賀水蓮 張濤 王雯

摘要：為了探索馨香玉蘭（Magnolia odoratissima Law et R. Z. Zhou）種子休眠與萌發(fā)特性，進(jìn)行了野外踏察，首次采集到馨香玉蘭種子，利用電鏡觀察了馨香玉蘭種子的形態(tài)特征，分析了馨香玉蘭種子浸提液對(duì)白菜種子發(fā)芽的影響，測(cè)定馨香玉蘭種子是否含有萌發(fā)抑制物質(zhì);利用吸水、沙藏以及GA3對(duì)種子進(jìn)行處理，研究馨香玉蘭種子的休眠特征。結(jié)果表明：馨香玉蘭種子從母株脫離后具有已發(fā)育完整的胚;種子透水性良好，種子休眠不是種皮的不透水性造成的;低溫層積后的種子發(fā)芽率高，說(shuō)明馨香玉蘭種子具備生理休眠;分別用清水、胚乳濾液、胚乳濾液+GA3浸泡白菜種子，結(jié)果顯示，對(duì)照組發(fā)芽率為100.00%，胚乳濾液組發(fā)芽率降低，但胚乳濾液+GA3組浸泡的白菜種子發(fā)芽率比胚乳濾液組有所提升，說(shuō)明馨香玉蘭種子中存在抑制發(fā)芽的物質(zhì)，且抑制效果顯著，但外源GA3能在一定程度上打破這種抑制作用。

關(guān)鍵詞：馨香玉蘭;種子;胚乳濾液;GA3;形態(tài)特征;吸水;沙藏;發(fā)芽率;休眠特征

中圖分類號(hào)：S685.150.1?? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A? 文章編號(hào)：1002-1302（2020）20-0133-04

木蘭科（Magnoliaceae）植物一共有16屬300余種，我國(guó)產(chǎn)11屬160余種，是木蘭科植物資源最豐富的國(guó)家，也是木蘭科植物的“現(xiàn)代分布中心”和“多樣性保存中心”[1-2]，但由于早期人們對(duì)木蘭科植物資源的過(guò)度利用，加上生態(tài)環(huán)境的不斷惡化，許多種類趨于瀕危，使木蘭科成為被子植物中生存受?chē)?yán)重威脅種類最多的科之一，因此加強(qiáng)木蘭科植物的保護(hù)與繁育工作具有重要的生態(tài)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

馨香玉蘭（Magnolia odoratissima Law et R. Z. Zhou）別名中國(guó)木蘭、調(diào)羹花、夜來(lái)香，為木蘭科木蘭屬植物。該樹(shù)種僅產(chǎn)于云南省，是云南特有的極小種群物種，極危種，屬國(guó)家二級(jí)重點(diǎn)保護(hù)野生植物[3]?；ò咨?，直立;果未見(jiàn)（《中國(guó)植物志》），常綠喬木，高5～6 m，呈單柱或群狀生長(zhǎng)，散生于灌木叢或落葉疏林中。該種主要集中分布在云南省文山州內(nèi)，生于海拔1 300～1 600 m裸露的石灰?guī)r山地中，伴生樹(shù)種有滇南青岡、紫彈樹(shù)、圓果化香樹(shù)、木姜子等，該樹(shù)種在其生長(zhǎng)群落中屬于下層。馨香玉蘭花葉具異香，其鮮花浸膏（凈油）是值得開(kāi)發(fā)的天然香料[4];馨香玉蘭適用于庭園觀賞、城鄉(xiāng)、風(fēng)景名勝區(qū)、高檔小區(qū)、私人別墅綠化，是優(yōu)良的園林綠化樹(shù)種之一[5]。該樹(shù)種抗風(fēng)能力較強(qiáng)，具有較強(qiáng)的凈化環(huán)境和抗污染能力。前人已經(jīng)對(duì)該樹(shù)種做過(guò)一些研究，如徐加漢等通過(guò)對(duì)云南省西疇縣馨香玉蘭群落24個(gè)樣方的調(diào)查，分析了馨香玉蘭的高度結(jié)構(gòu)、年齡結(jié)構(gòu)、空間分布格局，編制了特定時(shí)間生命表，繪制了生存曲線。結(jié)果顯示，馨香玉蘭高度結(jié)構(gòu)完整，種群個(gè)體高度發(fā)育是連續(xù)的，在群落中屬連續(xù)型種群;其相對(duì)年齡結(jié)構(gòu)不完整，呈現(xiàn)明顯的菱形;其空間分布格局表現(xiàn)為集群分布，其成長(zhǎng)可分為幼苗、幼樹(shù)、成樹(shù)和老樹(shù)等4個(gè)時(shí)期，幼樹(shù)和成樹(shù)時(shí)期死亡率最低，老樹(shù)時(shí)期死亡率最高，種群呈現(xiàn)衰退狀態(tài)[6]。金蕊等采用隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)DNA技術(shù)，對(duì)云南省馨香玉蘭4個(gè)居群進(jìn)行了遺傳多樣性分析，結(jié)果顯示，與木蘭科等其他瀕危植物相比較，馨香玉蘭遺傳多樣性相對(duì)較高，并根據(jù)各種群遺傳背景研究結(jié)果提出了該物種遷地保護(hù)種群遺傳資源管理建議[7]。

