赤霉素對柱花草種子萌發(fā)的影響

張 瑩，劉金祥，張德罡

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 草業(yè)學(xué)院／草業(yè)生態(tài)系統(tǒng)教育部重點實驗室／甘肅省草業(yè)工程實驗室／中－美草地畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展研究中心，甘肅 蘭州 730070；2.湛江師范學(xué)院 熱帶草業(yè)科學(xué)研究所，廣東 湛江524048；3.廣東高校邊緣熱帶特色植物工程技術(shù)開發(fā)中心，廣東 湛江 524048）

柱花草（Stylisanthesspp.），原產(chǎn)于中南美洲和加勒比海地區(qū)，是熱帶地區(qū)廣泛種植的優(yōu)良豆科牧草［1］。近年來，隨著柱花草的種子產(chǎn)業(yè)在國外一些國家的發(fā)展，對其種子的需求急劇上升，但柱花草在我國廣東和廣西等省區(qū)易受寒害，不易結(jié)籽，嚴(yán)重地影響了柱花草的推廣種植和產(chǎn)量的提高［2］。陳三有［3］最早研究了加勒比海柱花草、灌木狀柱花草和圭亞那柱花草種子休眠的原因。近年來，除劉壯［4］對西卡柱花草種子發(fā)芽方法進行研究，其他柱花草新品種的種子發(fā)芽方法報道較少。赤霉素（GA3）是促生長的植物激素，能通過促進細(xì)胞分裂，調(diào)控促進物與抑制物之間的平衡來提高種子的發(fā)芽力［5，6］。GA3在促進作物、林木及牧草種子的萌發(fā)，加速幼苗發(fā)育等方面常有報道［7－9］。

目前，中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院新選育了7個適合我國南方種植的優(yōu)良柱花草品種，包括：熱研2、5、7、10、13、18號柱花草和西卡柱花草，其中，熱研2號是CIAT 184群體中選育出的第1個圭亞那柱花草品種，熱研10號是CIAT 184群體中選育出的晚花抗病品種［2］。通過對熱研10號、熱研2號和有鉤柱花草種子進行不同時間的浸種，并采用最佳浸種時間對種子進行不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)GA3處理，篩選出適合3種柱花草種子萌發(fā)的浸種時間及GA3濃度，旨在為探討柱花草種子休眠機理，提高柱花草種子發(fā)芽率提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 供試材料

供試種子為中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院牧草研究中心提供的熱研10號柱花草（Stylosanthesguianensiscv.Reyan No.10）、熱研2號柱花草（Stylosanthes guianensiscv.Reyan No.2）和有鉤柱花草（Stylosantheshamatacv.verano）。

1.2 試驗方法

1.2.1 千粒質(zhì)量與含水量的測定 千粒質(zhì)量和含水量測定參照文獻［10］的方法。即取3種柱花草種子各1 000粒，3次重復(fù)，用0.000 1g電子天平稱量后，在105℃烘箱內(nèi)烘干2h，80℃下烘干12h。

1.2.2 浸泡處理 分別挑選3種柱花草優(yōu)質(zhì)種子，先用0.1%HgC12溶液對種子進行表面消毒10min，再用蒸餾水沖洗若干次，在室溫條件下自然風(fēng)干備用。3種柱花草種子各取一部分分別浸入20mL蒸餾水中，浸泡時間分別為0、6、12、24、36及48h。浸泡處理后取出種子放在鋪有雙層濾紙的玻璃培養(yǎng)皿（Φ9cm），每處理3次重復(fù)，每重復(fù)100粒種子。光照／黑暗30℃／25℃，12h／12h。試驗時間為14d，發(fā)芽結(jié)束后統(tǒng)計發(fā)芽率。

1.2.3 赤霉素處理 用少量乙醇溶解GA3，再用蒸餾水分別配成濃度為100、200、300、400、500mg／kg的溶液，各取20mL分別浸泡3種備用的柱花草種子24h（最佳浸泡時間），取出用蒸餾水洗凈，放在玻璃培養(yǎng)皿內(nèi)，發(fā)芽方法同1.2.2所述。每天加入適量蒸餾水保持芽床濕潤，并記錄正常發(fā)芽的種子數(shù)目，第6d計算種子的發(fā)芽勢，發(fā)芽結(jié)束后，分別隨機抽取10株幼苗，測定胚根和胚芽長度，計算種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)，以未浸泡GA3的為對照。

