促进薄壳山核桃种子萌发研究进展

江苏农业科学2011年第39卷第4期233朱海军，刘广勤，生静雅，等促进薄壳山核桃种子萌发研究进展J江苏农业科学，2011，394233236促进薄壳山核桃种子萌发研究进展朱海军，刘广勤，生静雅，周蓓蓓1江苏省农业科学院园艺研究所，江苏南京210014；2南京林业大学森林资源与环境学院，江苏南京210037摘要薄壳山核桃种子萌发受到多种因素的影响，合理的采收时间、适宜的贮藏技术、正确的休眠解除是保证种子快速整齐萌发的关键。文章结合近几年笔者的研究结果，综述了国内外在薄壳山核桃的种子采收、贮藏、解除休眠、内源激素以及组织培养等方面开展的研究，提出了温度和植物生长调节物质是薄壳山核桃种子萌发的关键控制因子。采收后立即进行15低温处理，然后用GA浸泡，30高温催芽，可得到理想的发芽效果。关键词薄壳山核桃；种子；萌发；温度；植物生长调节物质中图分类号6641041文献标志码A文章编号10021302201104023303薄壳山核桃CARYAILLINOENSISWANGENHKKOCH，是世界著名干果、木本食用油料、林材兼用树种，种植薄壳山核桃经济价值高、受益期长、社会效益和生态效益明显。我国薄壳山核桃引种已上百年，由于种种原因至今未能产业化开发，其中育苗工作的滞后成为薄壳山核桃规模发展的一个重要限制因子。目前在我国大力发展木本食用油料的背景下，因薄壳山核桃具有含油率高、营养丰富的优势，呈现出良好的发展势头，具有广阔的发展空间。薄壳山核桃实生植株树体高大，进入结果期迟，变异性大，产量低。而嫁接繁殖的植株能有效地保持母本的优良性状，早结果早丰产，树体矮化，也利于实现良种化。生产中一般采用嫁接的方法进行繁殖，由于技术上的限制，目前只能采用“本砧”嫁接，因而砧木苗的培育成为一个重要的环节。由于对薄壳山核桃种子催芽缺乏明确的认知，加上各苗圃育苗条件不一，实际生产中种子萌发率不高、出苗不整齐的现象比比皆是，严重阻碍了薄壳山核桃集约化、优质化育苗的进程。本文就国内外有关薄壳山核桃种子萌发的研究进行综述，并结合笔者的研究结果提出薄壳山核桃催芽播种最适宜的条件，为薄壳山核桃催芽播种的可控性提供理论指导。1影响薄壳山核桃种子萌发的因素11采收与贮藏对薄壳山核桃种子萌发的影响很多研究报道称，种子采收及贮藏时间对薄壳山核桃种子的发芽能力有一定的影响”一。有关研究认为，不腐败且保持一定含水量的种子，任何时候都可以萌发J。而IMPEY等认为，薄壳山核桃种子的发芽能力随贮藏时间的延长而下降，建议种子采收后立即播种。J。研究表明，5OC贮藏条件下，薄壳山核桃种子腐败的情况得到明显的改善，而且低温贮藏79个月甚至更长时间的种子都能正常萌发S。GOFF等以冰箱中低温贮藏的种子为材料，设置了不同温度、不同浸收稿13期20110114基金项目2010年中央财政林业科技推广项目编号5911001。作者简介朱海军1981一，男，山东潍坊人，博士研究生，助理研究员，主要从事经济林果栽培生理生态研究。TEL02584391697；EMAILZHAHJ81一126OOM。泡时间研究其适宜的发芽条件，结果表明，初始水温20、浸泡64H的种子获得了最佳的萌发效果，这说明层积催芽并不是薄壳山核桃种子萌发所必需的。IMPEY等对3个处理下成熟刚脱青、室温放置2个月、5贮藏1O个月的种子相对含水量及发芽能力进行了比较，结果表明，3个处理下种子相对含水量分别为218、53、116，在30催芽后的发芽能力相当。表明与种子的成熟度相比，相对含水量不是限制种子萌发的主要因子J。须要注意的一点是，从地面上收集的种子可能受到病虫的侵害，因此贮藏前必须进行杀菌消毒，否则其发芽能力会受到很大的影响。结合近年的生产实践，笔者认为具有一定成熟度、5贮藏不超过1年，是薄壳山核桃采收贮藏阶段须掌握的关键因子。，12休眠对薄壳山核桃种子萌发的影响121种皮限制引起的休眠薄壳山核桃种子具有坚硬的内种皮，一方面通过机械阻力阻碍了胚的生长；另一方面，种胚得不到充分水分供应和氧气交换，导致种子萌发受到抑制。为解除这种机械阻力而导致的休眠，很多科研工作者开展了一系歹U研究。如SPARKS等研究表明，去除硬种壳只能提高萌发速率，而对最终的萌发率没有影响。