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俯仰臂形草种子休眠原因的研究



全 文 :俯仰臂形草种子休眠原因的研究
段新慧1,2,罗富成2,钟 声1,李乔仙1,薛世明1,
杨国荣1,黄必志1
(1.云南省草地动物科学研究院,云南 昆明 650212;2.云南农业大学动物科学
技术学院,云南 昆明 650201)
  摘要:通过测定不同储存时间和浓硫酸处理的臂形草种子的发芽指标及电导率,结果表明,储存2
年的俯仰臂形草种子可作为播种材料;浓硫酸处理15min能显著(P<0.01)提高贝斯莉斯克俯仰臂形
草种子的发芽势和发芽率;破除休眠的3号和深度休眠的4号种子不同部位的甲醇提取液对油菜籽的
发芽试验表明,30%,50%和80%原提取液处理发芽势为0,当把提取液中甲醇蒸发提取后,4号胚和胚
乳提取液处理油菜籽发芽势与CK无显著性差异(P<0.01),说明甲醇会影响植物的发芽,休眠的俯仰
臂形草种子存在发芽抑制物质,抑制物主要存在于种子的稃内。
  关键词:俯仰臂形草;种子休眠;抑制物质
  中图分类号:S 330.3  文献标识码:A  文章编号:1009-5500(2015)01-0049-05
  收稿日期:2014-10-22;修回日期:2015-01-03
  基金项目:云南农业大学动物科学技术学院基金项目
(DKY3P201103);现代农业产业技术体系建设
专项资金(2009)资助
  作者简介:段新慧(1975-),女,云南昆明人,硕士,助理研
究员,主要从事牧草栽培及育种工作。
E-mail:xinhuiduan@aliyun.com
黄必志为通讯作者。
  臂形草属(Brachiaria)植物主要有珊状臂形草、
俯仰臂形草、网脉臂形草、刚果臂形草等[1],是世界热
带、亚热带地区优良的放牧和水保兼用型牧草,在南、
中美洲和东南亚等地区均有种植[2]。伏生俯仰臂形草
(Brachiaria decumbens)又名俯仰臂形草,原产东非,
云南省草地动物科学研究院1984年从澳大利亚引入
俯仰臂形草贝斯莉斯克(cv.Baslilisk),经过多年的推
广,已经成为热带亚热带种植的优良牧草之一[2-4]。
国外相关研究表明,贝斯利斯克俯仰臂形草具有
固氮能力[5],在瘠薄土壤上也能较好的生长,重牧条件
下,能和落花生(Arachis pintoi),异叶山蚂蝗(Desmo-
dium heterophyllum)和卵叶山蚂蝗(D.ovalifolium)
混播形成长期稳定的草地[6]。但由于其生产成本高,
加上休眠的影响,给生产带来了极大的不便。国内外
学者多年来都致力于消除生产过程中休眠带来的不利
影响,提高其发芽率[7,8]。贝斯莉斯克俯仰臂形草自从
引进云南后,在云南普洱,西双版纳、德宏等热带地区
种植多年,表现极其良好,并且与大叶千斤拔(Flem-
ingia macrophylla)、多年生落花生也共生良好,是热
带地区替代紫茎泽兰(Ageratina adenophorum)和飞
机草(Chromolaena odorata)的优良牧草[9]。由于臂
形草种子休眠较长,有的品种休眠期长达一年的特
性[10],故新鲜的种子发芽率很低,直接播种影响田间
出苗率。试验通过测定不同收获年份的贝斯莉斯克俯
仰臂形草种子的发芽率、发芽势、电导率等相关指标,
以区分休眠和完成休眠的种子。此外,用甲醇浸提种
子,以提取液进行油菜籽种子发芽试验处理,以期确定
抑制种子萌发的抑制物质,为生产提供技术参考。
1 材料和方法
1.1 试验材料
试验于2008年5~6月在云南省草地动物科学研
究院实验室完成。全部材料由云南省草地动物科学研
究院提供(表1)。
1.2 试验方法
1.2.1 电导率的测定 每种供试种子选取400粒大
小均匀饱满的种子,用无离子水冲洗3次,100mL无
94第35卷 第1期           草 原 与 草 坪2015年
DOI:10.13817/j.cnki.cyycp.2015.01.009
离子浸泡,每隔1h测定1次电导率,以电导率值趋于
稳定的值为计算依据,以蒸馏水为对照,所有处理均设
3次重复。
表1 供试种子情况
Table 1 Description of the tested seeds
