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珍稀植物北碚榕的种子萌发及繁殖研究

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唐澄莹, 张艳玲, 汪云叶, 等. 珍稀植物北碚榕的种子萌发及繁殖研究[J]. 西南大学学报(自然科学版), 2017, 39(2): 34-39. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2017.02.006
引用本文: 唐澄莹, 张艳玲, 汪云叶, 等. 珍稀植物北碚榕的种子萌发及繁殖研究[J]. 西南大学学报(自然科学版), 2017, 39(2): 34-39. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2017.02.006
Cheng-ying TANG, Yan-ling ZHANG, Yun-ye WANG, et al. Seed Germination and Propagation of the Rare Plant Species Ficus beipeiensis[J]. Journal of Southwest University Natural Science Edition, 2017, 39(2): 34-39. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2017.02.006
Citation: Cheng-ying TANG, Yan-ling ZHANG, Yun-ye WANG, et al. Seed Germination and Propagation of the Rare Plant Species Ficus beipeiensis[J]. Journal of Southwest University Natural Science Edition, 2017, 39(2): 34-39. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2017.02.006

珍稀植物北碚榕的种子萌发及繁殖研究

  • 基金项目: 国家自然科学基金项目(31370317);西南大学三峡库区生态环境教育部重点实验室开放基金项目(SXKQSYS-ZW-2013001)
详细信息
    作者简介:

    唐澄莹(1992), 女, 四川渠县人, 硕士研究生, 主要从事植物生理与分子生物学的研究 .

    通讯作者: 汤绍虎, 教授
  • 中图分类号: Q948

Seed Germination and Propagation of the Rare Plant Species Ficus beipeiensis

  • 摘要: 以北碚榕种子为材料,研究酸蚀与浸种时间、萌发基质与温度、光照条件和赤霉素处理对种子萌发的影响,通过育苗将幼苗移栽到田间.结果表明,北碚榕种子经酸蚀处理后可以萌发.适宜的酸蚀时间为3~5 min,浸种时间为4~8 h(30 ℃),萌发基质为河沙,萌发温度为(25±1) ℃(3 000 lx每天光照12 h).在此条件下,15 d发芽率可达90%以上.每天光照24 h和300~400 mg/L赤霉素(GA3)浸种能显著提高发芽率.幼苗在培养皿蛭石中成苗率达85%以上,在穴盆营养土中和营养钵沙壤土中成活率均达95%以上,田间移栽成活率达100%,生长正常.解决了北碚榕的种子萌发问题,初步获得了育苗技术,为北碚榕的种子繁殖奠定了基础.
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  • 图 1  酸蚀时间(a)和浸种时间(b)对北碚榕种子萌发的影响

    图 2  萌发温度(a)和萌发基质(b)对北碚榕种子萌发的影响

    图 3  光照条件(a)和GA3浸种(b)对北碚榕种子萌发的影响

    图 4  北碚榕的种子萌发与繁殖

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出版历程
  • 收稿日期:  2015-12-23
  • 刊出日期:  2017-02-20

珍稀植物北碚榕的种子萌发及繁殖研究

    通讯作者: 汤绍虎, 教授
    作者简介: 唐澄莹(1992), 女, 四川渠县人, 硕士研究生, 主要从事植物生理与分子生物学的研究
  • 1. 西南大学 生命科学学院,重庆 400715
  • 2. 三峡库区生态环境教育部重点实验室,重庆 400715
  • 3. 西南大学 附属中学,重庆 400715
基金项目:  国家自然科学基金项目(31370317);西南大学三峡库区生态环境教育部重点实验室开放基金项目(SXKQSYS-ZW-2013001)

摘要: 以北碚榕种子为材料,研究酸蚀与浸种时间、萌发基质与温度、光照条件和赤霉素处理对种子萌发的影响,通过育苗将幼苗移栽到田间.结果表明,北碚榕种子经酸蚀处理后可以萌发.适宜的酸蚀时间为3~5 min,浸种时间为4~8 h(30 ℃),萌发基质为河沙,萌发温度为(25±1) ℃(3 000 lx每天光照12 h).在此条件下,15 d发芽率可达90%以上.每天光照24 h和300~400 mg/L赤霉素(GA3)浸种能显著提高发芽率.幼苗在培养皿蛭石中成苗率达85%以上,在穴盆营养土中和营养钵沙壤土中成活率均达95%以上,田间移栽成活率达100%,生长正常.解决了北碚榕的种子萌发问题,初步获得了育苗技术,为北碚榕的种子繁殖奠定了基础.

