不同處理對山螞蝗種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

羅小燕++李欣勇++孫英男++李園園++王文強++白昌軍++丁西朋

摘 要 山螞蝗屬（Desmodium Desv）植物種子具有較高的硬實度，嚴重影響了種子的萌發(fā)。本試驗以6種山螞蝗種質(zhì)資源種子為材料，采用割破種皮、濃硫酸和熱水浸種3種催芽方法處理后，對種子萌發(fā)及幼苗生長情況進行比較分析。結(jié)果表明：割破種皮、濃硫酸和熱水浸種處理均能顯著提高6種山螞蝗屬種子的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)，但對其胚根長和胚芽長影響不明顯，其中熱水處理以水溫70 ℃效果最好，濃硫酸處理時間為15 min左右最佳；比較3種處理方法發(fā)現(xiàn)，整體而言濃硫酸處理（15 min）為山螞蝗屬植物種子催芽的最佳方法，可用于山螞蝗的規(guī)模化栽培生產(chǎn)利用。

關(guān)鍵詞 山螞蝗 ；種子萌發(fā) ；割破種皮 ；濃硫酸 ；熱水浸泡

中圖分類號 S54 文獻標識碼 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2017.11.004

Effects of Different Treatments on Seed Germination and

Seedling Growth of Desmodium Desv.

LUO Xiaoyan LI xinyong SUN Yingnan

LI Yuanyuan WANG Wenqiang BAI Changjun DING Xipeng

（Institute of Tropical Crops Genetic Resources， CATAS， Danzhou 571737）

Abstract The seeds of Desmodium Desv was hard.This seriously affected seed germination. The seed germination and seeding growth of Desmodium Desv were analyzed with 6 different Desmodium species as materials by cutting seed coat， concentrated sulfuric acid and hot water. The results showed that cutting seed coat， concentrated sulfuric acid， and hot water all could significantly increase the germination rate and germination index， but the effects of three treatments on radical length and plumule length were little. The best treatment temperature of hot water was 70℃， and the best treatment time of concentrated sulfuric acid was about 15 min. Compared with three treatments， it was found that concentrated sulfuric acid （15 min） was the best method for seed germination and could be used in large scale cultivation and utilization of Desmodium in the field.

Keywords Desmodium Desv. ； seed germination ； cutting seed coat ； concentrated sulfuric acid ； hot water

山螞蝗屬（Desmodium Desv.）是豆科（Leguminosae）蝶形花亞科（Papilionoideae）山螞蝗族（Desmodieae）一年或多年生草本或灌木植物，全球約有350種，廣泛分布于熱帶亞熱帶地區(qū)[1-3]。山螞蝗適應(yīng)性強、生長快、產(chǎn)草量高、葉片蛋白含量高，具有較高的飼用價值，是理想的植物性蛋白飼料資源[4-5]，同時還是很好的綠肥和藥用植物[6-7]。作為重要的豆科牧草，山螞蝗在我國海南、廣東、貴州、云南等省區(qū)均有種植且生產(chǎn)性能良好[8]。山螞蝗種子因種皮富含膠質(zhì)和蠟質(zhì)，透水透氣性差，所以種子硬實率較高，嚴重抑制了種子的正常萌發(fā)[9]。為探索山螞蝗種子的最佳催芽方法，本試驗采用割破種皮、濃硫酸和熱水浸種3種催芽方法對6種山螞蝗種質(zhì)資源種子進行處理后，對種子萌發(fā)及幼苗生長情況進行了比較分析，為山螞蝗的生產(chǎn)利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

本試驗選用南美山螞蝗（Desmodium tortuosum）、山螞蝗（Desmodium racemosum）、異葉山螞蝗（Desmodium heterophyllum）、異果山螞蝗（Desmodium heterocarpum）、絨毛山螞蝗（Desmodium velutinum）和長波葉山螞蝗（Desmodium sequax）等6種山螞蝗種子為材料，6份試驗材料均由中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院牧草研究中心收集，經(jīng)過常規(guī)加工，自然風干至種子含水量為10%左右后貯藏于溫度4～10℃，濕度50%左右的低溫種質(zhì)庫中。見表1。