VANSTADEN等也具有类似的研究结论当去除硬种壳或进行离体胚培养时，种子萌发得到明显促进；30催芽温度下，离体胚在12D内萌发，而完整种子的萌发则需要20D2J。也有人对种子萌发过程中水分和氧气供应进行了研究0SPARKS等对薄壳山核桃种子物理休眠进行了研究，结果表明，在一定含水量基质中催芽种子的水分和氧气供应并不受种壳阻碍，且种子对水分吸收具有一定的规律起始阶段迅速吸水，然后速度变缓直至种子沿缝合线开裂，随着胚根伸长，水分吸收又会加快J。DIMALLA等研究了自然开裂与人为开裂种子的萌发，研究证实人为开裂后种子萌发速度并不会加快，两者对水分和氧气吸收呈现相似的规律。122抑制物质存在引起的休眠SPARKS等认为，种胚内存在阻碍萌发的物质，在开始生长之前这些物质释放出来，或许正是由于这个原因，播种前都需要进行一定的浸泡处理；另经试验证实，种子在流水中浸泡12D以上，然后3O下催芽，江苏农业科学2011年第39卷第4期萌发明显得到促进。123薄壳山核桃种子的胚休眠在空气湿度较大的情况下，出现薄壳山核桃种子在树上即萌发的现象”。这与WTSTENHOLME等的观点一致，即薄壳山核桃种子的休眠没有很明确的时间殳LJ分J引。但在实际生产中，仍然发现薄壳山核桃种子存在胚休眠的现象，需要一定的生理后熟作用才能萌发”。也有观点认为，寒冷地区的品种对采后冷藏处理的要求比温暖地区的品种高。很多研究表明，在一定相对湿度的珍珠岩、泥炭及蛭石中冷藏3个月以上，或者用GA处理，对薄壳山核桃种子萌发都有促进作用。干燥冷藏处理不能代替层积催芽处理，“。LAICHE提出了一种自然条件下的催芽方法种子采收后立即播种，在大田中度过一定湿度和低温的冬季。与冰箱冷藏相比，这种方法存在一定的缺陷1不适于气候温暖地区；2种子容易受到动物及病虫的破坏。但也有研究认为，薄壳山核桃种子不存在胚休眠或生理后熟现象。他们认为，不管是直接从树上采收的种子，还是干藏后相对含水量较低的种子，或者是5OC条件下贮藏10个月以上的种子，只要果实成熟，在适宜的催芽条件下都能萌发，而且寒冷地区和温暖地区的种子对萌发条件的要求相似。从表1可见，多数研究认为低温冷藏是解除薄壳山核桃种子休眠所必需的，05冷藏30120D即可解除或部分解除种子休眠；低温冷藏水浸泡适宜的催芽温度对薄壳山核桃种子休眠的解除也有较好的效果，如05OC冷藏30D，然后水浸泡1D，2030催芽即可得到理想的发芽效果；低温冷藏GA浸泡处理对解除休眠的效果最好，如05冷藏40D，然后150L000MGKGGA3浸泡15D，可解除种子休眠；从表1中结果来看，光照并不是解除薄壳山核桃种子休眠的主要条件。根据笔者的试验结果，种子采收后风干保持一定的相对含水量，在150MGKGGA，中浸泡4D，然后在3O培养箱中催芽，第1周发芽率达10，第2周发芽率达70，说明GA处理可以替代低温冷藏处理解除种子休眠。表1薄壳山核桃种子休眠的解除注催芽温度中表示“N夜”。13催芽温度对薄壳山核桃种子萌发的影响经层积催芽后，种子在2O和30条件下发芽速度相当，由此看来，层积催芽似乎能在一定程度上替代温度对种子萌发的作用。同时证实，薄壳山核桃种子萌发最适温度为3035，随着催芽温度的提高，种子萌发得到促进，降低温度则发芽率明显降低。与30条件下种子萌发所需时间相比，25条件下完整种子萌发需要3倍时间，离体胚萌发需要2倍时间。20催芽温度下，种子萌发有所延迟。研究结果进一步证实了坚硬种壳阻碍胚根的伸长，但在3035的催芽温度下这种休眠可以完全解除】。另有研究表明，将2O催芽2个月的种子转移到适宜的温度下，种子萌发迅速且整齐一致。也有人对不同气候区种子萌发进行了比较，结果表明它们对温度的要求无明显差异，在3O一35催芽温度下，种子都迅速且整齐地萌发。14温度对薄壳山核桃种子内源激素水平和营养物质的影响室温条件下，GA，和ETK浸泡的种子萌发受到明显促进，表明这些激素物质具有替代高温打破种子休眠的作用。不同浓度505000MGKGGA浸泡不同时间后，种子萌发表现出较高的发芽势，但最终的发芽率差异不大。用1MGKGKT处理也具有类似的效果。然而，在3035催芽条件下，这类激素物质对种子萌发的促进作用并不明显。DIMALLA等研究表明，4层积催芽与30催芽3个月情况下，薄壳山核桃种子内源GA和CTK含量增加要比20QC条件下快得多。