几种北方落叶栎种子发育的形态生理及萌发特性研究

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栎属植物是北半球森林生态系统中的优势种和建群种,广泛分布在亚洲、欧洲、北美洲和非洲大陆。在过去的30年间,并没有观察到成功的栎林更新。栎属植物种子在自然条件下出苗整齐性较差,一些栎属植物存在延迟萌发的现象,最先出苗和后出苗的相差可达数周。为了揭示栎属植物种子发育的生物学特性,找到引起栎属植物延迟萌发和萌发不整齐的原因以及解决这种现象,以栓皮栎、辽东栎、房山栎、蒙古栎、锐齿栎、白栎、沼生栎、槲栎、和夏栎等9个北方落叶栎种子为研究对象,找出发育成熟过程中种子各形态指标、干重和养分等的变化规律,分析不同机械处理对种子萌发和生长的影响,探讨种子不同部位浸提液对白菜种子萌发的抑制作用,得出以下结论:(1)对房山栎、锐齿栎、麻栎、辽东栎和槲栎等5种栎属植物发育成熟过程中形态指标的测定结果表明,种子质量、体积在8月底之前增长较快,种子长、直径等指标在9月中旬之前增长较快,之后各指标趋于稳定。种皮厚度在种子发育成熟过程中逐渐降低,不同位置(碗疤处、中间位置和种胚处)种皮厚度不同。(2)根据干重的变化规律,确定锐齿栎和麻栎的生理成熟期为9月底,房山栎的生理成熟期为8月底到9月上旬,辽东栎和槲栎的生理成熟期为9月中旬。随着种子的发育,各树种种子含水量不断下降,但种子成熟时仍有较高的含水量,房山栎、锐齿栎、辽东栎、麻栎和槲栎种子含水量分别为39.0%、33.8%、38.0%、37.7%和31.1%,说明没有经历成熟脱水阶段,表现出顽拗性种子的特征。(3)在种子发育过程中,房山栎种胚和子叶中可溶性蛋白、可溶性糖和淀粉含量均是先增加后降低,分别于8月初、8月中旬和8月底达到最大。锐齿栎种胚和子叶中的可溶性蛋白含量均是降低的趋势;可溶性糖含量均是呈增加-减少-增加的趋势,9月中旬达到最大;淀粉含量先增加后减少,均于8月底达到最大。(4)对房山栎、锐齿栎、辽东栎、栓皮栎、夏栎和白栎种子进行了去皮、去皮及1/2子叶、去皮及2/3子叶、去碗疤等机械处理。结果表明,去皮、去皮及1/2子叶处理显著降低了根和芽的萌发时间,增加了出根率与萌芽率,提高了根和芽萌发整齐性指数,增加了根和芽的活力指数,对根长和苗高无显著性影响;去皮及2/3子叶处理显著缩短了种子胚根和胚芽的萌发时间,提高了萌发整齐性指数和生根率,对萌芽率、根和芽的活力指数等指标有不同程度的影响,对根长和苗高无显著性影响;去碗疤显著降低了种子的平均发芽时间,但萌发整齐性指数、出根率、萌芽率、活力指数、根长和苗高均没有显著增加。(5)栓皮栎、锐齿栎、蒙古栎、沼生栎和麻栎甲醇浸提液均能显著降低白菜种子发芽率、根长和苗高,且对发芽率的抑制作用逐渐降低。夏栎和房山栎甲醇浸提液对白菜种子发芽率没有显著影响,但对根长和苗高有一定的抑制作用。种子不同部位甲醇浸提液的抑制作用表现为胚>子叶>种皮,且甲醇高浓度浸提液的抑制作用大于低浓度的抑制作用、甲醇相对白菜种子发芽率、苗高或根长的抑制作用最强,其次是乙酸乙酯相,其它溶剂相提取液的抑制作用不明显;栎属种子甲醇浸提液及各有机相对白菜种子苗高和根长的抑制作用强于对发芽率的影响。综上所述,种皮的机械束缚和胚、子叶以及种皮中含有抑制物质是造成栎属植物种子延迟萌发和出苗不整齐的原因。去皮和切除1/2子叶能加快栎属植物种子萌发并增加萌发整齐性,而且苗高与对照没有显著差异。因此,播种前可以采取这两种方法对栎属植物种子进行处理。
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