1.2 方法

1.2.1 種子挑選與消毒

挑選飽滿、無蟲眼、光澤度好的種子，用2%的過氧化氫溶液浸泡種子2 min后，用無菌水沖洗干凈，攤開涼干待用。

1.2.2 發(fā)芽試驗

1.2.2.1 催芽處理

割破種皮：用鑷子將種子夾住，采用手術(shù)刀片，沿種子脊背線輕輕劃破種皮（切割時應(yīng)盡量避開種臍、發(fā)芽口，以免割傷胚）[10]。硫酸處理：將備好的種子用98%濃硫酸浸泡5、10、15和20 min后取出用蒸餾水沖洗干凈備用。熱水處理：將備好的種子浸泡于50、60、70和80℃的熱水中，自然冷卻到室溫后取出用蒸餾水沖洗干凈后備用。對照：種子消毒洗凈后不做任何處理，直接用于發(fā)芽試驗。endprint

1.2.2.2 種子發(fā)芽

將對照和處理好的種子置于墊有兩層濾紙的培養(yǎng)皿中進行發(fā)芽試驗，每個處理50粒種子，3個重復(fù)，包括對照組、熱水處理組、濃硫酸處理組和劃破種皮處理組。發(fā)芽過程中，每天按時噴水加濕，記錄發(fā)芽數(shù)。根據(jù)發(fā)芽種子數(shù)，計算發(fā)芽率（GR）、發(fā)芽指數(shù)（GI），公式如下[11]：

發(fā)芽率（GR）=最終發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù)×100%

發(fā)芽指數(shù)（GI）=∑（Gt/Dt）

式中，Dt為發(fā)芽日數(shù)、Gt為Dt相對應(yīng)的每天發(fā)芽種子數(shù)

1.2.3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)通過Excel和SPSS分析軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 割破種皮對山螞蝗種子萌發(fā)及幼苗生長的影響

6種山螞蝗種子割破種皮發(fā)芽試驗發(fā)現(xiàn)，割破種皮后6種山螞蝗種子的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)都顯著高于對照。其中南美山螞蝗和長波葉山螞蝗種子割破種皮后發(fā)芽率分別由對照的6.00%和8.00%提高到100.00%，增幅最大，達10倍以上；而異葉山螞蝗種子割破種皮后發(fā)芽率由對照的64.67%提高到97.21%，增幅最小，但也達50%以上。南美山螞蝗種子割破種皮后發(fā)芽指數(shù)對照的0.62提高到43.67，增幅最大，達71.3倍；山螞蝗種子割破種皮后發(fā)芽指數(shù)對照的8.72提高到32.92，增幅最小，為4.78倍。對6種山螞蝗幼苗的胚根和胚芽長度進行測量發(fā)現(xiàn)，割破種皮后6種山螞蝗幼苗的胚芽長度都和對照無顯著差異；割破種皮后南美山螞蝗和絨毛山螞蝗幼苗的胚根長度顯著低于對照，但其他4種山螞蝗幼苗的胚根長度與對照無顯著差異。見表2。