20催芽种子萌发缓慢与这类激素浓度的增加缓慢密切相关。4层积催芽与30催芽后种子内源激素变化相似，这也诠释了层积催芽能成功地促进种子萌发的原因，即刺激产生了种胚生长所需的生长促进因子。薄壳山核桃子叶中主要为脂类物质和碳水化合物，含量分别为70、10。30催芽2D，子叶内脂类物质水解，同时生成乙醛酸循环体和淀粉。4QC层积催芽后种胚中也具有类似的反应。2O催芽，种子内贮藏的营养物质消耗慢，导致种子萌发速度较慢。在薄壳山核桃种子萌发过程中，G、CTK能促进某些代谢进程包括乙醛酸循环和脂类水解，但具体的作用方式、激素朱海军等促进薄壳山核桃种子萌发研究进展水平增加及营养物质利用原理等尚不十分清楚。种子萌发过程中保持一定的激素水平或许是营养物质循环所必需的。不同温度条件下，种胚中激素的变化仍须进一步研究证实。2薄壳山核桃组织培养技术自19世纪90年代开始，国外陆续开展了薄壳山核桃组织培养技术的研究，但遗憾的是多数试验未能得到理想的结果。但也有研究得到了成功的再生植株，如RODRIGUEZ等通过未成熟胚培养成功得到了薄壳山核桃再生植株。薄壳山核桃胚具有再生成完整植株的能力，但由于胚的休眠现象和增殖周期较长，植株萌发和转化率不高。有报道称，薄壳山核桃胚成熟过程中伴随着ABA的积聚，从而引起胚的休眠，这种胚休眠可以通过低温处理或使用GA解除。PEARCE等研究认为，低温条件下，ABA水平降低，同时GA增加。近年来，国外科研工作者利用薄壳山核桃胚为外植体开展了一系列研究，取得了理想的成果。SAN等以干燥胚为外植体，DKW为基本培养基，添加86MOLLGA，最高萌发率可达6913R。RENUKDAS等报道，以MS为基本培养基，添加18IZMOLLBAP及5IXMOLLIBA的培养基中，薄壳山核桃胚培养获得了较高的再生率；在WPM改进1332PMOLLBAP培养基中，外植体增殖系数可达9，其中CAPEFEAR和DESIRABLE两个品种芽增殖率在95以上，在WPM液体492MOLLIBA培养基中，90的增殖体诱导生根。PAYGHAMZADEH等对未成熟的离体胚培养条件进行了研究，结果表明，暗培养条件下，在DKW改进十1MGLBAP05MGLIBA2MGLGA培养基中获得了较高的薄壳山核桃再生率。其中低温、GA、BAP对诱导胚生长和芽增殖起到了关键作用，且几种物质同时添加的效果要比分别加入的好；IBA则主要诱导了根的发生。3结论与展望长期以来，我国一般采用常规方法进行薄壳山核桃育苗，种子于秋季L011月份成熟后采收，然后放置于室内或者15层积催芽，第2年种子自然解除休眠后播种4月至6月初，砧木苗经过1年的生长，第3年达到嫁接粗度进行嫁接，第4年出圃，嫁接苗的出圃周期为34年。目前，经过科研工作者的不断探索研究，采用增温催芽可以缩短种子休眠期，延长砧木苗生长时间，将嫁接苗出圃时间缩短为2年。根据国外的相关研究结论，结合笔者近期的试验结果，薄壳山核桃嫁接苗出圃时间可以进一步缩短为1年，即种子采收后直接进行15OC低温处理30D左右，然后GA，浸泡15D打破种子休眠，3O高温催芽714D，种子发芽率在90以上，整个过程需4060D时间。处理后种子的发芽率大大提高，发芽速度大大加快，整齐度也大大增加，这对降低育苗成本、增加栽培面积、促进产业快速发展具有十分重要的意义。薄壳山核桃组织培养技术的突破，为分子生物学研究提供了平台，显示出广阔的前景和研究价值，将成为下一步研究的热点参考文献1DIMALLAGG，VANSTADENJLIMITINGFACTORSINTHEGERMINATIONOFPECANNUTSFORROOTSTOCKSJCROPPRODUCTION，1976，5111一L152VANSTADENJ，DIMALLAGGREGULATIONOFGERMINATIONOFPECANCARYAILLI,MENSISJZHLANZENPHYSIOL，1976，7866753BRISONFRPECANCULTUREMAUSTIN，TEXASCAPITALPRINTING，19742924IMPEYRLPECANNUTPROPAGATIONANDNURSERYPRACTICESJCITRUSSUBTROPFRUITJ197145L293