English Abstract

  • 北碚榕(Ficus beipeiensis S.S.Chang)隶属桑科榕属,高大乔木,产于重庆市北碚区,生于海拔300~500 m石灰岩陡壁上或岩下较阴湿的地方[1],现有野生植株5株[2].北碚榕重庆特有,种群数量稀少,生存现状极危. 2004年列入中国物种红色名录[3],2014年列入重庆市重点保护野生植物名录.

    北碚榕四季常绿,冠大浓郁,树形优美[4-5],其生物学特性、观赏价值和开发利用潜力位居重庆十大本土树种之首[6].但北碚榕雌雄异株,野生植株雌雄比例(4:1) 严重失调、传粉小蜂数量稀少、结实率低、种子难于萌发[2],故自然繁殖和种群更新困难.

    目前,北碚榕可扦插繁殖[4-5]和组织培养[7],种子繁殖还是空白.种子萌发是植物有性繁殖的重要表现[8],是种群形成与更新的基础[9-10],在种群持续、种群动态和群落结构中起关键作用[11].开展北碚榕的种子萌发及繁殖研究,对于保护和利用该珍稀植物资源有重要意义.我们预验发现,北碚榕种子在室内适宜温湿条件下30 d内不能萌发,种皮依然坚硬,推测其存在机械性强迫休眠.因此,本实验以北碚榕种子为材料,研究酸蚀与浸种时间、萌发温度与基质等对种子萌发的影响,以明确其萌发条件,并初步获得育苗技术,为北碚榕的种子繁殖提供理论依据和技术参考.

  • 实验材料为北碚榕(Ficus beipeiensis)种子,2012~2013年不同季节采集.采后风干,牛皮纸信封包装,室温保存.

  • 由于每批种子数量较少,所以本实验采用单因素实验法分别研究酸蚀时间等因素对种子萌发的影响,逐一确定最佳水平.

    种子处理及萌发的一般条件为98%浓硫酸处理(酸蚀)5 min,去离子水30 ℃浸种24 h,滤纸床上(25±1) ℃,3 000 lx光强(12 h/d)下萌发,每天补水保湿.滤纸床由培养皿底部的2层滤纸构成,河沙、蛭石及其混合床(1:1) 厚度均为1.5 cm.河沙、蛭石先经消毒处理.

    在每个单因素实验中,仅该因素设置不同水平,其他因素的水平保持不变(即为上述“一般条件”中的水平).种子采集、风干时间相同,大小基本一致.每处理播种50粒,重复3次.

    种子萌发15 d后统计发芽率.发芽标准为胚根、胚芽突破种皮,且具2片子叶.种子萌发后,通过培养皿、穴盆和营养钵育苗将幼苗移栽到田间.培养皿育苗基质为蛭石,穴盆育苗基质为‘品氏托普’(PINDSTRUP)营养土(丹麦生产),营养钵育苗基质为沙壤土.育苗期间保持基质湿润,每2~3 d叶面喷施1%尿素1次.

  • 实验数据利用SPSS 12.0软件进行平均数统计和水平间差异性分析(Duncan's新复极差法),利用Microsoft Excel 2003软件对平均数和差异性作图.

  • 在本实验中,北碚榕种子不经酸蚀(对照)不能萌发,酸蚀1~20 min后可以萌发,且发芽率随酸蚀时间的延长呈先上升后下降的变化趋势,见图 1(a).其中,酸蚀5 min发芽率最高(52.00%),比酸蚀1 min,3 min,10 min,15 min和20 min分别提高27.86%,5.41%,77.29%,100%和178.52%,仅与酸蚀3 min无统计学意义(p>0.05),而与其他酸蚀时间均存在统计学意义(p≤0.05).结果说明,限制北碚榕种子萌发的根本原因是种皮硬实引起的机械性强迫休眠.而种皮腐蚀的程度与酸蚀时间有关.时间过短,腐蚀不够,不利于种胚吸水透气和突破种皮的机械限制;时间过长,腐蚀过甚,则会伤及种胚而影响萌发.实验结果表明,北碚榕种子的适宜酸蚀时间为3~5 min.

