打破濱豇豆和海刀豆種子休眠的方法比較

李 霞，楊 蔚，楊虎彪，李欣勇，郇恒福，董榮書，王志勇，劉一明

（1.中國熱帶農業科學院 熱帶作物品種資源研究所/農業部華南作物基因資源與種質創制重點實驗室，海南 儋州 571737; 2.海南大學 林學院/熱帶特色林木花卉遺傳與種質創新教育部重點實驗室，海口，570228; 3.南京農業大學 草業學院，南京 210095）

濱豇豆 [Vigna marina(Burm.) Merr.]和海刀豆 [Canavalia rosea(Sw.) DC.]都是濱海鹽生植物和非常有潛力的豆科優質牧草，可作為天然綠肥和生態改良植物。濱豇豆是豆科豇豆屬多年生匍匐或攀援草本，具有較強的耐鹽和抗旱特性，其根與根瘤菌共生，能夠固氮，增加土壤肥力的同時改良鹽堿環境[1]；其種子淀粉含量豐富，可作為糧食、蔬菜，其葉片中含有的洋槐甙，有較好的利尿和抗炎作用[1]，但濱豇豆種皮較薄,自然狀態下發芽效果不佳。海刀豆是豆科刀豆屬攀援藤本植物，蔓生于海邊沙灘，是優良的濱海鹽堿地改良材料[2]，但由于皮質密、較厚造成其萌發困難。讓種子快速、有效地萌發是實現作物大面積推廣應用及產量提高的前提，由于不同植物種子的形態結構和生理特性不一樣，打破種子休眠的措施也不一樣，常用的處理方法有溫水浸泡、低溫刺激、不傷害胚胎的情況下通過種皮穿孔或機械磨薄或化學處理等[3]。目前還未見有關濱豇豆和海刀豆快速萌發處理的相關報道，為了大面積推廣種植海刀豆和濱豇豆，筆者分別對海刀豆和濱豇豆進行了機械切割、熱水（80 ℃）浸泡[4]、硫酸浸泡處理和液氮處理，旨在選出既能打破種子休眠又不影響種子正常萌發的方法，為海刀豆和濱豇豆的大面積推廣奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 實驗材料來源于中國熱帶農業科學院熱帶作物品種資源研究所牧草研究室種子庫。

1.2 實驗方法

1.2.1 實驗材料準備隨機選出籽粒飽滿、大小均勻、無蟲眼、光澤度好的濱豇豆和海刀豆種子,每個處理各20 粒，3個重復，設立3組對照。

1.2.2 物理方法處理種子（1）機械切割處理：分別選取120粒籽粒飽滿、光澤度良好的濱豇豆和海刀豆，分為6組（3個處理，3個對照）。用鑷子將種子夾住，用滅菌后的手術刀片，沿著種子背脊輕輕劃破種皮，處理過程中避免傷害種臍和胚，處理完成后進行萌發驗。（2）熱水（80 ℃）浸泡處理：分別選取240（每個處理20粒，3個處理，1個對照；每個處理3個重復，）粒籽飽滿、大小均勻的濱豇豆和海刀豆。將水浴加熱儀提前預熱至80 ℃，分別浸泡濱豇豆和海刀豆 5 、10 、15 min，待溫度冷卻至室溫，進行萌發驗。

1.2.3 化學方法處理種子（1）硫酸浸泡處理：取24個燒杯（包括各3個對照），分別放入20粒飽滿干凈的濱豇豆和海刀豆種子，用98%的濃硫酸分別處理 10 、20 、30 min，期間用玻璃棒不斷攪拌，使種子充分接觸硫酸溶液，達到處理時間后，立即取出，用蒸餾水反復沖洗，直至硫酸完全去除，完成后進行萌發驗。（2）液氮浸泡處理：分別將240粒大小一致、飽滿的濱豇豆和海刀豆置于液氮中，分別浸泡 5 、10 、15 min，期間不斷添加液氮防止揮發，達到處理時間后撈出，待種子溫度恢復至室溫，進行萌發實驗。