2.2 濃硫酸處理對山螞蝗種子萌發(fā)及幼苗生長的影響

濃硫酸處理的6種山螞蝗種子發(fā)芽試驗發(fā)現(xiàn)，濃硫酸處理后6種山螞蝗種子的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)都顯著高于對照。南美山螞蝗、絨毛山螞蝗和長波葉山螞蝗種子的發(fā)芽率隨濃硫酸處理時間的增加不斷上升，不同處理時間之間存在顯著差異，濃硫酸處理20 min后3種山螞蝗種子的發(fā)芽率均達到了最大值，分別為72.67%、94.67%和94%，但和濃硫酸處理15 min后的發(fā)芽率無明顯差異；山螞蝗、異果山綠豆和異葉山螞蝗的發(fā)芽率隨濃硫酸處理時間的增加也不斷上升，但不同處理時間之間沒有顯著差異。6種山螞蝗種子的發(fā)芽指數(shù)均隨濃硫酸處理時間的增加不斷上升，不同時間處理之間存在顯著差異，濃硫酸處理20 min后，異果山綠豆和異葉山螞蝗種子的發(fā)芽指數(shù)分別為45.92和47.25，顯著高于濃硫酸處理15 min后的發(fā)芽指數(shù)；而其他4種山螞蝗種子經(jīng)濃硫酸處理20和15 min后的發(fā)芽指數(shù)無顯著差異。對6種山螞蝗幼苗的胚根和胚芽長度進行測量發(fā)現(xiàn)：與對照相比，隨著濃硫酸處理時間的增加6種山螞蝗胚根長度呈現(xiàn)先降低后增加再下降的趨勢，且濃硫酸處理15 min時6種山螞蝗胚根長度均呈現(xiàn)最大值，其中山螞蝗和異果山綠豆胚根明顯長于對照，而其他4種山螞蝗胚根長度與對照無顯著差異。濃硫酸處理后，除異葉山螞蝗和絨毛山螞蝗幼苗胚芽長度稍有波動外，其他4種山螞蝗幼苗的胚芽長度變化不明顯。以上結(jié)果說明濃硫酸處理時間為15 min時對山螞蝗屬植物種子的催芽效果最好。見表3。

2.3 熱水浸泡對山螞蝗種子萌發(fā)的影響

不同溫度熱水處理的6種山螞蝗種子發(fā)芽試驗發(fā)現(xiàn)，熱水浸泡處理后6種山螞蝗種子的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)都顯著高于對照，并隨著水溫的升高呈現(xiàn)先升高再降低的趨勢，且都在水溫為70℃時達到最大值。南美山螞蝗、異葉山螞蝗和長波葉山螞蝗種子經(jīng)70℃熱水處理后的發(fā)芽率顯著高于經(jīng)80℃熱水處理后，其他3種山螞蝗種子的發(fā)芽率在兩者間無顯著差異；除異果山綠豆外，其他5種山螞蝗種子的經(jīng)70℃熱水處理后的發(fā)芽指數(shù)都顯著高于經(jīng)80℃熱水處理后。對6種山螞蝗幼苗的胚根和胚芽長度進行測量發(fā)現(xiàn)：70℃及以下水溫熱水處理后，6種山螞蝗幼苗的胚根長度與對照相比均無顯著差異，80℃熱水處理后6種山螞蝗幼苗的胚根長度均顯著短于其他溫度的熱水處理和對照；不同溫度熱水處理后6種山螞蝗幼苗的胚芽長度與對照均無顯著差異。綜合以上結(jié)果發(fā)現(xiàn)70℃為山螞蝗種子熱水浸泡的最適溫度。見表4。

2.4 3種催芽處理對山螞蝗種子萌發(fā)效果的比較

將割破種皮、濃硫酸（15 min）和熱水處理（70 ℃）對6種山螞蝗種子催芽效果進行比較發(fā)現(xiàn)，經(jīng)割破種皮和濃硫酸（15 min）處理后6種山螞蝗種子的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)都顯著高于熱水處理（70℃）。除南美山螞蝗種子經(jīng)割破種皮后發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)顯著高于濃硫酸（15 min）外，其他5種山螞蝗種子經(jīng)割破種皮后發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)與濃硫酸（15 min）處理無顯著差異。經(jīng)濃硫酸（15 min）和熱水（70℃）處理后，南美山螞蝗、山螞蝗、異果山綠豆和絨毛山螞蝗4種山螞蝗幼苗的胚根顯著長于割破種皮處理，異葉山螞蝗和長波葉山螞蝗幼苗的胚根長與割破種皮處理無顯著差異。6種山螞蝗種子經(jīng)熱水處理（70℃）后其幼苗胚根長度都與濃硫酸（15 min）處理無顯著差異。經(jīng)割破種皮和濃硫酸（15 min）處理后，異葉山螞蝗、異果山綠豆和長波葉山螞蝗3種山螞蝗幼苗的胚芽顯著長于熱水處理（70℃），其他3種山螞蝗幼苗的胚芽長與熱水處理（70℃）無顯著差異。6種山螞蝗種子經(jīng)割破種皮后，其幼苗胚芽長度都與濃硫酸（15 min）處理無顯著差異。因此濃硫酸（15 min）為山螞蝗屬植物種子催芽的最佳方法。見表5。

