栎属(Quercus)广泛分布于亚洲、欧洲、北美洲和非洲大陆，是北半球森林生态系统中的优势种和建群种(周浙昆，1992)。在过去的30多年，亚洲、东北美洲、欧洲及地中海沿岸等均出现栎林的衰退现象(Giertych et al., 2010; Bonner et al., 1987)，自然更新过程中有很多因素导致更新成功率低，种子的自然更新远远抵不上栎林的减少量(Hou et al., 2010)。因此，栎类容器苗的需求量越来越多。容器育苗要求种子快速整齐地萌发和生长，因为如果萌发延续时间较长，最先长出的叶片会遮住临近的幼苗，并阻挡水分的运输(Giertych et al., 2011)。自然条件下，栎类种子存在萌发不整齐的现象，最早萌发的和后萌发的种子能相差数周(Giertych et al., 2011)，Bonner(1987)指出红橡亚属(Subgen.Erythrobalanus)的种子通常存在延迟萌发的现象。Giertych等(2011)认为栎类种子芽比根推迟20天萌发，这些现象严重影响了容器育苗的质量。

研究和认识栎类种子延迟萌发和出苗不整齐的原因并找出相应的改善途径，有助于提高育苗的质量。经过近20年的研究，提出了一些改善途径。去除栎类种子基部种皮能加快种子萌发并提高萌发整齐性(ISTA，1999)，去除部分子叶也能达到同样的效果。而去除少量子叶不会影响栎类幼苗的后期生长(Giertych et al., 2011)，子叶位置对栎类种子萌发起到的作用存在着差异性(Hou et al., 2010)。但在研究过程中大多数只进行去除种皮和部分子叶对种子发芽率的研究，而对根和苗生长过程的研究较少，尤其是根的生长过程。对栎类种子发芽抑制物质的研究也很少。Peterson(1983)发现成熟水栎(Quercus nigra)果皮的水提物中含有抑制物质，这也可能是造成栎类种子延迟萌发和萌发不整齐的原因。

麻栎(Quercus acutissima)为落叶乔木，主要分布在暖温带和亚热带地区，是我国低山丘陵地区重要的薪炭林树种，也是我国今后发展林业生物质能源林的重要树种。本文研究了冷藏前后不同机械处理对麻栎种子根和芽萌发过程的影响，探讨了冷藏前后麻栎种子不同部位抑制物质的变化，对深入了解麻栎种子萌发抑制机制，及打破抑制、促进萌发和生长有重要意义，对麻栎的直播造林和育苗工作有现实的指导作用。

1 材料与方法 1.1 试验材料

麻栎种子于2009年秋采自中国科学院北京植物园(116°20' E，39°56' N)。

1.2 试验方法

1) 种子预处理  将采收的种子用自来水浸泡，5 min后弃掉漂浮在水面的种子(Nyandia et al., 1992)，余下种子沥水后分离壳斗(果碗)和种子。将种子表面水分擦拭后平铺于托盘中阴干，间隔数小时翻动1次，2天后将阴干种子置于贮藏柜(3±1)℃中保存。

2) 发芽试验  随机选取麻栎种子180粒，30粒1组，共6组。进行去碗疤(removing cup scar，RS)、去皮(removing pericarp，RP)、切半(removinghalf of seed，RH)、去皮及1/2子叶(removingpericarp and half cotyledon，RHC)、去皮及2/3子叶(removing pericarp and 2/3 cotyledon，RPC)5种处理。分别于2009年9月19日(冷藏前)和2010年2月28日(冷藏后)，将种子放入铺有3层滤纸的培养皿中(Bonner et al., 1987)，置于25 ℃、光照8 h培养箱进行发芽试验。种子萌发后每7天调查1次，分别统计出根数和出芽数。

