沙蓬种子的生活力测定和休眠破除方法

2012-08-20王玉青张建全曾彦军王彦荣

草业科学 2012年6期

王玉青，余玲，张建全，曾彦军，王彦荣

（草地农业生态系统国家重点实验室兰州大学草地农业科技学院，甘肃兰州730020）

沙蓬（Agriophyllum squarrosum）为藜科沙蓬属一年生草本植物，又名沙米、登相子、登粟等，蒙古语为楚尔布尔；主要分布在中亚、西亚，在我国广泛分布于西北、华北和东北各省区的荒漠带，是流动沙丘、半流动沙丘或河岸沙地植被的固沙先锋植物［1］。沙蓬具有耐旱、耐寒、耐贫瘠、耐风蚀沙埋、喜沙质土壤的优良特性；其种子富含多种人体所需氨基酸，是优良的功能食物和粗粮；青绿期植株为重要的饲用植物，牲畜喜食［2］。以往对沙蓬种子的相关研究主要集中在生物学特性及生理生态适应性，种子萌发、土壤种子库，营养、化学成分及其生物活性等方面，关于沙蓬种子休眠特性及其破除方法的报道很少［3］。

休眠是指有生活力的种子处于适宜条件下不能正常萌发的一种生理现象。植物种子休眠对个体生存、物种延续和进化具有积极作用［4］。沙蓬种子休眠程度高，特别是经过贮藏会发生不同程度的次生休眠，导致种子不发芽或发芽迟缓，影响种子质量检验。经验证，地方标准《沙米种子分级与检验》（DB 15／365－2001）［5］给出的萌发条件，在实际工作中休眠破除效果不明显，且温度变幅过大不利于沙蓬种子的萌发；给出的生活力测定条件，在实际操作中染色不完全。本试验对沙蓬种子进行不同处理并测定其生活力，研究休眠破除方法，旨为沙蓬种子质量检验提供科学依据。

1 材料与方法

1．1 试验材料供试材料为5个种批的沙蓬种子，保存在农业部牧草与草坪草种子质检中心（兰州）低温种子贮藏库［（5±3）℃］中。产地、生产年份、千粒重见表1。

表1 供试沙蓬种子种批来源及特性Table 1 rigin and characteristics of tested Agriophyllum squarrosumlots

1．2 试验方法

1．2．1 质量测定每个种样8次重复，每重复随机数取净种子100粒，用电子天平称取每重复百粒重，然后计算出各种样种子的千粒重［5］。

1．2．2 生活力测定每种样4次重复，每重复随机数取净种子100粒，20℃预湿12h，染色前设刺破种皮和未刺破种皮2个处理，红四氮唑液溶液设0．5%和1．0%两个质量分数，染色在30℃恒温黑暗条件下进行［6］。在染色后6、8、10、12、14、16、18、20和24h分别进行生活力观测鉴定。

1．2．3 发芽试验每种样设4次重复，每重复随机数取净种子100粒，置于ø120mm培养皿中，纸上发芽（TP），在20℃／30℃变温条件下（高温持续8 h，低温持续16h）黑暗培养，第7天初次统计，第21天末次统计［4，6－8］。

1．2．4 休眠破除

预先冷冻：将种子置于湿润的发芽皿纸床上，于5～10℃条件下处理7d，期间保持滤纸湿润，然后按1．2．3的方法进行萌发试验。

预先加热：将种子装在纸袋中，置于35℃恒温箱加热处理7d后，按1．2．3方法进行萌发试验。

浓硫酸（H2SO4）浸种：98%的浓H2SO4浸泡种子10s后，用流动的自来水冲洗数次，置于蒸馏水中浸泡30min，控干多余水分后按1．2．3的方法进行萌发试验。

刺破种皮：采用1．2．3方法进行萌发试验，7d后对未萌发的新鲜种子在其中心部位快速逐个刺破种皮，而后继续萌发。

1．3 数据处理用SPSS 17．1和Excel软件进行统计分析。

2 结果与分析

2．1 红四氮唑质量分数和染色前刺破处理对沙蓬种子生活力测定的影响沙蓬种子染色前红四氮唑质量分数对其生活力的测定有一定影响。未刺破种皮处理中，染色至18h，低质量分数（0．5%）种子生活力均低于高质量分数（1．0%）；染色20h后No．1、No．2和 No．3种子生活力低质量分数与高质量分数接近，No．4和No．5种子生活力低质量分数仍较高质量分数低10%左右（表2）。刺破种皮处理中，低质量分数在染色8h时种子生活力即与高质量分数相近，但在14h以后，No．4和No．5变化趋势与未刺破种皮处理相同，亦表现出低质量分数较高质量分数低10%左右（表3）。

刺破种皮处理对沙蓬种子生活力测定有较大影响。未刺破种皮处理中，染色10h种子开始着色（表2、表3），种子生活力分别在10%～23%（质量分数1．0%）和0～5%（质量分数0．5%），18h染色完全，与20和24h种子生活力无显著差异（P＜0．05）（质量分数0．5%的 No．1除外）。刺破种皮处理中，染色6h种子即开始着色，10h种子生活力分别在74%～86%（质量分数1．0%）和62%～82%（质量分数0．5%），14h完全染色，与16、18、20和24h种子生活力无显著着差异（P＜0．05）（质量分数0．5%的No．2、No．3和 No．4除外）。

