赤霉素对蓝花棘豆种子萌发的影响
2018-12-05，，
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(1.河北农业大学， 河北 保定 071000； 2.中国农业发展银行， 北京 100045)
蓝花棘豆(Oxytropiscoerulea)为豆科棘豆属多年生草本植物，花蓝紫色或紫红色[1]。蓝花棘豆是棘豆属中唯一不使家畜中毒的优质牧草。蓝花棘豆耐寒性极强，生长期长，叶量丰富，适应性强，药用价值及饲用价值高[2]。由于蓝花棘豆种皮坚硬，并而透水性差，导致出苗率极低，出苗不整齐，给生产实践带来诸多不便[3]。种子萌发需要生长激素的刺激，有利于打破种子休眠状态，促进种子萌发速度；赤霉素在种子萌发方面的研究很多，徐本美[4]等研究了蓝花棘豆种子硬实特性；王金妞[5]对内蒙古棘豆属进行了一个分类学的研究；张彦广等[6]研究了不同浓度的矮壮素对蓝花棘豆IAA、GA以及对其花序的影响；而赤霉素对蓝花棘豆种子萌发影响的研究鲜见。蓝花棘豆具有超高的利用价值，故本试验研究了赤霉素对蓝花棘豆种子的萌发特性的影响，以便提高其出产率，更好地发挥作用。
1 材料与方法
1.1 试验材料
蓝花棘豆种子2016年秋季采集于塞罕坝机械林场，冬季于室内阴干保存。
1.2 试验方法
1.2.1 实验前准备
在室温下用30%的过氧化氢溶液(H2O2)浸种消毒15 min，用蒸馏水冲刷干净；为了软化蓝花棘豆种子的种皮，打破其休眠状态，用98%的浓硫酸溶液浸种30 min，随即用蒸馏水充分洗净种子表面残留的浓硫酸待用。
1.2.2 不同GA3溶液处理
该试验设置6个处理，每个处理30粒种子，3次重复。处理1：清水浸种24 h；处理2：100 mg/L赤霉素(GA3)浸种24 h；处理3 ：200 mg/L赤霉素(GA3)浸种24 h；处理4：300 mg/L赤霉素(GA3)浸种24 h；处理5：400 mg/L赤霉素(GA3)浸种24 h；处理6：500 mg/L赤霉素(GA3)浸种24 h；将处理好的培养皿放入恒温培养箱中，萌发条件设置为25 ℃/15 ℃，光照12 h/12 h。每天观察记录种子萌发情况，以种子露白为萌发标志。
1.2.3 指标测定
发芽率(%)=(生成健壮幼苗的种子数/供试种子总数)×100%[7]；
发芽势(%)=(试验种子于第6天发芽种子个数/供试种子总数)×100%[8]；
发芽指数=∑Gt/Dt(式中：Gt为在发芽试验期内每日的发芽种子个数；Dt为对应的种子发芽日数)[9]；
出苗率(%)=(正常成活的幼苗个数/播种的种子总数)×100%。
胚根、胚芽长度的测定：萌发试验结束后，用毫米刻度尺分别测量相应的胚根及胚芽长度。
1.2.4 数据处理
数据使用SPSS 17.0统计软件，进行多重比较。用Excel软件做统计图。
2 结果与分析
2.1 不同浓度的赤霉素处理对蓝花棘豆种子萌发特性的影响
2.1.1 不同浓度的赤霉素处理对蓝花棘豆种子发芽率的影响
不同GA3浓度对蓝花棘豆种子发芽率的影响见图1。由图1可以看出，蓝花棘豆种子的发芽率随着GA3浓度的增高均呈先升高后降低的趋势。对照处理下蓝花棘豆的发芽率最低，在100，200，300，400，500 mg/L等5个不同赤霉素浓度处理条件下，发芽率分别比对照增加了9、14、19、10、2个百分点；在所有的处理中，300 mg/L的GA3处理时使得种子发芽率达到最高峰，与对照及其他处理差异显著。并且在此浓度下蓝花棘豆种子的发芽进程大大提高，第3天就已经开始发芽，明显早于其他处理。
图1 不同浓度的赤霉素处理对蓝花棘豆种子发芽率的影响
2.1.2 不同浓度的赤霉素处理对蓝花棘豆种子发芽势的影响
不同浓度的赤霉素处理对蓝花棘豆种子发芽势的影响见图2。由图2可以看出，蓝花棘豆种子的发芽势随着GA3浓度的增加大致上呈先升高后降低的趋势；蓝花棘豆种子在对照处理下发芽势最低，在100，200，300，400，500 mg/L等5个不同赤霉素浓度处理条件下，发芽势分别比对照提高了33.3%、50%、133.3%、16.7%和50%，在所有处理中，300 mg/L赤霉素浓度处理下发芽势最高，与对照差异显著，与其它处理间差异不显著。
图2 不同浓度的赤霉素处理对蓝花棘豆种子发芽势的影响
2.1.3 不同浓度的赤霉素处理对蓝花棘豆种子发芽指数的影响
不同浓度的赤霉素处理对蓝花棘豆种子发芽指数的影响见图3。由图3可以看出，不同GA3浓度处理对蓝花棘豆种子发芽指数的影响走势与发芽率、发芽势十分相似，呈先升高后降低的趋势。蓝花棘豆种子对照处理下发芽指数较低，在100，200，300，400 mg/L GA3浓度处理下，其发芽指数分别比对照提高了26.3%、38.3%、46.7%、10.9%；其中300 mg/L的赤霉素处理下，蓝花棘豆种子发芽指数最高；但是在500 mg/L GA3浓度处理下，蓝花棘豆种子的发芽指数下降了34.3%；由此可以看出，GA3处理蓝花棘豆种子的结果具有浓度差异，发芽指数的增加具有一个适宜的浓度范围。
