狗尾草種子休眠破除方法研究

郭瑞峰，張建華，關(guān)望輝，王慧賢，曹昌林，白文斌

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所，高粱遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新山西省重點(diǎn)實驗室，山西晉中030600）

狗尾草種子休眠破除方法研究

郭瑞峰，張建華，關(guān)望輝，王慧賢，曹昌林，白文斌

（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所，高粱遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新山西省重點(diǎn)實驗室，山西晉中030600）

采用化學(xué)和物理處理方法研究了不同水溫、不同濃度GA3和不同時間25%鹽酸浸種處理方法對狗尾草種子休眠的解除效果。結(jié)果表明，隨著水溫的升高、GA3濃度的增加、鹽酸浸種時間的延長，萌發(fā)率均呈現(xiàn)出先增大后減小的變化趨勢，當(dāng)水溫為70℃時，萌發(fā)率達(dá)到最大，為23.67%；當(dāng)GA3質(zhì)量濃度為800 mg/L時，萌發(fā)率達(dá)到最大，為36.67%；當(dāng)25%鹽酸浸種4 min時，萌發(fā)率達(dá)到最大，為34.00%。3種處理均可以不同程度地解除狗尾草種子的休眠，提高其發(fā)芽勢、發(fā)芽率和活力指數(shù)，其中，GA3浸種濃度和25%鹽酸浸種時間效果較佳。

狗尾草；休眠；種子；雜草防除

狗尾草（Setaria viridis）又稱“谷莠子”，為禾本科1年生草本植物，廣泛分布于世界各地，為農(nóng)田常見雜草之一，主要危害谷子、玉米、高粱、豆類等旱作物。狗尾草種子發(fā)芽適宜溫度為15～30℃，出土適宜深度為2～5 cm，其具有很強(qiáng)的休眠特性[1-2]。

休眠是指在適宜的萌發(fā)條件下，具有正常活力的種子不能萌發(fā)或者萌發(fā)延遲的現(xiàn)象，其受到內(nèi)在因素和外在環(huán)境的共同影響[3]。研究表明，影響植物種子休眠的因素主要為種皮透水性差、種子內(nèi)存在萌發(fā)抑制物質(zhì)、種子內(nèi)缺少萌發(fā)所需的激素[4]。由于其種子的休眠特性，給實際生產(chǎn)和科學(xué)研究帶來了諸多不便，鑒于此，科學(xué)工作者開展了關(guān)于植物種子的休眠機(jī)制及相應(yīng)破除方法的大量研究，主要集中在花卉苗木[5-7]、牧草[8]及栽培作物[9-10]上，而關(guān)于農(nóng)田雜草種子破除休眠的研究較少，已見的報道有苘麻[11]、藜[12]、稻稗[13]、曼陀羅[14]、馬鞭草[15]等，田間雜草種子由于具有復(fù)雜的休眠特性，導(dǎo)致萌發(fā)期不同，在田間雜草防除過程中，很難一次性防除，研究探索雜草種子的休眠機(jī)制及破除方法對于農(nóng)田雜草防治具有重要的意義。

狗尾草作為農(nóng)田雜草的優(yōu)勢種，嚴(yán)重危害高粱、玉米、谷子等作物的生長，本試驗研究了狗尾草休眠破除的方法，旨在為加快化學(xué)防除藥劑的篩選、狗尾草的抗性研究以及狗尾草防除提供理論基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試材料為狗尾草種子，采自山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所東白試驗基地，將采集到的狗尾草種子在室溫條件下自然晾干，裝入種子袋室溫保存?zhèn)溆?。供試藥劑?5%赤霉酸結(jié)晶粉（GA3，上海同瑞生物科技有限公司），35%鹽酸（分析純，天津化學(xué)試劑有限公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 溫度對解除狗尾草種子休眠的影響選取外觀完整，飽滿度、均勻度一致的狗尾草種子置于50，60，70，80℃的水中浸泡48 h，浸種后用蒸餾水沖洗，并用濾紙吸干種子表面的水分。以在室溫（25℃）條件下用蒸餾水浸泡的狗尾草種子48 h為對照。

