舞草(Codariocalyx motorius)为豆科舞草属, 直立小灌木。叶为三出复叶, 侧生, 小叶很小, 或缺而仅是单小叶。舞草因其叶片的活动似“起舞”而著称(Paul, 1992)。花期7 —9月, 果期10 —11月。种子长方状椭圆形, 黑褐色, 有光泽, 布满黑棕相间的花纹(陈瑛等, 1999)。舞草在我国分布于福建、江西、广东、四川、贵州、云南、台湾等地。全株供药用(中国科学院中国植物志编辑委员会, 1995)。

当年收获的舞草种子硬实率较高, 给萌发带来一定的困难, 需对种子进行处理才能达到较好的萌发效果。因此, 研究工作大多集中于破除硬实的方法。20世纪90年代初以来, 我们曾对白刺花(Sophora viciifolia)、马棘(Indigofera pseudotinctoria)、山皂荚(Gleditsia japonica)、红豆树(Ormosia hosiei)、云实(Caesalpinia sepiaria)和中华垂花胡枝子(Lespedeza thunbergii)等6种木本植物及7种草本植物进行硬实种子的高活力研究(徐本美等, 1996a; 1996b;1996c;1997)。在上述研究的基础上, 又对舞草进行了研究, 以证实舞草硬实种子的高活力性状。

1 材料与方法 1.1 供试材料

种子产于云南昆明。两批种子分别收获于2001年及2003年9月(前者称陈种子, 后者称新种子)。新种子的千粒重及硬实率为5.40 g ±0.05 g和90 %左右, 陈种子分别为4.93 g ±0.01 g和30 %左右。本试验多数以陈种子为材料。试验于2003年7月至2004年12月进行。

1.2 试验方法 1.2.1 发芽试验

一般测试采用培养皿纸上发芽, 每皿100粒, 3个重复。每天分别记录发芽、硬实、吸胀而未萌发的种子数, 并置于25 ℃恒温或室温下发芽。低温及抗盐发芽试验须在培养皿中覆盖沙土。在日光温室内进行盆栽育苗。

1.2.2 对照种子及硬实种子

每天从发芽皿中挑出吸胀种子作为对照, 吸胀24 h后称为CK₁, 依次逐日为CK₂、CK₃、CK₄、CK₅, 每天将未吸胀的种子视为不同硬实程度的种子以H₁、H₂、H₃、H₄、H₅表示。硬实处理温度应采起始水温, 并随测试季节及新、陈种子而异, 浸种水的始温控制在60 ~ 90 ℃, 室温冷却并浸种。

1.2.3 生理指标测定

发芽测定:发芽至第5天时每天记录发芽数, 并计算发芽指数G_i= ∑G_t/D_t, 活力指数VI =G_i ·S, 式中:G_t为在时间t的发芽数; D_t为相应的发芽日数; S为幼苗平均长度。

电导试验(徐本美等, 1983):依次用自来水、蒸馏水及无离子水洗净吸胀种子, 3个平行, 定量加入无离子水, 置于25 ℃中浸种2 h, 倒出浸出液, 用DDS -11型电导仪测定电导值。硬实处理温度为87 ℃。

冷试验:用80 ℃水温处理硬实种子后, 将吸胀的对照及硬实种子置于冰箱8 ℃中24 h转室温发芽。

抗盐试验:配置0.5 %的NaCl溶液倒入培养皿中进行纸上发芽比较。

2 结果与分析 2.1 水温对破除硬实休眠的作用

不论是新种子还是陈种子, 经过热水浸种以后, 均表现出硬实随水温升高而逐渐减少直至完全消失的现象(新种子100 ℃, 陈种子80 ℃)。陈种子出现了2个发芽高峰, 第1个高峰是硬实程度低的种子被破除所致, 而80 ℃时又出现的第2个高峰是硬实程度高的种子休眠被打破的结果。新种子在95 ℃时发芽率最高(图 1)。

