湘杂芒2号种子发芽条件的研究

王 禹，易镇邪，王学华，易自力

(1.湖南农业大学农学院，湖南 长沙 410128； 2.湖南农业大学生物科学技术学院，湖南 长沙 410128)

湘杂芒2号种子发芽条件的研究

王 禹1，易镇邪1，王学华1，易自力2

(1.湖南农业大学农学院，湖南 长沙 410128； 2.湖南农业大学生物科学技术学院，湖南 长沙 410128)

以人工远缘杂交新品种湘杂芒2号(Miscanthussinensis×lutarioriparia)为材料，研究了温度、发芽床、光照、贮藏条件、带颖壳与去颖壳等处理对芒属植物种子发芽的影响。结果表明，湘杂芒2号种子在15和45 ℃条件下不发芽，在变温条件下(20 ℃/30 ℃)发芽率最高，为96%；纸上发芽的平均发芽率最高，为94%；在光照和黑暗条件下发芽率和发芽指数差异均不显著；在4 ℃的冰箱冷冻和在室温下非密封保存1年后，平均发芽率超过85%，而在-20 ℃条件下保存1年后萌发率为0；种子去颖壳后发芽率由66%提高到86%。该结果能为芒属植物种苗繁殖体系的建立提供基础。

生物能源；芒属植物；湘杂芒2号；育苗技术

芒属植物(Miscanthus)又名芒草，属禾本科芒属，为多年生高大C4草本植物[1-2]，用于造纸和饲用牧草。近年来，由于化石能源短缺、环境污染日益严重，生物质能源的利用与新型能源植物的开发受到了广泛关注。芒属植物具有生物质产量高、纤维素含量高、燃烧性能好、适应性强、生态效益高、可持续发展利用等特点，符合发展生物能源“不与人争粮，不与粮争地”的基本原则，被认为是最具应用前景的能源植物之一[3-4]。

湘杂芒2号(M.sinensis×lutarioriparia)是湖南农业大学芒属植物研究所以野生的南荻(M.lutarioriparius)和芒(M.sinensis)为亲本，通过人工远缘杂交培育出的芒属植物种间杂交新品种，2010年通过湖南省农作物品种审定委员会审定，为世界首例芒属植物人工远缘杂交新品种[5]。湘杂芒2号不但具有芒属能源植物的一般特征，还集合了其亲本芒和南荻的诸多优点：丛生、株型紧凑、每单株有多个节且节间具有可繁殖的腋芽。多年栽培试验表明[5]，其性状与野生亲本有明显区别，且遗传性状稳定，每667 m2干物质产量可达2.5 t。湘杂芒2号的推广应用，将对我国芒属能源植物开发利用及生物质能源的发展起到积极的推动作用。

高效、廉价的繁殖技术是能源植物大规模推广应用的重要技术基础。目前，芒属植物种子苗人工繁殖技术体系还不成熟，其繁殖多采用分蔸繁殖方式，这样既费时、费工，又存在繁殖系数低等缺点，将影响芒属能源植物的大规模推广应用。因此，本研究特以湘杂芒2号种子为材料，对其萌发条件进行了系统研究，以期为建立种子苗高效繁殖技术体系，加速芒属能源植物的产业化发展提供试验依据。

1 材料与方法

1.1材料 以湘杂芒2号种子为试验材料，种子收获于2010年11月。经测定，种子千粒重为0.674 g，含水量为7.52%。

1.2方法

1.2.1主要试验仪器 光照培养箱(PYX-300G-B)，玻璃培养皿(90 mm)，滤纸，沙子(pH值6.0～7.5，直径0.05～0.80 mm，洗净后160 ℃高温消毒2 h，使用时用无菌水拌成湿沙，手捏成团，放手即散开)，无土基质(主要成分为椰子壳，使用前用120 ℃高温消毒2 h)。

1.2.2发芽计数时间 根据对种子萌发过程的观察，湘杂芒2号种子在最适的萌发条件下，第2天开始萌发，第4天即可达到发芽高峰，第9天种子完全萌发。因此，确定湘杂芒2号种子初次记数时间为发芽后第2天，末次记数时间为发芽后第9天。

