俯仰臂形草種子休眠原因的研究

段新慧,羅富成，鐘 聲,李喬仙,薛世明,楊國榮，黃必志

(1.云南省草地動物科學研究院，云南 昆明 650212；2.云南農業大學動物科學技術學院，云南 昆明 650201)

俯仰臂形草種子休眠原因的研究

段新慧1,2,羅富成2，鐘 聲1,李喬仙1,薛世明1,楊國榮1，黃必志1

(1.云南省草地動物科學研究院，云南 昆明 650212；2.云南農業大學動物科學技術學院，云南 昆明 650201)

通過測定不同儲存時間和濃硫酸處理的臂形草種子的發芽指標及電導率，結果表明，儲存2年的俯仰臂形草種子可作為播種材料；濃硫酸處理15 min能顯著(P<0.01)提高貝斯莉斯克俯仰臂形草種子的發芽勢和發芽率；破除休眠的3號和深度休眠的4號種子不同部位的甲醇提取液對油菜籽的發芽試驗表明，30%，50%和80%原提取液處理發芽勢為0，當把提取液中甲醇蒸發提取后，4號胚和胚乳提取液處理油菜籽發芽勢與CK無顯著性差異(P<0.01),說明甲醇會影響植物的發芽，休眠的俯仰臂形草種子存在發芽抑制物質，抑制物主要存在于種子的稃內。

俯仰臂形草；種子休眠；抑制物質

臂形草屬(Brachiaria)植物主要有珊狀臂形草、俯仰臂形草、網脈臂形草、剛果臂形草等[1]，是世界熱帶、亞熱帶地區優良的放牧和水保兼用型牧草，在南、中美洲和東南亞等地區均有種植[2]。伏生俯仰臂形草(Brachiariadecumbens)又名俯仰臂形草，原產東非，云南省草地動物科學研究院1984年從澳大利亞引入俯仰臂形草貝斯莉斯克(cv.Baslilisk)，經過多年的推廣，已經成為熱帶亞熱帶種植的優良牧草之一[2-4]。

國外相關研究表明，貝斯利斯克俯仰臂形草具有固氮能力[5]，在瘠薄土壤上也能較好的生長，重牧條件下，能和落花生(Arachispintoi),異葉山螞蝗(Desmo-diumheterophyllum)和卵葉山螞蝗(D.ovalifolium)混播形成長期穩定的草地[6]。但由于其生產成本高，加上休眠的影響，給生產帶來了極大的不便。國內外學者多年來都致力于消除生產過程中休眠帶來的不利影響，提高其發芽率[7，8]。貝斯莉斯克俯仰臂形草自從引進云南后，在云南普洱，西雙版納、德宏等熱帶地區種植多年，表現極其良好，并且與大葉千斤拔(Flemingiamacrophylla)、多年生落花生也共生良好，是熱帶地區替代紫莖澤蘭(Ageratinaadenophorum)和飛機草(Chromolaenaodorata)的優良牧草[9]。由于臂形草種子休眠較長，有的品種休眠期長達一年的特性[10]，故新鮮的種子發芽率很低，直接播種影響田間出苗率。試驗通過測定不同收獲年份的貝斯莉斯克俯仰臂形草種子的發芽率、發芽勢、電導率等相關指標，以區分休眠和完成休眠的種子。此外，用甲醇浸提種子，以提取液進行油菜籽種子發芽試驗處理，以期確定抑制種子萌發的抑制物質，為生產提供技術參考。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗于2008年5～6月在云南省草地動物科學研究院實驗室完成。全部材料由云南省草地動物科學研究院提供(表1)。

1.2 試驗方法

1.2.1 電導率的測定 每種供試種子選取400粒大小均勻飽滿的種子，用無離子水沖洗3次，100 mL無離子浸泡，每隔1 h測定1次電導率，以電導率值趨于穩定的值為計算依據，以蒸餾水為對照，所有處理均設3次重復。

表1 供試種子情況Table1 Description of the tested seeds

1.2.2 生活力、發芽勢、發芽率的測定 每種供試種子選取200粒大小均勻飽滿的種子，取100粒直接放置于30 ℃的光照恒溫箱中進行發芽試驗；另100粒用濃硫酸處理15 min后置于30 ℃的光照恒溫箱中做發芽試驗。10 d后統計發芽勢，21 d統計發芽率，重復3次。種子生活力的測定采用文獻[11]TTC方法進行，重復3次。

