全 文 :29卷06期
Vol.29,No.06
草 业 科 学
PRATACULTURAL SCIENCE
955-959
06/2012
沙蓬种子的生活力测定和
休眠破除方法
王玉青,余 玲,张建全,曾彦军,王彦荣
(草地农业生态系统国家重点实验室 兰州大学草地农业科技学院,甘肃 兰州730020)
摘要:研究了四唑液质量分数和染色前预处理对沙蓬(Agriophyllum squarrosum)种子生活力测定的影响,以及
不同预处理方法破除沙蓬种子休眠的效果。结果表明,染色前刺破种皮法可缩短沙蓬种子四唑染色时间,以
1.0%四唑溶液染色14~18h效果最佳。种皮刺破法亦可有效地破除沙蓬种子的休眠,种子吸胀7d后刺破种
皮,各种样第2天种子即迅速萌发,第7天发芽率平均达92%,较未刺破种皮平均发芽率提高47%。
关键词:沙蓬;休眠;生活力;穿刺;染色
中图分类号:Q945.35 文献标识码:A 文章编号:1001-0629(2012)06-0955-05
*
沙蓬(Agriophyllum squarrosum)为藜科沙蓬
属一年生草本植物,又名沙米、登相子、登粟等,蒙古
语为楚尔布尔;主要分布在中亚、西亚,在我国广泛
分布于西北、华北和东北各省区的荒漠带,是流动沙
丘、半流动沙丘或河岸沙地植被的固沙先锋植物[1]。
沙蓬具有耐旱、耐寒、耐贫瘠、耐风蚀沙埋、喜沙质土
壤的优良特性;其种子富含多种人体所需氨基酸,是
优良的功能食物和粗粮;青绿期植株为重要的饲用
植物,牲畜喜食[2]。以往对沙蓬种子的相关研究主
要集中在生物学特性及生理生态适应性,种子萌发、
土壤种子库,营养、化学成分及其生物活性等方面,
关于沙蓬种子休眠特性及其破除方法的报道很
少[3]。
休眠是指有生活力的种子处于适宜条件下不能
正常萌发的一种生理现象。植物种子休眠对个体生
存、物种延续和进化具有积极作用[4]。沙蓬种子休
眠程度高,特别是经过贮藏会发生不同程度的次生
休眠,导致种子不发芽或发芽迟缓,影响种子质量检
验。经验证,地方标准《沙米种子分级与检验》(DB
15/365-2001)[5]给出的萌发条件,在实际工作中休
眠破除效果不明显,且温度变幅过大不利于沙蓬种
子的萌发;给出的生活力测定条件,在实际操作中染
色不完全。本试验对沙蓬种子进行不同处理并测定
其生活力,研究休眠破除方法,旨为沙蓬种子质量检
验提供科学依据。
1 材料与方法
1.1试验材料 供试材料为5个种批的沙蓬种
子,保存在农业部牧草与草坪草种子质检中心(兰
州)低温种子贮藏库[(5±3)℃]中。产地、生产年
份、千粒重见表1。
表1 供试沙蓬种子种批来源及特性
Table 1 rigin and characteristics of tested
Agriophyllum squarrosumlots
种批编号
Lots code
生产年份
Produced year
产地
Location
千粒重
1 000-seed-weight/g
No.1 2008 民勤 Minqin 1.14±0.08B
No.2 2010 民勤 Minqin 1.09±0.02C
No.3 2008 古浪Gulang 0.79±0.02D
No.4 2010 古浪Gulang 1.25±0.03A
No.5 2009
鄂尔多斯市
Ordos
1.15±0.01B
注:同列中标注不同大写字母者表示差异极显著(P<
0.01)。
Note:Different capital letters within the same column mean
significant difference at 0.01level.
