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(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國家重點實驗室 蘭州大學草地農(nóng)業(yè)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(qū)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(zhì)土壤的優(yōu)良特性；其種子富含多種人體所需氨基酸，是優(yōu)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(guān)研究主要集中在生物學特性及生理生態(tài)適應(yīng)性，種子萌發(fā)、土壤種子庫，營養(yǎng)、化學成分及其生物活性等方面，關(guān)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(fā)的一種生理現(xiàn)象。植物種子休眠對個體生存、物種延續(xù)和進化具有積極作用［4］。沙蓬種子休眠程度高，特別是經(jīng)過貯藏會發(fā)生不同程度的次生休眠，導致種子不發(fā)芽或發(fā)芽遲緩，影響種子質(zhì)量檢驗。經(jīng)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(fā)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(fā)；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(zhì)量檢驗提供科學依據(jù)。

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(nóng)業(yè)部牧草與草坪草種子質(zhì)檢中心（蘭州）低溫種子貯藏庫［（5±3）℃］中。產(chǎn)地、生產(chǎn)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(zhì)量測定 每個種樣8次重復，每重復隨機數(shù)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(shù)取凈種子100粒，20℃預(yù)濕12h，染色前設(shè)刺破種皮和未刺破種皮2個處理，紅四氮唑液溶液設(shè)0．5%和1．0%兩個質(zhì)量分數(shù)，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(fā)芽試驗 每種樣設(shè)4次重復，每重復隨機數(shù)取凈種子100粒，置于?120mm培養(yǎng)皿中，紙上發(fā)芽（TP），在20℃／30℃變溫條件下（高溫持續(xù)8 h，低溫持續(xù)16h）黑暗培養(yǎng)，第7天初次統(tǒng)計，第21天末次統(tǒng)計［4，6－8］。

1．2．4 休眠破除

預(yù)先冷凍：將種子置于濕潤的發(fā)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(fā)試驗。

預(yù)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(fā)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(shù)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(fā)試驗。

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

1．3 數(shù)據(jù)處理 用SPSS 17．1和Excel軟件進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2．1 紅四氮唑質(zhì)量分數(shù)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(zhì)量分數(shù)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(zhì)量分數(shù)（0．5%）種子生活力均低于高質(zhì)量分數(shù)（1．0%）；染色20h后No．1、No．2和 No．3種子生活力低質(zhì)量分數(shù)與高質(zhì)量分數(shù)接近，No．4和No．5種子生活力低質(zhì)量分數(shù)仍較高質(zhì)量分數(shù)低10%左右（表2）。刺破種皮處理中，低質(zhì)量分數(shù)在染色8h時種子生活力即與高質(zhì)量分數(shù)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(xiàn)出低質(zhì)量分數(shù)較高質(zhì)量分數(shù)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(zhì)量分數(shù)1．0%）和0～5%（質(zhì)量分數(shù)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(zhì)量分數(shù)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(zhì)量分數(shù)1．0%）和62%～82%（質(zhì)量分數(shù)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(zhì)量分數(shù)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(jié)果顯示，質(zhì)量分數(shù)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(fā)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(jīng)處理的各種樣種子發(fā)芽率存在顯著差異（P＜0．05）。其中，No．2和 No．3最高，發(fā)芽率為82%和85%；No．4和 No．5次之，發(fā)芽率為32%和24%；No．1未見萌發(fā)（表4）。沙蓬種子5個供試種樣的生活力均在90%以上。

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

表4 休眠破除處理對沙蓬種子發(fā)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(fā)芽率為6%，較對照略有增加外，其他種樣發(fā)芽率均明顯降低，降幅為14%～77%。經(jīng)H2SO4處理后，種胚受損，后期真菌感染嚴重，死種子數(shù)顯著增加（P＜0．05），增幅為38%～54%。

經(jīng)刺破種皮處理后，各種樣發(fā)芽率顯著增加（P＜0．05），末期發(fā)芽率達89%～94%，且刺破種皮處理與未刺破種皮相比，死種子數(shù)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(guī)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(guān)系密切，改變?nèi)咧械哪骋豁?，均會對其他項產(chǎn)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(zhì)量分數(shù)及染色前進行刺破處理，可提高種子生活力的測定結(jié)果，縮短最佳染色時間。沙蓬種子經(jīng)14h染色，四唑液高質(zhì)量分數(shù)（1．0%）較低質(zhì)量分數(shù)（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(yù)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(guī)程［7］給出的種子生活力測定標準預(yù)濕（20℃）和染色（30℃）溫度，根據(jù)試驗結(jié)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(zhì)量分數(shù)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(yù)先冷凍、預(yù)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(fā)現(xiàn)，預(yù)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(yù)先加熱和預(yù)先冷凍結(jié)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(fā)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(fā)芽率。但本研究發(fā)現(xiàn)，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(fā)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(fā)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(fā)［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(jié)果顯示，沙蓬種子通過刺破種皮，萌發(fā)率顯著提高，刺破種皮后第2天種子迅速萌發(fā)，各種樣平均發(fā)芽率達到45%，刺破種皮第7天平均發(fā)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(fā)，縮短發(fā)芽時間（提前7d結(jié)束發(fā)芽試驗）。因此，建議將刺破種皮法作為沙蓬種子質(zhì)量檢驗中休眠破除的方法。

4 結(jié)論

4．1 沙蓬種子生活力測定方法 20℃預(yù)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(fā)適宜條件 紙上（TP）發(fā)芽，20℃／30℃變溫，初次統(tǒng)計7d，末次統(tǒng)計14d。培養(yǎng)7d后對未萌發(fā)的新鮮種子可采用刺破種皮法破除休眠。

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