油菜素内酯是一种新型植物甾体激素, 近年来, 在农业上得到了广泛的应用(郭奇珍, 1983; 李凯荣等, 1998; 骆炳山, 1986; 赵毓橘等, 1986; 朱广镰, 1992; Ikekawa et al., 1991;Mandava, 1988; Yamaguchi et al., 1987)。但在林业上的研究报道甚少, 特别是油菜素内酯对林木种子萌发及下胚轴伸长的影响未见报道。本文以水土保持林主要树种———油松(Pinus tabulaeformis)、刺槐(Robinia pseudoacacia)种子为材料, 研究了天然油菜素内酯对其萌发及下胚轴伸长的影响, 以便为播种育苗、直播造林和飞播造林种子处理提供科学的依据。

1 材料与方法 1.1 油松刺槐种子发芽能力的测定

浸种、消毒与置床  材料:油松种子1997年采于陕西黄龙山林场, 刺槐种子1997年采于淳化枣坪沟。天然油菜素内酯(天然芸苔素含油菜素内酯0.01 %)由义乌皇嘉生化有限公司提供。方法:将浸过水的油松种子放入0.3 %的高锰酸钾溶液中浸泡15 min消毒, 取出后用蒸馏水反复冲洗2 ~ 3次, 然后置于不同浓度(0.01、0.05、0.1和0.5 mg·L^-1)的天然油菜素内酯溶液中浸种2 d, 蒸馏水浸种作为对照。随机选取种子50粒放入发芽皿中, 每个浓度做4个重复, 采用变温方法在发芽器内培养, 夜间温度20 ℃, 白天25 ℃, 光照8 h, 每天观察记录1次。刺槐种子用0.3 %的高锰酸钾消毒并冲洗干净后, 用100 ℃的水浸烫15 s, 然后立即放入70 ℃水中放凉, 再置于不同浓度的天然油菜素内酯溶液(0.000 1、0.000 5、0.001、0.005、0.01、0.05、0.1和0.5 mg·L^-1)中浸种24 h, 蒸馏水浸种作为对照。随机选取100粒种子置床于发芽皿中, 4个重复, 采用变温方法在发芽器中培养, 夜间温度20 ℃, 白天30 ℃, 光照8 h, 每天观察记录1次。

油松、刺槐种子发芽能力指标的计算  发芽率指正常发芽的种子粒数与供检种子粒数的百分比, 即:发芽率(%)=发芽的种子粒数供检种子粒数×100。发芽势指发芽种子数达到高峰时, 正常发芽种子粒数与供检种子粒数的百分比, 即:发芽势(%)=达到高峰时的发芽粒数供检种子粒数×100。平均发芽速度指供检种子发芽所需要的平均时间, 即:平均发芽速度=∑(D ×n)/∑n, 式中, D为从种子置床起算的天数, n为相应各日的发芽粒数。

1.2 油松、刺槐下胚轴切段伸长测定

种子消毒处理后, 用蒸馏水做发芽试验, 油松种子发芽5 d后从子叶处切取下胚轴切段2 cm, 分别用不同浓度(0.001、0.005、0.01、0.05、0.1和0.5 mg·L^-1)的天然油菜素内酯溶液培养, 对照用蒸馏水培养(夜间20 ℃, 白天25 ℃, 光照8 h)。刺槐种子发芽4 d后切取下胚轴切段2 cm, 天然油菜素内酯溶液浓度与油松相同(变温培养, 夜间20 ℃, 白天30 ℃, 光照8 h)。油松和刺槐每个浓度处理50个切段, 每天测量下胚轴长度的变化。

2 结果与分析 2.1 天然油菜素内酯对油松种子发芽能力的影响

天然油菜素内酯对油松种子发芽率的影响不同浓度天然油菜素内酯处理的油松种子发芽率均明显高于对照(见表 1), 其中0.05 mg·L^-1浓度处理的油松种子发芽率最高, 从62.5 %(对照)增加到85.6 %, 增加了23.1 %。0.01 mg·L^-1浓度的处理次之, 发芽率增加了17.5 %。随着浓度的升高发芽率降低, 0.1和0.5 mg·L^-1浓度的处理发芽率分别比对照增加了11.25 %和10.63 %。

天然油菜素内酯对油松种子发芽势的影响  发芽势测定结果表明低浓度的天然油菜素内酯对油松种子萌发的促进作用较大(表 1)。与对照相比, 0.01和0.05 mg·L^-1浓度处理后种子发芽势分别增加了14.85 %和14.94 %。而0.1和0.5 mg·L^-1浓度的处理发芽势仅增长了5.94 %和4.69 %。可见随浓度的升高天然油菜素内酯对发芽势的促进作用减弱。

天然油菜素内酯对油松种子平均发芽速度的影响  从表 1可以看出, 经天然油菜素内酯处理的油松种子, 其平均发芽速度均低于对照, 平均发芽速度即发芽天数比对照缩短了0.7 ~ 1 d, 其中0.05 mg·L^-1浓度的天然油菜素内酯处理效果最好。