1.2.3发芽温度 试验采用去颖壳种子，设15、20、25、30、35、40和45 ℃恒温及20 ℃/30 ℃变温8个温度处理，每处理重复3次，每次30粒。变温处理时，采用高温8 h，低温16 h，发芽床采用垫有两层湿润滤纸的培养皿，放入培养箱中培养，试验过程中加水数次，以保持滤纸湿润，每天记录种子发芽数[6]。

1.2.4发芽床 根据温度试验选择最适发芽温度，进行了不同发芽床(纸上、纸间、沙上、沙间、无土基质上、无土基质间)发芽试验。试验采用去颖壳种子，试验过程管理同上。各处理如下：

纸上(TP)：在培养皿中铺两层湿润的滤纸，然后置种；纸间(BP)：在培养皿中铺两层湿润的滤纸，置种后在种子上面再铺一层湿润滤纸；沙上(TS)：在培养皿中铺1 cm湿沙，再将种子压入沙表层；沙间(BS)：在培养皿中铺1 cm湿沙，置种后再覆上厚度约5 mm的湿润细沙；无土基质上(TM)：在培养皿中铺1 cm湿润无土基质，再将种子压入表层；无土基质间(BM)：在培养皿中铺1 cm湿润无土基质，置种后再覆上厚度约5 mm的湿润无土基质。

1.2.5光照条件 选择最适的发芽温度与发芽床，设光照时间完全黑暗(0 h)和光照12 h/黑暗12 h两个处理，每处理重复3次，试验采用去颖壳种子，每次30粒。试验过程管理同上。

1.2.6带/去颖壳发芽 选择上述试验确定的最佳温度、发芽床和光照条件进行带/去颖壳发芽试验，设带颖壳发芽和去颖壳发芽两个处理。试验过程管理同上。

1.2.7贮藏条件 将湘杂芒2号种子去颖壳后放在干燥非密封的玻璃瓶中，分别保存在-20 ℃、4 ℃和室温条件下一年后，选择上述试验确定的最佳温度、发芽床和光照条件进行试验。

1.3测定项目和方法 种子的新鲜胚根伸出与种子等长视为发芽[7]，各指标的计算公式如下：

发芽指数(GI)=∑(Gt/Dt).

式中,Gt为第t天的发芽数，Dt为相应的发芽天数[8]。

苗高和根长测定方法：试验进行9 d后，自每个处理的3个重复中分别随机抽取幼苗10株，测定苗高、根长，计算平均值。

数据采用Excel 2003做基本数据处理，DPS 6.5 进行方差分析。

2 结果与分析

2.1温度对湘杂芒2号种子发芽的影响 湘杂芒2号种子在15和45 ℃的条件下不发芽，在20 ℃/30 ℃变温条件下的发芽率最高，达到96%，其发芽指数也最高，达到55.81，显著高于其他处理(图1、表1)。在20～40 ℃恒温条件下，发芽率、根长、芽长、发芽指数和发芽势均呈现出先升高后降低的趋势，30 ℃恒温条件时达到最高值；20～35 ℃条件下的平均发芽率差异不显著，均在80%以上，显著高于40 ℃条件下的发芽率(60%)(Plt;0.05)；种苗在30 ℃条件下生长最健壮，平均根长和芽长最长，分别为41.99和23.93 mm，与其他各温度下的根长差异显著，在40 ℃高温条件下的种苗最弱，平均根长和芽长最小，分别为2.77和3.24 mm。可见，温度对湘杂芒2号种子发芽影响显著，20 ℃/30 ℃的变温条件对提高种子发芽率最有利，而30 ℃的恒温条件更有利于种苗生长。

2.2发芽床对湘杂芒2号种子发芽的影响 湘杂芒2号种子在纸上、纸间、沙上和基质上的发芽率均高于各发芽床间，均在80%以上，其中纸上处理发芽率最高(94%)，显著高于其他发芽床(Plt;0.05)；纸间处理根长最长(16 mm)，显著高于其他处理；纸上、沙上和基质上芽长差异不显著，与纸间、沙间和基质间的芽长差异达到显著水平；纸上处理的发芽指数、发芽势均高于其他处理，沙间和基质间处理的发芽指数、发芽势最低(图2、表2)。综合来看，湘杂芒2号最适合的发芽床为纸上，其次为沙上。

图1 湘杂芒2号种子在不同温度条件下的发芽率Fig.1 Germination rate of M.sinensis×lutarioriparia seeds under different temperature conditions

注：不同小写字母表示差异显著(Plt;0.05)。下同。

Note:Different lower case letters indicate significant difference among treatments at 0.05 level. The same below.