本研究前期對(duì)馨香玉蘭現(xiàn)存資源進(jìn)行了野外考察，發(fā)現(xiàn)馨香玉蘭的種群數(shù)量急劇下降，目前僅存5個(gè)種群，導(dǎo)致其種群下降的主要原因是光照缺乏及與其伴生樹(shù)種的種間競(jìng)爭(zhēng)激烈[8]。馨香玉蘭結(jié)實(shí)率和種子發(fā)芽率極低，在5個(gè)現(xiàn)存居群中，其中2個(gè)居群未見(jiàn)果，2個(gè)居群僅7%左右的結(jié)實(shí)率，還有1個(gè)居群僅剩1棵植株，調(diào)查當(dāng)年僅結(jié)了3個(gè)果實(shí)，通過(guò)對(duì)5個(gè)居群的詳細(xì)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)3年及以下的小苗幾乎未見(jiàn)。為了揭示馨香玉蘭種子發(fā)芽率低的原因，筆者采集了馨香玉蘭的種子，對(duì)其種子形態(tài)、休眠特征、萌發(fā)特征等進(jìn)行了研究。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)時(shí)間與地點(diǎn)

試驗(yàn)時(shí)間為2018年1月至2019年3月，試驗(yàn)地點(diǎn)為云南農(nóng)業(yè)大學(xué)園林園藝學(xué)院實(shí)驗(yàn)室。

1.2 試驗(yàn)材料

種子采自云南省文山州內(nèi)，種群調(diào)查包括西疇縣新馬街鄉(xiāng)對(duì)門(mén)山、竜樹(shù)山，西疇縣興街鎮(zhèn)伯栗山，麻栗坡縣大坪鎮(zhèn)城子箐、小箐山，海拔均在1 300 m以上裸露的石灰?guī)r山地。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 種子形態(tài)特征觀察 將馨香玉蘭種子放入水中吸水1 d后，在電子顯微鏡下觀察種子的形態(tài)特征。用石蠟切片法對(duì)種子進(jìn)行處理，并在電子顯微鏡下觀察其種胚發(fā)育情況。

1.3.2 吸水性測(cè)試 將種子浸泡在清水中，每6 h測(cè)1次種子質(zhì)量，以此來(lái)測(cè)定種皮的透水性。將測(cè)定好的種子研磨過(guò)濾，取其胚乳濾液備用。

