4种柱花草种子发育研究

张 瑜， 严琳玲， 罗小燕， 白昌军

（中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所（农业部热带作物种质资源利用重点开放实验）， 海南 儋州571737）

柱花草属（Stylosanthes SW.）为多年生豆科植物，广泛分布于世界热带、亚热带地区。柱花草性喜湿热，耐酸瘦土，抗炭疽病，适生于我国热带、南亚热带地区，柱花草产量高，枝叶营养丰富，干物质粗蛋白含量为15%～16%，同时含有多种氨基酸，是畜禽的优良饲料。柱花草根系发达并具有生物固氮能力，可固氮225～300kg／667m2，是幼龄果园和热带经济林的理想绿肥作物，对防止雨水冲刷、保持水土、改良和培肥土壤、促进果树、林木生长发育具有显著作用［1－8］。中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所在20世纪80年代从国外引进的柱花草种质，并从中选育出了一批优良的豆科牧草新品种，在海南、广东、广西等省区的推广面积约26.7万hm2。目前，关于柱花草的研究主要集中于植株形态、高产栽培技术、种子生产技术、品质、抗性、品种选育、饲料开发以及遗传多样性研究等几个方面［9－15］，对种子萌发的研究主要集中在抵抗外界不良环境的胁迫和提高种子萌发率方面，对种子的发育过程很少涉及，因此了解柱花草种子发育过程对生产和选育优异种质有实际意义。本试验对4种柱花草的种子发育过程进行观测，细化种子的发芽，为今后研究柱花草种子相关特性和发育机理提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验所用柱花草种子采于中国热带农业科学院海南儋州院区牧草基地，分别为：热研2号柱花草（Stylosanthes guianensis SW.cv.Reyan No.2）、维 拉诺有钩柱花草（Stylosanthes hamata （L.）Taub.cv.Verano）、西卡柱花草（Stylosanthes scabra Vog cv.Seca）、马弓型柱花草（Stylosanthes hippocampoides Fine stem stylo）。4种柱花草种子的千粒重分别为2.70，1.85，1.95g 和 2.14g。

1.2 主要试验仪器

数显游标卡尺（上海首丰精密仪器有限公司，500系列）、奥林巴斯SZX16体视显微镜［奥林巴斯株式会社，SZX 16（物镜 SDF PLAPO 2XPFC和1XPF）］、DP 72数码成像系统（奥林巴斯株式会社，DP 72）。

1.3 方 法

各选取50粒饱满健康、大小一致的种子进行发芽试验，设4个重复。播种前用80℃热水浸泡20～30 min后取出冷却，将处理后的种子播种于铺有2层滤纸（相对湿度60%～80%）的培养皿中，放入培养箱（25℃，湿度为80%～90%）中进行发芽，每隔2d喷1次水保持滤纸的湿润［16］。

1.4 形态观测

分别于发芽的第1、2、3、4、5、6、7天取样观察并测量，至第8天结束。每次选择10株长势均匀的幼苗，进行胚芽和胚根长度的测量，取平均值。每次观测时挑出腐烂霉变的种子丢掉。

1.5 数据处理

试验数据分别用 Excel 2003和SAS 9.0软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 4种柱花草种子发育过程

种子发育是指种子从吸胀作用开始的一系列有序的生理过程和形态发生过程，包括萌动期和发芽期。种子萌动期通常到种子露白为止，种子萌动后胚根突破种皮种子开始发芽，进入发芽期［16］。从发芽开始到第7天，子叶中所贮藏的物质已被完全吸收，柱花草种子生长成为新的幼苗。本试验中4种柱花草种子发育过程中形态变化过程基本相同，但存在明显差异。

图1 热研2号柱花草种子萌发过程

2.1.1 热研2号柱花草种子发育过程

热研2号柱花草在种胚长（0.3±0.03）cm 时停止生长，胚根突破种皮，种子开始露白，种子由胚生长过渡成为幼芽生长。当幼芽生长到（5.71±0.07）cm时子叶展开，在发芽第6天，幼芽长（6.75±0.06）cm 时长出须根，第7天胚芽伸出（图1）。

2.1.2 维拉诺有钩柱花草种子发育过程

维拉诺有钩柱花草在种胚长（0.2±0.04）cm 时停止生长，种子开始露白。在发芽第3天，幼芽长（3.22±0.06）cm 时长出须根。当幼芽生长到（4.16±0.14）cm时子叶展开，到第5天胚芽伸出（图2）。