可见, 掌握打破硬实休眠的浸种水温是至关重要的, 每批种子均需进行比较测试。本试验所用陈种子适合采用60 ~ 80 ℃, 新种子则以85 ~ 95 ℃为宜。由于处理所采用的温度为起始温度, 因此, 应随室温的升高或降低而适当下调和提高水温。

2.2 不同硬实程度与发芽率的关系

种子入皿室温浸种后每天都有一定比例的种子吸胀, 称其为对照种子CK, 并同时余下尚未吸胀的硬实种子H, 最先吸胀的种子CK₁可视为这批种子中硬实程度最低的种子, 其吸胀率最高可达41 %, 而发芽率最低为13.5 %。相比之下种子硬实程度是随吸胀时间的延长而加深, 即CK₅ >CK₄ >CK₃ >CK₂ >CK₁和H₅ >H₄ >H₃ >H₂ >H₁, 但随着吸胀时间的延长, 种子吸胀率不断下降, 由41 %(CK₁)~ 1.7 %(CK₅), 而吸胀种子的发芽率却呈上升趋势, 由13.5 %(CK₁)~ 91.7 %(CK₅)。第5天吸胀率虽降到1.7 %, 但H₅的硬实程度却最高图 1。

2.3 硬实与对照种子的萌发与活力比较

对照种子均以CK₁为材料, 硬实(H₅)处理温度为80 ℃。

表 1说明:不论是室温发芽还是逆境发芽, 硬实种子均表现出高活力性状, 其发芽率、幼苗生长势及活力指数均高于对照种子。分别进行的方差分析表明, 在室温发芽、冷试验及盐逆境试验中, 发芽率及苗长差异呈极显著(P < 0.01)。硬实种子活力指数与对照种子相比较, 在15 ~ 25 ℃中提高4.9倍, 在冷试验中提高9.2倍, 在盐逆境试验中提高7.5倍。

表 2中, 随着硬实种子与对照种子各自的硬实程度的增加, 电导率均呈下降趋势, 即种子活力随各自硬实程度的增加而提高。各组硬实种子与对照种子的差距, 都随硬实程度的增加而逐渐下降。

上述结果说明, 种子的老化程度是随着种子硬实程度的增加而减弱。老化程度越高, 细胞膜受损伤越重, 外渗物随之增加, 因而电导率高。表 2结果证明, 以CK₁的膜老化程度最严重, 其电导率最高, 而其种子活力最低。有研究表明, 种子吸胀过程中细胞膜活性会有一定的恢复(Li et al., 2002), 曹帮华等(2005)的研究也证实硬实程度越高的种子, 其恢复程度也越好。

2.4 新、陈种子处理效应的比较

表 3显示, 未经热水处理的新、陈种子电导率差异达极显著, 表明新种子的活力高。高硬实率的新种子未热水处理与热水处理之间发芽率的差异达极显著水平。而未做处理的陈种子其发芽率仅为27.9 %, 吸胀的种子占42.1 %, 其硬实率为30 %; 热水处理后硬实迅速降至1.3 %, 吸胀率增至55 %, 热水处理促使绝大多数硬实种子发芽, 发芽率增至43.7 %, 与未处理陈种子相比较, 差异显著。热水处理尽管会对原有的未经处理的非硬实弱活力种子造成一定的伤害或不萌发, 但表 3中, 新、陈种子的热水处理均改变了原有种子中的发芽、硬实、吸胀三者之间的比例关系, 从整体上仍然提高了种子的活力。结果还证明, 本批发芽率仅为27.9 %陈种子处理的可行性, 但每批种子硬实率及硬实程度及种子活力均不相同。一般而言, 硬实在种子批中所占的比例不外乎3种情况:硬实占多数, 硬实与非硬实各占一半, 硬实占少数。前两种应以保全硬实为主, 进行种子处理。而对 < 50 %硬实种子批进行处理, 应预先测试分析后再做决定。