1.2.2 GA3對解除狗尾草種子休眠的影響選取外觀完整，飽滿度、均勻度一致的狗尾草種子分別用GA3溶液100，200，400，800，1 200，1 600 mg/L進(jìn)行浸種處理，浸種時間為24 h。浸種后處理同1.2.1。

1.2.3 鹽酸對解除狗尾草種子休眠的影響選取外觀完整，飽滿度、均勻度一致的狗尾草種子分別用25%鹽酸溶液進(jìn)行浸種處理，浸種時間分別為1，2，3，4，5 min，浸種后處理同1.2.1。

1.2.4 種子發(fā)芽試驗[9]種子萌發(fā)試驗?zāi)M田間氣候條件分別在人工氣候箱中進(jìn)行。挑選預(yù)處理后的外觀完整，飽滿度、均勻度一致的狗尾草種子50粒放置于帶有濾紙的培養(yǎng)皿中，加5 mL蒸餾水并覆蓋保鮮膜，以保持種子萌發(fā)所必需的濕度條件。然后將培養(yǎng)皿放入人工氣候培養(yǎng)箱中（溫度（28± 1）℃，光照12 L/12 D，光強(qiáng)6 000 lx）。每個處理重復(fù)3次，每天觀察記錄各處理的發(fā)芽情況，以根長達(dá)到種子長度為發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)。第3天計算發(fā)芽勢，第7天計算發(fā)芽率。種子發(fā)芽試驗結(jié)束后，將狗尾草幼苗置于80℃的烘箱中干燥24 h，稱其干質(zhì)量（以g為單位）。分別計算發(fā)芽勢、發(fā)芽率及簡化活力指數(shù)，并用DPS軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。

發(fā)芽勢＝發(fā)芽試驗初期（3 d）正常發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%（1）

發(fā)芽率＝發(fā)芽試驗終期（7 d）正常發(fā)芽的種子數(shù)/供試種子數(shù)×100%（2）

簡化活力指數(shù)＝發(fā)芽率×幼苗干質(zhì)量（3）

2 結(jié)果與分析

2.1 溫水處理對解除狗尾草種子休眠的影響

溫水處理對狗尾草種子休眠的影響如表1所示。由表1可知，狗尾草種子經(jīng)過不同溫度的蒸餾水浸種48 h后，隨著水溫的不斷上升，狗尾草種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率及簡化活力指數(shù)與對照相比，均有不同程度的提高，當(dāng)水溫為70℃時，發(fā)芽勢為23.67%，發(fā)芽率為23.67%，簡化活力指數(shù)為0.576 4，均達(dá)到最大，當(dāng)水溫繼續(xù)增加至80℃，發(fā)芽勢、發(fā)芽率及簡化活力指數(shù)均有所降低，說明溫度過高和過低均不利于狗尾草種子的萌發(fā)。所以，當(dāng)水溫為70℃時，最適合狗尾草休眠種子萌發(fā)。

表1 溫水處理對狗尾草種子休眠的影響

2.2 GA3對解除狗尾草種子休眠的影響

從表2可以看出，狗尾草種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率及簡化活力指數(shù)均隨著GA3質(zhì)量濃度的增加，呈現(xiàn)出先增加后減小的趨勢，當(dāng)質(zhì)量濃度為800 mg/L時，發(fā)芽勢為33.67%、發(fā)芽率為36.67%，簡化活力指數(shù)為1.038 9，均達(dá)到最大；當(dāng)繼續(xù)增加GA3濃度時，發(fā)芽勢、發(fā)芽率及簡化活力指數(shù)開始下降，從而表明GA3質(zhì)量濃度的增加抑制了狗尾草種子的萌發(fā)，原因是由于GA3是一種植物激素，低濃度促進(jìn)生長，高濃度抑制生長。所以，當(dāng)GA3質(zhì)量濃度為800 mg/L時，最適合對狗尾草種子休眠的破除，促使其萌發(fā)。