1.2.3 抑制物的提取與浸種試驗 取1.2.2中相對發芽率最高和最低的種子，分離胚、胚乳、內稃各3.0 g。粉碎后置于盛有60 mL 80%甲醇溶液中置4 ℃冰箱中提取24 h，過濾后濾渣再用10 mL 80%甲醇液提取1 h，重復2次，濾液混合。考慮到甲醇對油菜籽萌發的影響，取一半濾液做30%，50%和80%原濾液浸種實驗，另一半自然蒸發甲醇后再做浸種實驗。每個重復100粒油菜籽，重復3次。

1.2.4 數據分析 數據采用SAS 9.0軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同收獲時間種子發芽指標的差異分析

對不同收獲時間的種子進行電導率和種子活力測定，經過硫酸處理和未處理的種子進行發芽實驗，結果見表2。

未用硫酸處理的種子發芽率都為0，用濃硫酸處理15 min的種子發芽正常，但1999年收獲的1號，2號種子沒有發芽，種子活力也較低(表2)。2006，2007年收獲的3、4號種子發芽率和發芽勢均存在極顯著差異(P<0.01)，但兩年收獲的種子活力差異極不顯著(P>0.01)，說明種子休眠導致發芽率和發芽勢差異顯著。2006年收獲的3號種子發芽率和發芽勢都顯著高于2007年收獲的4號種子，說明3號種子已經基本破除了休眠，4號種子還處于深度休眠狀態。

表2 不同來源的種子發芽率、發芽勢和電導率Table2 The germination rate,germination vigor and conductivity of tested seeds %

注：同列不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)，下同

2007年在德宏收獲的4號種子，電導率顯著高于(P<0.01)1、2、3號種子，2、3號種子電導率差異不顯著(P>0.01)，1號種子電導率顯著高于(P<0.01)2、3號種子，顯著低于(P<0.01)4號種子。

2.2 種子不同部位提取液對油菜籽發芽的影響

把破除休眠的3號種子和處于深度休眠的4號種子部分分離，用甲醇提取，提取液分兩部分進行油菜籽發芽試驗，30%，50%和80%原提取液溶液處理時發芽率均為0，當把提取液中的甲醇蒸發掉，殘留物用定量的蒸餾水溶解進行油菜籽發芽試驗，4號胚和胚乳提取液處理油菜籽的發芽勢與CK無顯著性差異(P>0.01)，說明甲醇抑制了油菜籽的發芽；3號種子的提取液發芽勢均顯著(P<0.01)低于對照，但各提取液之間無顯著性差異，4號種子稃提取液油菜籽的發芽勢顯著低于對照和4號種子的其他提取液(表3)，說明4號種子的稃中存在影響油菜籽發芽勢的物質。

表3 種子不同部位提取液對油菜籽發芽的影響Table3 Effect of extracts from different part of Brachiaria decumbens on germination of rapeseeds %

3號種子各提取液油菜籽的發芽率均顯著低于(P<0.01)對照，3號種子各提取液之間比較，稃提取液顯著低于(P<0.01)對照和其他部位的提取液；4號種子各提取液處理下油菜籽的發芽率也顯著低于(P<0.01)對照，其中，以胚提取液發芽率最高，為82.7%，顯著高于(P<0.01)4號胚乳和稃的提取液，其中，4號稃提取液油菜籽發芽率顯著低于(P<0.01)胚和胚乳的提取液；3、4號種子的稃提取液對油菜籽的發芽率間差異不顯著(P>0.01)，但顯著低于(P<0.01)其他提取液，說明稃提取液對油菜籽發芽率的影響最大。

俯仰臂形草種子各部位甲醇提取液對油菜籽幼苗發芽率和根系發育的影響如圖1～2所示，圖中稃、胚乳、胚表示高度休眠4號種子的各部位；I1稃、I1胚乳、I1胚表示破除休眠3號種子的各部位。

圖1 俯仰臂形草種子各部位甲醇提取液對油菜籽幼苗發芽率的影響Fig.1 Effect of methanol extracts from different part of Brachiaria decumbens on germination of rapeseeds

圖2 俯仰臂形草種子各部位甲醇提取液對油菜籽幼苗根系發育的影響Fig.2 Effect of methanol extracts from different part of Brachiaria decumbens on seedling root of rapeseeds

2.3 俯仰臂形草各發芽指標相關性分析

俯仰臂形草種子各發芽指標相關性分析表明，種子發芽勢和發芽率與電導率呈負相關，但相關性不顯著(P>0.01)；種子的發芽率和發芽勢之間存在極顯著正相關(P<0.01)，發芽率和種子活力之間存在顯著正相關(P<0.01)，種子活力和種子發芽勢間存在顯著正相關(P<0.01)。

