反枝莧種子休眠解除方法研究

馬小艷, 馬 艷, 奚建平, 姜偉麗, 馬亞杰, 李希風(fēng)

(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所/農(nóng)業(yè)部棉花遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河南安陽(yáng) 455000)

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反枝莧種子休眠解除方法研究

馬小艷, 馬 艷, 奚建平, 姜偉麗, 馬亞杰, 李希風(fēng)

(中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所/農(nóng)業(yè)部棉花遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河南安陽(yáng) 455000)

研究了光照和黑暗兩種條件下氫氧化鈉(NaoH)、鹽酸(HCl)、赤霉素(GA3)和乙烯利(ETH)處理對(duì)反枝莧種子萌發(fā)的影響。結(jié)果表明，氫氧化鈉、鹽酸、赤霉素和乙烯利浸泡處理均可以明顯提高反枝莧種子的發(fā)芽率，且隨著試劑濃度的提高，發(fā)芽率表現(xiàn)出單峰變化曲線(xiàn)，濃度過(guò)低或過(guò)高均不利于種子的萌發(fā)。其中，赤霉素對(duì)解除反枝莧種子休眠最有效，且以200 mg/L浸泡處理24 h效果最好，發(fā)芽率可達(dá)90.8%，比對(duì)照提高了52.5百分點(diǎn)。其次為4% NaOH和6%HCl處理1 h，與800 mg/L ETH處理24 h的效果相當(dāng)，發(fā)芽率在70%～75%之間。黑暗條件不利于反枝莧種子的萌發(fā)，發(fā)芽率略低于光照條件。

反枝莧； 種子； 休眠； 萌發(fā)

反枝莧(AmaranthusretroflexusL.)別名野莧菜、西風(fēng)谷，屬莧科一年生闊葉雜草，是一種全國(guó)性分布的惡性雜草，常見(jiàn)于農(nóng)田、果園、路旁和荒地。在農(nóng)田中，反枝莧主要危害棉花、豆類(lèi)、花生、瓜類(lèi)、薯類(lèi)、蔬菜等旱作物，因其植株個(gè)體大，可嚴(yán)密遮光和阻礙通風(fēng)，消耗大量地力，降低作物產(chǎn)量[1]。作為一種難以防除的外來(lái)入侵性雜草，近年來(lái)國(guó)內(nèi)關(guān)于反枝莧對(duì)除草劑抗性報(bào)道也越來(lái)越多[2-3]。研究反枝莧的發(fā)生規(guī)律、防除技術(shù)及抗藥性狀況，與其試材培養(yǎng)密不可分，因而解除種子休眠技術(shù)尤為重要。目前，國(guó)內(nèi)關(guān)于打破反枝莧種子休眠的系統(tǒng)研究較少。崔聰淑等[4]研究表明，反枝莧種子的休眠期為11個(gè)月，采用恒溫35 ℃以上或變溫20 ℃/35 ℃及20 ℃/40 ℃可使其解除休眠。本試驗(yàn)通過(guò)研究在光照和黑暗兩種條件下不同藥劑浸泡對(duì)反枝莧種子萌發(fā)的影響，以期找到解除種子休眠的最佳方法，為進(jìn)一步研究其生物學(xué)特性和綜合防除技術(shù)奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試反枝莧種子于2010年9月采自河南省安陽(yáng)縣白壁鎮(zhèn)，戶(hù)外晾曬后置于廣口瓶中，在室溫條件下儲(chǔ)存。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

用紗布輕輕摩擦晾干的反枝莧種子，以脫去果皮。將脫過(guò)皮的反枝莧種子置于以下不同藥劑不同濃度的藥液中(以蒸餾水配置)，室溫浸泡一定時(shí)間后，去除浮于上面的種子。剩余的種子用蒸餾水沖洗干凈，挑選40粒大小、色澤、成熟度一致的種子，均勻置于鋪有兩層濾紙的培養(yǎng)皿(直徑90 mm)內(nèi)，加入6 mL蒸餾水，測(cè)定其發(fā)芽率。NaOH：0.25%、0.5%、1%、2%、4%、6%、8%，浸泡1 h；HCl：0.25%、0.5%、1%、2%、4%、6%、8%，浸泡1 h；GA3：25、50、100、200、400、800、1 000 mg/L，浸泡24 h；ETH：25、50、100、200、400、800、1 000 mg/L，浸泡24 h；以清水浸泡24 h作對(duì)照。

1.3 試驗(yàn)條件

試驗(yàn)采用濾紙培養(yǎng)皿法，分別在光照和黑暗兩種條件下進(jìn)行。光照組置于光照培養(yǎng)箱內(nèi)(光暗比為12 h/12 h，溫度28 ℃/24 ℃，濕度60%～75%，光照強(qiáng)度6 000 lx)；黑暗組也置于同一光照培養(yǎng)箱內(nèi)，但用黑布遮蓋，以保證種子萌發(fā)完全處于全黑暗狀態(tài)。4次重復(fù)，第7 d調(diào)查發(fā)芽種子數(shù)，并計(jì)算發(fā)芽率。種子發(fā)芽以胚根長(zhǎng)度等于(或大于)種子長(zhǎng)度為標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 氫氧化鈉浸泡解除反枝莧種子休眠的效果

