沙蓬種子的生活力測定和休眠破除方法

王玉青，余 玲，張建全，曾彥軍，王彥榮

（草地農業生態系統國家重點實驗室 蘭州大學草地農業科技學院，甘肅 蘭州730020）

沙蓬（Agriophyllum squarrosum）為藜科沙蓬屬一年生草本植物，又名沙米、登相子、登粟等，蒙古語為楚爾布爾；主要分布在中亞、西亞，在我國廣泛分布于西北、華北和東北各省區的荒漠帶，是流動沙丘、半流動沙丘或河岸沙地植被的固沙先鋒植物［1］。沙蓬具有耐旱、耐寒、耐貧瘠、耐風蝕沙埋、喜沙質土壤的優良特性；其種子富含多種人體所需氨基酸，是優良的功能食物和粗糧；青綠期植株為重要的飼用植物，牲畜喜食［2］。以往對沙蓬種子的相關研究主要集中在生物學特性及生理生態適應性，種子萌發、土壤種子庫，營養、化學成分及其生物活性等方面，關于沙蓬種子休眠特性及其破除方法的報道很少［3］。

休眠是指有生活力的種子處于適宜條件下不能正常萌發的一種生理現象。植物種子休眠對個體生存、物種延續和進化具有積極作用［4］。沙蓬種子休眠程度高，特別是經過貯藏會發生不同程度的次生休眠，導致種子不發芽或發芽遲緩，影響種子質量檢驗。經驗證，地方標準《沙米種子分級與檢驗》（DB 15／365－2001）［5］給出的萌發條件，在實際工作中休眠破除效果不明顯，且溫度變幅過大不利于沙蓬種子的萌發；給出的生活力測定條件，在實際操作中染色不完全。本試驗對沙蓬種子進行不同處理并測定其生活力，研究休眠破除方法，旨為沙蓬種子質量檢驗提供科學依據。

1 材料與方法

1．1 試驗材料 供試材料為5個種批的沙蓬種子，保存在農業部牧草與草坪草種子質檢中心（蘭州）低溫種子貯藏庫［（5±3）℃］中。產地、生產年份、千粒重見表1。

表1 供試沙蓬種子種批來源及特性Table 1 rigin and characteristics of tested Agriophyllum squarrosumlots

1．2 試驗方法

1．2．1 質量測定 每個種樣8次重復，每重復隨機數取凈種子100粒，用電子天平稱取每重復百粒重，然后計算出各種樣種子的千粒重［5］。

1．2．2 生活力測定 每種樣4次重復，每重復隨機數取凈種子100粒，20℃預濕12h，染色前設刺破種皮和未刺破種皮2個處理，紅四氮唑液溶液設0．5%和1．0%兩個質量分數，染色在30℃恒溫黑暗條件下進行［6］。在染色后6、8、10、12、14、16、18、20和24h分別進行生活力觀測鑒定。

1．2．3 發芽試驗 每種樣設4次重復，每重復隨機數取凈種子100粒，置于?120mm培養皿中，紙上發芽（TP），在20℃／30℃變溫條件下（高溫持續8 h，低溫持續16h）黑暗培養，第7天初次統計，第21天末次統計［4，6－8］。

1．2．4 休眠破除

預先冷凍：將種子置于濕潤的發芽皿紙床上，于5～10℃條件下處理7d，期間保持濾紙濕潤，然后按1．2．3的方法進行萌發試驗。

預先加熱：將種子裝在紙袋中，置于35℃恒溫箱加熱處理7d后，按1．2．3方法進行萌發試驗。

濃硫酸（H2SO4）浸種：98%的濃H2SO4浸泡種子10s后，用流動的自來水沖洗數次，置于蒸餾水中浸泡30min，控干多余水分后按1．2．3的方法進行萌發試驗。

刺破種皮：采用1．2．3方法進行萌發試驗，7d后對未萌發的新鮮種子在其中心部位快速逐個刺破種皮，而后繼續萌發。

1．3 數據處理 用SPSS 17．1和Excel軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2．1 紅四氮唑質量分數和染色前刺破處理對沙蓬種子生活力測定的影響 沙蓬種子染色前紅四氮唑質量分數對其生活力的測定有一定影響。未刺破種皮處理中，染色至18h，低質量分數（0．5%）種子生活力均低于高質量分數（1．0%）；染色20h后No．1、No．2和 No．3種子生活力低質量分數與高質量分數接近，No．4和No．5種子生活力低質量分數仍較高質量分數低10%左右（表2）。刺破種皮處理中，低質量分數在染色8h時種子生活力即與高質量分數相近，但在14h以后，No．4和No．5變化趨勢與未刺破種皮處理相同，亦表現出低質量分數較高質量分數低10%左右（表3）。