3 討論與結(jié)論

堅實不透氣的種殼是山螞蝗種子休眠的重要物理因素之一[9]。未經(jīng)處理時，6種山螞蝗種子的發(fā)芽率均較低，該結(jié)果與張瑜等[12]和羅小燕等[10]的研究結(jié)果一致，所以山螞蝗屬植物種子普遍具有休眠，發(fā)芽困難，嚴重影響了山螞蝗種質(zhì)資源的生產(chǎn)應(yīng)用。發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)是反映種子發(fā)芽力、發(fā)芽速度與整齊度的重要指標，胚根和胚芽長度則直接反映種子發(fā)芽后幼苗的活力[13]。為此，本文以這4個指標為參照，來篩選山螞蝗屬植株種子催芽的最適方法及最佳處理條件。機械破皮能夠除去堅硬種皮的限制，促使種子吸脹發(fā)芽，是打破銀合歡（Leucaena leucocephala）[14]、扁蓿豆（Melilotoides ruthenica）[15]、兩型豆（Amphicarpaea edgeworthii）[16]等種子休眠的有效方法。本研究表明，劃破種皮能夠使6種山螞蝗種子的發(fā)芽率都達到或接近100.00%，說明山螞蝗種子休眠類型為物理休眠，劃破種皮是打破山螞蝗種子休眠的有效方法。濃硫酸通過腐蝕種皮能夠增大種皮的透氣性和透水性，解除堅實種殼的束縛，從而提升種子萌發(fā)的能力[17]。研究表明，濃硫酸能夠顯著提高山螞蝗種子的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)，濃硫酸處理15 min對山螞蝗屬植物種子的催芽效果最好。熱水浸泡能夠破壞種子表明蠟質(zhì)增加種皮透水性，促進種子吸水膨脹、萌發(fā)，在打破沙冬青（Ammopiptanthus mongolicus）[18]、合歡（Albizia julibrissin）[19]及馬齒莧（Portulaca oleracea）[20]等植物種子休眠、促進萌發(fā)方面有重要應(yīng)用。本研究表明，熱水浸泡能夠顯著提高山螞蝗種子的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)，并隨著水溫的升高呈現(xiàn)先升高再降低的趨勢，且都在水溫為70℃時達到最大值。endprint

將割破種皮、濃硫酸（15 min）和熱水處理（70℃）對山螞蝗種子催芽效果進行比較發(fā)現(xiàn)，割破種皮和濃硫酸（15 min）對山螞蝗種子的催芽效果明顯要好于熱水處理（70℃）。劃破種皮對提高山螞蝗種子發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)的效果最好，可使6份山螞蝗的種子發(fā)芽率均達到或接近100.00%，但該方法耗時費工，可用于少量種子的發(fā)芽和研究試驗，不適于生產(chǎn)應(yīng)用。濃硫酸（15 min）處理后，除南美山螞蝗其他5種山螞蝗種子的發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)與經(jīng)割破種皮無顯著差異，但濃硫酸（15 min）處理后山螞蝗幼苗的活性要明顯好于割破種皮處理，且濃硫酸（15 min）處理操作相對簡單。綜合以上結(jié)果說明，濃硫酸（15 min）為山螞蝗屬植物種子催芽的最佳方法，可用于山螞蝗的規(guī)模化栽培生產(chǎn)利用。

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