机械处理对莫拉特Ⅱ杂交臂形草种子休眠的破除效果

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(1.云南农业大学动物科技学院，昆明 650201； 2.普洱市思茅区畜牧工作站，云南 普洱 665000；3.信阳职业技术学院，河南 信阳 464000)

臂形草原产于非洲东部乌干达，是禾本科臂形草属(Brachiaria. Griseb )丛生型多年生C4植物，茎直立或匍匐，国外统称为旗草(palisade grass或signal grass)[1-2]。主要分布于非洲、美洲、澳大利亚及亚洲，广泛种植于热带及亚热带地区，在草业生产、水土保持及石漠化治理中起着非常重要的作用[3-6]。邢诒能报道，在海南干旱、半干旱地区，臂形草可与有钩柱花草(Stylosantheshamata)、糖密草(Melinisminutiflora)、大翼豆(Macroptilumatropurpureum)等牧草混播，建植的混播人工草地草层高约80 cm，鲜草产量高，营养丰富，粗蛋白含量显著高于天然草地，且载畜量较天然草地提高了3～4倍[7]。臂形草基生蘖和茎生蘖分生能力强，能抑制杂草，特别能抑制飞机草(Eupatorumodoratum)在南方的蔓延，耐放牧，耐火烧，在水土流失严重的地区种植可作为先锋草种使用[4]。由于臂形草种子边成熟边脱落，落粒性强，种子采收较为困难，且种子结实率和发芽率都低，休眠现象严重，导致种子产量和质量不高，极大地限制了其种植和推广[4,8]。

种子休眠(Seed Dormancy)由种子本身的遗传特性所决定，但环境因素在很大程度上也会影响种子的休眠特性。目前，对原产热带、长期生产在高温高湿环境下的杂交臂形草的休眠原因尚不清楚。以莫拉特Ⅱ杂交臂形草(Brachiariahybridcv. Mulato Ⅱ)的净种子为试验材料，研究机械处理破除其休眠的效果，旨在为下一步探明其种子休眠机理提供理论依据，同时为其播种前的预处理提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 供试材料

原始材料来自云南省普洱市永强牧业养殖基地的莫拉特Ⅱ杂交臂形草人工草地采收的大田种子。种子风干后，采用荷兰产Selecta种子重力分离机分离去杂。清选后的净种子作为试验材料。

1.2 试验方法

1.2.1种子生活力检测

随机选取100粒种子，采用TTC图像法[9]测定种子生活力。3次重复。

1.2.2种子处理

试验前，用1.5% 硫酸铜溶液浸泡种子，消毒10 min，风干，进行机械处理。处理方法包括：

1) 刺破种皮：用镊子固定种子，再用解剖针将其种皮刺破。

2) 去除稃片：首先将适量种子平摊于一张磨砂纸之上，然后固定磨砂纸、用另一张磨砂纸来回搓动种子，使其稃片脱落。

3) 去除稃片+刺破种皮：用磨砂纸搓去稃片后，再用解剖针刺破种皮。

1.2.3发芽试验

按照云南省技术监督局DB/5300 B 20001-91《牧草种子检验规程》[10]，将预处理后的种子置于标准发芽床，在人工气候箱内进行发芽试验，以未经处理的种子为对照，3次重复，每重复100粒种子。发芽温度为(25±1)℃，24 h 光照。结合浇水，每天定时观测种子的发芽情况，并以芽长为种长的50%作为发芽标准[11]；分别以第10天和第21天萌发的百分率计为发芽势和发芽率[12]。试验结束后(第21天)，每重复随机抽取10株幼苗测其根长和芽长。然后将幼苗置于105 ℃的烘箱中杀青15 min，并在80 ℃烘箱中干燥24 h，称其干重[13]，计算种子的发芽率、发芽势[14]、发芽指数和活力指数[13]。