3) 麻栎种子不同部位甲醇浸提液的提取及生物测定  将麻栎种子的种皮(胚和子叶外围的部分)、子叶(从远离胚端切得约2/3体积的子叶)和胚轴(由于胚轴较小，此处代表胚轴及其周围1/3体积子叶)分开，各称取50 g，用粉碎机磨碎，分别置于烧杯中，再加入足量的80%甲醇溶液于(3±1)℃条件下密闭浸提，间隔一定时间搅拌1次，使其充分浸提。24 h更换1次浸提液，重复浸提3次。合并浸提液，离心，取上清液，减压浓缩至1 g·mL^-1。分别取一定体积浓缩液稀释至0.5 g·mL^-1，每个浓度浸提液10 mL，贮于(3±1)℃条件下备用。

4) 麻栎种子不同部位中抑制物的初步分离  参考黄耀阁等(1994)和尚旭岚等(2011)的方法，用系统溶剂法对以上种皮、子叶和胚的甲醇浸提液进行初步的提取分离。将粗提液分离为5个组分:石油醚相、乙醚相、乙酸乙酯相、甲醇相及水相。然后将栎类种皮、子叶和胚各有机相溶液分别置于旋转蒸发仪RE-52AA上进行浓缩蒸发，最后将各有机相定容至1 g·mL^-1，置于(3±1)℃冰箱中保存备用。

5) 种子不同部位甲醇浸提液和5个组分的生物活性测定  在直径9 cm的培养皿内分别加入上述不同浓度的提取液3 mL，待各相有机溶剂完全挥发(水相除外)后，每皿内再加入3 mL蒸馏水，并以同体积蒸馏水作为对照。每个处理3个重复，每个重复100粒白菜(Brassica campestris)种子，用始温45 ℃水浸泡10 min，置于25 ℃恒温光照培养箱内，进行白菜种子发芽试验，每天记录发芽数，48 h统计白菜种子的发芽率(胚根长度大于白菜种子直径时即为发芽)，72 h测其苗高和根长。1.3数据分析种子发芽率方差分析前经反正弦转换，多重比较用Schefffe检验。方差分析与多重比较均用SPSS 11.5软件辅助完成。图由SigmaPlot10.0辅助完成。

1.3 数据分析

种子发芽率方差分析前经反正弦转换，多重比较用Schefffe检验。方差分析与多重比较均用SPSS 11.5软件辅助完成。图由SigmaPlot10.0辅助完成。

2 结果与分析 2.1 冷藏前后机械处理对种子萌发的影响

经过137天的观察发现，麻栎种子存在只出根不长芽的现象，用出根率表示不同处理种子萌发的快慢。未冷藏种子第23天，切半、去皮及1/2子叶、去皮和去皮及2/3子叶处理种子均已开始出根(图 1)，出根率分别为26.7%，26.7%，13.3%和6.7%，说明切半、去皮及1/2子叶和去皮处理能较有效提高麻栎种子的出根率，促进种子萌发。37天时，对照和去碗疤处理只有13.3%的种子开始出根。

30天和37天时，去皮和去皮及1/2子叶处理分别有6.7%和13.3%的种子开始萌芽。137天时，去皮、去皮及1/2子叶和切半处理种子的萌芽率分别达到46.7%，26.7%和13.3%，其他处理与对照没有萌芽，说明去皮能有效的提高麻栎种子的出根率、萌芽速率和萌芽率，其次为去皮及1/2子叶。

经过冷藏的种子仅4天，去皮及1/2子叶和去皮及2/3子叶处理种子的出根率就分别达到33.3%和13.3%。第11天，去皮处理出根率为40.0%，去皮及1/2子叶的种子出根率增加到46.7%，而2/3子叶处理出根的种子数没有增加，说明去皮及1/2子叶和去皮能有效提高麻栎种子出根率，加快种子萌发。23天时，对照和去碗疤开始有种子出根，说明冷藏处理能促进麻栎种子的萌发。