1.2.4 萌發實驗將對照組與處理組中的濱豇豆和海刀豆分別置于墊有兩層濾紙、直徑13 cm的培養皿中，放于溫度為 30 ℃/15 ℃（晝溫/夜溫），光照16 h的培養箱中進行萌發驗，驗期間隨時補給種子萌發需要的水分。每個處理3個重復，每個重復20粒，并設對照組（沒有進行任何處理）。第2天初次計數，第12天統計正常萌發幼苗數，計算其發芽率、發芽勢與發芽指數[5?8]。

式中：Gt為第t天發芽數，Dt為發芽的天數。

1.3 數據處理實驗中的所有數據均采用 Excel軟件進行基本整理及處理，用SPSS、GraphPad軟件進行單因素顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 切割處理對種子發芽的影響

2.1.1 切割處理對種子發芽率的影響圖1為切割處理對濱豇豆與海刀豆12 d后發芽情況的影響，結果表明，經過切割處理的發芽數明顯多于未做切割處理的發芽數。未做切割的濱豇豆發芽率為22%，切割后的濱豇豆發芽率為95%。未做切割的海刀豆發芽率為5%，切割后的海刀豆發芽率為85%。顯著性分析結果表明，切割對打破濱豇豆和海刀豆種子休眠有顯著作用（圖1-A）。說明機械切割一定程度上可以打破濱豇豆和海刀豆種子休眠，促進其種子發芽。

2.1.2 切割處理對種子發芽勢的影響發芽勢反應種子發芽的快慢和整齊度[9]。結果表明，切割處理對提高濱豇豆和海刀豆種子發芽勢有顯著作用（圖1-B）。說明機械切割處理可以打破濱豇豆及海刀豆種子休眠，也可以促進其種子發芽的整齊度。

2.1.3 切割處理對種子發芽指數的影響發芽指數是種子在整個發芽期綜合活力的表現[9]。與對照相比，經過切割處理的濱豇豆和海刀豆發芽指數都有顯著差異（圖1-C），說明切割處理對提高濱豇豆和海刀豆種子發芽指數有著顯著作用。

2.2 熱水（80 ℃）處理對種子發芽的影響

2.2.1 熱水（80 ℃）處理對種子發芽率的影響圖2為熱水（80 ℃）浸泡處理對濱豇豆與海刀豆12 d后發芽情況的影響，結果表明，經熱水（80℃）處理的濱豇豆發芽數明顯多于未做處理的發芽數，而海刀豆則基本沒有變化。未處理的濱豇豆發芽率為 22%，熱水（80 ℃）處理 5 、10 、15 min后的濱豇豆發芽率分別為71%、68%、56%。未做處理的海刀豆發芽率為5%，處理后的海刀豆發芽率分別為0%、2%、2%(圖2-A)。結果表明，熱水（80 ℃）處理對打破濱豇豆種子休眠，促進其種子發芽有顯著作用，而對海刀豆種子的發芽率則無顯著效果。就熱水（80 ℃）浸泡處理濱豇豆時間而言，隨著處理時間的加長，對其種子發芽率影響的顯著性逐漸降低，說明熱水浸泡時間5 min對濱豇豆種子發芽率最佳，10 min 次之，15 min 效果欠佳。

2.2.2 熱水（80 ℃）處理對種子發芽勢的影響發芽勢反應種子發芽的快慢和整齊度[9]。發芽勢顯著性分析結果（圖2-B）表明，與對照相比，熱水（80 ℃）浸泡處理對濱豇豆發芽勢影響有顯著差異，處理時長 5 min和10 min存在顯著差異，處理時長15 min時差異降低。經熱水（80 ℃）處理的海刀豆種子發芽勢與對照相比沒有顯著差異，說明熱水（80 ℃）處理不能影響海刀豆種子的發芽勢。

