休眠植物的种子活力与种子保存
①短寿命种子:寿命为数小时至数周。如杨树、柳树、榆树、橡树、可可、椰子、茶叶等。柳树种子只能在成熟后12小时内发芽。杨树种子的寿命一般不超过几周。
②中生种子:寿命几年到几十年。水稻、小麦、大麦、大豆、芸豆等大多数栽培植物的种子寿命为2年;玉米2 ~ 3年;强奸3年;蚕豆、绿豆、豇豆和紫云英5 ~ 11年。
③长寿种子:寿命几十年以上。北京植物园曾经加速从泥炭土里挖出来几千年的莲子发芽,后来居然开花了。远在更新世(65,438+0万年前),埋藏在北极永冻层淤泥中的北极羽扁豆种子,被挖出来后能在实验室里迅速发芽。这些是长寿的种子。
种子老化和变质的一些表现是:
①种子变色:如蚕豆、花生、大豆种子颜色变深;棉籽的胚乳可能会变绿;谷类种子的下胚轴在高湿度环境下变成褐色;白扁豆种子随着老化产生荧光。
(2)种子内部的膜系统被破坏,透性增加。
③逐渐失去产生与发芽有关的激素的能力,如GA、CTK、乙烯等。(4)发芽慢,发芽率低,畸形苗多,生长势差,抗逆性弱,导致生物产量和经济产量低。种子的寿命主要由遗传决定,但也受环境因素和储存条件的影响。根据植物种子贮存期的特点,可将其分为正常种子和顽拗性种子两大类。
①正常种子的保存:正常种子在发育后期会进入成熟脱水期,随后是贮藏物质积累的结束。在此期间,种子失水90%左右,进入休眠状态,种子内的代谢活动基本停止。大多数农作物种子都属于这一类。这种种子对脱水的耐受性很强,可以在很低的含水量下长期保存而不丧失活力。一般来说,种子含水量和贮藏温度是保存种子的主要因素。哈灵顿(1973)提出了两个标准:①种子的含水量每下降1%,种子的贮藏寿命就增加一倍;②种子的贮藏温度每下降5.6℃,种子的贮藏寿命就延长一倍。有人提出种子的理想储存条件是:含水量4% ~ 6%;温度-20℃或更低;相对湿度65438±05%;中度缺氧;高二氧化碳;储藏室阴暗,避光高能射线等。也有人指出,在含水量为1% ~ 5%,温度为-18℃的条件下贮藏,种子的生命力可达1世纪以上(国际植物遗传资源委员会,1976)。通常能降低呼吸作用的因素有延长种子寿命的作用。此外,收获时带皮储存的种子保护性更好,减少机械损伤和微生物入侵,比脱粒储存的种子寿命更长,活力更高。
②顽拗性种子的保存:顽拗性种子不抗失水,贮藏时应避免干燥和低温。这些种子成熟时仍有较高的含水量(30% ~ 60%),收获后不久即可自动进入萌发状态。一旦脱水(即使含水量仍然很高),就会影响发芽进程,导致活力迅速丧失。热带和亚热带地区的许多果树,如荔枝、龙眼、芒果、可可、橡胶、椰子、板栗和橡树,以及一些水生草本植物,如水葫芦、荸荠和茭白,都是顽固的种子。如果将这些种子收获后放在室内通风处,它们的寿命往往只有几天或更长。如可可种子适宜的贮藏条件为:含水量33% ~ 35%,温度65438±07 ~ 30℃,贮藏期至少70天;但当含水量低于27%,温度为65438±07℃时,发芽能力迅速丧失。芒果、荔枝、龙眼和菠萝等种子在65438±05℃下贮藏效果较好,但在5 ~ 65438±00℃范围内会受到损伤。⑴日照长度:这是诱导和控制芽休眠的最重要因素。对于多年生植物来说,长时间的日照通常会促进生长,而短时间的日照会导致伸长停止,休眠芽形成。在板栗、苏合香等植物中,日照诱导的芽休眠有一个临界日照长度。当日照长度短于临界日照长度时,可引起休眠,而当长于临界日照长度时,则不会发生休眠。如刺槐、白桦、落叶松幼苗在短日照10 ~ 14天后停止生长,进入休眠。冬季短日照和高温可诱导水生植物(如车前、鳖和狸藻)休眠芽的形成。短日照也促进了芙蓉花芽的休眠。而铃兰和洋葱则相反,长时间日照诱发休眠。
⑵休眠促进剂:促进休眠的最主要物质是脱落酸,其次是氰化氢、氨、乙烯、芥子油和各种有机酸。短日照能诱导芽休眠的原因是短日照促进了脱落酸含量的增加。桦树提取物(含ABA)能抑制短日照下桦树幼苗的生长,延长处理时间可形成具有冬季休眠芽所有特征的芽。
当休眠芽恢复生长时,提取物中细胞分裂素的活性增加。多年生草本植物的休眠形成与上述木本植物相同。在旱季的地区,这些草药在旱季进入休眠状态。(1)解除芽的休眠
①低温处理:许多木本植物需要经历0 ~ 5℃的低温260 ~ 1000小时才能解除休眠。解除休眠的植物可以在温暖的环境中发芽生长。一些休眠植物也可以不经低温处理,给予长时间日照或持续光照,解除休眠。而北温带大多数木本植物的芽休眠一旦被短日照充分诱导,转入长日照后就无法恢复生长,通常只有低温才能解除休眠。
(2)温浴法:将植物的整个地上部分或枝条浸泡在30 ~ 35℃的温水中12小时,然后取出放入温室,解除芽的休眠。这种方法可以使丁香和连翘提早开花。
(3)乙醚熏蒸:整株或离体枝条在密封装置中用一定量的乙醚熏蒸1 ~ 2天即可发芽。如11月,将丁香、铃兰的根放入容积为1升的密闭容器中,在容器中放入乙醚0.5 ~ 0.6毫升,1 ~ 2天后取出,在15 ~ 20℃下保存3 ~ 4周,使长叶开花。
④植物生长调节剂:打破芽休眠,赤霉素是有效的。在桃苗和葡萄枝上喷施1000 ~ 4000μ L/L GA溶液,或在桃苗上喷施100 ~ 200μ L/L激动素,均可打破芽的休眠。将马铃薯浸泡在0.5 ~ 1.0μ l/L的GA溶液中10 ~ 15分钟,芽会迅速整齐地萌发。
⑵延长芽的休眠期:在农业生产中,应延长贮藏器官的休眠期,使其耐贮藏,避免失去市场价值。比如土豆在储存过程中容易发芽,同时还会产生有毒物质叫茄碱,不能食用。采收前2 ~ 3周可在田间喷洒2 000 ~ 3 000 μ L/L的鲜绿色素,或在块茎上均匀涂抹1%萘乙酸钠溶液或萘乙酸甲酯粘土粉,可防止贮藏期间发芽。洋葱和大蒜等球茎蔬菜也可以用类似的方法处理。