去皮及1/2子叶、去皮萌芽速率最快(23天和30天)，且前者高于后者。去皮及1/2子叶和去皮最终萌芽率相同(26.7%)，但是去皮及1/2子叶处理种子出根率和萌芽速率要快于去皮处理，说明去除部分子叶能够提高出苗速率，提高出苗整齐度，而去除子叶过多(2/3) 会影响出根率和萌芽率。137天时，去皮及1/2子叶和去皮处理均有93.3%的种子能够长出根，但却只有26.7%的种子能出芽，这对麻栎种子的育苗极为不利。

冷藏处理前后比较，经过冷藏处理种子远比未冷藏种子萌发快。冷藏前后萌芽率较低，均没有超过50%，去皮处理未冷藏种子萌芽率(46.7%)高于冷藏处理(26.7%)，去皮及1/2子叶处理出芽率未冷藏(13.3%)低于冷藏处理(26.7%)。

2.2 冷藏前后种子不同部位甲醇浸提液对白菜种子萌发的影响

冷藏前后麻栎种子的种皮、胚轴和子叶甲醇浸提液对白菜种子发芽率、根长和苗高表现出不同的影响(图 2)。未冷藏的胚轴浸提液的2个浓度均显著降低了白菜种子的发芽率，且浓度越高，抑制作用越强，经过冷藏只有1 g·mL^-1浓度显著降低了白菜种子的发芽率，说明冷藏处理减弱了胚轴甲醇浸提液对白菜种子发芽率的抑制作用。子叶和种皮浸提液对白菜种子的发芽率没有显著影响。

各部位甲醇浸提液对白菜种子的根长均有显著抑制作用，胚轴、子叶和种皮甲醇浸提液的抑制作用逐渐减弱，表现为白菜种子根长逐渐增加，但各处理间根长在统计上没有显著差异(图 2A)。冷藏前后各部位甲醇浸提液对白菜种子根长没有显著影响。

未冷藏各部位甲醇浸提液处理白菜种子苗高要略低于对照，但统计上差异不显著。经过冷藏各部位甲醇浸液处理白菜种子苗高差异显著，抑制作用表现为胚轴＞子叶＞种皮，且随着浓度的提高，抑制作用增强。冷藏增加了胚轴甲醇浸提液对白菜种子苗高的抑制作用，降低了种皮甲醇浸提液对白菜种子苗高的抑制作用(图 2B)。

2.3 冷藏处理甲醇浸提液各分离相对白菜种子萌发的影响

采用系统溶剂法对经过冷藏的麻栎种子各部位甲醇浸提液进一步分离得到石油醚相、乙醚相、乙酸乙酯相、甲醇相和水相。石油醚相对白菜种子的发芽率、根长和苗高均没有影响(图 3A，3B，3E)。乙醚相、乙酸乙酯相和水相只对白菜种子的根长有显著抑制，抑制作用胚轴＞子叶＞种皮，随着浓度的增高，抑制作用增强(图 3C)。甲醇相对白菜种子发芽率、根长和苗高均有显著影响，胚轴浸提液对白菜种子发芽率抑制作用最强，胚轴和子叶浸提液对根长和苗高的抑制作用强于种皮(图 3D)。

3 结论与讨论 3.1 机械处理对麻栎种子萌发的影响

去除种皮加快麻栎种子萌发，即能提高麻栎种子出根率，且去除种皮多少与种子出根率成正相关(经过冷藏)，这与Rakić等(2006) 指出去碗疤前后夏栎(Q.robur)发芽率分别为18%和89%结果相似，燕山红栗(Castanea mollissima cv. ‘Yanshanhong’)(白柯军等，2005)去除顶端部分种皮也能提高发芽率。国际种子检验协会(ISTA，1999)也指出去除碗疤和种皮有助于栎类种子的萌发。Rakić等(2006) 认为夏栎种皮存在着机械束缚和化学抑制，5天的浸泡能在一定程度上促进种子的萌发; 白柯军等(2005)认为燕山红栗存在种皮机械束缚的同时，种皮中的P-香豆酸对燕山红栗种子萌发也有抑制作用; Sobrino-Vesperinas等(2000)试验指出在欧洲栓皮栎(Q. suber)种子顶部(胚外围)和基部(碗疤)有不同于其他种皮的结构和微结构，对通过种皮的水分有阻碍作用。去碗疤后麻栎种子出芽率和出根率都不高，说明去除碗疤尽管一定程度减少了种皮对萌发的机械束缚，提高了种子的吸水，但种子萌发仍需要打破来自种子自身较大的束缚力，或者说去碗疤只是使远离胚端子叶吸水比较容易，种皮中含有一定的萌发抑制物质，影响种子的出根率和出芽率。