2.2.3 熱水（80 ℃）浸泡對種子發芽指數的影響發芽指數是種子在整個發芽期綜合活力的表現[9]。發芽指數顯著性分析結果（圖2-C）表明，經熱水（80 ℃）處理的濱豇豆種子發芽指數與對照相比存在顯著差異，說明熱水（80 ℃）處理可以提高濱豇豆種子的發芽指數，對濱豇豆種子發芽有促進作用。其中，處理時長5 min和10 min差異顯著，15 min 次之。與對照相比，熱水（80 ℃）處理對海刀豆種子發芽指數的影響沒有顯著差異，表示熱水（80 ℃）處理對海刀豆種子的發芽指數沒有顯著影響。

2.3 硫酸浸泡處理對種子發芽的影響

2.3.1 硫酸處理對種子發芽率的影響圖3為硫酸處理對濱豇豆與海刀豆12 d后發芽情況的影響，可以看出經硫酸處理的濱豇豆發芽數明顯多于未做處理的發芽數。而海刀豆10 min處理則基本沒有變化，20 min及30 min處理則明顯發芽數增加。未處理的濱豇豆發芽率為22%，經硫酸處理的濱豇豆發芽率皆為100%。未做處理的海刀豆發芽率為5%，處理后的海刀豆發芽率分別為2%，25%和60%(圖3-A)。通過硫酸處理對種子的發芽率影響顯著性分析顯示，與對照相比，硫酸處理對濱豇豆種子發芽率的影響表現的極為顯著，對海刀豆種子的發芽率影響也存在顯著差異（圖3-A）。本實驗結果表明，硫酸處理能打破濱豇豆和海刀豆種子休眠，促進其發芽。硫酸處理30 min對海刀豆種子發芽率的提高效果最為明顯。

2.3.2 硫酸處理對種子發芽勢的影響發芽勢反應種子發芽的快慢和整齊度[9]。發芽勢顯著性分析結果（圖3-B）表明，與對照相比，硫酸處理對濱豇豆種子的發芽勢影響存在顯著差異，說明硫酸處理可以提高濱豇豆種子的發芽勢。硫酸處理對海刀豆發芽勢的影響，處理時長10 min和20 min時沒有明顯差異，30 min時存在顯著差異，說明硫酸處理30 min可以提高海刀豆種子的發芽勢，其他實驗時長則無明顯效果。

2.3.3 硫酸處理對種子發芽指數的影響發芽指數是種子在整個發芽期綜合活力的表現[9]。根據發芽指數顯著性分析結果（圖3-C）表明，與對照相比，硫酸處理對濱豇豆種子發芽指數的影響存在顯著差異，說明硫酸處理可以提高海刀豆種子的發芽指數，促進其發芽。同樣硫酸處理對海刀豆種子發芽指數的影響也存在顯著差異，與對照相比，處理時長10 min和20 min時沒有明顯差異，30 min時差異顯著，結果與發芽率與發芽勢數據吻合，說明硫酸處理30 min可以提高海刀豆種子的發芽指數，促進其發芽，其他實驗時長則無明顯效果。

2.4 液氮浸泡處理對種子發芽的影響

2.4.1 液氮浸泡處理對種子發芽率的影響圖4為液氮浸泡處理對濱豇豆與海刀豆12 d后發芽情況的影響，可以看出經液氮浸泡處理的濱豇豆發芽數明顯多于未做處理的發芽數，海刀豆則基本沒有變化。未處理的濱豇豆發芽率為22%，液氮處理5、10 、15 min后的濱豇豆發芽率分別為60%、70%、68%（圖4-A）。未做處理的海刀豆發芽率為5%，處理后的海刀豆發芽率皆為2%(圖4-A)。結果說明，液氮浸泡處理能有效的打破濱豇豆種子休眠，促進其種子發芽。

2.4.2 液氮浸泡處理對種子發芽勢的影響發芽勢反應種子發芽的快慢和整齊度[9]。液氮浸泡處理對濱豇豆種子發芽勢的影響顯著性分析表明，與對照相比，液氮浸泡處理對提高濱豇豆種子的發芽勢沒有明顯影響。同樣，液氮浸泡處理對海刀豆種子發芽勢的影響沒有顯著差異，說明液氮處理對海刀豆種子的發芽勢影響不大（圖4-B）。

