光对种子萌发的影响机理研究进展

种子萌发是植物成功实现天然更新的关键环节, 需要适宜的温度、水分或光照条件。对于需光性种子, 光照是决定其萌发与否或萌发率高低的主要因素。光对植物种子萌发的影响不仅是一个复杂的生理过程, 也是受到调控的信号传递和基因表达过程。该文系统总结了影响种子萌发的光照属性、光与水/热耦合作用和种子的光属性(光敏色素)与种子萌发的关系, 明确了光调控种子萌发的生态意义; 重点综述了种子内光敏色素调控种子萌发的生理反应模式和光敏色素的光信号转导途径。试图为全面评估光对种子萌发的影响和将来开展更深入的研究提供参考。     

种子感光的机理及影响种子感光性的因素

种子的萌发或休眠均取决于萌发时种子内所建立起来的Pfr含量和Pfr/(Pr Pfr)比值。种子内的Pfr水平受到诸多因素的影响。光中性种子在成熟时已存在适合萌发的Pfr水平;需光种子在不同程度地接受白光或红光照射后,方可达到适宜的Pfr水平;忌光种子萌发要求的Pfr水平较低,因此萌发需要较长时间的黑暗。种子的感光性不是绝对的,母株的生长条件、种子本身的成熟度、贮藏状况、光质、光流量、光周期、萌发温度、O2供应及某些化合物的处理等都可使种子的感光性发生改变。     

光对种子休眠与萌发的影响（上）

无论需光、忌光还是非感光性种子,其萌发或休眠,取决于萌发时种子内所建立起来的Ｐｆｒ水平。种子内的Ｐｆｒ水平受到诸多因素的影响。非感光种子在成熟时已存在适合萌发的Ｐｆｒ水平;需光种子在不同程度地接受白光或红光照射后,方可达到适宜的Ｐｆｒ水平;忌光种子萌发要求的Ｐｆｒ水平较低,因此萌发需要较长时间黑暗。既使休眠的感光种子,萌发时对光暗的需求也不是绝对的,萌发温度、Ｏ２供应及某些化合物的处理等都可使种子     

种子感光的机理及影响种子感光性的因素

种子的萌发或休眠均取决于萌发时种子内所建立起来的Pfr含量和Pfr/（Pr+Pfr）比值。种子内的Pfr水平受到诸多因素的影响。光中性种子在成熟时已存在适合萌发的Pfr水平;需光种子在不同程度地接受白光或红光照射后,方可达到适宜的Pfr水平;忌光种子萌发要求的Pfr水平较低,因此萌发需要较长时间的黑暗。种子的感光性不是绝对的,母株的生长条件、种子本身的成熟度、贮藏状况、光质、光流量、光周期、萌发温度、O2供应及某些化合物的处理等都可使种子的感光性发生改变。     

光照和温度对滇丁香种子萌发的影响

研究了不同光照和温度条件对滇丁香(Luculia pinciana)种子萌发的影响。结果表明,滇丁香种子是需光种子,有明显的光休眠现象;种子在光下萌发的最适温度范围为20~25℃,8~10d开始萌发,2~3周萌发完全,萌发率可达97%,温度的升高或降低均会降低种子萌发率。在15~30℃,用250mg/L GA₃处理24h能代替光照解除光休眠。     

田园杂草种子的休眠和需光萌发

植物种子的休眠性和需光性是普遍存在的,这是一种生态适应性[1]。我们[2]已发现许多树木细小种子的休眠受到光的控制,随之也观察了许多杂草种子的萌发特性。杂草是农作物的一大危害,繁殖力强,很难根除,这与它的种子传播、休眠与感光萌发的复杂生态适应性有关[3]。本文从生     