1.2.4 測定指標(biāo)及方法

（1）發(fā)芽率（GP）＝發(fā)芽結(jié)束時發(fā)芽種子數(shù)／供試種子總數(shù)×100%

（2）發(fā)芽勢＝發(fā)芽第6d發(fā)芽種子數(shù)／供試種子總數(shù)×100%

（3）發(fā)芽指數(shù)（GI）＝Σ（Gt／Dt）

（4）活力指數(shù)（VT）＝發(fā)芽指數(shù)×S

式中：Gt為t日發(fā)芽粒數(shù)，Dt為Gt對應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)，S為苗平均長度［10］。

1.3 統(tǒng)計分析

采用Excel 2003進行數(shù)據(jù)處理和圖表繪制，并用Spss 17.0軟件進行統(tǒng)計分析，最小顯著水平差數(shù)法（LSD）在P＜0.05水平確定各個平均值之間的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 3種柱花草種子千粒質(zhì)量及含水量的比較

熱研10號和有鉤柱花草種子千粒質(zhì)量分別為3.095g、3.130g（表1），熱研2號千粒質(zhì)量為2.425 g，均與熱研10號差異顯著（P＜0.05）。熱研10號和有鉤柱花草種子含水量分別為7.788%和7.498%，熱研2號種子含水量為8.680%，差異顯著（P＜0.05）。說明熱研2號種子較小，千粒質(zhì)量低，但含水量高，熱研10號和有鉤柱花草種子則相反（表1）。

表1 3種柱花草種子的千粒質(zhì)量及含水量Tab.1 Grain weight and moisture content of seeds of three stylo varieties

2.2 不同浸種時間對3種柱花草種子發(fā)芽率的影響

3種柱花草種子的發(fā)芽率均隨浸種時間的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢（圖1）。其中，熱研10號和有鉤柱花草種子浸泡12h發(fā)芽率無任何變化，12h后，發(fā)芽率開始提高，浸泡24h發(fā)芽率達到最大，分別為18%和36%（P＜0.05），但隨著浸泡時間的延長發(fā)芽率開始下降，浸泡48h發(fā)芽率幾乎與熱研10號持平，分別為12%和25%。熱研2號發(fā)芽率本身較高，為84%，浸泡24h發(fā)芽率為86%，隨浸泡時間的增加發(fā)芽率下降，浸泡48h發(fā)芽率降至68%，顯著低于熱研10號（P＜0.05）。

試驗表明，通過浸種均不同程度提高了3種柱花草種子的發(fā)芽率。3種柱花草種子萌發(fā)的最佳浸種時間均為24h，發(fā)芽率高低為熱研2號＞有鉤柱花草＞熱研10號。

圖1 不同浸種時間下3種柱花草種子的發(fā)芽率Fig.1 Effect of different soaking time on seed germination of three stylo varieties

2.3 不同濃度GA3處理對3種柱花草種子萌發(fā)指標(biāo)的影響

不同濃度的GA3浸種24h后，熱研2號和有鉤柱花草種子發(fā)芽率與對照相比均有不同程度的提高，其中，均以200mg／kg GA3處理發(fā)芽率最高，分別提高了11%和12%。熱研10號100mg／kg GA3處理對發(fā)芽率有促進作用，其余濃度與對照相比均有抑制作用，但差異不顯著（P＞0.05）（表2）。

發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)代表種子的發(fā)芽速度［10］。GA3處理熱研2號和有鉤柱花草種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)與熱研10號和對照相比均有明顯提高，其中，100和200mg／kg GA3處理發(fā)芽勢最高，分別為95%和40%，比熱研10號提高10%和20%；200mg／kg GA3處理下的發(fā)芽指數(shù)也最高，分別比熱研10號提高24.38和6.33；熱研10號只有100mg／kg GA3處理的發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)有所提高，其他處理則降低。

熱研10號在400mg／kg的GA3處理下活力指數(shù)最低，低于對照，且差異顯著（P＜0.05），熱研2號與有鉤柱花草種子各濃度GA3處理的活力指數(shù)均有提高。其中，200mg／kg GA3處理的熱研2號和有鉤柱花草種子活力指數(shù)最高，分別為322.69和41.38，比熱研10號提高161.84和14.52，且均與對照差異顯著（P＜0.05）；熱研10號經(jīng)100mg／kg GA3處理的活力指數(shù)最高，為17.10，比對照提高4.19（P＜0.05）。

綜合分析，熱研10號采用100mg／kg GA3處理、熱研2號和有鉤柱花草種子經(jīng)200mg／kg GA3處理的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)最高。表明較低濃度（100、200mg／kg）的GA3處理更有利于促進3種柱花草種子的發(fā)芽率及整齊度。