    北碚榕种子经酸蚀处理后,不浸种时(对照)发芽率较低(30.67%);用30 ℃温水浸种4~24 h后发芽率显著提高,且呈先升后降变化趋势,见图 1(b).其中,浸种8 h发芽率最高(86.67%),比浸种4 h,12 h,16 h,20 h和24 h分别提高6.57%,25.01%,35.42%,47.72%和88.41%,仅与浸种4 h无统计学意义.吸水是种子萌发的充要条件,但浸种时间过长,种胚的有氧呼吸将受影响,甚至导致细胞的吸胀损伤,使发芽率降低,这是发芽率自浸种12 h起下降的原因.实验结果表明,酸蚀处理后,北碚榕种子的适宜浸种时间为4~8 h(30 ℃).

  • 在(20~35) ℃不同温度下,北碚榕种子的发芽率差异有统计学意义,见图 2(a).其中,30 ℃下发芽率最高(50.67%),比20 ℃,25 ℃和35 ℃分别提高58.34%,8.57%和16.94%,与20 ℃和35 ℃相比差异有统计学意义,而与25 ℃相比差异无统计学意义.但实验中发现,在25 ℃下发芽的北碚榕种子,成苗率较高.因此,北碚榕种子萌发的适宜温度为25 ℃.

    滤纸、河沙等不同萌发基质对北碚榕种子的发芽率有显著影响,见图 2(b).其中,河沙床上发芽率最高(90.67%),比滤纸、蛭石和河沙与蛭石混合床分别提高3.03%,43.17%和22.53%,仅与滤纸床差异无统计学意义.此差异性的产生主要与各萌发基质的保湿、通气性有关.结果表明,北碚榕种子萌发的适宜基质为河沙和滤纸.而实验中发现,种子在滤纸上萌发后,根毛与其接触较紧密,育苗时易伤根.因此,北碚榕种子萌发的适宜基质为河沙.

  • 北碚榕种子在有光、无光条件下均可萌发,见图 3(a),但每天的光照时间显著影响发芽率.其中,每天24 h光照发芽率最高(63.33%),比12 h光/暗交替和24 h黑暗分别提高41.77%和239.21%,且相互间差异有统计学意义.由此可见,北碚榕种子属喜光种子,光照促进其萌发.实验结果表明,北碚榕种子萌发的最适光照条件是每天24 h光照(3 000 lx).

    图 3(b)可知,用50~500 mg/L GA3浸种4 h后,发芽率比对照温水浸种(31.33%)显著提高,且随GA3质量浓度提高呈先升后降变化趋势.其中,300 mg/L GA3浸种发芽率最高(53.33%),比50,100,200,400和500 mg/L GA3分别提高26.98%,14.27%,11.10%,5.25%和19.39%,仅与400 mg/L GA3无统计学意义.用其浸种8 h后,不同质量浓度间发芽率的差异性与浸种4 h相同.实验结果表明,50~500 mg/L GA3浸种可显著提高北碚榕种子发芽率,且具植物激素作用的剂量效应,其最佳质量浓度为300~400 mg/L.

  • 当北碚榕种子在河沙和滤纸床上发芽,且具2枚绿色子叶后,见图 4(a),用镊子小心将其转移到盛蛭石的培养皿中育苗,见图 4(b),其30 d成苗率达85%以上.待培养皿幼苗具3~5枚真叶时,采用营养土进行穴盆育苗,见图 4(c).其间,保持营养土湿润,并每隔2~3 d喷施1%尿素1次,以促进幼苗生长.待穴盆幼苗具3~5枚真叶、高达3~4 cm时,转移到盛沙壤土的塑料营养钵中进行营养钵育苗,见图 4(d),同样保持土壤湿润,并行叶面施肥.在营养钵幼苗高达20 cm以上后,将其移栽到田间,于自然条件下生长.在本实验中,穴盆幼苗和营养钵幼苗的成活率均达95%以上;田间移栽成活率达100%,半年内幼苗高度达0.5 m左右,见图 4(e).

