狗尾草种子休眠破除方法研究

郭瑞峰，张建华，关望辉，王慧贤，曹昌林，白文斌

（山西省农业科学院高粱研究所，高粱遗传与种质创新山西省重点实验室，山西晋中030600）

狗尾草种子休眠破除方法研究

郭瑞峰，张建华，关望辉，王慧贤，曹昌林，白文斌

（山西省农业科学院高粱研究所，高粱遗传与种质创新山西省重点实验室，山西晋中030600）

采用化学和物理处理方法研究了不同水温、不同浓度GA3和不同时间25%盐酸浸种处理方法对狗尾草种子休眠的解除效果。结果表明，随着水温的升高、GA3浓度的增加、盐酸浸种时间的延长，萌发率均呈现出先增大后减小的变化趋势，当水温为70℃时，萌发率达到最大，为23.67%；当GA3质量浓度为800 mg/L时，萌发率达到最大，为36.67%；当25%盐酸浸种4 min时，萌发率达到最大，为34.00%。3种处理均可以不同程度地解除狗尾草种子的休眠，提高其发芽势、发芽率和活力指数，其中，GA3浸种浓度和25%盐酸浸种时间效果较佳。

狗尾草；休眠；种子；杂草防除

狗尾草（Setaria viridis）又称“谷莠子”，为禾本科1年生草本植物，广泛分布于世界各地，为农田常见杂草之一，主要危害谷子、玉米、高粱、豆类等旱作物。狗尾草种子发芽适宜温度为15～30℃，出土适宜深度为2～5 cm，其具有很强的休眠特性[1-2]。

休眠是指在适宜的萌发条件下，具有正常活力的种子不能萌发或者萌发延迟的现象，其受到内在因素和外在环境的共同影响[3]。研究表明，影响植物种子休眠的因素主要为种皮透水性差、种子内存在萌发抑制物质、种子内缺少萌发所需的激素[4]。由于其种子的休眠特性，给实际生产和科学研究带来了诸多不便，鉴于此，科学工作者开展了关于植物种子的休眠机制及相应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，而关于农田杂草种子破除休眠的研究较少，已见的报道有苘麻[11]、藜[12]、稻稗[13]、曼陀罗[14]、马鞭草[15]等，田间杂草种子由于具有复杂的休眠特性，导致萌发期不同，在田间杂草防除过程中，很难一次性防除，研究探索杂草种子的休眠机制及破除方法对于农田杂草防治具有重要的意义。

狗尾草作为农田杂草的优势种，严重危害高粱、玉米、谷子等作物的生长，本试验研究了狗尾草休眠破除的方法，旨在为加快化学防除药剂的筛选、狗尾草的抗性研究以及狗尾草防除提供理论基础。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试材料为狗尾草种子，采自山西省农业科学院高粱研究所东白试验基地，将采集到的狗尾草种子在室温条件下自然晾干，装入种子袋室温保存备用。供试药剂为75%赤霉酸结晶粉（GA3，上海同瑞生物科技有限公司），35%盐酸（分析纯，天津化学试剂有限公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 温度对解除狗尾草种子休眠的影响选取外观完整，饱满度、均匀度一致的狗尾草种子置于50，60，70，80℃的水中浸泡48 h，浸种后用蒸馏水冲洗，并用滤纸吸干种子表面的水分。以在室温（25℃）条件下用蒸馏水浸泡的狗尾草种子48 h为对照。

1.2.2 GA3对解除狗尾草种子休眠的影响选取外观完整，饱满度、均匀度一致的狗尾草种子分别用GA3溶液100，200，400，800，1 200，1 600 mg/L进行浸种处理，浸种时间为24 h。浸种后处理同1.2.1。

1.2.3 盐酸对解除狗尾草种子休眠的影响选取外观完整，饱满度、均匀度一致的狗尾草种子分别用25%盐酸溶液进行浸种处理，浸种时间分别为1，2，3，4，5 min，浸种后处理同1.2.1。