表1 湘杂芒2号种子在不同温度条件下的发芽情况Table 1 The germination indexes of M.sinensis×lutarioriparia seeds under different temperature conditions

注：同列不同小写字母表示差异显著(Plt;0.05)。下同。

Note:Different lower case letters within the same column indicate significant difference among treatments at 0.05 level. The same below.

2.3光照条件对湘杂芒2号种子发芽的影响 在完全黑暗和光照12 h/黑暗12 h的条件下，湘杂芒2号种子的平均发芽率差异不显著，均在86%左右，光照12 h/黑暗12 h条件下的平均根长(42 mm)显著高于黑暗条件下平均根长(18 mm)，而黑暗条件下的平均芽长显著高于光照12 h/黑暗12 h(Plt;0.05)；光照12 h黑暗12 h的发芽势显著高于黑暗条件下，两处理间的发芽指数差异不显著(表3)。

2.4带/去颖壳发芽对湘杂芒2号种子发芽的影响 湘杂芒2号去颖壳种子各项发芽指标均高于带颖壳发芽处理，其中平均发芽率、根长、发芽指数和发芽势的差异均显著(Plt;0.05)，平均芽长差异不显著；种子平均发芽率从66%显著提高到86%(表3)。说明，去颖壳条件更有利种子的发芽和种苗的生长。

2.5贮藏条件对湘杂芒2号种子发芽的影响 在-20 ℃条件下保存1年后湘杂芒2号种子萌发率为0，4 ℃和室温条件下保存1年后萌发情况良好；室温保存1年后种子发芽率最高，为91%，室温、4 ℃保存1年后与刚收获即进行发芽处理之间的平均发芽率和发芽指数差异不显著，但平均根长和芽长较刚收获处理显著降低(表3)。

图2 湘杂芒2号种子在不同发牙床条件下的发芽率Fig.2 Germination rate of M.sinensis×lutarioriparia seeds under different germination beds

发芽床Germinationbed根长Rootlength/mm芽长Budlength/mm发芽指数Germinationindex发芽势Germinationpotential/%纸上TP13．29±1．82b18．67±2．00a73．65±4．75a77±3a纸间BP16．12±0．45a13．39±1．11b64．15±3．39ab62±5b沙上TS12．32±0．53b18．97±2．04a69．16±6．41ab71±4a沙间BS9．43±1．54c11．10±1．67b1．56±0．67c22±3c基质上TM9．87±0．47c19．03±1．54a61．95±3．43b64±3b基质间BM8．34±1．27c13．24±2．74b2．45±3．55c17±3c

表3 不同处理条件下湘杂芒2号种子发芽情况Table 3 The germination of M.sinensis×lutarioriparia seeds under different treatments

3 讨论与小结

温度是影响种子发芽的重要因素之一[9]，显著影响种子的发芽率、发芽速率和幼苗生长。而发芽床是提供种子发芽所需水分和承载种子质量的衬垫，发芽床和发芽方式对种子的发芽率和发芽速率影响显著。变温能够促进种子发芽的机制，一般认为变温能促进酶的活性，有利于贮藏物质转化，促进种皮发生机械变化而有利于透气透水，从而促进种子发芽[10]。湘杂芒2号种子在(20 ℃/30 ℃)变温条件下平均发芽率和发芽指数最高，与柳枝稷(Panicumvirgatum)的最适发芽温度范围(30～35 ℃)基本一致[11]。种子在各发芽床上的发芽率均高于发芽床间的发芽率，可能是种子在发芽床上的空气通透性和发芽空间较优所致。种子发芽对光照不敏感，在黑暗条件下发芽状况良好，但长时间遮光易使种苗黄化，生长过快且长势不齐。