2.2 天然油菜素内酯对刺槐种子发芽能力的影响

天然油菜素内酯对刺槐种子发芽率的影响用不同浓度天然油菜素内酯处理后, 刺槐种子发芽率均明显高于对照(表 2), 发芽率比对照增加了6.8 %~10.9 %。随着浓度的升高, 发芽率增加。当浓度达到0.1 mg·L^-1时, 发芽率从对照的81.4%提高到92.3 %。当浓度达0.5 mg·L^-1时, 发芽率降低到88.2 %。

天然油菜素内酯对刺槐种子发芽势的影响  由表 2可知, 刺槐种子经不同浓度的天然油菜素内酯处理后, 其发芽势均高于对照, 其中0.1 mg·L^-1浓度的天然油菜素内酯处理效果最好, 发芽势增加了15.9 %, 0.05 mg·L^-1浓度的处理次之, 比对照增加了13.2%。其它浓度处理的发芽势比对照高7.8%~ 9.3%。

天然油菜素内酯对刺槐种子平均发芽速度的影响  不同浓度的天然油菜素内酯处理后, 刺槐种子发芽迅速, 平均发芽速度(即发芽天数)明显低于对照, 发芽天数缩短了0.86 ~ 1.26 d(表 2), 其中0.1 mg·L^-1浓度的处理效果最好, 0.05 mg·L^-1浓度的处理效果次之, 发芽天数分别比对照缩短了1.26 d和1.12 d。

2.3 天然油菜素内酯对油松、刺槐下胚轴伸长的影响

天然油菜素内酯对油松下胚轴伸长的影响天然油菜素内酯对油松下胚轴伸长效应见表 3, 从表 3可以看出, 经天然油菜素内酯处理的油松下胚轴伸长生长明显高于对照。6种不同浓度的天然油菜素内酯处理后24 ~ 48 h时, 下胚轴伸长生长率明显增加, 其中48 h伸长最快, 比对照增长了93 %~ 215 %。以后又逐渐减缓, 到96 h时比对照高43 %~118 %。随着天然油菜素内酯浓度升高, 下胚轴伸长生长率增加, 0.01 mg·L^-1浓度的天然油菜素内酯处理使下胚轴伸长生长率达到最大。当浓度升高到0.05 mg·L^-1后, 下胚轴伸长生长率减缓。当浓度达到0.5 mg·L^-1时, 伸长生长率降到最低值。

天然油菜素内酯对刺槐下胚轴伸长的影响  不同浓度的天然油菜素内酯处理对刺槐下胚轴伸长生长有明显的促进作用(表 3), 处理后24 h时, 不同浓度的处理下胚轴伸长生长率比对照增加了51 %~140 %, 以后随着时间的延长而逐渐减缓, 96 h时降为27 %~ 93 %, 其中0.005 mg·L^-1浓度的处理促进作用最为明显。

3 讨论

Yamaguchi等(1987)发现油菜素内酯处理的水稻种子发芽率比对照提高了15 %。本实验发现不同浓度的天然油菜素内酯对油松、刺槐种子萌发有明显的促进作用。与对照相比, 油松种子发芽率和发芽势分别提高了10.63 %~ 23.1 %和4.69 %~ 14.94 %, 发芽天数缩短了0.7 ~ 1 d, 各浓度处理中, 0.05 mg·L^-1浓度的处理促进作用最为明显。刺槐种子发芽率和发芽势分别比对照提高了6.8 %~ 10.9 %和8.1 %~ 15.9 %, 发芽天数缩短了0.86 ~ 1.26 d, 其中0.1 mg·L^-1浓度效果最好。发芽率、发芽势的提高和发芽天数的缩短说明天然油菜素内酯处理不仅提高了种子的质量和生命力, 而且播种后出苗早、出苗整齐(孙时轩, 1992)。

徐如涓等(1990)发现表油菜素内酯处理后, 黄瓜下胚轴在24 h内伸长最快, 比对照增加了39.5 %。王玉琴等(1994)用表油菜素内酯处理西瓜下胚轴后, 发现西瓜下胚轴伸长比对照增加43.8 %。本实验结果表明天然油菜素内酯对油松、刺槐下胚轴伸长有明显的促进作用, 油松下胚轴在24 ~ 48 h伸长最快, 比对照增长了93 %~ 215 %, 各浓度处理中, 0.01 mg·L^-1浓度促进作用最为明显。刺槐下胚轴在24h伸长最快, 比对照增长了51 %~ 140 %, 其中0.005 mg·L^-1浓度促进刺槐下胚轴伸长效果最好。

天然油菜素内酯处理油松、刺槐种子后, 不仅提高了发芽率和发芽势, 缩短了发芽天数, 而且促进了下胚轴伸长。可在播种育苗、直播造林和飞播造林时, 用天然油菜素内酯处理林木种子。