1.2.4 种子发芽试验[9]种子萌发试验模拟田间气候条件分别在人工气候箱中进行。挑选预处理后的外观完整，饱满度、均匀度一致的狗尾草种子50粒放置于带有滤纸的培养皿中，加5 mL蒸馏水并覆盖保鲜膜，以保持种子萌发所必需的湿度条件。然后将培养皿放入人工气候培养箱中（温度（28± 1）℃，光照12 L/12 D，光强6 000 lx）。每个处理重复3次，每天观察记录各处理的发芽情况，以根长达到种子长度为发芽标准。第3天计算发芽势，第7天计算发芽率。种子发芽试验结束后，将狗尾草幼苗置于80℃的烘箱中干燥24 h，称其干质量（以g为单位）。分别计算发芽势、发芽率及简化活力指数，并用DPS软件进行统计分析。

发芽势＝发芽试验初期（3 d）正常发芽的种子数/供试种子数×100%（1）

发芽率＝发芽试验终期（7 d）正常发芽的种子数/供试种子数×100%（2）

简化活力指数＝发芽率×幼苗干质量（3）

2 结果与分析

2.1 温水处理对解除狗尾草种子休眠的影响

温水处理对狗尾草种子休眠的影响如表1所示。由表1可知，狗尾草种子经过不同温度的蒸馏水浸种48 h后，随着水温的不断上升，狗尾草种子发芽势、发芽率及简化活力指数与对照相比，均有不同程度的提高，当水温为70℃时，发芽势为23.67%，发芽率为23.67%，简化活力指数为0.576 4，均达到最大，当水温继续增加至80℃，发芽势、发芽率及简化活力指数均有所降低，说明温度过高和过低均不利于狗尾草种子的萌发。所以，当水温为70℃时，最适合狗尾草休眠种子萌发。

表1 温水处理对狗尾草种子休眠的影响

2.2 GA3对解除狗尾草种子休眠的影响

从表2可以看出，狗尾草种子发芽势、发芽率及简化活力指数均随着GA3质量浓度的增加，呈现出先增加后减小的趋势，当质量浓度为800 mg/L时，发芽势为33.67%、发芽率为36.67%，简化活力指数为1.038 9，均达到最大；当继续增加GA3浓度时，发芽势、发芽率及简化活力指数开始下降，从而表明GA3质量浓度的增加抑制了狗尾草种子的萌发，原因是由于GA3是一种植物激素，低浓度促进生长，高浓度抑制生长。所以，当GA3质量浓度为800 mg/L时，最适合对狗尾草种子休眠的破除，促使其萌发。

表2 不同浓度GA3处理对狗尾草种子休眠的影响

2.3 盐酸对解除狗尾草种子休眠的影响

由表3可知，利用25%盐酸处理狗尾草种子，随着浸种时间从1 min增加到4 min，发芽势、发芽率及简化活力指数均逐渐提高，当浸种时间达到4 min时，发芽势、发芽率及简化活力指数达到最大，分别为26.67%，34.00%，0.885 1；当继续增加浸种时间至5 min时，发芽势、发芽率及简化活力指数不升反降，其原因是由于盐酸浸种主要克服种皮障碍导致的休眠，浸种时间过长可能破坏了种子内部组织结构，抑制了其萌发。所以，利用25%HCl处理狗尾草种子，浸种时间为4 min最佳。

表3 25%HCl不同处理时间对狗尾草种子休眠的影响

3 讨论与结论

杂草种子的休眠是杂草生长发育过程中具有的重要生物学特性，能使其安全度过外界恶劣的环境，从而保障其种族的延续性。在农田杂草防除过程中，解除杂草种子的休眠对于杂草防治的研究至关重要，目前解除杂草种子休眠的方法主要有化学法、物理法和生物法[15-18]。由于杂草种子休眠原因具有多样性，不同的处理方法导致种子的萌发也各异。