1.3.3 馨香玉蘭的生理休眠鑒定 把采集的部分馨香玉蘭種子分兩大組：A1，自然放置組90粒;A2，低溫層積處理組90粒。A1、A2再分別分為B1、B2、B3等3個(gè)小組，并用質(zhì)量濃度為0、200、250 mg/L的赤霉素（GA3）分別處理種子15 d。GA3處理結(jié)束后A2組的種子與濕沙混合放于塑料瓶中，置于 6 ℃ 的環(huán)境下進(jìn)行低溫層積，濕沙與種子體積比為 3 ∶ 1，A2組中的B1、B2、B3處理后分開(kāi)放置。低溫層積過(guò)程中攪拌1次/周，打開(kāi)瓶蓋通氣并檢查基質(zhì)含水量，基質(zhì)含水量以“手捏成團(tuán)，松手即散”為宜，低溫層積時(shí)間為30 d。A1組用0.5%高錳酸鉀溶液對(duì)種子進(jìn)行浸泡消毒，時(shí)間以15～20 min為宜，消毒后立即播種。將所有穴盤(pán)置于人工氣候箱中，設(shè)置晝夜溫度為25 ℃，濕度為60%，晝夜光照度為60%。觀察其發(fā)芽情況。

1.3.4 萌發(fā)抑制物測(cè)試 為了測(cè)定種子內(nèi)是否含有抑制萌發(fā)的物質(zhì)，用胚乳濾液浸泡白菜種子并觀察其發(fā)芽率。本試驗(yàn)分為3個(gè)處理：處理1，用備好的種子胚乳濾液浸泡白菜種子50粒，重復(fù)3組;處理2，將種子胚乳濾液與GA3按1 ∶ 1的體積比配好后浸泡白菜種子50粒，重復(fù)3組;處理3，用清水浸泡白菜種子50粒，重復(fù)3組，作為對(duì)照組試驗(yàn)。將所有處理的種子放在25 ℃人工氣候箱中處理并記錄發(fā)芽率。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用Excel整理數(shù)據(jù)并制作圖表，采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。采用單因素方差分析和Duncans進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 馨香玉蘭種子的形態(tài)特征

據(jù)《中國(guó)植物志》記載，馨香玉蘭分布極為稀少，果未見(jiàn)，通過(guò)野外踏察，首次找到馨香玉蘭的果實(shí)和種子，馨香玉蘭為聚合蓇葖果，聚合蓇葖果成熟后裂開(kāi)，露出種子（圖1-A）。種子多為心形，少數(shù)為長(zhǎng)橢圓形，具有橘紅色的假種皮且有光澤，外種皮為黑色，少數(shù)為深褐色，堅(jiān)硬而脆。除去橘紅色假種皮后，種子表面有不規(guī)則的溝狀紋理，將部分胚乳扣除，可用肉眼觀察到胚，種胚小且靠近種孔，易失水死亡（圖1-B）。用石蠟切片法將處理好的種子切開(kāi)，可清晰觀察到種子內(nèi)部的子葉和發(fā)育完全的胚（圖1-C），胚乳豐富，含大量油脂，能為種子發(fā)育提供豐富的營(yíng)養(yǎng)（圖1-D）。

2.2 馨香玉蘭種子吸水性測(cè)試

由植物的吸水性測(cè)試可以看出種子堅(jiān)硬的外種皮是否是阻礙種子萌發(fā)過(guò)程的物理因素。木蘭科植物中不同種之間的吸水量及吸水性趨勢(shì)差別很大，說(shuō)明木蘭科植物中部分種是因?yàn)榉N皮的物理因素阻礙了種子的萌發(fā)。馨香玉蘭的吸水性測(cè)試表明，外種皮透水性良好，用水浸泡種子，前24 h吸水量幾乎呈直線上升，吸水量為21.18%，種子平均質(zhì)量達(dá)4.44 g;浸種30 h吸水量占27.22%，種子平均質(zhì)量達(dá)4.55 g，之后吸水趨勢(shì)下降，浸種72 h吸水量占32.26%，吸水量不再上升（圖2）。馨香玉蘭種子在浸種前期吸水較快，說(shuō)明其種子的外種皮對(duì)種子的吸水阻礙很小，種子萌發(fā)率低不是因?yàn)榉N皮的物理阻礙造成。