去除子叶能够提高麻栎种子的萌芽速率，提高整齐度，这与栓皮栎(Quercus variabilis)(Hou et al., 2010)和夏栎(Giertych et al., 2011)的研究结果相同，Giertych等(2011)指出去除部分基部子叶是栎类育苗常用的方式，夏栎去除部分基部子叶(小于质量的1/5)，出苗速率提高2周，出苗率增加20%。Yi等(2010)试验认为只要槲栎(Q. aliena)的胚没有受到伤害就能萌发和成苗，而Andersson等(1996)认为去除子叶对种子萌发没有影响。去除部分子叶能够提高萌发速率，原因可能包括3个方面的内容: 1) 种子萌发需要吸收外部足够的水分，去除子叶有助于减少水分到达胚的时间，从而有利于吸水后的萌发(Finch-Savage et al., 1994); 2) 对于麻栎种子来说，即使没有种皮，当胚根萌发延长的时候，2个子叶也是极少分开的，对胚根的生长有束缚作用，而子叶部分切除后，这种束缚力减少，从而促进了萌发; 3) 去除子叶提高了植物生长调节剂尤其是indoleacetic acid(IAA)的水平(Finch-Savage etal., 1997)。IAA的水平与种子吸水密切相关(Schuch et al., 1994)。

本试验中，相对于完整种子来说，去除子叶过多(2/3) 一定程度上提高了出根率，但相对于去除少量子叶和不去除来说，出根率下降。Fukumoto等(2000)认为子叶去除过多影响栓皮栎的生长。Giertych等(2011)指出，尽管基部去除1/2和2/3子叶也显著提高发芽率和发芽速率，但是幼苗的生长情况如根和芽的干物质质量均显著减少，苗高显低于完整种子。原因是因为去除过多子叶影响了种子出根和出苗的养分供给，另一方面也有可能是去除子叶达到2/3，即去除部分相对接近胚端子叶，而去除顶部子叶影响种子萌发(Hou et al., 2010)。Hou等(2010)指出去除不同部位的子叶，对栓皮栎的萌发和生长有不同的效果，切除靠近胚的子叶会降低种子的发芽速率、活力和幼苗的生长。

3.2 冷藏对麻栎种子萌发的影响

冷藏处理加快了种子萌发，提高了出根率。冷藏(Poulsen，1992)有助于提高夏栎的萌发和生长，原因是打破了种子的休眠。王贵禧等(1999)对板栗(Castaneamollissima)的研究结果表明冷藏能提高板栗的萌发。徐凯等(1998)认为低温能降低板栗种子内果皮和种皮中脱落酸(ABA)的含量。去皮处理未冷藏萌芽率高于冷藏处理，去皮及1/2子叶处理萌芽率未冷藏低于冷藏处理，这可能与冷藏过程使得子叶远离胚端的养分转化为贮藏养分，冷藏过程增加了子叶对胚萌发的机械束缚。未冷藏去皮出芽率高是因为子叶中的养分还没有或者很少的转化为贮藏养分，有利于种子的萌发。

