馬唐種子休眠解除方法研究

鄒婷婷　王艷　金晨鐘

摘要 馬唐是南方農(nóng)田主要雜草，對農(nóng)作物危害很大。本試驗(yàn)以馬唐種子為試驗(yàn)材料，采用不同濃度的GA3、KNO3、NaOH、HCl處理馬唐種子，打破馬唐種子休眠和提高種子活力。結(jié)果表明：經(jīng)GA3和KNO3浸泡處理48 h后，除0.005 g/L GA3外，GA3和KNO3均能提高馬唐種子的萌發(fā)率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)，其中以0.400 g/L GA3和52.00 g/L KNO3處理打破休眠的效果最好，萌發(fā)率達(dá)到87%和77%。低濃度NaOH與HCl促進(jìn)馬唐種子萌發(fā)，高濃度抑制種子的萌發(fā)，馬唐種子經(jīng)6.500 g/L NaOH和2.250 g/L HCl處理后萌發(fā)率達(dá)到71%和73%。而且經(jīng)0.400 g/L GA3、52.000 g/L KNO3、6.500 g/L NaOH、2.250 g/L HCl處理后，馬唐種子活力也顯著提高。

關(guān)鍵詞 馬唐；休眠；種子萌發(fā)；種子活力

中圖分類號 S451 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）08-0107-02

Abstract Digitaria sanguinalis L.（D.sanguinalis） is one of the major weeds in southern China which does great harm to crops.In this test，a range of concentrations of GA3，KNO3，NaOH and HCl were used to deal with D.sanguinalis seeds in order to break dormancy and promote seed vigor.The results showed that after soaked with GA3 and KNO3，the germination rate，germination potential and germination index were promoted except the treatment with 0.005 g/L GA3.Among them，0.400 g/L GA3 and 52.00 g/L KNO3 exhibited a good effort on breaking dormancy with germination rate of 87% and 77%，respectively.Low concentrations of NaOH and HCl promoted the germination of D.sanguinalis seeds，whereas high concentrations of NaOH and HCl inhibited the germination of D.sanguinalis seeds.The germination rates of D.sanguinalis seeds treated with 6.500 g/L NaOH and 2.250 g/L HCl reached 71% and 73%，respectively.In addition，the seed vigor also increased significantly after soaked with 0.400 g/L GA3、52.000 g/L KNO3、6.500 g/L NaOH、2.250 g/L HCl.

Key words Digitaria sanguinalis L.；dormancy；seed germination；seed vigor

馬唐（Digitaria sanguinalis L.）屬禾本科一年生雜草，適應(yīng)性極強(qiáng)，廣泛分布在全國各地，尤其在南方地區(qū)，是蔬菜田常發(fā)生的主要雜草之一[1]。馬唐繁殖能力極強(qiáng)，花果期持續(xù)時(shí)間長，一般6—11月馬唐抽穗，馬唐種子邊成熟邊脫落，對農(nóng)作物危害性極大，但馬唐同時(shí)也是重要的農(nóng)田雜草和重金屬污染的修復(fù)植物。目前對馬唐的研究主要集中在馬唐的發(fā)生與防治、重金屬污染土壤修復(fù)、水土保持等方面[2-7]。由于馬唐的花果期很長，且其種子具有一定的休眠期，田間很難根除[8]，同時(shí)其休眠特性也給除草劑靶標(biāo)材料的培育帶來困難，弄清馬唐種子解除休眠方法有利于開展對馬唐防除和利用的深入研究。前人對解除不同雜草種子的休眠已有一定的研究，如因種胚未成熟休眠種子一般采用赤霉素GA3處理；種皮障礙的種子一般采用水或酸堿浸泡種子、物理去皮、變溫處理等方式處理[9-10]。目前，關(guān)于馬唐種子的休眠機(jī)理和解除休眠方法的研究尚少見報(bào)道，本試驗(yàn)采用GA3、KNO3、NaOH、HCl處理馬唐種子，研究其對馬唐種子發(fā)芽的影響，以期找出解除馬唐種子休眠的最佳方法，為研究馬唐的發(fā)生、抗性機(jī)理、利用及防除提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試馬唐種子于2015年9月在婁底市富沖村的孫水河旁油菜地采集，種子經(jīng)自然風(fēng)干，3周后置于紙袋內(nèi)室溫存儲備用。GA3（含量20%）為美裔華侖生物科學(xué)公司產(chǎn)品，其他試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 浸種與萌發(fā)。精選無病、籽粒飽滿的馬唐種子分別浸于蒸餾水（CK）、GA3（0.005、0.050、0.100、0.200、0.400 mg/L）、KNO3（3.250、6.500、13.000、26.000、52.000 g/L）、NaOH（3.250、6.500、13.000、26.000、52.000 g/L）、HCl（2.250、4.500、9.000、18.000、36.000 g/L）中，置于4 ℃冰箱中浸泡2 d以打破休眠，然后用蒸餾水沖洗干凈種子，選取已浸泡的種子各 100 粒，置于鋪有2層濾紙的 9 cm 的培養(yǎng)皿中，每個(gè)培養(yǎng)皿中加入6 mL蒸餾水，保鮮膜包裹培養(yǎng)皿，置于Conviron探入式植物生長箱內(nèi)培養(yǎng)萌發(fā)，并且于處理后的第2、6、10、14天在每個(gè)培養(yǎng)皿各補(bǔ)充2 mL相應(yīng)溶液。培養(yǎng)條件為25 ℃，每天光照14 h，光照強(qiáng)度為2 500 lx，相對濕度80%，連續(xù)觀察 14 d。