在光照和黑暗兩種條件下，經(jīng)清水浸泡后的反枝莧種子發(fā)芽率分別為38.3%和19.2%，表明此時(shí)反枝莧種子正處于休眠狀態(tài)。但經(jīng)不同濃度的NaOH溶液浸泡后，種子發(fā)芽率均顯著提高，且隨著NaOH濃度的提高，發(fā)芽率呈現(xiàn)單峰變化趨勢(shì)(圖1)，其中以4%的NaOH溶液浸泡效果最好，且在光照和黑暗條件下發(fā)芽率相當(dāng)，分別為70.0%和69.2%。當(dāng)NaOH溶液濃度為0.25%～2%時(shí)，黑暗條件下種子的發(fā)芽率為42.5%～47.5%，不同濃度處理間差異不顯著，但均低于相同濃度在光照條件下的發(fā)芽率(63.3%～65.8%)。用6%和8%的NaOH溶液浸泡，不論在光照還是黑暗條件下，反枝莧種子的發(fā)芽率均有所降低，但仍高于清水對(duì)照。

2.2 鹽酸浸泡解除反枝莧種子休眠的效果

由圖2可見(jiàn)，經(jīng)鹽酸浸泡后，無(wú)論在光照條件下還是黑暗條件下，反枝莧種子的發(fā)芽率均高于清水對(duì)照，且經(jīng)相同濃度處理后，光照條件下的發(fā)芽率明顯高于黑暗條件。在0.25%～2%范圍內(nèi)，隨著HCl濃度的提高，反枝莧種子的發(fā)芽率逐漸上升，但當(dāng)濃度超過(guò)2%時(shí)，發(fā)芽率上升緩慢。其中，經(jīng)6%的HCl浸泡1 h后，光照條件下反枝莧種子的發(fā)芽率最高，達(dá)73.3%，而相同濃度黑暗條件下的發(fā)芽率僅為58.3%。當(dāng)鹽酸的處理濃度達(dá)到8%時(shí)，其發(fā)芽率略有下降，但與6%的鹽酸處理后的發(fā)芽率差異不顯著。

2.3 赤霉素浸泡解除反枝莧種子休眠的效果

用適當(dāng)濃度的GA3溶液浸泡處理反枝莧種子能明顯打破其休眠，顯著提高其種子發(fā)芽率，且有無(wú)光照對(duì)發(fā)芽率的影響不大。由圖3可以看出，隨著GA3濃度的提高，發(fā)芽率呈現(xiàn)單峰變化趨勢(shì)。當(dāng)GA3濃度從25 mg/L增加至200 mg/L時(shí)，反枝莧種子的發(fā)芽率增加較快，光照條件和黑暗條件下發(fā)芽率分別增至90.8%和83.3%，與對(duì)照相比分別提高了52.5%和64.1%。但是隨著GA3濃度進(jìn)一步增加，發(fā)芽率反而下降，當(dāng)GA3濃度增至1 000 mg/L時(shí)，發(fā)芽率僅為70%左右。

2.4 乙烯利浸泡解除反枝莧種子休眠的效果

由圖4可以看出，經(jīng)不同濃度的ETH溶液浸泡后，反枝莧種子的發(fā)芽率明顯高于對(duì)照處理，且除了最高濃度1 000 mg/L之外，相同濃度處理后，光照條件下的發(fā)芽率均高于黑暗條件下。當(dāng)ETH的濃度為25～200 mg/L時(shí)，反枝莧種子的發(fā)芽率較低，僅為35.0%～51.7%。用800 mg/L的ETH浸泡24 h后，反枝莧種子的發(fā)芽率達(dá)到最高，在光照和黑暗兩種條件下分別為75.0%和68.3%。而當(dāng)ETH的濃度增加至1000 mg/L時(shí)，發(fā)芽率有所降低，光照和黑暗條件下均為68.3%。

3 結(jié)論

經(jīng)氫氧化鈉、鹽酸、赤霉素和乙烯利浸泡處理后，反枝莧種子的發(fā)芽率均有所提高，表明4種試劑對(duì)解除其種子休眠均有明顯效果。崔聰淑等[4]認(rèn)為反枝莧種子的種皮不透性是造成種子休眠的主要原因之一，而氫氧化鈉和鹽酸具有腐蝕性，經(jīng)這兩種藥劑處理后，可以增加種皮的透性，有利于水分和氣體的交換，從而促進(jìn)種子呼吸，同時(shí)還可能去除種皮表面附著的發(fā)芽抑制物質(zhì)，激活種子內(nèi)某些酶，起到破除休眠、促進(jìn)發(fā)芽的作用。反枝莧種子休眠的另一原因是種子內(nèi)含有發(fā)芽抑制物脫落酸(ABA)，而赤霉素具有抑制ABA的作用，有利于種胚細(xì)胞壁的松弛和水解，并保護(hù)生長(zhǎng)素不受破壞，具有促進(jìn)生長(zhǎng)的作用。另外，赤霉素可以活化一系列水解酶的活性，使種子中的貯藏物質(zhì)從大分子水解為小分子，從而為胚所利用，促進(jìn)胚后熟，有利于萌發(fā)。對(duì)于乙烯和乙烯利在解除休眠中的作用， Ketring[5]認(rèn)為乙烯可以與種子的內(nèi)源激素，如脫落酸、生長(zhǎng)促進(jìn)因子等相互作用，并影響某些酶的合成與釋放，進(jìn)而影響與種子萌發(fā)相關(guān)的生理反應(yīng)，促進(jìn)種子萌發(fā)。