2.3 馨香玉蘭的生理休眠鑒定

低溫層積是破除種子休眠的常用方法，本試驗(yàn)采用了低溫層積加不同質(zhì)量濃度的GA3對(duì)馨香玉蘭種子進(jìn)行處理后播種，并記錄其發(fā)芽率，通過(guò)數(shù)據(jù)分析得出以下結(jié)果：在低溫層積期間，部分種子表現(xiàn)出“露白”現(xiàn)象，且在播種后，這些“露白”種子最先出根。自播種日算起，低溫層積處理過(guò)的種子24 d開(kāi)始出芽，用質(zhì)量濃度為250 mg/L的GA3處理過(guò)的最先出芽，且出芽總數(shù)高于200 mg/L GA3處理組和對(duì)照組;自然條件放置的種子用質(zhì)量濃度為250 mg/L的GA3處理后出芽總數(shù)高于200 mg/L GA3處理組和對(duì)照組。低溫層積組的種子發(fā)芽數(shù)均略高于自然條件下放置的種子（表1）。發(fā)芽的種子在室內(nèi)自然條件下成苗率達(dá)80%，圖3為出芽后室溫培育2個(gè)月的馨香玉蘭幼苗。

2.4 馨香玉蘭種子的萌發(fā)抑制物測(cè)試

采用馨香玉蘭胚乳浸提液對(duì)白菜種子發(fā)芽的抑制作用來(lái)測(cè)定馨香玉蘭的種子是否含有抑制發(fā)芽的物質(zhì)。結(jié)果表明，對(duì)照組的白菜種子僅用5 d發(fā)芽率就達(dá)到100.00%，平均發(fā)芽數(shù)為50粒;而用胚乳濾液浸泡的白菜種子自試驗(yàn)開(kāi)始后3 d開(kāi)始發(fā)芽，發(fā)芽時(shí)長(zhǎng)持續(xù)10 d，3組試驗(yàn)平均發(fā)芽數(shù)為28粒，發(fā)芽率為56.92%，說(shuō)明馨香玉蘭的胚乳濾液對(duì)白菜種子的發(fā)芽有明顯的抑制作用，胚乳濾液中含有抑制白菜種子發(fā)芽的物質(zhì);用胚乳濾液+GA3浸泡的白菜種子也是從3 d開(kāi)始發(fā)芽，發(fā)芽時(shí)長(zhǎng)持續(xù)10 d，3組試驗(yàn)平均發(fā)芽數(shù)為38粒，發(fā)芽率為7764%（表2），即在胚乳濾液里加入了GA3后，胚乳濾液對(duì)白菜種子發(fā)芽的抑制現(xiàn)象明顯減弱，白菜種子發(fā)芽數(shù)和發(fā)芽率都出現(xiàn)了一定的回升，說(shuō)明盡管馨香玉蘭種子的胚乳濾液中含有抑制白菜種子發(fā)芽的物質(zhì)，而GA3能在一定程度上打破這種抑制。

3 討論

木蘭科植物無(wú)性繁殖率非常低，主要用種子進(jìn)行繁殖，但絕大多數(shù)木蘭科植物的種子具有休眠現(xiàn)象，在實(shí)際應(yīng)用中種子萌發(fā)率低，而且木蘭科植物種子不易保存，利用傳統(tǒng)的干燥后低溫保存的方式會(huì)造成種子大量死亡。目前有關(guān)木蘭科種子休眠和貯藏習(xí)性的研究非常少，韓春艷對(duì)木蘭科幾種植物種子休眠和種質(zhì)資源保存進(jìn)行研究，初步判斷出川滇木蓮（Manglietia cuclouxii）、西康玉蘭（Magnolia wilsonii）、灰?guī)r含笑（Michelia calcicola）、黃蘭（M. champaca）、球花含笑（M. sphaerantha）和云南含笑（M. yunnanensis）6種木蘭科植物種子休眠類型、打破休眠方法、貯藏習(xí)性和適宜貯藏條件，發(fā)現(xiàn)木蘭科植物種子有的為形態(tài)休眠，有的為生理休眠[9];沈永寶等對(duì)北美鵝掌楸（Liriodendron tulipifera）進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)種子具有深度休眠[10];顧地周等發(fā)現(xiàn)，小花木蘭種子具有生理休眠，并利用激素處理和變溫層積的方法讓其完成后熟[11]。通過(guò)前人的研究發(fā)現(xiàn)，木蘭科植物的種子特性因種而異，具有其復(fù)雜性，關(guān)于馨香玉蘭的種子形態(tài)特征本研究為首次報(bào)道，其休眠與萌發(fā)特性在前人研究中更是從未涉及。