白沙蒿种子萌发特性的研究Ⅱ.环境因素的影响

白沙蒿（Artemisia sphaerocephala Krasch.）是中国西北部沙漠的流动及固定沙丘上广泛分布的优势种藻木。白沙蒿种子为需光种子,种子在光下萌发而在黑暗中受到抑制,种子萌发的适宜温度为25℃,在10℃和30℃萌发速率和萌发率都很低,萌发在℃受到抑制。种子在沙中被旱越深,其萌发速率和萌发率就越低。在沙平面下2cm或更深层沙土下出苗率为零。但是,当将种子上层沙土移走,只保留0.5cm沙土覆盖种子,这些种子的萌发率达到原先就位于沙土下0.5cm的种子的萌发率,但是后者的萌发速率较高,土壤水分含量越高,从1.7％至14.7％,其萌发就越快。土壤水分含量从19.4％起,种子的萌发受到了延迟,苗的发育受到了抑制。     

光质、光强对入侵植物紫茎泽兰种子萌发及幼苗状态的影响

为了探讨紫茎泽兰种子需光萌发特性,对光质（不同颜色、红光/远红光）和光强对种子萌发率及幼苗状态进行了研究。研究发现：不同颜色光对发芽率影响显著,其中黄光、橙光和红光等波长在（591~750 nm）之间的光更有利于提高种子的萌发率（74.3%~83.3%）,而较短波长的光（<570 nm,紫光、蓝光和绿光）促进效果显著降低（62.3%~66.7%）（p<0.05）。光强对紫茎泽兰种子发芽和幼苗影响较光的颜色更具有规律性。黑暗条件下发芽率22%,随着光照提高,发芽率指数增加(r²=0.96),芽长指数下降(r²=0.99)、根长指数增加(r²=0.98),而鲜重呈现线性增加(r²=0.70)。适量红光（630 nm）和远红光（730 nm）照射能够打破和引起休眠,红光照射量与发芽率提高量成线性正相关（r²=0.98）,而远红光照射率与发芽率降低量呈线性正相关（r²=0.92）,说明紫茎泽兰需光萌发是一个光敏色素引起的过程。紫茎泽兰通常在裸地和人为干扰土壤上泛滥,这可能与其种子需光萌发有关。而对其生态学控制可以考虑从光强、特别是光质角度（如人工造林）控制种子萌发来实现。     

光调控植物种子萌发分子机制研究进展

萌发是种子植物进入农业生态系统的重要发育阶段。对于需光类种子,光是调控其萌发最重要的环境信号因子之一,红光促进而远红光抑制种子萌发。光敏色素是调控种子萌发的主要光受体。活化的光敏色素诱导萌发主效抑制因子PIF1发生蛋白降解,调节赤霉素和脱落酸代谢和信号途径相关基因的表达,从而促进种子的萌发。同时,一系列的表观遗传因子通过改变染色质结构,动态调节萌发相关基因的表达从而影响种子的萌发进程。该论文重点论述了光调控种子萌发的转录及表观遗传机制研究进展,并对其在农业生产中的应用进行了展望。     

光温条件对不同种源红松种子萌发的影响

种子萌发受种源和环境条件(如光照和温度条件等)的影响。种子萌发决定红松(Pinus koraiensis)的天然更新能力, 因此也是恢复地带性顶极群落阔叶红松林的关键。该研究以我国3个主要种源地(辽宁清原、吉林长白山和黑龙江伊春)当年的红松种子为对象, 监测自然光、温(不同季节、林窗和林下)和控制光、温(3个光照强度: 200、20和0 μmol·m^-2·s^-1, 记为L200、L20和L0; 2个温度: 25和15 ℃)条件下红松种子的萌发特征。结果表明, 自然越冬后, 春季(5月)所有种源种子均未萌发, 夏季(7月)和秋季(9月)各种源种子萌发率(GP)均较低(1.8%-33.7%), 但夏季林窗内各种源种子GP均显著高于林下。对林下各季节未萌发的种子, 带回室内给予适宜的光温条件(L200、25/15 ℃)后发现: 春季和夏季种子均能大量萌发(32%-77%), 而秋季种子GP极低(<2%)。25 ℃下, 3个种源地种子GP和萌发指数(GV)均呈现在L200条件下显著高于L20和L0处理。15 ℃条件下, 清原种子GP和GV对光照的响应与25 ℃条件下相一致, 长白山和伊春种子GP和GV分别在L0和L20处理下最高。所有光照强度下, 3个种源地种子GP和GV均为25 ℃处理显著高于15 ℃处理。可见, 适宜的温度是红松种子萌发的必要先决条件, 长白山和伊春红松种子可能需要更高的积温解除休眠; 适宜温度下(25 ℃), 红松种子表现出萌发需光性; 红松种子萌发对光、温的响应存在种源特异性, 长白山和伊春红松种子在相对低温下萌发需光性弱或消失。林下光、温条件不适宜红松种子萌发是造成红松林天然更新慢或更新差的重要原因。     

