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牡丹为芍药科(Paeoniaceae)芍药属(Paeonia)牡丹组(sect.Moutan)植物的统称。除了以“花中之王”供观赏外,其根皮可以入药,有凉血散瘀的功效,同时,牡丹籽油富含不饱和脂肪酸,是很有发展前途的健康食用油之一。种子繁殖是牡丹生产中最常用的方法。然而,牡丹的种胚发育不完全以及种子的上胚轴休眠特性,严重影响了种苗的繁育与生产管理。鉴于此,本研究以油用牡丹的主要栽培种类凤丹(P.ostii)为研究对象,一方面,通过对凤丹种子发育过程中的形态、解剖、种子萌发率以及储藏物质含量的变化,揭示凤丹种子的发育规律;另一方面,通过研究新成熟种子对生境(温度和光照)的响应特性以及野外萌发物候,揭示种子的休眠与萌发的生理生态学特性,在此基础上,建立种子休眠与萌发的水热模型,量化种子萌发对的水分与热量需求。主要研究结果如下:(1)凤丹从开花到种子发育成熟需要100天左右的时间。种子在发育60-70天之间获得萌发能力。在种子发育过程中,干重和储藏物质(包括可溶性糖、淀粉和蛋白质)的含量逐渐增加,而种子含水量逐渐降低。种子长度、宽度、高度以及鲜重呈现先增大后减小的趋势,其最大值发生在65天。(2)在种子发育过程中,合子最初的分裂没有细胞壁的形成,而是出现了一个类似于裸子植物种胚发育初期的一个游离核阶段。发育25天后的游离核开始细胞化。之后,种胚的发育与其他被子植物类似,45天后可观察到球形胚,60天观察到心形胚,70天后观察到子叶形胚。凤丹的胚乳属于核型胚乳,其发育早于种胚。从初生胚乳核开始分裂到胚乳细胞的形成大约经历了 35天,在发育70天后由液态转变为固态。种皮由外珠被细胞发育而成,由外而内可以分为角质层、栅栏细胞层、大骨细胞层和薄壁细胞层。(3)新成熟的凤丹种子处于深度简单上胚轴形态生理休眠的状态。具体表现为:种胚发育不完全且没有上胚轴,因而具有形态休眠。在胚根开始突破种皮时上胚轴才开始分化。同时,胚根和胚芽具有生理休眠。种胚的生长和胚根休眠的打破需要暖层积,而胚芽休眠的打破需要冷层积,且只有在胚根休眠打破后,胚芽才能对低温敏感。赤霉素可以促进休眠的打破。胚芽休眠打破的种子如果在不适宜的条件下会进入二次休眠。整个休眠打破过程需要100天,根长为3-5 cm的种子比根长为1-2 cm的种子胚芽萌发所需时间短。(4)种群内种子个体萌发的温度阈值和基础水势存在变异,以1/t50确定凤丹胚芽萌发所需要的三基点为最低温-2.52℃、最适温1.41℃、最高温11.8℃,温度时间累计值为189.03℃.d。而胚根的三基点为最低温14.56℃、最适温19.42℃、最高温30.58℃,温度时间累计值为162.61℃.d。以1/t50确定凤丹胚芽萌发所需要的基础水势为-0.94MPa,水势时间累计值为84.99MPa.d;而胚根基础水势为-0.44MPa,水势时间累计值为17.11 MPa.d。