发芽率(%)=∑Gt/T×100%；

发芽势(%)=∑Gt′/T×100%；

发芽指数=∑Gt/Dt；

活力指数= GI×S；

式中，Gt取21 d内的发芽数，T为供试种子数，Gt′取10 d内的发芽数，Dt为发芽的日数，S为单株幼苗干重。

1.3 数据处理

数据整理和作图用Microsoft Excel 2010软件完成，统计分析采用SPSS 22.0软件完成。

2 结果与分析

2.1 臂形草种子的生活力

种子经TTC(2,3,5-氯化三苯基四氮唑)染色后，在立体显微镜下观测，检测到莫拉特Ⅱ杂交臂形草种胚被完全染色的种子占64.33%。即：莫拉特Ⅱ杂交臂形草种子的生活力至少为64.33%。

2.2 机械处理对莫拉特Ⅱ杂交臂形草种子休眠的破除效果

2.2.1机械处理对莫拉特Ⅱ杂交臂形草种子发芽率的影响

图1显示：3种机械处理均可在一定程度上提高莫拉特Ⅱ杂交臂形草种子的发芽率。其中，采用去除稃片法，莫拉特Ⅱ杂交臂形草种子的发芽率较高，达76.00%，是对照的2.05倍(p<0.05)。该方法对莫拉特Ⅱ杂交臂形草种子萌发的促进效果与去除稃片+刺破种皮法没有显著差异(p>0.05) ，与刺破种皮法差异显著(p<0.05 )。可见，仅去除稃片单项措施就能满足促进种子萌发的需要。

注：不同小写字母表示不同处理之间差异显著(p<0.05 )。下同。图1 不同机械处理对莫拉特Ⅱ杂交臂形草种子发芽率的影响

2.2.2机械处理对莫拉特Ⅱ杂交臂形草种子发芽势的影响

图2显示：3种机械处理均在一定程度上提高了莫拉特Ⅱ杂交臂形草种子的发芽势，较对照差异显著(p<0.05)，但彼此之间没有差异(p>0.05)。其中，去除稃片法的处理效果相对较好，种子的发芽势最高，达72.00%，是处理前的2.04倍。

图2 不同机械处理对莫拉特Ⅱ杂交臂形草种子发芽势的影响

2.2.3机械处理对莫拉特Ⅱ杂交臂形草种子发芽指数的影响

图3显示：3种机械处理均能显著提高莫拉特Ⅱ杂交臂形草种子的发芽指数(p<0.05)，但彼此之间的差异不显著(p>0.05)。其中去除稃片法处理后，莫拉特Ⅱ杂交臂形草种子的发芽指数最高，为50.28，是对照的3.09倍(p<0.05)。

2.2.4机械处理对莫拉特Ⅱ杂交臂形草种子活力指数的影响

图4显示：3种机械处理均能显著提高莫拉特Ⅱ杂交臂形草种子的活力指数(p<0.05)。其中，处理效果最好的是去除稃片法，较对照和刺破种皮法有显著差异(p<0.05)。处理后，莫拉特Ⅱ杂交臂形草种子的活力指数达到0.20，是对照的1 034.78倍。但该方法与去除稃片+刺破种皮法没有显著差异(p>0.05)。

图3 不同机械处理对莫拉特Ⅱ杂交臂形草种子发芽指数的影响

图4 不同机械处理对莫拉特Ⅱ杂交臂形草种子活力指数的影响

2.2.5机械处理对莫拉特Ⅱ杂交臂形草种子芽长和根长的影响

从表1可以看出，3种机械处理破除种子休眠，均能显著促进莫拉特Ⅱ杂交臂形草种子芽长和根长的增加(p<0.05)。其中，采用去除稃片法破除种子休眠，至试验结束时，种子幼芽和初生根的长度均最大，分别达到3.39 cm和5.85 cm，分别是其对照的4.62倍和4.28倍，与对照及其他2种机械处理方法均有显著差异(p<0.05)。说明去除稃片是破除莫拉特Ⅱ杂交臂形草种子休眠的最佳方法。

2.2.6机械处理对莫拉特Ⅱ杂交臂形草种子幼苗鲜重和干重的影响

从表2可以看出，去除稃片和刺破种皮2种方法均能显著提高莫拉特Ⅱ杂交臂形草种子单株幼苗鲜重和干重 (p<0.05)，但彼此之间差异不显著(p>0.05)。其中，采用去除稃片法破除种子休眠，单株幼苗的鲜重和干重最大，分别达到0.03 g和0.004 8 g，都是对照的1.5倍，此进一步说明去除稃片是破除莫拉特Ⅱ杂交臂形草种子休眠的最佳方法。