1.2试验方法
1.2.1 质量测定 每个种样8次重复,每重复随机
* 收稿日期:2011-07-25 接受日期:2011-12-06
基金项目:国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2007CB108904)
作者简介:王玉青(1977-),女,甘肃兰州人,助理实验师,本科,主要从事种子检验工作。E-mail:wangyuqing@lzu.edu.cn
PRATACULTURAL SCIENCE(Vol.29,No.06) 06/2012
数取净种子100粒,用电子天平称取每重复百粒重,
然后计算出各种样种子的千粒重[5]。
1.2.2生活力测定 每种样4次重复,每重复随机
数取净种子100粒,20℃预湿12h,染色前设刺破
种皮和未刺破种皮2个处理,红四氮唑液溶液设
0.5%和1.0%两个质量分数,染色在30℃恒温黑
暗条件下进行[6]。在染色后6、8、10、12、14、16、18、
20和24h分别进行生活力观测鉴定。
1.2.3发芽试验 每种样设4次重复,每重复随机
数取净种子100粒,置于120mm培养皿中,纸上
发芽(TP),在20℃/30℃变温条件下(高温持续8
h,低温持续16h)黑暗培养,第7天初次统计,第21
天末次统计[4,6-8]。
1.2.4休眠破除
预先冷冻:将种子置于湿润的发芽皿纸床上,于
5~10℃条件下处理7d,期间保持滤纸湿润,然后
按1.2.3的方法进行萌发试验。
预先加热:将种子装在纸袋中,置于35℃恒温
箱加热处理7d后,按1.2.3方法进行萌发试验。
浓硫酸(H2SO4)浸种:98%的浓 H2SO4 浸泡种
子10s后,用流动的自来水冲洗数次,置于蒸馏水
中浸泡30min,控干多余水分后按1.2.3的方法进
行萌发试验。
刺破种皮:采用1.2.3方法进行萌发试验,7d
后对未萌发的新鲜种子在其中心部位快速逐个刺破
种皮,而后继续萌发。
1.3数据处理 用SPSS 17.1和Excel软件进行
统计分析。
2 结果与分析
2.1红四氮唑质量分数和染色前刺破处理对
沙蓬种子生活力测定的影响 沙蓬种子染色前
红四氮唑质量分数对其生活力的测定有一定影响。
未刺破种皮处理中,染色至 18h,低质量分数
(0.5%)种子生活力均低于高质量分数(1.0%);染
色20h后No.1、No.2和No.3种子生活力低质量
分数与高质量分数接近,No.4和No.5种子生活力
低质量分数仍较高质量分数低10%左右(表2)。刺
破种皮处理中,低质量分数在染色8h时种子生活
力即与高质量分数相近,但在14h以后,No.4和
No.5变化趋势与未刺破种皮处理相同,亦表现出低
质量分数较高质量分数低10%左右(表3)。
刺破种皮处理对沙蓬种子生活力测定有较大影
响。未刺破种皮处理中,染色10h种子开始着色
(表2、表3),种子生活力分别在10%~23%(质量
分数1.0%)和0~5%(质量分数0.5%),18h染色
完全,与20和24h种子生活力无显著差异(P<
0.05)(质量分数0.5%的No.1除外)。刺破种皮处
理中,染色6h种子即开始着色,10h种子生活力分
别在74%~86%(质量分数1.0%)和62%~82%
(质量分数0.5%),14h完全染色,与16、18、20和
表2 沙蓬种子未刺破种皮的生活力测定
Table 2 Viability test of Agriophyllum squarrosumlots of noun-scarification %
染色时间
Staining
time/h
1.0%红四氮唑
1.0% Red tetrazoltium
No.1 No.2 No.3 No.4 No.5
0.5%红四氮唑
0.5% Red tetrazoltium
No.1 No.2 No.3 No.4 No.5
6 0f 0e 0f 0e 0f 0e 0d 0e 0c 0c
8 0f 0e 0f 0e 0f 0e 0d 0e 0c 0c
10 23±2.4e 10±1.2d 17±0.7e 11±0.7d 17±1.2e 3±0.7e 1±4.8c 0±0e 3±0.7c 5±0.7c
12 66±1.8d 69±0.6c 60±0.9d 67±1.3c 73±0.7c 64±2.4d63±1.0c 41±1.8d61±2.4b34±2.9b
14 91±0.7c 84±1.2b 80±0.9c 91±2.2b 93±2.0c 81±0.9c 75±1.5b 60±1.2c81±2.2a 80±3.2a
16 94±0.7bc 94±0.6a 88±0.9b 91±0.9ab 94±1.5bc 86±0.9c 82±1.2b 83±1.5b82±1.7a 86±2.1a
