马唐种子休眠解除方法研究

邹婷婷　王艳　金晨钟

摘要 马唐是南方农田主要杂草，对农作物危害很大。本试验以马唐种子为试验材料，采用不同浓度的GA3、KNO3、NaOH、HCl处理马唐种子，打破马唐种子休眠和提高种子活力。结果表明：经GA3和KNO3浸泡处理48 h后，除0.005 g/L GA3外，GA3和KNO3均能提高马唐种子的萌发率、发芽势和发芽指数，其中以0.400 g/L GA3和52.00 g/L KNO3处理打破休眠的效果最好，萌发率达到87%和77%。低浓度NaOH与HCl促进马唐种子萌发，高浓度抑制种子的萌发，马唐种子经6.500 g/L NaOH和2.250 g/L HCl处理后萌发率达到71%和73%。而且经0.400 g/L GA3、52.000 g/L KNO3、6.500 g/L NaOH、2.250 g/L HCl处理后，马唐种子活力也显著提高。

关键词 马唐；休眠；种子萌发；种子活力

中图分类号 S451 文献标识码 A 文章编号 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.）属禾本科一年生杂草，适应性极强，广泛分布在全国各地，尤其在南方地区，是蔬菜田常发生的主要杂草之一[1]。马唐繁殖能力极强，花果期持续时间长，一般6—11月马唐抽穗，马唐种子边成熟边脱落，对农作物危害性极大，但马唐同时也是重要的农田杂草和重金属污染的修复植物。目前对马唐的研究主要集中在马唐的发生与防治、重金属污染土壤修复、水土保持等方面[2-7]。由于马唐的花果期很长，且其种子具有一定的休眠期，田间很难根除[8]，同时其休眠特性也给除草剂靶标材料的培育带来困难，弄清马唐种子解除休眠方法有利于开展对马唐防除和利用的深入研究。前人对解除不同杂草种子的休眠已有一定的研究，如因种胚未成熟休眠种子一般采用赤霉素GA3处理；种皮障碍的种子一般采用水或酸碱浸泡种子、物理去皮、变温处理等方式处理[9-10]。目前，关于马唐种子的休眠机理和解除休眠方法的研究尚少见报道，本试验采用GA3、KNO3、NaOH、HCl处理马唐种子，研究其对马唐种子发芽的影响，以期找出解除马唐种子休眠的最佳方法，为研究马唐的发生、抗性机理、利用及防除提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试马唐种子于2015年9月在娄底市富冲村的孙水河旁油菜地采集，种子经自然风干，3周后置于纸袋内室温存储备用。GA3（含量20%）为美裔华仑生物科学公司产品，其他试剂均为国产分析纯。

1.2 试验方法

1.2.1 浸种与萌发。精选无病、籽粒饱满的马唐种子分别浸于蒸馏水（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，然后用蒸馏水冲洗干净种子，选取已浸泡的种子各 100 粒，置于铺有2层滤纸的 9 cm 的培养皿中，每个培养皿中加入6 mL蒸馏水，保鲜膜包裹培养皿，置于Conviron探入式植物生长箱内培养萌发，并且于处理后的第2、6、10、14天在每个培养皿各补充2 mL相应溶液。培养条件为25 ℃，每天光照14 h，光照强度为2 500 lx，相对湿度80%，连续观察 14 d。

马唐种子的萌发率、发芽指数、发芽势计算公式具体如下：

萌发率（%）=Gt/Gn×100

式中，Gt为发芽终止时全部正常发芽种子数，Gn为供试种子总数。

发芽指数=Ga/da

式中，Ga为在a日内的发芽数，da为发芽日数。

发芽势=G5/Gn

式中，G5为5 d种子的萌发数。

1.2.2 种子活力的测定。通过测定种子脱氢酶的活性来表现种子活力[11-12]。将马唐种子按1.2.1浸种处理后，取100粒种子沿胚的中心纵切，将1/2种子放在铺有湿润滤纸的培养皿内，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为对照），使每粒种子完全被淹灭，置于35 ℃恒温培养箱中培养2 h，观察染色情况并记录被染色种子数，统计结果并计算具活力种子的百分率。

种子活力（%）=染成红色的种子粒数/种子总粒数×100

1.3 数据处理

显著性差异采用SPSS 13.0软件进行分析，采用ANOVA法（LSD）进行差异分析，P<0.05。

2 结果与分析

2.1 不同浓度GA3对马唐种子萌发的影响

从表1、图1可知，用0.005～0.400 g/L的GA3处理后，马唐种子发芽率、发芽指数、发芽势均随GA3处理浓度的增加而逐渐增加，除0.005 g/L的浓度外，其余各值均高于对照处理，且发芽率的值随时间的延长而有所增大。用蒸馏水浸泡（CK）的马唐种子萌发率为49%，说明大部分马唐种子处于休眠状态，而用GA3处理马唐种子后，能提高马唐的萌发率。如当GA3为0.400 g /L时，萌发率达87%，发芽势达72%，发芽指数为22.59，表明0.400 g/L GA3处理马唐种子的萌发效果较佳。

