐵線蓮種子培養(yǎng)至第7天，B、B′、C、C′處理培養(yǎng)條件下的種子開(kāi)始萌發(fā)(圖1)。其中，C、C′處理?xiàng)l件下的種子萌發(fā)速度較快，發(fā)芽率超過(guò)60%均僅用了13 d，分別于20、19 d時(shí)達(dá)到峰值。B、B′處理?xiàng)l件下的種子發(fā)芽率在第14天均超過(guò)60%，分別于28、29 d時(shí)達(dá)到峰值。A、A′處理?xiàng)l件下種子的發(fā)芽速度較慢，直至培養(yǎng)第30天，發(fā)芽率分別為60.00%和16.67%。此時(shí)，較早萌發(fā)的種子由于環(huán)境條件限制，發(fā)生陡長(zhǎng)。

圖1 各培養(yǎng)條件下槭葉鐵線蓮種子的萌發(fā)情況Fig.1 Germination of Clematis acerifolia seeds under various culture conditions

由表2可知，光暗交替和全暗條件下槭葉鐵線蓮種子的萌發(fā)情況存在差異。B、B′、C、C′處理?xiàng)l件下的種子發(fā)芽率無(wú)顯著差異，但均超過(guò)90%。A處理?xiàng)l件下種子的萌發(fā)率只有60.00%，顯著低于B、B′、C、C′培養(yǎng)條件；A′處理?xiàng)l件下種子發(fā)芽率最低，僅16.67%，顯著低于其他5個(gè)處理。槭葉鐵線蓮種子較易萌發(fā)，且萌發(fā)速度較快。

25 ℃/15 ℃、30 ℃/20 ℃變溫處理?xiàng)l件下，光暗交替與全暗處理培養(yǎng)條件對(duì)種子的發(fā)芽率無(wú)顯著影響。20 ℃/10 ℃變溫處理?xiàng)l件下，光暗交替培養(yǎng)的種子發(fā)芽率顯著高于全暗培養(yǎng)條件下的種子發(fā)芽率。

表2 不同處理對(duì)槭葉鐵線蓮種子發(fā)芽率的影響Table 2 Effects of different treatments on seed germination rate of Clematis acerifolia %

3 討論

該研究探討了槭葉鐵線蓮種子萌發(fā)的適宜條件，為槭葉鐵線蓮的引種、繁殖和推廣應(yīng)用研究提供了技術(shù)支持。槭葉鐵線蓮種子在適宜條件下的較易萌發(fā)，且速度較快。在25 ℃/15 ℃變溫和30 ℃/20 ℃變溫條件下，無(wú)論有沒(méi)有光照，種子的發(fā)芽率在30 d內(nèi)可達(dá)到最大值，且發(fā)芽率均超過(guò)90%。這可能與槭葉鐵線蓮種子的體積小、千粒重較低、吸水率較高等物理特性有關(guān)。種子在萌發(fā)過(guò)程中，種皮吸水軟化、透氣性增強(qiáng)，種胚內(nèi)酶的活力增加，種子內(nèi)的代謝活動(dòng)增強(qiáng)，種子內(nèi)的貯藏物質(zhì)轉(zhuǎn)化為種胚提供足夠的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，促進(jìn)了種子發(fā)芽。

外界環(huán)境條件與種子的萌發(fā)密切相關(guān)，其中，溫度是一個(gè)重要影響因子。在光暗交替和全暗條件下，在30 ℃/20 ℃變溫、25 ℃/15 ℃變溫條件下的槭葉鐵線蓮種子發(fā)芽率間無(wú)顯著差異，但均顯著高于20 ℃/10℃變溫條件下的種子發(fā)芽率。德國(guó)學(xué)者Sach用溫度的三基點(diǎn)(最高溫度、最適溫度和最低溫度)來(lái)描述溫度對(duì)種子萌發(fā)的影響。溫度通過(guò)影響種子內(nèi)酶的活力繼而影響同化物的轉(zhuǎn)化、同化物的吸收以及胚體的生長(zhǎng)，影響種子的萌發(fā)進(jìn)程。光照是影響種子萌發(fā)的另一重要的環(huán)境因素。在30 ℃/20 ℃和25 ℃/15 ℃變溫條件下，全暗培養(yǎng)條件下的槭葉鐵線蓮種子發(fā)芽率與光暗交替條件下無(wú)顯著差別；而在20 ℃/10 ℃變溫條件下，光暗交替培養(yǎng)條件下槭葉鐵線蓮種子的發(fā)芽率顯著高于全暗培養(yǎng)條件。

光暗交替條件下，槭葉鐵線蓮種子萌發(fā)后種苗的胚軸較全暗條件下生長(zhǎng)慢，不易發(fā)生徒長(zhǎng)。20 ℃/10 ℃變溫條件下，槭葉鐵線蓮的發(fā)芽進(jìn)程緩慢，近60 d。期間，種苗容易發(fā)霉變質(zhì)，也不利于生產(chǎn)中對(duì)于發(fā)芽率齊的要求。25 ℃/15 ℃變溫較30 ℃/20 ℃變溫條件下的種苗不易發(fā)霉。從發(fā)芽速度和發(fā)芽后期苗的健康情況綜合考慮，25 ℃/15 ℃變溫、光暗交替條件為槭葉鐵線蓮種子的適宜萌發(fā)條件。