18 98±0.8ab 95±0.6a 92±1.2a 94±2.1a 98±1.0ab 92±1.9b93±1.1a 90±0.3a82±1.6a 86±2.1a
20 99±0.7a 96±0.3a 92±1.3a 96±0.9a 99±0.3a 99±0.6a 96±0.6a 92±0a 85±1.9a 87±2.4a
24 99±0.7a 96±0.7a 92±1.3a 96±0.9a 99±0.3a 99±0.6a 97±0.6a 92±0a 85±1.9a 88±2.1a
注:同列标有不同小写字母者表示差异显著(P<0.05)。表3同。
Notes:Different lower case letters within the same column mean significant difference at 0.05level.The same as table 3.
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表3 沙蓬种子刺破种皮的生活力测定
Table 3 Viability test of Agriophyllum squarrosumseed lots with scaritication %
染色时间
Staining
time/h
1.0%红四氮唑
1.0% Red tetrazoltium
No.1 No.2 No.3 No.4 No.5
0.5%红四氮唑
0.5% Red tetrazoltium
No.1 No.2 No.3 No.4 No.5
6 11±0.6c 8±0.7c 17±0.7e 7±0.6d 8±0.3c 9±0.7d 7±0.6f 9±0.9f 3±0.7f 7±0.7d
8 13±1.7c 13±1.2c 24±1.5d 13±2.5d 10±0.9c 19±0.6c 12±1.8e 23±1.5e 9±1.2e23±1.2c
10 86±1.2b 83±1.2b 81±0.7c 74±2.3c 84±2.3b 82±1.2b 80±0.9d69±0.9d62±2.4d72±1.5b
12 86±0.9b 88±3.7b 85±0.6b 84±1.9b 86±2.0b 87±0.7b 87±0.9c 82±1.2c 67±1.5c87±0.3a
14 97±1.2a 96±0.2a 92±0.6a 90±0.9ab 96±1.8a 95±2.7a 94±0.9ab 94±1.5a 82±1.5a87±0.6a
16 99±0.3a 98±0.3a 92±0.3a 92±1.2a 99±0.3a 99±1.2a 97±0.3a 96±0.6a 86±0.6ab 89±0.6a
18 99±0.3a 98±0.6a 93±0.3a 92±1.2a 99±0.3a 99±0.3a 97±0.3a 96±0.6a 86±0.9a91±1.2a
20 99±0.3a 98±0.6a 94±0.3a 96±1.2a100±0.3a 99±0.3a 99±0.7a 97±1.2a 89±0.9a91±1.2a
24 99±0.3a 99±0.6a 94±0.3a 96±1.2a100±0.3a 99±0.3a 99±0.7a 97±1.2a 89±0.9a91±1.2a
24h种子生活力无显著着差异(P<0.05)(质量分
数0.5%的No.2、No.3和No.4除外)。
结果显示,质量分数为1.0%红四氮唑更适宜
沙蓬种子生活力测定。虽然刺破(染色18h)和未
刺破(染色24h)处理测定出的种子生活力基本一
致,但刺破种皮可缩短染色时间4~6h,更利于快
速测定沙蓬种子的生活力。
2.2休眠破除处理对沙蓬种子发芽的影响
5个种样均存在不同程度的休眠,其休眠程度为
No.1>No.5>No.4>No.2>No.3,未经处理的
各种样种子发芽率存在显著差异(P<0.05)。其
中,No.2和 No.3最高,发芽率为82%和85%;
No.4和No.5次之,发芽率为32%和24%;No.1未
见萌发(表4)。沙蓬种子5个供试种样的生活力均
在90%以上。
预先冷冻和预先加热处理与对照相比,No.1和
No.5发芽率有所提高,增幅为2%~30%;No.2、
No.3和No.4发芽率反而有所降低,降幅为6%~
表4 休眠破除处理对沙蓬种子发芽组分的影响
Table 4 Effect of dormancy breaking on the germination component of Agriophyllum squarrosumseed lots %
种批编号
Lots code