藥劑的濃度對(duì)反枝莧種子萌發(fā)的影響較大，隨著藥劑處理濃度的增加，發(fā)芽率均表現(xiàn)出單峰變化曲線(xiàn)，濃度過(guò)低或過(guò)高均不利于種子的萌發(fā)。

研究表明，黑暗條件不利于反枝莧種子的萌發(fā)，發(fā)芽率略低于光照條件，這與程偉霞等[6]的研究結(jié)果基本一致。這說(shuō)明反枝莧種子為需光種子，在光照條件下更有利于其萌發(fā)，而在黑暗中發(fā)芽率受到抑制。

4種試劑處理中，赤霉素對(duì)解除反枝莧種子休眠最有效，其中以200 mg/L浸泡處理24 h效果最好，發(fā)芽率可達(dá)90.8%。4%NaOH或6%HCl處理1 h與800 mg/L ETH處理24 h的效果相當(dāng)，發(fā)芽率在70%～75%之間。

[1]李曉晶,張宏軍,倪漢文. 反枝莧的生物學(xué)特性及防治[J]. 農(nóng)藥科學(xué)與管理,2004,25(3):13-16.

[2]黃媛媛,紀(jì)明山. 遼寧省不同地區(qū)的反枝莧對(duì)氯嘧磺隆抗藥性研究[J]. 江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2009,21(4):61-62.

[3]孫會(huì)杰,紀(jì)明山,劉 郁,等. 玉米田雜草反枝莧對(duì)莠去津的敏感性試驗(yàn)研究[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2007,35(17):5193.

[4]崔聰淑,盧新雄,陳 輝,等. 野生莧種子休眠特性及發(fā)芽方法研究[J]. 種子,2001,114(2):55-56.

[5]Ketring D L. Ethylene and seed germination[M]. Amsterdam:North Holland Publishing,1977.

[6]程偉霞,陳雙臣,李文亮. 不同處理對(duì)反枝莧種子萌發(fā)特性的影響[J]. 河南農(nóng)業(yè)科學(xué),2009(11):94-96.

江海瀾,王俊剛,鄧小霞,等. 二甲戊樂(lè)靈乳油施用深度和劑量對(duì)棉苗生長(zhǎng)的影響[J]. 雜草科學(xué)，2011，29(2)：26-31.

Studies on Seeds Dormancy Breaking Methods of Redroot Pigweed (AmaranthusretroflexusL.)

MA Xiao-yan, MA Yan, XI Jian-ping, JIANG Wei-li, MA Ya-jie, LI Xi-feng

(Cotton Research Institute,Chinese Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Cotton Genetic Improvement,Ministry of Agriculture,Anyang 455000,China)

The effects of sodium hydroxide (NaOH),hydrochloric acid (HCl),gibberellins (GA3) and ethephon (ETH) treatment on seeds germination of redroot pigweed (AmaranthusretroflexusL.) were studied under light (12 hours day length) and dark conditions respectively. The results showed that seeds germination rate of redroot pigweed increased by soaking treatment using all four reagents with a unimodal trend as the increase of treating concentrations of reagents. Too high or too low treating concentration will bring negative effects on the seeds germination. Maximum germination rate 90.8% could be obtained by 200 mg/L GA3soaking treatments for 24 hours,and the germination rate increased 52.5 percent points compared with the control. Germination rate could he oblained to 70%～75% by 4% NaOH or 6% HCl soaking treatment for 1 hour or 800 mg/L ETH treatment for 24 hours. Dark condition never showed positive effects on seeds sevmination of redroot pigweed under which the germination rate was slightly lower than that of light condition.

Amaranthusretroflexus; seed; dormancy; germination

2011-03-15

中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)專(zhuān)項(xiàng)(編號(hào)：SJB1103)。

馬小艷(1981—)，女，河南焦作人，博士，助理研究員，主要從事棉田雜草生物學(xué)、生態(tài)學(xué)及雜草綜合防除技術(shù)研究。Tel：(0372)2562297； E-mail：harmani@126.com。

馬 艷，女，副研究員，主要從事棉田有害生物綜合防除技術(shù)研究。E-mail：mayan@cricaas.com.cn。

S451

A

1003-935X(2011)02-0023-03