表4 俯仰臂形草各發芽指標相關性分析Table4 Correlation analysis among germination indicators

3 討論與結論

(1)用濃硫酸處理俯仰臂形草種子15 min后，能有效破除貝斯莉斯克俯仰臂形草種子的休眠，由于強酸能夠腐蝕種皮，改變種皮的通透性，從而促進種子的萌發，利用強酸強堿處理牧草種子，能提高種子的發芽率[12，13]；利用濃硫酸處理種子同時應該注意，處理的時間因種子不同而不同，不同的種子種皮的厚度及種皮的木質化程度不一致，處理的時間太長，腐蝕到種胚，種子敗育率高，處理的時間較短，種皮透性達不到萌發的需要，種子也不會萌發。

(2)國外有關作物種子貯存期間的滲透電導率特性的研究較為深入[14]，并且電導率已經發展成為一種常規的種子活力測定方法[15-17]。試驗中不同俯仰臂形草種子電導率存在差異，但是不成規律性變化，影響電導率測定的因素有多方面，其主要的因素是浸種溫度、浸種時間、浸種水質、種子本身的含水量以及種皮完整性等。試驗用種為不同收獲時間，不同來源，可能導致種皮的完整性不一定相同，所以種子的電導率不成規律性變化，但是在相關性分析中，試驗種子的電導率與發芽率和發芽勢成負相關。

(3)影響種子的休眠的因素很多，公認的休眠類型有：生理休眠、形態休眠、形態生理休眠、物理休眠、復合休眠[18]，大部分研究發現，種子的休眠基本由多種因素影響，熱帶牧草木質化程度高[19]，依據試驗結果，俯仰臂形草屬于復合休眠狀態，其種皮不透水，并且種子中存在發芽抑制物。

(4)目前，在進行種子發芽抑制物研究時，大部分采用白菜作為發芽指示物[20，21]，筆者認為利用與研究對象不同的物種作為發芽指示物存在一定的問題，能抑制白菜發芽的抑制物不一定抑制所研究物種的發芽，反之亦然，所以存在問題有待進一步探討。

俯仰臂形草種子儲存2年是種子的最佳播種時期，當俯仰臂形草儲存2年后種子休眠基本結束，可以作為播種的材料。利用濃硫酸處理貝斯莉斯克俯仰臂形草，能顯著(P<0.01)提高種子的發芽勢、發芽率；俯仰臂形草種子中存在休眠物質，休眠物質主要存在種子的稃中；俯仰臂形草種子各發芽指標相關性分析表明，種子發芽勢和發芽率和電導率負相關，但相關性不顯著(P>0.01)；種子的發芽率和發芽勢間存在極顯著正相關(P<0.01)，發芽率和種子活力間存在顯著正相關(P<0.01)，種子活力和種子發芽勢間存在顯著正相關(P<0.01)。

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A preliminary study on causes of seed dormancy ofBrachiariadecumbens

DUAN Xin-hui1,2,LUO Fu-cheng2,ZHONG Sheng1,LI Qiao-xian1,XUE Shi-ming1,YANG Guo-rong1,HUANG Bi-zhi1
(1.YunnanAcademyofGrassandAnimalScience,Kunming650212,China；2.CollegeofAnimalScienceand
Technology,YunnanAgriculturalUniversity,Kunming650201,China)

The seed ofBrachiariadecumbensstored for different time was used to determine the mechanism of dormancy through testing the germination and conductivity.Results indicated that the seed storaged for twoyears were suiTablefor planting.Concentrated sulfuric acid treatment could significantly (P<0.01) improve the vigor and rate of germination.And a rapeseed germination experiment was carried out with methanol extract of different part of dormancyBrachiariadecumbensseeds and it showed that the inhibitory substances might be present in dormancy seeds,mainly in hull.And the methanol could affect the germination of rapeseeds.

Brachiariadecumbens；seed dormancy；inhibitory substances

2014-10-22；

2015-01-03

云南農業大學動物科學技術學院基金項目(DKY3P201103);現代農業產業技術體系建設專項資金(2009)資助

段新慧(1975-)，女，云南昆明人，碩士，助理研究員，主要從事牧草栽培及育種工作。 E-mail：xinhuiduan@aliyun.com 黃必志為通訊作者。

S 330.3

A

1009-5500(2015)01-0049-05