菊科几种入侵和非入侵植物种子需光发芽特性差异

对入侵菊科植物(假苍耳、薇甘菊、紫茎泽兰、飞机草)以及非入侵菊科植物(扫帚梅、天人菊、金鸡菊、麦秆菊、翠菊、黑心菊)对比研究发现,入侵组种子往往是需光发芽,即有光条件下平均高出无光条件发芽率40%(P0.01),而非入侵组的需光发芽特性不明显,即有光和无光条件下种子发芽率差异不显著(P0.05)。以入侵植物假苍耳为例对其种子需光发芽的特性研究发现:红光有利于提高种子的萌发率(萌发率为62%),而蓝光起到相反的作用(萌发率37%);当以全光的25%照射种子时,最能够促进种子的萌发(萌发率59%),更高的光强抑制种子萌发(100%光强时,发芽率为21%)。适宜浓度水杨酸SA处理(0.01mmol/L)可以起到与光照类似的效果而促进种子萌发(提高30%发芽率),而PEG和低温处理对其不存在显著影响,说明这种需光发芽的机理可能与SA处理影响种子萌发存在一定的联系。研究证实了入侵和非入侵菊科植物之间确实存在需光发芽的差异,其生理生化差异及是否有利于入侵植物的快速入侵需深入研究。     

箭根薯种子的贮藏与萌发

就温度、光照和土壤水分对箭根薯 (TaccachantrieriAndre )种子萌发的影响及种子贮藏条件进行了研究 ,结果表明 ,箭根薯种子是需光性种子 ,萌发温度较窄且要求有较充分的土壤水分 ,其萌发的最适宜温度为 2 5～ 30℃ ,最适宜土壤水分为 6 0 %～ 70 %;室温干燥贮藏比室温常规贮藏效果好 ,而高温高湿和低温高湿都导致其发芽率迅速下降。箭根薯种子耐脱水、耐低温和耐贮藏 ,可以用种子库常规的种子保存技术实现长期保存。研究认为 ,目前箭根薯的濒危状态既有物种自身的原因也有生境破坏的原因 ,该物种宜采取就地保护、迁地保护和种子保存相结合的方法进行种质资源保存。     

光对种子休眠与萌发的影响（下）

光对种子休眠与萌发的影响（下）赵笃乐（北京农业大学农学系１０００９４）（续１９９５年第３０卷第７期第２５页）１．４温度对种子感光性的影响种子感光性常受温度的影响。例如需光的莴苣（ＧｒｏｕｎｄＲａｐｉｄｓ）品种的种子在１０～２０℃温度范围内,可以在黑暗...     

光质对东北次生林生态系统主要树种种子萌发的影响

以东北次生林生态系统5个主要树种（日本落叶松、黄檗、色木槭、水曲柳和红松）种子为对象,采取室内控制(5个主要树种)和野外模拟(红松和日本落叶松)相结合的方法,研究光质对种子萌发的影响.室内和实际林分下分别设置了4种不同光质类型处理（以黑暗为对照）和3个红光/远红光比值(R/FR)梯度.结果表明： 不同光质类型除对日本落叶松种子萌发的影响不显著外,对其他4个树种种子萌发影响均显著.其中,黄檗种子萌发率在白光下达到最高,色木槭、水曲柳和红松种子萌发率在红光-远红光-红光照射下达到最高.林分内试验结果与室内一致,红松种子萌发率随林内R/FR下降而明显下降,落叶松种子萌发则不受光质的影响.在自然林分条件下,R/FR随着光斑活动不断变化,色木槭、水曲柳和红松种子萌发格局可能是对森林光斑环境适应的结果.大粒种子萌发显著受光质的影响.     