本研究表明，馨香玉蘭種子自母株上脫離后，已具備發(fā)育完整的胚，不具有形態(tài)休眠，不須要經(jīng)過(guò)后熟來(lái)完成胚的形態(tài)發(fā)育。胚乳和胚易分離，通過(guò)電子顯微鏡可觀察到，種胚小且靠近種孔，種胚易失水死亡。馨香玉蘭種子吸水性良好，雖然馨香玉蘭種子外種皮硬而脆，但這種機(jī)械束縛不影響種子吸水，這一結(jié)果與木蘭科中具有堅(jiān)硬外種皮的種子吸水情況一致。在玉蘭種子的試驗(yàn)中可知，有無(wú)外種皮對(duì)玉蘭種子的吸水過(guò)程和能力沒(méi)有顯著影響[12]。

經(jīng)過(guò)馨香玉蘭胚乳濾液對(duì)白菜種子萌發(fā)的影響可知，馨香玉蘭種子內(nèi)確實(shí)含有抑制其萌發(fā)的物質(zhì)，且抑制作用強(qiáng)，這可能是導(dǎo)致馨香玉蘭種子休眠的原因之一，而木蘭科中大部分種子具有休眠現(xiàn)象的主要原因就是種子內(nèi)部具有抑制發(fā)芽的物質(zhì)。具有生理后熟的種子，休眠的原因大多是種子的內(nèi)源激素發(fā)生變化導(dǎo)致的，而這種內(nèi)源激素被看作是最普遍的萌發(fā)抑制物，外源GA3具有拮抗這種內(nèi)源激素的作用，使用外源GA3可以解除這種內(nèi)源激素的抑制作用。從馨香玉蘭種子的形態(tài)和發(fā)芽時(shí)間來(lái)看，其種子存在生理休眠，且試驗(yàn)所用質(zhì)量濃度的GA3能有效解除生理休眠。這和低溫層積處理所得的結(jié)果是一致的，低溫層積能有效打破休眠，結(jié)合GA3效果更為明顯。

據(jù)前期野外調(diào)查結(jié)果可知，馨香玉蘭僅有的幾個(gè)種群都存在一樣的生存危機(jī)，即與其伴生物種的競(jìng)爭(zhēng)非常激烈，得不到充足的光照，從而導(dǎo)致結(jié)實(shí)率非常低，本研究進(jìn)一步表明，馨香玉蘭的種子具有生理休眠，從母體脫落后不能立即萌發(fā)，馨香玉蘭種子成熟期在9—11月，其原生地云南文山州正值旱季，種子在休眠過(guò)程中極易脫水干燥導(dǎo)致失活，這可能是馨香玉蘭無(wú)法自然更新?lián)Q代的最主要的原因。

4 結(jié)論

本研究探討了馨香玉蘭種子的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征和休眠特性，結(jié)果表明，馨香玉蘭種子為聚合蓇葖果，成熟時(shí)會(huì)裂開(kāi)露出鮮紅色的種子，經(jīng)過(guò)石蠟切片分析可知種子內(nèi)部具有完整的胚和子葉;種子吸水性良好，堅(jiān)硬的外種皮對(duì)種子萌發(fā)不造成阻礙;通過(guò)其種子胚乳的提取液來(lái)浸泡白菜種子并測(cè)定白菜種子發(fā)芽率，發(fā)現(xiàn)馨香玉蘭種子中存在抑制萌發(fā)的物質(zhì)，而GA3能有效打破這種抑制;通過(guò)沙藏層積處理，表明馨香玉蘭種子具有一定程度的生理休眠，利用250 mg/L GA3可輕微打破這種休眠。

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