组分
Component
未处理
Untreated
预先冷冻
Pre-chiling
预先加热
Pre-heating
浓硫酸处理
Concentrated H2SO4
刺破种皮
Scarification
No.1
发芽率Germination rate 0e 20c 30b 6d 94a
新鲜种子比例Fresh seed 98a 74b 59c 38d 3e
死种子比例Dead seed 2d 6c 11b 56a 3d
No.2
发芽率Germination rate 82b 15d 23c 7e 94a
新鲜种子比例Fresh seed 13d 72a 62b 44c 1e
死种子比例Dead seed 5d 13c 15b 49a 5d
No.3
发芽率Germination rate 85b 40c 30d 8e 92a
新鲜种子比例Fresh seed 11c 50b 56a 50b 3d
死种子比例Dead seed 4d 10c 14b 42a 5d
No.4
发芽率Germination rate 32b 25c 26c 6d 90a
新鲜种子比例Fresh seed 62b 68a 65b 39c 4d
死种子比例Dead seed 6cd 7c 9b 55a 6d
No.5
发芽率Germination rate 24c 26bc 30bc 10d 89a
新鲜种子比例Fresh seed 68a 65a 60b 38c 5d
死种子比例Dead seed 8cd 9bc 10b 52a 6d
注:同行标有不同小写字母者表示差异显著(P<0.05)。
Notes:Different lower case letters within the same row mean significant difference at 0.05level.
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67%。且经预冷或预热处理后,各种样死种子数均
有不同程度的增加。
浓 H2SO4 处理后,除No.1发芽率为6%,较对
照略有增加外,其他种样发芽率均明显降低,降幅为
14%~77%。经 H2SO4 处理后,种胚受损,后期真
菌感染严重,死种子数显著增加(P<0.05),增幅为
38%~54%。
经刺破种皮处理后,各种样发芽率显著增加
(P<0.05),末期发芽率达89%~94%,且刺破种皮
处理与未刺破种皮相比,死种子数无显著差异(P>
0.05)。
3 讨论
3.1沙蓬种子生活力测定的适宜方法 四唑
测定是种子检验规程中生活力测定的标准方法之
一[9]。有研究表明,四唑液浓度、染色温度、染色时
间三者之间关系密切,改变三者中的某一项,均会对
其他项产生影响,且四唑溶液浓度越高,染色温度越
高,所需染色时间就越短[10]。本研究显示,在沙蓬
种子生活力测定中,提高四唑液质量分数及染色前
进行刺破处理,可提高种子生活力的测定结果,缩短
最佳染色时间。沙蓬种子经14h染色,四唑液高质
量分数(1.0%)较低质量分数(0.5%)生活力提高
10%左右;染色前刺破种皮,染色时间比对照缩短了
4~6h。地方标准[5]中给出的生活力测定方法是用
0.5%四唑液浸种在35℃下染色3~8h,染色前未
进行预处理的沙蓬种子,染色8h生活力为零。本
研究采用国家标准[6]和国际规程[7]给出的种子生活
力测定标准预湿(20℃)和染色(30℃)温度,根据
试验结果使染色温度提高至35℃,沙蓬种子也不可
能完全染色。因此,基于5个种样的生活力测定试
验,建议沙蓬种子生活力测定的四唑液质量分数为
1.0%,染色时间为14~18h。
3.2沙蓬种子休眠破除的有效方法 预先冷
冻、预先加热、刺破种(果)皮和浓 H2SO4 处理等均
为常用的种子休眠破除方法[7]。李有军等[11]用赤
霉素(GA3)破除了沙蓬种子休眠,但此法仅使种子
出苗率提高了3.2%。
本研究发现,预先冷冻休眠破除效果因沙蓬种
批而异,在一定程度上破除了No.1的休眠,而引起
No.2和 No.3的二次休眠,显著增加了死种子率
(P<0.05)。预先加热和预先冷冻结果相似,且死
种子更多。曾彦军[3]亦有类似报道。
浓 H2SO4 处理能有效提升沙蓬种子的休眠,使
发芽率显著提高[3]。罗弦等[12]用浓 H2SO4 处理苔
草(Carex meyeriana)种子,可显著破除其种子休
眠。张丹等[13]用浓 H2SO4 处理细叶鸢尾(Iris
tenuifolia),显著提高了种子发芽率。但本研究发
现,浓 H2SO4 处理引起沙蓬种子死亡率大幅度上
升,对种子休眠破除效果甚微,这可能是因为沙蓬种