条叶百合种子萌发的研究

研究了不同光、温对条叶百合(Lilium callosum)种子萌发的影响。研究结果表明:(1)避光条件下温度对栽培4年生条叶百合种子萌发影响最大,其种子萌发最适宜温度为25℃, 4~5天开始萌动, 1~2周萌发完全。随着温度的升高或降低其种子萌发率下降。但在5℃时萌发率又有大幅升高, 35℃种子萌发完全受到抑制。(2)同一果序不同位置果实的种子萌发以最下部果实为好,中间果实次之,上部最差。(3)同一果实内中部种子萌发最好,下部种子次之,上部种子最差,上、中、下三部分种子萌发率与其千粒重呈正相关。(4)在相同实验条件下,野生条叶百合与栽培4年生条叶百合种子萌发率一致,但萌发完全时间比栽培条叶百合多14天。(5)贮藏一年后条叶百合种子萌发率没有下降。     

濒危植物合柱金莲木种子萌发特性

研究了合柱金莲木种子萌发的生物学特性,以了解该物种种群自然更新困难的原因和机制。结果表明:合柱金莲木种子萌发的适宜温度为25℃,萌发率为56.67%,在20℃和30℃条件下,萌发速度和萌发率均较低,且在30℃条件下,幼苗不能正常生长,萌发在15℃受到抑制。土壤含水量在20%～30%,种子正常萌发,随着土壤含水量的升高,萌发开始时间缩短,萌发速度加快。种子萌发需要光照,为需光种子。种子在河沙、粘质壤土、沙土3种不同的基质中萌发率并无显著差异,但在粘质壤土和沙土中生长的幼苗长势较好。不同地理种源的种子,其种子质量存在差异,融水种群种子萌发率高,幼苗长势好。合柱金莲木种子萌发速度慢,萌发不整齐,幼苗生长缓慢,使得其在种间竞争中处于不利地位,且种子萌发对温度的适应范围狭窄,再加上林下光照不足限制种子萌发,这些因素是导致该物种自然更新困难的重要原因。     

光质及种子大小对普洱地区14种植物种子萌发的影响

以普洱地区14种常见植物种子为材料,在实验室条件下研究了其在白光、黑暗、红光和蓝光条件下的萌发特性,并分析了种子大小与萌发率、萌发速率、萌发开始时间的关系。结果表明:光质对四方蒿、沙针、尖子木、藿香蓟种子萌发率和萌发速率均有显著影响(P0.05)。光质对大叶斑鸠菊、云南山枇花、臭灵丹、车桑子、光萼猪屎豆、葫芦茶、云南地桃花、西南宿苞豆、岗柃、中国宿苞豆10个物种的种子萌发率和萌发速率均没有显著影响(P0.05),以上物种中除中国宿苞豆外,其他物种种子萌发率均在20%以下,处于休眠状态。四方蒿种子在白光(89.9%)和红光(84.7%)下萌发率最高,红光下种子萌发最快(4.93),蓝光下种子萌发开始时间最晚(11.3 d);沙针种子在白光下萌发率最高(80.4%)、萌发速率最快(2.71),在黑暗和蓝光下萌发率较低(43.9%和38%)、萌发速率最慢(0.73和0.85),白光、红光下萌发开始最早(11 d),黑暗条件下萌发开始最晚(21.7 d);尖子木种子萌发率在白光、黑暗、蓝光下均在86%以上,而红光下仅32%且萌发速率最慢(1.29),在蓝光下萌发开始时间最晚(13 d);藿香蓟种子萌发率和萌发速率在红光下最高(分别为71.3%和6.46),黑暗条件下最低(分别为42.5%和2.62);大叶斑鸠菊萌发开始时间在黑暗条件下最早(6 d),其次是白光下(7 d),蓝光和红光下较晚,分别为8 d和7.7 d。14个物种种子的萌发率与种子大小间均有显著负相关关系;种子萌发速率、萌发开始时间与种子大小间也有负相关关系,但不显著;种子大小与萌发率、萌发速率和萌发开始时间的关系不会随着光质的变化而发生变化。     