    在北碚榕的种子育苗过程中,从种子萌发到移栽田间,大约需要半年时间.其中,培养皿育苗需1个月左右,穴盆和营养钵育苗分别约需3个月和2个月.从种子萌发到穴盆育苗结束,幼苗生长缓慢.幼苗进入营养钵后,光合面积明显增大,自养能力增强,因而生长较快.

    2012年以来,我们把近3 000株北碚榕实生幼苗分批移栽到位于北碚区澄江镇的重庆惠宏苗圃和重庆绿康果业有限公司等单位的苗圃基地,移栽成活率达100%.植株在自然条件下能顺利度夏和安全越冬,且生长正常,见图 4(f).

  • 种子萌发是植物生活史中的一个重要时期[12],既是植物种子繁殖的前提,也是植物繁衍种族、扩展分布区域、增加遗传变异、提高对多变环境适应能力的主要途径[13],在种群数量恢复和栽培群体构建过程中起关键作用[14].种子萌发需要适宜的内外条件:内因是种子成熟、不存在或已解除休眠作用;外因是适宜的环境条件,包括充足的水分、良好的通气和适宜的温度等.同时,每一种植物的种子萌发都有一个特定的环境范围.我们在实验中发现,北碚榕的新鲜种子在室内适宜的温度、湿度条件下,历时60 d有10%左右的发芽率.然而,在自然条件下,存在于榕果内的北碚榕种子,在果皮吸水变软或腐烂后,能够持续处于长达2个月时间的适宜温湿环境纯属小概率事件.这可能是北碚榕种子自然萌发困难和种群数量稀少的生态学原因.

    在本实验中,北碚榕种子经酸蚀处理后可正常萌发,证明其胚胎发育完全,萌发限制因素是种皮硬实.在30 ℃下发芽率最高,但与25 ℃差异无统计学意义.其种子萌发似乎需要较高的环境温度,这可能与包括北碚榕在内的榕属植物起源于热带或亚热带有关.用300~400 mg/L GA3浸种发芽率提高,说明其可能存在浅生理休眠;全光照条件促进萌发,说明北碚榕种子喜光,这可能也与北碚榕的起源有关.在其他榕属植物中,有需光种子[15-16],也有喜光种子[17]存在.

    北碚榕种子发芽率的高低不仅与萌发条件有关,而且与种子质量有关.而种子质量与采收季节即种子成熟的环境条件有关.在本实验中,不同季节采收的北碚榕种子,发芽率在30%~90%之间,与其他榕属植物的种子发芽/萌发率范围[15-20]大致相同.

    北碚榕适应性和抗逆力强.据梁屯等[21]调查,各省市移栽到中国99'昆明世博园的榕属植物,在2001年1月昆明遭遇寒潮和-7.8 ℃低温近1.5年后,垂叶榕、菩提榕和花叶垂榕死亡,小叶榕、黄金榕等生长一般,而北碚榕生长良好.

    本实验结果表明,北碚榕种子萌发的限制因素是种皮硬实造成的强迫休眠,种子经酸蚀处理后可以萌发,且适宜条件下萌发率可达90%,这为北碚榕种子繁殖提供了理论基础.将北碚榕的酸蚀种子播于自然环境有望实现野外种群的恢复,通过育苗和移栽可以实现栽培种群的建立和园林绿化的批量应用.今后我们将开展北碚榕野外种子萌发和幼苗生长的生理生态研究,进一步优化育苗及移栽技术,以促进该珍稀植物的保护利用.

  • 北碚榕种子经酸蚀处理后可以萌发.酸蚀3~5 min,浸种4~8 h(30 ℃)后,在河沙为基质和(25±1) ℃条件下,发芽率可达90%以上.本实验阐明了北碚榕种子休眠的生理机制,明确了种子萌发的适宜条件,初步获得了育苗技术,为北碚榕的种子繁殖奠定了基础.

参考文献 (21)

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