生存策略,目的是確保種子在不利的環(huán)境條件下(如冬季嚴(yán)寒、夏季干旱)不萌發(fā),而在環(huán)境條件適宜幼苗生長(zhǎng)時(shí)才萌發(fā),從而提高后代的存活率。
瓜果種子的休眠機(jī)制主要包括以下幾種類型:
種皮障礙(物理休眠):
- 不透水性: 種皮堅(jiān)硬、致密、蠟質(zhì)或含有疏水物質(zhì),阻止水分吸收。這是許多瓜類(如西瓜、南瓜、葫蘆)種子休眠的重要原因。
- 不透氣性: 種皮阻礙氧氣進(jìn)入胚部,抑制呼吸作用和能量代謝。
- 機(jī)械阻力: 堅(jiān)硬的種皮阻礙胚根(胚芽)突破生長(zhǎng),即使種子吸水膨脹,胚根也無(wú)法伸出。
胚休眠(生理休眠):
- 生理抑制: 這是最常見(jiàn)的休眠類型之一。種子內(nèi)部存在抑制萌發(fā)的物質(zhì)(如脫落酸 - ABA),或者缺乏促進(jìn)萌發(fā)的物質(zhì)(如赤霉素 - GA)。這些物質(zhì)在胚或胚乳中積累,需要特定的環(huán)境信號(hào)(如低溫、光照、水分淋洗)或時(shí)間(后熟作用)來(lái)解除抑制或促進(jìn)促進(jìn)物質(zhì)的合成。
- 胚未成熟: 有些種子在形態(tài)上成熟脫離母體時(shí),胚的發(fā)育尚未完成(生理后熟),需要一段時(shí)間在特定條件下完成發(fā)育才能萌發(fā)。這在瓜果中相對(duì)較少見(jiàn),但某些種類可能存在。
化學(xué)抑制物存在:
- 果肉、種皮或胚乳中可能含有抑制萌發(fā)的化學(xué)物質(zhì)(如酚類化合物、有機(jī)酸、生物堿等)。這些物質(zhì)需要被雨水淋洗掉、被微生物分解掉,或者種子脫離果肉后濃度降低才能解除休眠。
打破瓜果種子休眠狀態(tài)的條件(解除休眠的方法):
針對(duì)不同的休眠機(jī)制,需要采取不同的方法來(lái)打破休眠:
物理方法(主要針對(duì)種皮障礙):
- 浸種: 將種子浸泡在溫水中(通常25-40°C,不同種類有差異),軟化種皮,促進(jìn)吸水。這是打破瓜果種子休眠最常用、最有效的方法之一。
- 機(jī)械破皮/刻傷: 用砂紙輕輕摩擦種皮(如西瓜種子尖端的種臍附近),或用小刀小心刻傷種皮(避免傷及胚),人為制造吸水通道,降低機(jī)械阻力。操作需謹(jǐn)慎。
- 變溫處理: 將種子在較高溫和較低溫之間交替處理,利用熱脹冷縮使種皮產(chǎn)生微小裂縫,促進(jìn)透水透氣。例如,白天溫暖,夜晚涼爽。
- 層積處理: 將種子與濕潤(rùn)的基質(zhì)(如沙、蛭石)混合,在低溫(通常0-10°C)條件下貯藏一段時(shí)間(幾周到幾個(gè)月)。這主要用于解除生理休眠(需要低溫后熟),對(duì)瓜果種子應(yīng)用相對(duì)較少,但某些種類可能需要。濕潤(rùn)條件有助于抑制物分解和促進(jìn)物合成。
化學(xué)方法(主要針對(duì)生理休眠和化學(xué)抑制):
- 激素處理: 用低濃度的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑溶液浸泡種子。
- 赤霉素 (GA3): 最常用且效果顯著。它能拮抗脫落酸的作用,促進(jìn)萌發(fā)。常用濃度50-1000 ppm(mg/L),浸泡時(shí)間幾小時(shí)到24小時(shí)不等。
- 細(xì)胞分裂素 (如6-BA): 有時(shí)與GA3配合使用。
- 乙烯利: 在某些情況下也能促進(jìn)萌發(fā)。
- 化學(xué)藥劑處理:
- 過(guò)氧化氫 (H2O2): 低濃度浸泡可以促進(jìn)氧氣供應(yīng),刺激萌發(fā)。
- 硝酸鉀 (KNO3): 在某些情況下能促進(jìn)萌發(fā),作用機(jī)制可能與提供氮源或調(diào)節(jié)滲透壓有關(guān)。
- 硫脲: 對(duì)某些種子有效。
- 去除抑制物: 清洗種子,去除果肉殘留物。
環(huán)境條件誘導(dǎo):
- 適宜的溫度: 提供種子萌發(fā)所需的適宜溫度范圍(通常瓜果種子在20-30°C之間萌發(fā)良好)。溫度是解除休眠和啟動(dòng)萌發(fā)的重要信號(hào)。
- 充足的水分: 保證種子能持續(xù)吸水膨脹,這是萌發(fā)的必要條件。
- 氧氣供應(yīng): 良好的通氣條件保證胚的呼吸作用。
- 光照: 大多數(shù)瓜果種子對(duì)光照不敏感(萌發(fā)不受光影響),但少數(shù)種類可能需要黑暗或光照條件。通常不是主要限制因素。
總結(jié):
- 瓜果種子休眠的主要機(jī)制是種皮障礙(不透水、不透氣、機(jī)械阻力)和生理抑制(內(nèi)部激素平衡失調(diào))。
- 打破休眠最常用且有效的方法是:
- 溫湯浸種(物理方法)。
- 赤霉素溶液浸泡(化學(xué)方法)。
- 對(duì)于特別堅(jiān)硬的種子,可結(jié)合機(jī)械破皮(如砂紙摩擦)。
- 提供適宜的溫度、水分和氧氣環(huán)境是保證打破休眠后種子順利萌發(fā)的基礎(chǔ)。
在實(shí)際生產(chǎn)中,根據(jù)具體的瓜果種類和種子特性,選擇合適的一種或幾種方法組合使用,可以顯著提高種子的發(fā)芽率和整齊度。購(gòu)買(mǎi)種子時(shí),很多商品種子已經(jīng)經(jīng)過(guò)處理(如包衣、引發(fā)處理),休眠基本被打破,播種后發(fā)芽更快更整齊。