表2 不同濃度GA3下3種柱花草種子的萌發(fā)指標(biāo)Table2 Effect of different GA3concentration on seed germination indexes

2.4 不同濃度GA3處理對3種柱花草幼苗生長的影響

不同濃度的GA3處理3種柱花草種子，熱研10號和熱研2號苗長（胚根＋胚芽）排序均為500＞200＞300＞400＞0＞100mg／kg，除100mg／kg GA3處理的幼苗長度短于熱研10號，其他濃度GA3處理的幼苗長度比熱研10號組均表現(xiàn)出不同程度的伸長。其中，500mg／kg GA3處理的熱研2號和熱研10號幼苗長度最長，分別為3.37cm和3.18cm，比對照長1.08 cm和1.12cm（P＜0.05）。各濃度 GA3處理的有鉤柱花草幼苗長度排序為0＞300＞200＞500＞100＞400mg／kg，幼苗長度均低于對照（P＜0.05），其中，處理 組 中 的3 0 0mg／kg GA3處 理 的 幼 苗 長 度 最 長 ，為2.38cm，表明各濃度GA3處理對有鉤柱花草的幼苗并未表現(xiàn)出促進作用。總之，不同濃度的GA3處理3種柱花草種子，其幼苗長度與GA3濃度之間未表現(xiàn)出明顯的規(guī)律。

圖2 不同濃度GA3下3種柱花草幼苗的生長Fig.2 Effect of different GA3concentration on seedling growth

3 討論與結(jié)論

未經(jīng)處理的熱研10號、熱研2號和有鉤柱花草種子發(fā)芽率分別為10%，84%和24%，說明種子存在休眠，造成不同類型柱花草種子休眠的原因很多，如千粒質(zhì)量、含水量、種子內(nèi)部及種皮含有的抑制物質(zhì)脫落酸的濃度［11－13］。熱研10號和有鉤柱花草種子千粒質(zhì)量約是熱研2號的1.3倍，但后者含水量約是前者的1.2倍，熱研2號千粒質(zhì)量小主要是因為其種子比另外2種柱花草種子體積小，但不同種子對于干燥條件的忍耐程度不同，含水量過低種子就會受到損傷，發(fā)芽率明顯降低［14］。因此，熱研10號和有鉤柱花草種子發(fā)芽率低可能與含水量低有關(guān)。

研究表明，適當(dāng)?shù)慕N可以軟化種皮，打破休眠，提高種子的發(fā)芽率［15］。3種柱花草種子發(fā)芽率最大的浸泡處理時間均為24h，此時柱花草種子完成了物理吸水過程，發(fā)芽率分別提高了8%，2%和12%。超過24h發(fā)芽率開始下降，其中，熱研2號柱花草種子浸泡48h后發(fā)芽率由86%降至68%，顯著低于熱研10號，熱研10號和有鉤柱花草種子發(fā)芽率也由18%、36%降至12%、25%，這是由于氧氣不足，種子呼吸受阻而使發(fā)芽受阻。因此，3種柱花草種子的最佳浸種時間為24h。

適量的GA3可以激活種子中的水解酶，促進核酸和蛋白質(zhì)合成，提高種子的活力［16，17］。研究中，不同濃度的GA3浸種24h后，熱研2號和有鉤柱花草種子的發(fā)芽率均有不同程度的提高，其中，200mg／kg GA3處理下發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)最高。熱研10號只有100mg／kg GA3處理對發(fā)芽率表現(xiàn)出促進作用，且該濃度下，其發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)最高。表明低濃度（100，200mg／kg）的 GA3處理更有利于促進3種柱花草種子的發(fā)芽率及整齊度。這與很多其他種子使用赤霉素浸種處理的報道結(jié)果相似［7－11］。

不同濃度的GA3處理3種柱花草種子，熱研10號和熱研2號苗長排序為500＞200＞300＞400＞0＞100mg／kg，除100mg／kg GA3處理的幼苗長度短于熱研10號，其他濃度GA3處理的幼苗長度比熱研10號組均表現(xiàn)出不同程度的伸長。有鉤柱花草各濃度GA3處理的幼苗長度均低于對照。表明幼苗長度與GA3濃度未表現(xiàn)出有規(guī)律的關(guān)系，發(fā)芽率高的GA3處理的幼苗未必生長快，發(fā)芽率低的GA3處理的幼苗也未必生長慢，具體原因還需進一步研究。

由此可見，熱研10號、熱研2號和有鉤柱花草種子在播種前催芽應(yīng)采用24h浸種，另外用低濃度（100，200mg／kg）的GA3處理可以提高種子的萌發(fā)和活力。

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