图3 不同浓度的赤霉素处理对蓝花棘豆种子发芽指数的影响
2.2 不同浓度的赤霉素处理对蓝花棘豆幼苗的影响
2.2.1 不同浓度的赤霉素处理对蓝花棘豆种子根长和芽长的影响
不同浓度赤霉素对蓝花棘豆种子发芽进度的影响见表1。由表1可以看出，试验中蓝花棘豆幼苗的根长随着赤霉素溶液浓度的增大先升高后逐渐降低，对照处理下胚根长度较低，100，200，400 mg/L赤霉素浓度处理下蓝花棘豆幼苗的根长分别是对照的3倍、2倍和1倍；在300 mg/L赤霉素浓度处理下蓝花棘豆的根长则是对照的4倍，与对照及500 mg/L赤霉素处理差异显著，与其它处理差异不显著。而蓝花棘豆的芽长跟胚根长度变化趋势相同，呈先升高后降低的趋势；在300 mg/L时胚芽长度达到最长，是对照的8倍；200 mg/L和300 mg/L赤霉素溶液处理下的芽长与对照差异显著，而其余3组浓度处理则与对照差异不明显。
从表1可知，不同浓度的赤霉素处理对蓝花棘豆幼苗的根长和芽长具有一定的促进作用，其中，蓝花棘豆幼苗的芽长变化幅度略大于根长，由此可知，赤霉素处理对蓝花棘豆幼苗芽长的影响较之根长的影响相对明显一些。
表1 赤霉素浓度处理下蓝花棘豆幼苗的生长状况
GA3浓度(mg/L)胚根长度(cm)胚芽长度(cm)00.20±0.10a0.10±0.10a1000.63±0.16ab0.30±0.20ab2000.40±0.27ab0.53±0.21bc3000.80±0.10b0.80±0.10c4000.23±0.15ab0.20±0.10ab5000.00±0.16a0.00±0.14a
注：表中相关数据为平均数±标准差；同列中不同的小写字母代表差异性显著(p<0.05)。
2.2.2 不同GA3浓度对蓝花棘豆种子出苗率的影响
不同GA3浓度对蓝花棘豆种子的影响见图4。由图4可以看出，蓝花棘豆种子的出苗率随着GA3浓度的增高呈先升高后降低的趋势，蓝花棘豆种子在对照处理下出苗率最低，在100，200，300，400，500 mg/L的GA3浓度处理下分别比对照提高了25%、58.3%、91.7%、50%和16.7%；其中在300 mg/L时达到最高，是对照处理的2倍，与对照及其他处理差异显著。由此可以说明，赤霉素处理对蓝花棘豆种子出苗率具有促进作用。
图4 不同浓度的赤霉素处理对蓝花棘豆种子出苗率的影响
3 结论与讨论
赤霉素作为植物生长激素，主要的生理作用是打破植物种子休眠，促进种子萌发[10]；但是在实际应用时，植物使用赤霉素需要确认其最适浓度，当植物种子处理时所用的赤霉素浓度低于植物最适浓度时，赤霉素浓度越高对植物生长的促进作用越明显，但当处理所用的赤霉素浓度高于植物最适浓度时，赤霉素浓度越高对植物生长的促进作用越不明显[11]。赤霉素对植物的生长起到促进作用，即低浓度促进高浓度抑制[12-14]。本试验通过测定发芽率、发芽势、发芽指数及幼苗生长状况，从不同角度反映出蓝花棘豆在不同GA3溶液处理下的生长状况。
赤霉素对蓝花棘豆种子萌发及其幼苗生长具有一定的促进作用。随着GA3浓度的升高，GA3溶液对蓝花棘豆种子萌发及出苗率的促进作用先增强后减弱；与穆红梅[15]、高春智[16]、刘智成[17]、郑福超[18]、陆红叶[19]等分别对七叶树、樟子松、苦瓜、映山红、珠芽魔芋等植物的研究结果相同。但是不同的植物种子，最适的赤霉素浓度不同，本研究中，GA3浓度在300 mg/L时，促进作用表现最强，蓝花棘豆种子的发芽率、发芽势、发芽指数及出苗率达到最高，而当GA3浓度达到500 mg/L时，发芽指数与对照相比不升反降，则说明300 mg/L GA3溶液对蓝花棘豆种子萌发的促进最强，而七叶树种子最适赤霉素浓度为150 mg/L[15]，樟子松种子最适赤霉素浓度为200 mg/L[16]，苦瓜种子最适赤霉素浓度为1 000 mg/L[17]，映山红种子最适赤霉素浓度为100 mg/L[18]，珠芽魔芋种子最适赤霉素浓度为50 mg/L[19]。植物种子在最适宜的赤霉素浓度处理下，促进作用明显，但当其超过最适浓度后，促进作用不明显。所以不同植物种子在用赤霉素进行种子处理时合适的浓度的选择非常重要。
刘晓兰等研究表明，随着赤霉素浓度的升高，野火球幼苗的根长及芽长呈先升高后下降的趋势，并在300 mg/L时达最大值[20]。证明赤霉素对野火球的芽长有直接影响。而本试验的研究结果与其相一致，可知，赤霉素浓度处理对蓝花棘豆幼苗芽的生长影响较之根长生长相对明显一些。
目前，国内外对于蓝花棘豆种子萌发特性的研究比较缺乏，本次试验主要是研究GA3处理对蓝花棘豆种子萌发的影响，为今后试验或者实地种植等提供参考，以提高蓝花棘豆的萌发率，为实际生产提供理论依据，达到保持和提高蓝花棘豆种子活力的目的。