本试验中麻栎种子存在只生根不长芽的现象，经过冷藏去皮及1/2子叶和去皮处理均有93.3 %的种子能够长出根，但却只有26.7%的种子能出芽。Guo等(2001)在对锐齿槲栎(Quercus aliena var. acutiserrata)种子埋藏深度的田间试验中发现，经过200天，仍有一些种子只出根不发芽。栎类种子存在这种现象原因有可能是通过推迟发芽或不发芽，躲避地上害虫对幼苗的集中啃食期。但这种现象不利于麻栎种子的育苗，是否还有其他原因有待于进一步验证。

3.3 麻栎种子内源抑制物质

各部位甲醇浸提液对白菜种子的萌发试验证明:麻栎种子的胚轴、子叶和种皮中均含有内源抑制物质，只有胚轴甲醇浸提液对白菜发芽率有显著抑制作用，对白菜胚根和胚芽的生长抑制作用胚轴、子叶和种皮甲醇浸提液依次减弱。夏栎和红栎种子的萌发也受到植物生长调节剂的影响(Finch-Savage et al., 1994; Suszka et al., 1996)。板栗种皮中含有P-香豆酸和ABA对种子萌发存在抑制作用(白柯军等，2005; 徐凯等，1998)。有研究认为栎类种子为了抵御昆虫取食，产生次生代谢物(Rakić et al., 2006)，栎类种子含有多酚(polyphenols)(Rakić et al., 2006) 和单宁酸(tannins)(Shimada，2001)。对多种栎类的统计表明:休眠的红栎类(red oaks)种子单宁酸含量明显多于无休眠的白栎类(white oaks)种子(Shimada et al., 2006)。单宁酸在同一物种种子间存在较大的变异(Shimada，2001)，也能造成出苗的不整齐。麻栎种子含有丰富的多酚(辛霞等，2007)，对种子萌发有一定的影响。麻栎种子各部分甲醇浸提液及各有机相对白菜种子的萌发和生长存在显著抑制，本试验没有鉴定抑制物质成分，不能准确判断起抑制作用的物质和抑制机制，且在田间试验中该物质的浓度能否达到抑制萌发浓度以及抑制作用程度如何，尚需要更进一步的试验。

麻栎种子存在延迟萌发和出苗不整齐的现象，影响了麻栎的育苗质量。造成这种现象的原因主要包括: 1) 形态影响，即种子大小和种皮机械束缚影响(Bonner et al., 1987; Quero et al., 2007); 2) 次生代谢物如单宁酸和酚类等通过抑制一些代谢途径影响种子的萌发(Rakić et al., 2006);3) 植物激素脱落酸(ABA)和植物生长调节剂(IAA)影响种子的代谢途径(Finch-Savage et al., 1994; Suszka et al., 1996)。本试验进一步验证了种皮对麻栎种子萌发的机械束缚作用，去除种皮和1/2子叶均能加快麻栎种子萌发和出苗整齐性。由植物体产生的发芽抑制物质(germination inhibitor)，或存在与发芽抑制有关的物质，这类物质可延迟或抑制同种或异种种子的发芽(Evenari et al., 1949)。以往对栎类是否含有发芽抑制物质的研究较少，Peterson(1983)发现成熟夏栎果皮中含有抑制物质。本试验较系统地研究了麻栎种子胚轴、子叶和种皮抑制物质对白菜种子萌发的影响，说明含有抑制白菜种子萌发和生长的物质，抑制作用胚轴＞子叶＞种皮。即使解除了种皮的机械束缚作用，麻栎种子出苗(第30天)的时间仍然比出根(第4天)晚20多天，种子中含有抑制物质可能是造成这一现象的重要原因。Giertych等(2011)也指出栎类出芽比出根晚20多天。麻栎种子即使去掉种皮和部分子叶，仍有较大比例的种子只生根未发芽，这可能与胚轴和子叶含抑制物质较多有关。说明种皮的机械束缚以及种子中含有抑制物质是造成麻栎种子延迟萌发和出苗不整齐的原因，其中种皮的机械束缚影响较大。