馬唐種子的萌發(fā)率、發(fā)芽指數(shù)、發(fā)芽勢計(jì)算公式具體如下：

萌發(fā)率（%）=Gt/Gn×100

式中，Gt為發(fā)芽終止時(shí)全部正常發(fā)芽種子數(shù)，Gn為供試種子總數(shù)。

發(fā)芽指數(shù)=Ga/da

式中，Ga為在a日內(nèi)的發(fā)芽數(shù)，da為發(fā)芽日數(shù)。

發(fā)芽勢=G5/Gn

式中，G5為5 d種子的萌發(fā)數(shù)。

1.2.2 種子活力的測定。通過測定種子脫氫酶的活性來表現(xiàn)種子活力[11-12]。將馬唐種子按1.2.1浸種處理后，取100粒種子沿胚的中心縱切，將1/2種子放在鋪有濕潤濾紙的培養(yǎng)皿內(nèi)，倒入0.2% 2，3，5-三苯基氯化四氮唑（TTC）（另一半用沸水煮熟作為對照），使每粒種子完全被淹滅，置于35 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)2 h，觀察染色情況并記錄被染色種子數(shù)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果并計(jì)算具活力種子的百分率。

種子活力（%）=染成紅色的種子粒數(shù)/種子總粒數(shù)×100

1.3 數(shù)據(jù)處理

顯著性差異采用SPSS 13.0軟件進(jìn)行分析，采用ANOVA法（LSD）進(jìn)行差異分析，P<0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度GA3對馬唐種子萌發(fā)的影響

從表1、圖1可知，用0.005～0.400 g/L的GA3處理后，馬唐種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、發(fā)芽勢均隨GA3處理濃度的增加而逐漸增加，除0.005 g/L的濃度外，其余各值均高于對照處理，且發(fā)芽率的值隨時(shí)間的延長而有所增大。用蒸餾水浸泡（CK）的馬唐種子萌發(fā)率為49%，說明大部分馬唐種子處于休眠狀態(tài)，而用GA3處理馬唐種子后，能提高馬唐的萌發(fā)率。如當(dāng)GA3為0.400 g /L時(shí)，萌發(fā)率達(dá)87%，發(fā)芽勢達(dá)72%，發(fā)芽指數(shù)為22.59，表明0.400 g/L GA3處理馬唐種子的萌發(fā)效果較佳。

2.2 不同濃度KNO3對馬唐種子萌發(fā)的影響

由表1、圖 2可知，種子萌發(fā)在第7天基本完成，不同濃度的KNO3對馬唐種子萌發(fā)率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均有影響，用3.250～52.000 g/L KNO3處理馬唐種子后其萌發(fā)率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)均高于對照處理，當(dāng)KNO3 濃度為52.000 g/L處理時(shí)，馬唐種子的萌發(fā)率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)分別達(dá)到77%、67%和20.49。

2.3 不同濃度NaOH對馬唐種子萌發(fā)的影響

從表1、圖3可知，3.250 g/L NaOH處理馬唐時(shí)其萌發(fā)率為44%，發(fā)芽勢為36%，發(fā)芽指數(shù)為11.42，均低于對照處理。當(dāng)NaOH 濃度提高到6.500 g/L時(shí)，萌發(fā)率達(dá)到71%，發(fā)芽勢達(dá)到49%，發(fā)芽指數(shù)達(dá)到16.38，說明在這個(gè)處理濃度下，能夠促進(jìn)種子萌發(fā)。然而，當(dāng)NaOH 濃度提高至13.000～52.000 g/L時(shí)，NaOH完全抑制了馬唐種子的萌發(fā)，1～10 d的萌發(fā)率均為0。因此，過低和過高濃度的 NaOH均不利于馬唐種子的萌發(fā)。