2.4.3 液氮浸泡處理對種子發芽指數的影響發芽指數是種子在整個發芽期綜合活力的表現[9]。液氮浸泡處理對濱豇豆與海刀豆發芽指數影響的顯著性分析結果(圖4-C)表明，經液氮處理的濱豇豆種子發芽指數與對照存在顯著差異，說明液氮處理可以提高濱豇豆種子的發芽指數，對濱豇豆種子發芽有促進作用。相反，與對照相比，液氮浸泡處理對海刀豆種子的發芽指數沒有顯著差異，說明液氮處理對提高海刀豆種子的發芽指數沒有影響。

3 結 論

研究表明，機械損傷種皮是處理硬實種子最直接有效的方法[10?22]，而熱水浸泡破除種子休眠被認為是一種經濟、簡單、高效的方法。熱水浸種可軟化種皮，改善種子的透氣性，從而解除由種皮造成的休眠，促進種子萌發，但不同種子破除硬實的適宜溫度不同，浸種時間與種子大小、種皮厚薄及水溫有一定的關系[23]。本研究結果表明，切割對打破濱豇豆和海刀豆種子休眠，促進其發芽都具有顯著的效果；熱水（80 ℃）處理對打破濱豇豆種子休眠，促進其種子發芽都有顯著效果。其中，熱水（80 ℃）浸泡5 min為最佳處理時長。而對于海刀豆種子，熱水（80 ℃）浸泡處理對其種子的發芽率、發芽勢及發芽指數均無明顯提高。

化學處理方法中濃硫酸是打破種子硬實最常用的一種試劑。由于濃硫酸的強酸性能夠腐蝕種皮，使種殼變薄并消除珠孔等部位的堵塞物，增大種皮透性[24?27]。濃硫酸處理在破除種子硬實上效果顯著，例如用它處理山野豌豆、敖漢苜蓿（Medicage sativacv.Aohan） 、 菜 豆 、 兩 型豆(Amphicarpaea edgeworthiiBenth.)等種子，能使發芽率分別提高到99.33%、99%、98%和99.3% ，但不同種子對不同硫酸濃度和處理時間的反應不同[27]。本研究通過對濱豇豆和海刀豆進行硫酸浸泡處理，發現硫酸浸泡處理對打破濱豇豆種子休眠，促進其種子發芽有極顯著效果。對于海刀豆，隨著硫酸處理時間的加長，其種子的發芽率有明顯的提高，其中處理時長30 min最為顯著，是否處理時間與發芽率呈現正相關，還需要進一步研究，以確定硫酸處理促進海刀豆發芽率的最佳時間。

低溫處理能增進種子內部的新陳代謝，從而促進種子的萌發。本研究結果表明，液氮處理對打破濱豇豆種子休眠有顯著作用，其中液氮處理15 min對濱豇豆種子的發芽率、發芽勢及發芽指數影響最明顯，說明低溫處理可以打破濱豇豆種子休眠，促進其發芽，處理時長15min最佳。而對海刀豆種子的發芽率、發芽勢及發芽指數的影響則無顯著差異，說明低溫處理不能打破海刀豆的種子休眠。

機械切割、熱水（80 ℃）浸泡、硫酸浸泡及液氮處理對打破濱豇豆種子休眠，促進其種子發芽都有顯著效果，其中熱水（80 ℃）浸泡處理因易操作、成本低可作為首選。種皮的厚度對種子萌發影響較大，海刀豆因種皮較厚，所以熱水（80 ℃）浸泡和液氮處理效果不佳，硫酸處理和機械切割處理對提高海刀豆的發芽率有著顯著作用。然而，硫酸屬于危險類化學品，農戶不易獲得且成本高，并不是最理想的方法。機械切割效果較好，但存在費時費力的問題，用機器進行切割會大大提高效率，目前市場缺乏此類機器。因此，在時間和設備條件允許的情況下，可以將多種方法進行組合應用，對打破種子的休眠、提高種子發芽率與發芽整齊度效果更佳。解除濱豇豆和海刀豆種子休眠，提高其種子繁殖系數，從而獲得大量優質植株，對提高其經濟和生態價值有著重要作用。