湘杂芒2号种子外面包裹着一层颖壳，难以去除，生产上为了简化繁殖过程和节约成本一般不对种子进行去颖壳处理。但本研究表明,去颖壳后，发芽率、发芽速率和幼苗生长情况都优于带颖壳种子，可能是种子在去颖壳过程中对种皮造成了轻度的机械损伤，促进了种子的发芽，而颖壳的包裹则阻碍了种子发芽。种子在-20 ℃条件下保存1年后发芽率为0，其原因可能是低温破坏了种子内部分子结构，也可能是种子在低温逆境环境下进入了休眠状态所致；在4 ℃和室温条件下保存1年后，平均发芽率均在85%以上，但由于长时间的保存，种子胚中养分不断消耗，导致平均根长和芽长显著降低。

在种苗繁殖时可优先采用(20 ℃/30 ℃)变温条件，以保证较高的出苗率和发芽速率；也可以采用30 ℃恒温条件进行育苗，以培养整齐、健壮的幼苗，并以纸上先催芽后播种或者在沙上直播的方式繁殖种苗为好。在繁殖过程中应补充光源，以保证幼苗正常生长。尽量去除颖壳，而有关简便有效的去颖壳方法，可做进一步研究。湘杂芒2号种子可以采用4 ℃和室温条件下短时间贮藏，但种苗繁殖过程中应及时补充养分。

《国际种子检验规程》[12]中尚未有芒属植物种子的检验规定，本研究旨在为建立芒种子的检验规程提供理论参考，同时为芒属植物种苗繁殖技术体系的建立提供基础。湘杂芒2号种子结实率高、籽粒饱满、种子的发芽率高、发芽速度快，通过种子繁殖可以大幅度提高湘杂芒2号的繁殖系数，解决材料繁殖的季节性约束，节约繁殖成本。本研究仅对种子发芽条件进行了研究，但并未核算生产上的能量投入，对种苗的养分需求情况也未做具体的研究分析，对大田种苗繁殖的成苗率和种苗移栽后的成活率也未做相应的试验，因此，有关种苗生产的繁殖系数、成本投入和具体的种苗管理措施，有待进一步研究。

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Studyonseedgerminationconditionsof“M.sinensis×lutarioriparia”

WANG Yu1, YI Zhen-xie1, WANG Xue-hua1, YI Zi-li2

(1.College of Agronomy, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China; 2.College of Bioscience and Biotechnology, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China)

This study aimed to investigate the effects of temperature, germinating bed, light, storage condition and glume on seed germination ofMiscanthussinensis×lutarioripariawhich is a new cultivar selected from distant hybridization inMiscanthus. The results showed that seeds didn’t germinate under 15 ℃ and 45 ℃ condition, and the highest germination rate of 96% was observed under variable temperature conditions (20 ℃/30 ℃). Germination rate ofM.sinensis×lutarioripariaseeds were higher with 94% on the top of paper than that on other seed bed. There was no significant difference in germination rate and germination index under between light and dark conditions. The germination rate of seeds could reach 85% after one year storage at 4 ℃ and room temperature, while it was zero after one year storage at -20 ℃. Germination of naked seeds was 86%, but glumes 66%. These results provided the foundation for construction of seedling reproductive system ofMiscanthus.

biological energy;Miscsanthus;M.sinensis×lutarioriparia; seedling reproductive technology

YI Zi-li E-mail:yizili889@163.com

2012-03-22接受日期：2012-08-22

国家自然科学基金项目(30971832)；国家科技支撑计划区域重大专项(2011AA100209-3)

王禹(1986-)，男，湖南湘潭人，硕士，主要从事能源植物栽培研究。E-mail:yyuu205@126.com

易自力(1959-)，男，湖南浏阳人，教授，博士，研究方向为芒属能源植物开发与利用。E-mail:yizili889@163.com

S816;Q945.34

A

1001-0629(2013)01-0069-05