光质对东北次生林生态系统主要树种种子萌发的影响

以东北次生林生态系统5个主要树种(日本落叶松、黄檗、色木槭、水曲柳和红松)种子为对象,采取室内控制(5个主要树种)和野外模拟(红松和日本落叶松)相结合的方法,研究光质对种子萌发的影响.室内和实际林分下分别设置了4种不同光质类型处理(以黑暗为对照)和3个红光/远红光比值(R/FR)梯度.结果表明:不同光质类型除对日本落叶松种子萌发的影响不显著外,对其他4个树种种子萌发影响均显著.其中,黄檗种子萌发率在白光下达到最高,色木槭、水曲柳和红松种子萌发率在红光-远红光-红光照射下达到最高.林分内试验结果与室内一致,红松种子萌发率随林内R/FR下降而明显下降,落叶松种子萌发则不受光质的影响.在自然林分条件下,R/FR随着光斑活动不断变化,色木槭、水曲柳和红松种子萌发格局可能是对森林光斑环境适应的结果.大粒种子萌发显著受光质的影响.     

光质对杉木种子萌发及幼苗生长的影响

光是影响森林早期天然更新(种子萌发和幼苗生长)的重要因子之一.但光质对杉木(Cunninghamia lanceolata(Lamb.) Hook)早期更新的影响尚不清楚.为探讨光质对杉木种子萌发及幼苗生长的影响机制,以杉木种子为研究对象,通过设置8h白光(W)、8h红光(R)、6h红光-2 h远红光(R-FR)、4h红光-2 h远红光-2 h红光(R-FR-R)、黑暗(D,对照)5种不同光质处理,观察种子萌发及幼苗生长特征.结果表明,不同光质处理对杉木种子萌发影响显著,D和R-FR-R处理促进杉木种子萌发,R处理抑制种子萌发.最后一次照光选择红光处理(R和R-FR-R)能够显著促进杉木幼苗根和子叶的伸长,促进生物量积累以及增加叶生物量分配比例,但抑制茎的伸长,远红光处理则促进茎的生长.杉木种子为光不敏感种子,黑暗处理下萌发率最高,且远红光间断处理能够相对促进其萌发,说明杉木种子可以较好地适应异质光环境.     

西双版纳热带季节雨林四种珍稀濒危树种种子萌发对脱水和光的响应

绒毛番龙眼(Pometia tomentosa)、琴叶风吹楠(Horsfieldia pandurifolia)、箭毒木(Antiaris toxicaria)和思茅木姜子(Litseapierrei var. szemois)是西双版纳热带季节雨林乔木层的优势树种,也属于珍稀濒危物种。实验研究了4个树种的种子在经过不同脱水水平、人工遮荫条件下的不同光照水平以及热带季节雨林之林下和林窗的萌发特性。结果显示:脱水对于种子萌发特征具有显著影响,绒毛番龙眼和琴叶风吹楠经48h的连续脱水后丧失了萌发能力;箭毒木和思茅木姜子具较强的脱水耐性,经96h的连续脱水后仍具有较高的种子含水量,且种子萌发率分别为15%和33%。干旱季散布的种子比雨季散布的种子具有更强的脱水耐性。遮荫及森林种子萌发试验中,除绒毛番龙眼外,其它3个树种的种子萌发率以及平均萌发周期在不同光水平或生境下差异显著。琴叶风吹楠和思茅木姜子在30%的光照以及林窗中心的萌发率要显著低于低光处理(10%和3.5%光照)和林下,而箭毒木在30%和10%光水平以及林窗中心获得较高萌发率。雨季传播的具有干燥敏感性的种子,可以减少种子由于干燥而引起的死亡。试验结果可以为4种珍稀濒危植物的保护和人工繁育提供一定理论依据。