O5LAIEHEAJJRGROWTHEVALUATIONSTUDIESOFONEYEARPECANSEEDLINGSOFSELECTEDVARIETIES，SEEDTREATMENTSANDGROWINGMETHODSJPECANSOUTH，1976，3358361，3826SPARKSD，POKOMYFAEFFECTOFTHESHELLONGERMINATIONOFPEESNNUTSCARYAILLINOENSISKOCHEVSTUARTJHORTSEIENCE，1967，21451467TEDDEMWL，CALCOTEVR，PAYNEJAAMETHODFORRAPIDGERMINATIONOFPECANSEEDJPECANQUAEDY，1970，4L18WOLSTENHOLMEBNEFFECTOFSTRATIFICATIONANDTEMPERATUREONGERM5一NATIONOFPECANNUTSJCITRUSSUBTMPFRUITJ，1974，4899109GOFFWD，BRASHERLR，MCGUIREJAGERMINATIONOFUNSTRATIFIEDPECANSISAFFECTEDBYEXPOSURETOHIGHTEMPERATUREANDBYSOAKINGJSCIENTIAHORTICULTURAE，1992，501591631OOBARRRDGERMINATIONSTUDYANDSEEDLINGPERFORMANCEJPECANSOUTH，1976，342442711MADDENGD，TISDA1EHWEFFECTSOFCHILLINGANDSTR丑TIFICATIONONNUTGERMINATIONOFNOHEMANDSOUTHERNPECANEULTIVARSJHOLTSCIENCE，1975，1025926012MADDENGD，TISDALEHWSTUDYEXAMINESCHILLINGOILPECANGERMINATIONJPECANQUARTERLY，1975，9161713NASRTA，HASSANEMEFFECTOFDURATIONOFAFTERRIPENINGAND6BBERELLICACIDONGERMINATIONOFSEEDSANDGROWTHOFSEEDLINGSOFPECANINEGYPTJSEIENTIAHORT，1975，321L一221【14RILEYJMGROWINGRAREFRUITFROMSEEDJCALIFORNIARAREFRUITGROWEYEARBOOK，1981，1314715BONNERFTSTORAGEANDSTRATIFICATIONRECOMMENDATIONSFORPECANANDSHAGBARKHICKORYJTREEPLANTERSNOTES，1976，2743516CAMINADAPGERMINATIONOFTHEPECANNUTJZIMBABWERHODESIAACULTURALJOURNAL，1979，7623723817SPARKSD，CHAPMANJW，LOCKWOODDWSTRATIFICATIONPROMOTESGERMINATIONJPECANQUARTERLY，1974，81318VANSTADENJ，WOLSTENHOLMEBN，DIMALLAGGEFFECTOFTEMPERATUREOLLPECANSEEDGERMINATIONJHORTSEIENCE，1976，L126126219ANONYMOUSCARYANUTTHICKORYMWOODYPLANTSEEDMANUA1USDAFORESTSERVICE，MISCELLANEOUSPUBLICATIONNO654，1948109一L1120KNOXCA，SMITHRHAMETHODFORRAPIDSEEDGERMINATIONOFPECANJPECANQUARTERLY，1981，15232421MADDENG，ROBE,SD，CAMPBELLDSTRATIFICATIONANDCHILLINGJPECANQUANEDY19771191O22DIMALLAGG，VANSTADENJTHEEFFECTOFTEMPERATUREONTHEGERMINATIONANDENDOGENOUSCYTOKININANDGIBBERELLINLEVELSOFPECANNUTSJZPFLANZENPHYSIOL，1977，8227428023CORMACKDBPECANNUTGERMINATIONOBSERVATIONSJHORTUS，1975，22L1下转第236页一236一江苏农业科学2011年第39卷第4期林勇，赵伟肉鸭发酵床养殖综合配套技术J江苏农业科学，2011，394236238肉鸭发酵床养殖综合配套技术林勇，赵伟江苏省农业科学院畜牧研究所，江苏南京210014摘要肉鸭发酵床养殖技术是基于鸭排泄物管理而发展的一种新型养殖技术。研究并推广适合农户实施的肉鸭发酵床养殖的综合配套技术，以减轻肉鸭养殖业给农村生活坏境带来的压力，对于实现农民增收和养鸭业的可持续发展具有重要意义。本试验通过江苏全省多年的肉鸭发酵床养殖实践与研究，从肉鸭发酵床养殖品种与养殖场地的选择、发酵床鸭舍的设计与建造、发酵床的制作与管理等方面构建了肉鸭发酵床养殖综合配套技术。关键词肉鸭；发酵床；配套技术中图分类号8344文献标志码A文章编号10021302201104023603中国水禽业历史悠久，是世界性水禽生产大国。近几年，随着鸭肉市场消费需求的增加和农业结构战略性调整，国内养鸭业得到了快速的发展。目前，肉鸭养殖主要采用大棚养殖模式，分为网上平养、地面铺稻壳平养等方式，存在着一定的弊端，具体表现为鸭粪污集中排放对养殖坏境和周边环境造成威胁，导致肉鸭免疫机能低下，生长速度缓慢，疫病多发，并影响鸭肉品质，制约了养殖业的健康发展。使用发酵床养猪、养鸡是目前国内正在兴起和提倡的新型生态健康养殖模式。通过改造，发酵床也可用于饲养肉鸭，是继养猪、养鸡使用发酵床以后衍生的一种新技术，是传统肉鸭养殖的转型J。本研究就发酵床肉鸭养殖提出相应综合配套技术，为其进一步推广应用提供技术支持。收稿日期2011一O330基金项目江苏省农业科技自主创新资金编号CX10301。作者简介林勇1982一，男，江苏无锡人，硕士，研究实习员，主要从事科技服务工作和家禽生态养殖研究。TEL02584390732；EMAILLINYONG0616YEA1NET。1肉鸭发酵床养殖品种选择优良的肉鸭品种是优质、高产、高效肉鸭生产的基础。一般选择适应性强、抗病、生产性能高的肉鸭品种，如樱桃谷肉鸭、北京鸭、天府肉鸭等均适宜现代规模化、产业化饲养。同时，鸭苗的质量有好有坏，必须选择正规、无疫情的种鸭场引购优良品种，或选择自繁自养。2肉鸭发酵床养殖场地选择选好场址，建好鸭舍，对提高肉鸭生产性能、减少疾病侵袭、降低成本、提高经济效益均具有重要作用。养鸭场应选择远离城乡村镇、交通便利、生态坏境良好、地势高燥、排水良好的地段建场，不宜建在交通要道、畜禽屠宰场、加工厂、畜禽交易场所、化工厂及垃圾处理厂附近。3发酵床鸭舍的设计与建造31发酵床鸭舍的建造方式发酵床的建造方式有地上、地下和半地上式3种。地势上接第235页24WIGGANSSC，MARTINLWTHEEFFECTOFGIBBERELLICACIDONGERMINATIONANDSEEDLINGGROWTHOFPECANSJPROCAMSOCHORTICSEI，1961，7729530025TAVENERRJA，LAIDMANDL，THEINDUCTIONOFLIPASEACTIVITYINTHEGERMINATINGWHEATGRAINJPHYTOCHEMISTRY，1972，1198999726LONOCP，LONGOGP，ROSSIG，ETA1THEEFFECTOFBENZYLADENINEONMITOCHONDRIAANDMLEROHODIESINEXCISEDCOTYLEDONSOFSUFLOWEFANDWATERMELONCABSTR9THINTCONFPLANTGROWTHSUBSTANCESLAUSANNE，1976234一27RODRIGUEZAPM，WETZSTEINHYTHEEFFECTOFAUXINTYPEANDCONCENTRATIONONPECANCARYAILLINOINENSISSOMATICEMBRYOMORPHOLOGYANDSUBSEQUENTCONVERSIONINTOPLANTSJPLANTCE