子粒小,虽然处理时间极短,但仍对种子造成损伤,
使种胚受到腐蚀,发芽后期次生真菌感染严重。
刺破种皮消除种皮透性障碍(存在于其中的抑
制物也被消除),解除种子休眠。有研究显示,刺破
种子可显著提高郁金香(Tulipagesneriana)种子
的萌发率[14]。小粒种子休眠很大程度上要求更高
的氧分压,外界必须提供充足的氧分压才能促进其
种子萌发[15]。而刺破种皮正是提高种皮通透性,使
种子充分吸收氧气的有效方法之一。本研究结果显
示,沙蓬种子通过刺破种皮,萌发率显著提高,刺破
种皮后第2天种子迅速萌发,各种样平均发芽率达
到45%,刺破种皮第7天平均发芽率高达92%,且
新鲜种子和死种子比例降为最低。采用刺破种皮法
破除沙蓬种子休眠,可显著(P<0.05)提高种子萌
发,缩短发芽时间(提前7d结束发芽试验)。因此,
建议将刺破种皮法作为沙蓬种子质量检验中休眠破
除的方法。
4 结论
4.1沙蓬种子生活力测定方法 20℃预湿12
h,染色前刺破种皮,用1.0%红四氮唑溶液浸种,在
30℃黑暗条件下染色14~18h。
4.2沙蓬种子萌发适宜条件 纸上(TP)发芽,
20℃/30℃变温,初次统计7d,末次统计14d。培
养7d后对未萌发的新鲜种子可采用刺破种皮法破
除休眠。
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Seed viability measwrement and breaking seed dormancy methods of
Agriophllum squarrosum
WANG Yu-qing,YU Ling,ZHANG Jian-quan,ZENG Yan-jun,WANG Yan-rong
(State Key laboratory of Grassland Agro-ecosystems,Colege of Pastoral Agriculture Science and
Technology,Lanzhou University,Lanzhou 730020,China)
Abstract:Eftects of pre-treatments,including pre-chiling,pre-heating,scarification and concentrated sul-
fate acid,on breaking seed dormancy of Agriophyllum squarrosum were investigated in this study.The
responses of seed viability to a pretreatment and concentrations of tetrazolium solution before staining were
also explored.Results indicated that scarification before staining reduce staining time of tetrazolium solu-
tion significantly and the best performance was 1.0%of tetrazolium solution for 14-18hstaining.The
scarification remarkbly broke seed dormancy of the five candidated seed lots.When seeds were pierced
after 7dof imbibition,al of seeds quickly germinated at 2dof incubation and the average germination rate
reached up to 92%at 7dof incubation.The germination rate of scarified A.squarrosumseeds increased
47%comparing with the control treatment.
Key words:Agrophyllum squarrosum;dormancy;viability;scarification;staining
Corresponding author:WANG Yu-qing E-mail:wangyuqing@
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殥
殥殥
殥
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