表1 不同处理方法对莫拉特Ⅱ杂交臂形草种子芽长和根长的影响

机械处理方法莫拉特Ⅱ杂交臂形草芽长/cm根长/cm对照0.73±0.15c0.10±0.00d刺破种皮2.67±0.14b2.06±0.53c去除稃片3.39±0.01a5.85±0.42a去除稃皮+刺破种皮2.80±0.21b4.29±0.33b

注：同列不同小写字母表示处理方法之间差异显著(p<0.05)。下同。

表2 不同处理方法对莫拉特Ⅱ杂交臂形草种子单株幼苗鲜重和干重的影响

机械处理方法莫拉特Ⅱ杂交臂形草单株幼苗鲜重/g单株幼苗干重/g对照0.020±0.003b0.0032±0.00008b刺破种皮0.026±0.001a0.0043±0.00048a去除稃片0.030±0.006a0.0048±0.00020a去除稃皮+刺破种皮0.020±0.005b0.0032±0.00022b

3 讨 论

3.1采用TTC图像法测定种子生活力，种胚完全被染色的判为有生活力的种子，完全不被染色的则为无生活力的种子，种胚局部染色的表明存在着一定面积的坏死组织，其是否具有生活力还要取决于坏死组织在胚体内的位置及其面积的大小[9]。本试验检测到莫拉特Ⅱ杂交臂形草种子的生活力为64.33%，通过去除稃片法破除其休眠，发现其发芽率可以达到76.00%，说明部分种胚局部被染色的种子也能发芽，这与谢雨思等[15]对玉米种子生活力与发芽率的研究结果相似。这部分种子可能是种胚中非关键性部位，如子叶的一部分没有被染色，而关键性部位，如胚根和胚芽的尖端都是活组织，因此在破除休眠后也能发芽，这与李成忠等[16]、雷慧霞等[17]的研究结果类似。

3.2去除稃片、去除稃片+刺破种皮2种机械处理，均能显著提高种子的发芽率及各项活力指标，对莫拉特Ⅱ杂交臂形草种子休眠的破除效果显著(p<0.05)，但彼此之间的差异不大(p>0.05)，说明刺破种皮与否，对休眠的破除效果影响不大，而稃片的存在才是引起莫拉特Ⅱ杂交臂形草种子休眠的重要原因。这与罗富成等[18]对纳罗克非洲狗尾草种子休眠破除的研究结果相一致，说明禾草种子稃片的存在，的确会阻碍外界水分、空气进入种子内部，从而影响种子萌发，不同种类的种子仅仅是影响程度不同而已。

进一步研究表明，采用去除稃片、去除稃片+刺破种皮2种方法破除莫拉特Ⅱ杂交臂形草种子休眠，尽管对种子发芽率、各项活力指标以及单株幼苗干重和鲜重的影响差异不大，但对种子芽长和根长的影响有显著差异，去除稃片较去除稃片+刺破种皮更能促进胚芽和胚根的生长(p<0.05)，加之，用磨砂纸搓掉稃片，操作简单，破眠效果也明显，因此去除稃片是破除莫拉特Ⅱ杂交臂形草种子休眠的最佳方法。至于去除稃片后再刺破种皮处理，刺破种皮的效果没有彰显出来，其原因还有待于进一步研究。

4 结 论

4.1臂形草种子的稃片严重阻碍了外界水分和空气进入种子内部，妨碍了种子发芽，这是莫拉特Ⅱ杂交臂形草种子休眠的重要原因。

4.2去除稃片法对莫拉特Ⅱ杂交臂形草种子休眠的破除效果最好，操作简单，便于生产中推广应用。经此处理后，种子的发芽率、发芽势、发芽指数、活力指数、芽长、根长、单株幼苗鲜重和干重分别为76.0%、72.0%、50.28、0.20、3.39 cm、5.85 cm和0.004 8 g，分别是处理前的2.05倍、2.04倍、3.09倍、1 034.78倍、4.62倍、4.28倍和1.5倍。