2.1.3 西卡柱花草种子发育过程

西卡柱花草在种胚长（0.2±0.07）cm 时停止生长，胚根突破种皮。当幼芽生长到（4.00±0.09）cm 时子叶展开胚轴伸长。生长到第4天，幼芽长（5.0 4±0.13）cm时，胚芽伸出，至发芽结束也未观察到有须根出现，须根可以提高植株吸收水分和养分的效率（图3）。

2.1.4 马弓形柱花草种子发育过程

马弓形柱花草在种胚长（0.2±0.02）cm 时停止生长，种子开始露白，当幼芽生长到（3.22±0.09）cm 时子叶展开。在发芽第6天，幼芽长（4.61±0.06）cm 时长出须根，胚芽伸出（图4）。

2.2 4种柱花草种子萌发过程中的幼芽长（包括胚根）比较

随着发芽时间的增加，幼芽长也在持续增加，但生长幅度不相同。在萌动前期，萌发速度最快的是热研2号柱花草和马弓形柱花草，生长幅度均达到了250%；在发芽后期，种子萌发速度减缓，其中热研2号柱花草种子的生长幅度最高，达到100%。从萌发开始到第7天，幼芽生长幅度最高为西卡柱花草，生长幅度最低的是维拉诺有钩柱花草。由此可以得出，在萌发前期热研2号柱花草、有钩柱花草和马弓形柱花草种子的胚乳中贮藏的营养物质大量降解，加快幼芽发育，而西卡柱花草的生长加速则在萌发后期，持续时间较长。

在种子萌发前期（第1～3天）幼芽生长最快的为西卡柱花草；在萌发中期（第3～5天）幼芽生长减缓，其中热研2号柱花草的幼芽增长较快；在萌发后期（第5～7天）幼芽生长略有增加，西卡柱花草幼芽增长最多。在整个萌发阶段，马弓形柱花草的幼芽生长量最少，发育最慢。

图2 维拉诺有钩柱花草种子萌发过程

图4 马弓形柱花草种子萌发过程

表1 种子不同萌发时期的幼芽长度的方差分析

在4种柱花草种子萌发期间，幼芽生长存在差异（见表1）。在种子萌发的第1天，4个品种的幼芽长差异不显著；在种子萌发的第2天，除马弓形柱花草外，其余3种柱花草的幼芽长差异不显著；到萌发的第3天，热研2号柱花草和西卡柱花草的幼芽长差异不显著，较有钩柱花草和马弓形柱花草差异显著；到萌发第4天，有钩柱花草和马弓形柱花草差异不显著，较其它2种柱花草差异显著；到萌发第5天，热研2号柱花草和西卡柱花草幼芽长差异不显著，较有钩柱花草和马弓形柱花草差异显著；在发芽的第6天和第7天，4个品种柱花草的幼芽长差异显著。

图5 4种柱花草种子萌发过程中幼芽长比较

3 结 论

4个品种的柱花草从种子萌发开始到第7天，幼芽生长幅度最高为西卡柱花草，生长幅度最低是有钩柱花草，萌发速度最快是热研2号柱花草。在整个萌发阶段，马弓形柱花草幼芽生长量最少，发育最慢。在萌发初期，4个品种的幼芽生长差异不显著，到萌发后期，幼芽长差异显著。

4 讨 论

目前国内对种子萌发过程中的形态变化研究主要集中在兰科石斛属植物和大戟科木薯属植物上。崔秋华等对齿瓣石斛的种子进行研究，对种子萌发中的形态发育过程进行观察，为齿瓣石斛种子的无菌萌发提供选择依据［17］。陆柳英等对广西3个木薯品种（系）果实、种子和胚生长发育情况进行初步调查研究，开展幼胚离体培养技术研究，为广西木薯杂交育种提供理论参考和技术支撑［18］。对柱花草种子的研究主要是探寻提高柱花草种子的萌发、抵抗外界不良环境的胁迫等方面［19－21］，对柱花草种子发育和萌发的形态变化研究鲜见报道。本试验中仅涉及了种子发育过程中幼芽的外部形态变化和种间差异研究，今后可增加解剖观察，完善种子发育研究。