刺破種皮處理對沙蓬種子生活力測定有較大影響。未刺破種皮處理中，染色10h種子開始著色（表2、表3），種子生活力分別在10%～23%（質量分數1．0%）和0～5%（質量分數0．5%），18h染色完全，與20和24h種子生活力無顯著差異（P＜0．05）（質量分數0．5%的 No．1除外）。刺破種皮處理中，染色6h種子即開始著色，10h種子生活力分別在74%～86%（質量分數1．0%）和62%～82%（質量分數0．5%），14h完全染色，與16、18、20和24h種子生活力無顯著著差異（P＜0．05）（質量分數0．5%的No．2、No．3和 No．4除外）。

表2 沙蓬種子未刺破種皮的生活力測定Table 2 Viability test of Agriophyllum squarrosumlots of noun－scarification %

表3 沙蓬種子刺破種皮的生活力測定Table 3 Viability test of Agriophyllum squarrosumseed lots with scaritication %

結果顯示，質量分數為1．0%紅四氮唑更適宜沙蓬種子生活力測定。雖然刺破（染色18h）和未刺破（染色24h）處理測定出的種子生活力基本一致，但刺破種皮可縮短染色時間4～6h，更利于快速測定沙蓬種子的生活力。

2．2 休眠破除處理對沙蓬種子發芽的影響5個種樣均存在不同程度的休眠，其休眠程度為No．1＞ No．5＞ No．4＞ No．2＞ No．3，未經處理的各種樣種子發芽率存在顯著差異（P＜0．05）。其中，No．2和 No．3最高，發芽率為82%和85%；No．4和 No．5次之，發芽率為32%和24%；No．1未見萌發（表4）。沙蓬種子5個供試種樣的生活力均在90%以上。

預先冷凍和預先加熱處理與對照相比，No．1和No．5發芽率有所提高，增幅為2%～30%；No．2、No．3和No．4發芽率反而有所降低，降幅為6%～67%。且經預冷或預熱處理后，各種樣死種子數均有不同程度的增加。

表4 休眠破除處理對沙蓬種子發芽組分的影響Table 4 Effect of dormancy breaking on the germination component of Agriophyllum squarrosumseed lots %

濃H2SO4處理后，除No．1發芽率為6%，較對照略有增加外，其他種樣發芽率均明顯降低，降幅為14%～77%。經H2SO4處理后，種胚受損，后期真菌感染嚴重，死種子數顯著增加（P＜0．05），增幅為38%～54%。

經刺破種皮處理后，各種樣發芽率顯著增加（P＜0．05），末期發芽率達89%～94%，且刺破種皮處理與未刺破種皮相比，死種子數無顯著差異（P＞0．05）。

3 討論

3．1 沙蓬種子生活力測定的適宜方法 四唑測定是種子檢驗規程中生活力測定的標準方法之一［9］。有研究表明，四唑液濃度、染色溫度、染色時間三者之間關系密切，改變三者中的某一項，均會對其他項產生影響，且四唑溶液濃度越高，染色溫度越高，所需染色時間就越短［10］。本研究顯示，在沙蓬種子生活力測定中，提高四唑液質量分數及染色前進行刺破處理，可提高種子生活力的測定結果，縮短最佳染色時間。沙蓬種子經14h染色，四唑液高質量分數（1．0%）較低質量分數（0．5%）生活力提高10%左右；染色前刺破種皮，染色時間比對照縮短了4～6h。地方標準［5］中給出的生活力測定方法是用0．5%四唑液浸種在35℃下染色3～8h，染色前未進行預處理的沙蓬種子，染色8h生活力為零。本研究采用國家標準［6］和國際規程［7］給出的種子生活力測定標準預濕（20℃）和染色（30℃）溫度，根據試驗結果使染色溫度提高至35℃，沙蓬種子也不可能完全染色。因此，基于5個種樣的生活力測定試驗，建議沙蓬種子生活力測定的四唑液質量分數為1．0%，染色時間為14～18h。

3．2 沙蓬種子休眠破除的有效方法 預先冷凍、預先加熱、刺破種（果）皮和濃H2SO4處理等均為常用的種子休眠破除方法［7］。李有軍等［11］用赤霉素（GA3）破除了沙蓬種子休眠，但此法僅使種子出苗率提高了3．2%。