2.5 种子浸出液对萌发的影响

吸胀后的舞草种子分泌出黄棕色的汁液, 陈种子分泌液的颜色深于新种子, 两者差异明显可见, 可作为鉴别新、陈种子的一种方法。

以陈种子24 h的浸出液与水为对照, 做紫花地丁种子发芽试验, 4天以后, 发芽率分别达35.0 %±0.9 %及35.7 %±0.6 %。表明浸出液对其萌发无多大影响。

3 讨论

Bewley指出(比尤利等, 1990), 硬实休眠是种子适应性的表现, 在某种意义上也是一种遗传性的表现, 种子硬实的多寡又随着成熟时的外界条件以及种子的成熟度而变化, 种子成熟度的深浅导致硬实程度的差异。作者认为硬实程度高是种子充分成熟的标记。这一论点与已报导小冠花黄荚(90.3 %)及干荚(93 %)硬实率最高, 枯荚(84.7 %)及青荚(60.7 %)的硬实率最低的试验结果是相符的¹⁾。因此我们认为硬实程度存在差异是由发育引起的, 这样, 自然解除休眠的时间也很不一致, 并由此出现了不整齐的萌发。

1) 商作璞.1986.影响小冠花种子硬实因素的研究(多变小冠花资料汇编第三集).农牧渔业部畜牧局草原处编印, 121-130

国际种子检验规程(ISTA, 1999)以及我国国家质量技术监督局发布的牧草种子国家标准(2001)林木种子国家标准(2000)以及农作物国家标准(1996)均将硬实种子纳入“未萌发种子”(ungerminated seed)范畴, 与死种子及无胚、虫伤种子列在一起。此举是否合理, 亟待探讨。作者认为硬实种子的高活力论点如被确立和广泛进行测试, 必将有助于找到其在种子检验规程中的合理座次。

已证明硬实种皮的不透水层为种皮结构的栅状细胞层的明线及其外侧部分(中国科学院北京植物园种子组, 1960; 陈润政等, 1984)。研究表明, 硫酸处理羽叶鸟蒌的作用是破坏了种皮的表皮结构, 在栅状细胞层的明线部分出现了断裂。同样高温浸种使田旋花整个表皮结构层变薄并出现了新的断裂, 可能是种皮中的一些脂溶性物质被溶解所致(徐本美等, 1989)。Mackee等(1977)对小冠花种皮作不同深度穿刺的试验结果证明, 种皮是阻止水分进入种子的屏障, 为了完全克服种皮的不透水性, 穿刺深度必须达99 μm。本试验说明温水浸种已经达到破除舞草硬实种皮休眠的目的。傅家瑞(1985)指出:种子活力下降跟膜的解体有关。他认为, 在种子成熟过程中, 果胶等物质在种皮中累积使得种皮不透水性不断加大(浙江农业大学种子教研组, 1980)。

如何测定一批种子的硬实率是值得探讨的一个问题。若想快速测定, 以初始吸胀开始较为合适, 由于各类种子硬实初始吸胀速度不一样, 在第1天或第2天测定均可(应注明测定天数)。根据我国林木种子检验规程(2000)将硬实定为, 在测定条件下未能吸水而在测定期末仍然坚硬的种子。我国牧草种子检验规程(2001)将试验期间不能吸水而始终保持坚硬的种子定为硬实种子。综上所述, 各规程对硬实率的计算是以试验结束时为准。

破除硬实的方法虽很多, 研究报告中多数采用的是浓硫酸(不能用稀释硫酸)和起始高水温。从经济和简便的角度考虑以高温浸种效果好。如果起始高水温100 ℃还达不到破除硬实的效果, 可考虑将高温持续时间延长。需要注意的是, 在一个试验中切忌同时用两种方法进行操作, 例如在观察种子吸胀过程中的萌发状态时用高温浸种, 而在最终比较硬实与对照种子的生化指标又用硫酸处理, 致使试验结果造成不必要的误差。