全世界柱花草约有50种，在热带豆科牧草生产中占有重要地位。本试验选取了4种具有热区代表性的柱花草为研究对象。热研2号柱花草为匍匐或半匍匐型，小叶具短绒毛；有钩柱花草直立茎的高度可达1.0 m；西卡柱花草株高达1.5m，小叶两面被毛，带粘性；马弓形柱花草植株较矮小。4个品种在植株外观和生长指标上的不同，可能和最初种子发育差异有关系，本试验的研究结果在幼芽的形态变化上得到证实，但不能作为划分种间的依据，需要对发育过程中营养物质代谢进行研究去验证。

［1］蒋昌顺.我国对柱花草属不同种的研究与利用［J］.热带作物研究，1995（3）：64－70.

［2］Zhai HaiRui，Zhou HanLin，Yang JinSong，et al.Cai Identication and Characteristics of Lactic Acid Bacteria Isolated from Stylosanthes guianensis sw［J］.Advanced Materials Research，2011：361－363，701.

［3］黄冬芬，王朋，文稀，等.4份柱花草耐铝胁迫的差异［J］.热带作物学报，2012（1）：15－19.

［4］Yuan Xuejun，Liao Li，Liu Guodao，et al.Plant regeneration system from cotyledons derived calluses cultures of Stylosanthes guianensis cv.Reyan 2［J］.African Journal of Biotechnology，2011，56：11 919－11 924.

［5］张宣宣，黄佑谊，邱质华，等.柱花草生产、加工与开发利用技术研究［J］.热带农业工程，2011（1）：4－7.

［6］龙会英，何华玄，张德，等.干热河谷退化山地柱花草品种（系）比较试验［J］.草业学报，2011（6）：230－236.

［7］唐燕琼，李瑞梅，符少萍，等.柱花草种质植物学特征比较分析［J］.江西农业大学学报，2011（4）：629－635.

［8］Liu G D，Phaikaew C，Stur W W.Status of Stylosanthes development in other countries.II.Stylosanthes development and utilisation in China and south－east Asia［J］.Tropical Grasslands，1997，31：460－466.

［9］郇树乾，白昌军，王志勇，等.不同添加剂对热研二号柱花草青贮品质的影响［J］.广东农业科学，2011（16）：82－84.

［10］张劲松，刘国道，郭振飞.柱花草编码CP 12蛋白的cDNA克隆及其序列分析［J］.热带作物学报，2011（6）：1 102－1 105.

［11］白昌军，刘国道，王东劲，等.高产抗病圭亚那柱花草综合性状评价［J］.热带作物学报，2004（02）：87－94.

［12］任莉，易克贤，陈河龙，等.热带豆科牧草柱花草对泌乳奶牛产奶性能的影响［J］.饲料工业，2011（13）：54－57.

［13］白昌军，刘国道，陈志权，等.热研20号太空柱花草选育研究报告［J］.热带作物学报，2011，32（01）：33－41.

［14］黄耿磊，黄冬芬，刘国道，等.镉胁迫对3个品种圭亚那柱花草镉积累和矿质养分吸收的影响［J］.热带作物学报，2011（4）：598－602.

［15］Liu Q，Zhang J，Shi S，et al.The effects of wilting and storage temperatures on the fermentation quality and aerobic stability of stylo silage［J］.Anim Sci J，2011，82：549－553.

［16］傅家瑞.种子生理学（第一版）［M］.北京：科学出版社，1985.

［17］崔秋华，孙永玉，李昆，等.齿瓣石斛种子保存和萌发形态发育过程研究［J］.江西农业大学学报，2012，34（3）：533－536.

［18］陆柳英，曾文丹，谢向誉，等.广西木薯胚发育调查及幼胚离体培养［J］.南方农业学报，2014，45（9）：1 539－1 544.

［19］韦锦益，姚娜，赖志强，等.干旱胁迫下柱花草种子的萌发特性［J］.南方农业学报，2014，44（12）：1 977－1 980.

［20］严琳玲，张瑜，白昌军.酸性条件下柱花草属种子萌芽对铝胁迫的响应［J］.广东农业科学，2014（20）：41－45.

［21］张莹，刘金祥，张德罡.赤霉素对柱花草种子萌发的影响［J］.草原与草坪，2013，33（2）：21－25.