本研究發現，預先冷凍休眠破除效果因沙蓬種批而異，在一定程度上破除了No．1的休眠，而引起No．2和No．3的二次休眠，顯著增加了死種子率（P＜0．05）。預先加熱和預先冷凍結果相似，且死種子更多。曾彥軍［3］亦有類似報道。

濃H2SO4處理能有效提升沙蓬種子的休眠，使發芽率顯著提高［3］。羅弦等［12］用濃 H2SO4處理苔草（Carex meyeriana）種子，可顯著破除其種子休眠。張丹等［13］用濃 H2SO4處理細葉鳶尾（Iris tenuifolia），顯著提高了種子發芽率。但本研究發現，濃H2SO4處理引起沙蓬種子死亡率大幅度上升，對種子休眠破除效果甚微，這可能是因為沙蓬種子粒小，雖然處理時間極短，但仍對種子造成損傷，使種胚受到腐蝕，發芽后期次生真菌感染嚴重。

刺破種皮消除種皮透性障礙（存在于其中的抑制物也被消除），解除種子休眠。有研究顯示，刺破種子可顯著提高郁金香（Tulipagesneriana）種子的萌發率［14］。小粒種子休眠很大程度上要求更高的氧分壓，外界必須提供充足的氧分壓才能促進其種子萌發［15］。而刺破種皮正是提高種皮通透性，使種子充分吸收氧氣的有效方法之一。本研究結果顯示，沙蓬種子通過刺破種皮，萌發率顯著提高，刺破種皮后第2天種子迅速萌發，各種樣平均發芽率達到45%，刺破種皮第7天平均發芽率高達92%，且新鮮種子和死種子比例降為最低。采用刺破種皮法破除沙蓬種子休眠，可顯著（P＜0．05）提高種子萌發，縮短發芽時間（提前7d結束發芽試驗）。因此，建議將刺破種皮法作為沙蓬種子質量檢驗中休眠破除的方法。

4 結論

4．1 沙蓬種子生活力測定方法 20℃預濕12 h，染色前刺破種皮，用1．0%紅四氮唑溶液浸種，在30℃黑暗條件下染色14～18h。

4．2 沙蓬種子萌發適宜條件 紙上（TP）發芽，20℃／30℃變溫，初次統計7d，末次統計14d。培養7d后對未萌發的新鮮種子可采用刺破種皮法破除休眠。

［1］ 時永杰．沙蓬［J］．中獸醫醫藥雜志，2003（專輯）：131－132．

［2］ 劉瑛心．試論我國沙漠地區植物區系的發展和形式［J］．植物分類學報，1995，33（2）：131－143．

［3］ 曾彥軍．干旱荒漠區幾種優勢植物種子萌發生態學研究［D］．蘭州：蘭州大學，2010：34－42．

［4］ 楊秀蓮．桂花種子休眠和萌發的初步研究［J］．浙江林學院學報，2010，27（2）：272－276．

［5］ 李宏，郭莉珍，李淑君，等．DB15／365－2001沙米種子分級與檢驗［S］．內蒙古自治區質量技術監督局，2001．

［6］ 國家質量技術監督局．GB／T 2930．1－2930．11－2001牧草種子檢驗規程（1－5）［S］．北京：中國標準出版社，2001．

［7］ International Seed Testing Association（ISTA）．International Rules for Seed Testing［S］．Seed Science and Technology，2009．

［8］ 王麗，閆德仁，陣顯波．沙米種子的萌發特性探討［J］．內蒙古林業科技，2009（1）：27－29．

［9］ 喻方園，唐燕飛．四唑染色法快速測定任豆種子生活力的研究［J］．種子，2004，23（7）：40－42．

［10］ 包建平，張紹鈴，成希，等．豆梨和榅桲種子生活力的快速測定［J］．種子，2010，29（2）：119－122．

［11］ 李有軍，馬全林，張德魁，等．騰格里沙漠南緣3種一年生植物出苗率對沙埋和GA3的響應［J］．干旱區研究，2010，27（5）：699－704．

［12］ 羅弦，潘遠智，楊學軍，等．低溫層積處理對4種苔草種子休眠與萌發的影響［J］．草業學報，2010，19（3）：117－123．

［13］ 張丹，張金政，孫國峰，等．細葉鳶尾種子休眠原因及解除休眠的方法研究［J］．草業學報，2011，20（6）：109－117．

［14］ 張愛勤，景輝，殷禪明，等．郁金香種子休眠特性及發芽條件的研究［J］．草業科學，2010，27（10）：48－53．

［15］ 邢勇，武月琴．種子休眠與致休眠因子［J］．生物學教學，2003，28（5）：7－8．