2.4 不同濃度HCl對馬唐種子萌發(fā)的影響

從表1、圖4可知，HCl濃度為4.500 g/L時(shí)，馬唐種子萌發(fā)率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)有所提高；當(dāng)HCl濃度為2.250 g/L時(shí)，馬唐種子萌發(fā)率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)分別達(dá)到73%、64%和19.41%，當(dāng)HCl濃度大于4.500 g/L時(shí)抑制了馬唐種子的萌發(fā)，說明低濃度的HCl能促進(jìn)馬唐種子的萌發(fā)，而高濃度的HCl抑制了種子的萌發(fā)。

2.5 GA3、KNO3、NaOH、HCl對馬唐種子活力的影響

根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，分別選取各自最佳的濃度進(jìn)行處理后，通過種子胚中脫氫酶衡量種子活力，其中GA3、KNO3、NaOH、HCl的使用濃度分別為0.400、52.000、6.500、2.250 g/L，用TTC法檢測種子活力發(fā)現(xiàn)，種子活力值分別為88%、79%、76%和76%，且均顯著高于對照處理值（55%）。同時(shí)，GA3處理的馬唐種子活力顯著高于KNO3、NaOH、HCl，其趨勢與萌發(fā)率測定的結(jié)果相一致，4種試劑均提高了馬唐種子的活力，但以0.400 g/L GA3的處理能顯著促進(jìn)馬唐的種子活力（圖5）。

3 結(jié)論與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明，對具有休眠習(xí)性新采摘的馬唐種子，采用GA3、KNO3、NaOH、HCl浸泡處理馬唐種子能提高馬唐種子的萌發(fā)率，有利于打破種子休眠，提高種子活力。其中，以0.400 g/L GA3的處理效果最佳。

植物外源激素和生長調(diào)節(jié)物質(zhì)在合適的范圍內(nèi)能促進(jìn)植物種子的萌發(fā)，GA3促進(jìn)種子萌發(fā)的原因可能是GA3激活種子的酶活性，使蛋白質(zhì)和核酸合成加速，提高了種子的發(fā)芽率[13]。劉彩紅和李成云[14]的研究表明，300 μg/g GA3能促進(jìn)吉生羊草和野生羊草種子的發(fā)芽；王 非等[15]的研究顯示，高濃度的GA3能促進(jìn)鐵線蓮種子的萌發(fā)。本試驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)，高濃度的GA3能夠明顯提高馬唐種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)，同時(shí)種子活力也明顯提高。

種子的種皮是制約萌發(fā)的因素之一，Gallart等[16]試驗(yàn)表明，馬唐種子的包圍結(jié)構(gòu)如種皮和外桴等阻礙了種子的萌發(fā)。一般而言，用酸和堿能夠軟化種皮，促進(jìn)種子發(fā)芽，王彥雕等[17]用高濃度的NaOH和H2SO4處理白刺種子，顯著地提高了白刺種子的發(fā)芽率，縮短了萌發(fā)時(shí)間和萌發(fā)總天數(shù)。本試驗(yàn)也得到了相似的結(jié)果，低濃度的NaOH和HCl能夠提高馬唐種子的發(fā)芽率與種子活力，但當(dāng)酸和堿的濃度提高時(shí)，種子發(fā)芽受到抑制，可能是馬唐種子的硬實(shí)程度比較低，比較高濃度的強(qiáng)酸和強(qiáng)堿軟化種皮后對種子中的活性物質(zhì)造成傷害。

雜草種子休眠是進(jìn)化上對于不利環(huán)境自我保護(hù)的選擇。大田生產(chǎn)上，打破雜草種子的正常休眠能減少雜草的發(fā)生。Turner和van Acker[18]發(fā)現(xiàn)肥料中的KNO3能打破未成熟馬唐種子的休眠；謝桂英等[19]的研究表明，KNO3浸泡龍葵種子能解除種子的休眠。本試驗(yàn)也得到了相似的結(jié)果，52.000 g/L KNO3處理的馬唐種子的萌發(fā)率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和種子活力均有所提高。

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