通过采用温水浸种处理、GA3浸种处理以及25%HCl浸种处理对狗尾草种子休眠破除的研究结果表明，3种处理方法与对照组相比，均能不同程度地促进狗尾草种子的萌发。温水浸种处理后，狗尾草种子的发芽率随着水温的升高呈现先增大后减小的趋势，当水温为70℃时，发芽率达到最大，为23.67%。张建华等[12]研究表明，当温水处理藜种子时，藜的发芽率可以达到44.00%，不同的杂草种子，温水处理后，其萌发率也有所不同。本研究结果表明，GA3浸种处理后，狗尾草种子的萌发率随着GA3浓度的增加呈现先增大后减小的趋势，表现为低浓度促进萌发，高浓度抑制萌发，与慕小倩等[14]研究结果一致。25%HCl浸种处理后，萌发率随着浸种时间的延长呈现先增大后减小的趋势。本研究结果表明，GA3浸种处理与25%HCl浸种处理对促进狗尾草种子萌发更为有效。

随着植物种子休眠特性的深入研究，休眠这一生物学特性必将应用于杂草防除领域，通过改变其休眠进程，使杂草不能利用休眠这一生物学特性度过外界恶劣的环境，从而达到防除的目的[19]。

［1］贾风勤，李幼龙，张会群.温度对狗尾草和金色狗尾草植物种子萌发的影响[J].种子，2016，35（4）：30-33.

［2］朴英，付迎春，胡凡.狗尾草和反枝苋种子萌发条件的研究[J].黑龙江农业科学，2004（4）：23-24.

［3］帅海威，孟永杰，罗晓峰，等.生长素调控种子的休眠与萌发[J].遗传，2016，38（4）：314-322.

［4］田志慧，沈国辉.杂草种子休眠与萌发调控的研究进展[J].上海农业学报，2015，31（2）：137-141.

［5］张丹，张金政，孙国峰，等.细叶鸢尾种子休眠原因及解除休眠的方法研究[J].草业学报，2011，20（6）：109-117.

［6］王贵元，王琴.不同温度、不同GA3浓度处理对枇杷种子萌发及幼苗生长的影响[J].天津农业科学，2015，21（1）：110-113.

［7］李鲜花，张颖，罗彩云.低温层积处理对北京丁香种子萌发的影响[J].山西农业科学，2015，43（3）：277-279.

［8］黄晓辉，胡小文，徐宗海，等.羊草种子休眠和萌发的激素调控研究[J].草业学报，2013，22（5）：183-189.

［9］陈云风，张金才.解除水稻种子休眠效应的研究[J].种子，2014，33（1）：87-89.

［10］赵鹏，白晓雷，韩海霞，等.赤霉素对不同温度下沙芥种子萌发特性及α-淀粉酶活性的影响[J].华北农学报，2011，26（1）：127-130.

［11］常青山，张利霞，刘晶，等.苘麻种子休眠机理及破眠方法[J].植物生理学报，2016，52（6）：967-974.

［12］张建华，董良利，曹昌林，等.解除藜种子休眠的方法研究[J].农学学报，2015，5（7）：47-50.

［13］李敏，师慧，刘蓝坤，等.解除稻稗种子休眠方法的研究[J].种子，2016，35（9）：94-97.

［14］慕小倩，史雷，赵云青，等.曼陀罗种子休眠机理与破眠方法研究[J].西北植物学报，2011，31（4）：683-689.

［15］BARRETOB C，SANTOS F MG，GARCIA Q S.Seed dormancy in Stachytarpheta species（Verbenaceae）fromhigh-altitude sites in south-eastern Brazil[J].Flora，2016，225：37-44.

［16］NE'E G，XIANG Y，SOPPE W J J.The release of dormancy，a wake-up call for seeds to germinate[J].Current Opinion in Plant Biology，2017，35：8-14.

［17］杨文秀，杨忠仁，李红艳，等.促进植物种子萌发及解除休眠方法的研究[J].内蒙古农业大学学报，2008，29（2）：221-224.

［18］鱼小军，王芳，龙瑞军.破除种子休眠方法研究进展[J].种子，2005，24（7）：46-49.

［19］史娜，赵长山，李岩.多年生杂草休眠及其调控研究概述[J].东北农业大学学报，2009，40（7）：123-127.

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

山西省农业科学院特色农业技术攻关项目（YGG17013）；国家科技支撑计划项目（2014BAD07B02）

郭瑞峰（1984-），男，山西吕梁人，助理研究员，主要从事农田杂草防治研究工作。白文斌为通信作者。