2.2 不同浓度KNO3对马唐种子萌发的影响

由表1、图 2可知，种子萌发在第7天基本完成，不同浓度的KNO3对马唐种子萌发率、发芽势和发芽指数均有影响，用3.250～52.000 g/L KNO3处理马唐种子后其萌发率、发芽势和发芽指数均高于对照处理，当KNO3 浓度为52.000 g/L处理时，马唐种子的萌发率、发芽势和发芽指数分别达到77%、67%和20.49。

2.3 不同浓度NaOH对马唐种子萌发的影响

从表1、图3可知，3.250 g/L NaOH处理马唐时其萌发率为44%，发芽势为36%，发芽指数为11.42，均低于对照处理。当NaOH 浓度提高到6.500 g/L时，萌发率达到71%，发芽势达到49%，发芽指数达到16.38，说明在这个处理浓度下，能够促进种子萌发。然而，当NaOH 浓度提高至13.000～52.000 g/L时，NaOH完全抑制了马唐种子的萌发，1～10 d的萌发率均为0。因此，过低和过高浓度的 NaOH均不利于马唐种子的萌发。

2.4 不同浓度HCl对马唐种子萌发的影响

从表1、图4可知，HCl浓度为4.500 g/L时，马唐种子萌发率、发芽势和发芽指数有所提高；当HCl浓度为2.250 g/L时，马唐种子萌发率、发芽势和发芽指数分别达到73%、64%和19.41%，当HCl浓度大于4.500 g/L时抑制了马唐种子的萌发，说明低浓度的HCl能促进马唐种子的萌发，而高浓度的HCl抑制了种子的萌发。

2.5 GA3、KNO3、NaOH、HCl对马唐种子活力的影响

根据上述试验结果，分别选取各自最佳的浓度进行处理后，通过种子胚中脱氢酶衡量种子活力，其中GA3、KNO3、NaOH、HCl的使用浓度分别为0.400、52.000、6.500、2.250 g/L，用TTC法检测种子活力发现，种子活力值分别为88%、79%、76%和76%，且均显著高于对照处理值（55%）。同时，GA3处理的马唐种子活力显著高于KNO3、NaOH、HCl，其趋势与萌发率测定的结果相一致，4种试剂均提高了马唐种子的活力，但以0.400 g/L GA3的处理能显著促进马唐的种子活力（图5）。

3 结论与讨论

试验结果表明，对具有休眠习性新采摘的马唐种子，采用GA3、KNO3、NaOH、HCl浸泡处理马唐种子能提高马唐种子的萌发率，有利于打破种子休眠，提高种子活力。其中，以0.400 g/L GA3的处理效果最佳。

植物外源激素和生长调节物质在合适的范围内能促进植物种子的萌发，GA3促进种子萌发的原因可能是GA3激活种子的酶活性，使蛋白质和核酸合成加速，提高了种子的发芽率[13]。刘彩红和李成云[14]的研究表明，300 μg/g GA3能促进吉生羊草和野生羊草种子的发芽；王 非等[15]的研究显示，高浓度的GA3能促进铁线莲种子的萌发。本试验也发现，高浓度的GA3能够明显提高马唐种子的发芽率、发芽势和发芽指数，同时种子活力也明显提高。

种子的种皮是制约萌发的因素之一，Gallart等[16]试验表明，马唐种子的包围结构如种皮和外桴等阻碍了种子的萌发。一般而言，用酸和碱能够软化种皮，促进种子发芽，王彦雕等[17]用高濃度的NaOH和H2SO4处理白刺种子，显著地提高了白刺种子的发芽率，缩短了萌发时间和萌发总天数。本试验也得到了相似的结果，低浓度的NaOH和HCl能够提高马唐种子的发芽率与种子活力，但当酸和碱的浓度提高时，种子发芽受到抑制，可能是马唐种子的硬实程度比较低，比较高浓度的强酸和强碱软化种皮后对种子中的活性物质造成伤害。

杂草种子休眠是进化上对于不利环境自我保护的选择。大田生产上，打破杂草种子的正常休眠能减少杂草的发生。Turner和van Acker[18]发现肥料中的KNO3能打破未成熟马唐种子的休眠；谢桂英等[19]的研究表明，KNO3浸泡龙葵种子能解除种子的休眠。本试验也得到了相似的结果，52.000 g/L KNO3处理的马唐种子的萌发率、发芽势、发芽指数和种子活力均有所提高。

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