表2 不同濃度GA3處理對狗尾草種子休眠的影響

2.3 鹽酸對解除狗尾草種子休眠的影響

由表3可知，利用25%鹽酸處理狗尾草種子，隨著浸種時間從1 min增加到4 min，發(fā)芽勢、發(fā)芽率及簡化活力指數(shù)均逐漸提高，當(dāng)浸種時間達(dá)到4 min時，發(fā)芽勢、發(fā)芽率及簡化活力指數(shù)達(dá)到最大，分別為26.67%，34.00%，0.885 1；當(dāng)繼續(xù)增加浸種時間至5 min時，發(fā)芽勢、發(fā)芽率及簡化活力指數(shù)不升反降，其原因是由于鹽酸浸種主要克服種皮障礙導(dǎo)致的休眠，浸種時間過長可能破壞了種子內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，抑制了其萌發(fā)。所以，利用25%HCl處理狗尾草種子，浸種時間為4 min最佳。

表3 25%HCl不同處理時間對狗尾草種子休眠的影響

3 討論與結(jié)論

雜草種子的休眠是雜草生長發(fā)育過程中具有的重要生物學(xué)特性，能使其安全度過外界惡劣的環(huán)境，從而保障其種族的延續(xù)性。在農(nóng)田雜草防除過程中，解除雜草種子的休眠對于雜草防治的研究至關(guān)重要，目前解除雜草種子休眠的方法主要有化學(xué)法、物理法和生物法[15-18]。由于雜草種子休眠原因具有多樣性，不同的處理方法導(dǎo)致種子的萌發(fā)也各異。

通過采用溫水浸種處理、GA3浸種處理以及25%HCl浸種處理對狗尾草種子休眠破除的研究結(jié)果表明，3種處理方法與對照組相比，均能不同程度地促進(jìn)狗尾草種子的萌發(fā)。溫水浸種處理后，狗尾草種子的發(fā)芽率隨著水溫的升高呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，當(dāng)水溫為70℃時，發(fā)芽率達(dá)到最大，為23.67%。張建華等[12]研究表明，當(dāng)溫水處理藜種子時，藜的發(fā)芽率可以達(dá)到44.00%，不同的雜草種子，溫水處理后，其萌發(fā)率也有所不同。本研究結(jié)果表明，GA3浸種處理后，狗尾草種子的萌發(fā)率隨著GA3濃度的增加呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，表現(xiàn)為低濃度促進(jìn)萌發(fā)，高濃度抑制萌發(fā)，與慕小倩等[14]研究結(jié)果一致。25%HCl浸種處理后，萌發(fā)率隨著浸種時間的延長呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。本研究結(jié)果表明，GA3浸種處理與25%HCl浸種處理對促進(jìn)狗尾草種子萌發(fā)更為有效。

隨著植物種子休眠特性的深入研究，休眠這一生物學(xué)特性必將應(yīng)用于雜草防除領(lǐng)域，通過改變其休眠進(jìn)程，使雜草不能利用休眠這一生物學(xué)特性度過外界惡劣的環(huán)境，從而達(dá)到防除的目的[19]。

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Study on the Methods of Breaking Dormancy Setaria viridis Seeds

GUORuifeng，ZHANGJianhua，GUANWanghui，WANGHuixian，CAOChanglin，BAI Wenbin
（Institute ofSorghum，Shanxi Academy ofAgricultural Sciences，Key laboratory ofSorghum Genetic and Germplasm Innovation ofShanxi Province，Jinzhong 030600，China）

The effects of different water temperature,concentration of GA3and 25%HCl treatment on seeds dormancy breaking of Setaria viridis were studied by chemical and physical treatment methods.The results showed that seeds germination rate first increased then decreased with increasing ofwater temperature and the concentration ofGA3and the soaking seed time of25%HCl.When the water was 70℃,seed germination rate was the highest（23.67%）.When the concentration of GA3was 800 mg/L,seed germination rate was the highest（36.67%）.When the soaking seed time of 25%HCl was 4 min,seed germination rate was the highest（34.00%）.Seeds germination potential,germination rate and vigor index of Setaria viridis increased by the above three treatments,which could germinate seeds dormancy of Setaria viridis.Among them,GA3and 25%HCl were better in the three methods.

Setaria viridis;dormancy;seed;weed control

Q945.35

：A

：1002-2481（2017）07-1084-03

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.07.10

2017-02-03

山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院特色農(nóng)業(yè)技術(shù)攻關(guān)項目（YGG17013）；國家科技支撐計劃項目（2014BAD07B02）

郭瑞峰（1984-），男，山西呂梁人，助理研究員，主要從事農(nóng)田雜草防治研究工作。白文斌為通信作者。