表2 沙蓬种子未刺破种皮的生活力测定Table 2 Viability test of Agriophyllum squarrosumlots of noun－scarification %

表3 沙蓬种子刺破种皮的生活力测定Table 3 Viability test of Agriophyllum squarrosumseed lots with scaritication %

结果显示，质量分数为1．0%红四氮唑更适宜沙蓬种子生活力测定。虽然刺破（染色18h）和未刺破（染色24h）处理测定出的种子生活力基本一致，但刺破种皮可缩短染色时间4～6h，更利于快速测定沙蓬种子的生活力。

2．2 休眠破除处理对沙蓬种子发芽的影响5个种样均存在不同程度的休眠，其休眠程度为No．1＞ No．5＞ No．4＞ No．2＞ No．3，未经处理的各种样种子发芽率存在显著差异（P＜0．05）。其中，No．2和 No．3最高，发芽率为82%和85%；No．4和 No．5次之，发芽率为32%和24%；No．1未见萌发（表4）。沙蓬种子5个供试种样的生活力均在90%以上。

预先冷冻和预先加热处理与对照相比，No．1和No．5发芽率有所提高，增幅为2%～30%；No．2、No．3和No．4发芽率反而有所降低，降幅为6%～67%。且经预冷或预热处理后，各种样死种子数均有不同程度的增加。

表4 休眠破除处理对沙蓬种子发芽组分的影响Table 4 Effect of dormancy breaking on the germination component of Agriophyllum squarrosumseed lots %

浓H2SO4处理后，除No．1发芽率为6%，较对照略有增加外，其他种样发芽率均明显降低，降幅为14%～77%。经H2SO4处理后，种胚受损，后期真菌感染严重，死种子数显著增加（P＜0．05），增幅为38%～54%。

经刺破种皮处理后，各种样发芽率显著增加（P＜0．05），末期发芽率达89%～94%，且刺破种皮处理与未刺破种皮相比，死种子数无显著差异（P＞0．05）。

3 讨论

3．1 沙蓬种子生活力测定的适宜方法四唑测定是种子检验规程中生活力测定的标准方法之一［9］。有研究表明，四唑液浓度、染色温度、染色时间三者之间关系密切，改变三者中的某一项，均会对其他项产生影响，且四唑溶液浓度越高，染色温度越高，所需染色时间就越短［10］。本研究显示，在沙蓬种子生活力测定中，提高四唑液质量分数及染色前进行刺破处理，可提高种子生活力的测定结果，缩短最佳染色时间。沙蓬种子经14h染色，四唑液高质量分数（1．0%）较低质量分数（0．5%）生活力提高10%左右；染色前刺破种皮，染色时间比对照缩短了4～6h。地方标准［5］中给出的生活力测定方法是用0．5%四唑液浸种在35℃下染色3～8h，染色前未进行预处理的沙蓬种子，染色8h生活力为零。本研究采用国家标准［6］和国际规程［7］给出的种子生活力测定标准预湿（20℃）和染色（30℃）温度，根据试验结果使染色温度提高至35℃，沙蓬种子也不可能完全染色。因此，基于5个种样的生活力测定试验，建议沙蓬种子生活力测定的四唑液质量分数为1．0%，染色时间为14～18h。

3．2 沙蓬种子休眠破除的有效方法预先冷冻、预先加热、刺破种（果）皮和浓H2SO4处理等均为常用的种子休眠破除方法［7］。李有军等［11］用赤霉素（GA3）破除了沙蓬种子休眠，但此法仅使种子出苗率提高了3．2%。

本研究发现，预先冷冻休眠破除效果因沙蓬种批而异，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，显著增加了死种子率（P＜0．05）。预先加热和预先冷冻结果相似，且死种子更多。曾彦军［3］亦有类似报道。

浓H2SO4处理能有效提升沙蓬种子的休眠，使发芽率显著提高［3］。罗弦等［12］用浓 H2SO4处理苔草（Carex meyeriana）种子，可显著破除其种子休眠。张丹等［13］用浓 H2SO4处理细叶鸢尾（Iris tenuifolia），显著提高了种子发芽率。但本研究发现，浓H2SO4处理引起沙蓬种子死亡率大幅度上升，对种子休眠破除效果甚微，这可能是因为沙蓬种子粒小，虽然处理时间极短，但仍对种子造成损伤，使种胚受到腐蚀，发芽后期次生真菌感染严重。

刺破种皮消除种皮透性障碍（存在于其中的抑制物也被消除），解除种子休眠。有研究显示，刺破种子可显著提高郁金香（Tulipagesneriana）种子的萌发率［14］。小粒种子休眠很大程度上要求更高的氧分压，外界必须提供充足的氧分压才能促进其种子萌发［15］。而刺破种皮正是提高种皮通透性，使种子充分吸收氧气的有效方法之一。本研究结果显示，沙蓬种子通过刺破种皮，萌发率显著提高，刺破种皮后第2天种子迅速萌发，各种样平均发芽率达到45%，刺破种皮第7天平均发芽率高达92%，且新鲜种子和死种子比例降为最低。采用刺破种皮法破除沙蓬种子休眠，可显著（P＜0．05）提高种子萌发，缩短发芽时间（提前7d结束发芽试验）。因此，建议将刺破种皮法作为沙蓬种子质量检验中休眠破除的方法。