种子编号 收种时间 来源
1号 1999年 云南思茅曼中田农场
2号 1999年 云南思茅澜沧县
3号 2006年 云南思茅澜沧县
4号 2007年 云南省德宏州盈江县
1.2.2 生活力、发芽势、发芽率的测定 每种供试种
子选取200粒大小均匀饱满的种子,取100粒直接放
置于30℃的光照恒温箱中进行发芽试验;另100粒用
浓硫酸处理15min后置于30℃的光照恒温箱中做发
芽试验。10d后统计发芽势,21d统计发芽率,重复3
次。种子生活力的测定采用文献[11]TTC方法进行,
重复3次。
1.2.3 抑制物的提取与浸种试验 取1.2.2中相对
发芽率最高和最低的种子,分离胚、胚乳、内稃各3.0
g。粉碎后置于盛有60mL 80%甲醇溶液中置4℃冰
箱中提取24h,过滤后滤渣再用10mL 80%甲醇液提
取1h,重复2次,滤液混合。考虑到甲醇对油菜籽萌
发的影响,取一半滤液做30%,50%和80%原滤液浸
种实验,另一半自然蒸发甲醇后再做浸种实验。每个
重复100粒油菜籽,重复3次。
1.2.4 数据分析 数据采用SAS 9.0软件进行统计
分析。
2 结果与分析
2.1 不同收获时间种子发芽指标的差异分析
对不同收获时间的种子进行电导率和种子活力测
定,经过硫酸处理和未处理的种子进行发芽实验,结果
见表2。
未用硫酸处理的种子发芽率都为0,用浓硫酸处
理15min的种子发芽正常,但1999年收获的1号,2
号种子没有发芽,种子活力也较低(表2)。2006,2007
年收获的3、4号种子发芽率和发芽势均存在极显著差
异(P<0.01),但两年收获的种子活力差异极不显著
(P>0.01),说明种子休眠导致发芽率和发芽势差异
显著。2006年收获的3号种子发芽率和发芽势都显
著高于2007年收获的4号种子,说明3号种子已经基
本破除了休眠,4号种子还处于深度休眠状态。
表2 不同来源的种子发芽率、发芽势和电导率
Table 2 The germination rate,germination vigor and
conductivity of tested seeds %
项目
未处理
发芽率
浓硫酸处理
发芽势 发芽率
电导率 种子活力
1号 0 0C  0C  85.3B  3.7B
2号 0 0C  0C  72.5C  2.0CB
3号 0  43.7A  74.3A  71.8C  85.0A
4号 0 13.0B  26.3B  106.7A  83.3A
  注:同列不同大写字母表示差异极显著(P<0.01),下同
2007年在德宏收获的4号种子,电导率显著高于
(P<0.01)1、2、3号种子,2、3号种子电导率差异不显
著(P>0.01),1号种子电导率显著高于(P<0.01)2、
3号种子,显著低于(P<0.01)4号种子。
2.2 种子不同部位提取液对油菜籽发芽的影响
把破除休眠的3号种子和处于深度休眠的4号种
子部分分离,用甲醇提取,提取液分两部分进行油菜籽
发芽试验,30%,50%和80%原提取液溶液处理时发
芽率均为0,当把提取液中的甲醇蒸发掉,残留物用定
量的蒸馏水溶解进行油菜籽发芽试验,4号胚和胚乳
提取液处理油菜籽的发芽势与CK无显著性差异(P>
0.01),说明甲醇抑制了油菜籽的发芽;3号种子的提
取液发芽势均显著(P<0.01)低于对照,但各提取液
之间无显著性差异,4号种子稃提取液油菜籽的发芽
势显著低于对照和4号种子的其他提取液(表3),说
明4号种子的稃中存在影响油菜籽发芽势的物质。
表3 种子不同部位提取液对油菜籽发芽的影响
Table 3 Effect of extracts from different part of Brachiaria
decumbens on germination of rapeseeds %
项目
原提取液浸种油菜
籽发芽率
30% 50% 80%
提取液蒸发残留物
溶液浸种
发芽势 发芽率
水(CK) 47.0A  95.3A
3号胚 0  0  0  30.0B  90.3B
3号胚乳 0 0 0 25.7B  86.3BC
3号稃 0  0  0  27.7B  70.0F
4号胚 0 0 0 41.3A  82.7C
4号胚乳 0  0  0  41.7A  75.3D
4号稃 0 0 0 8.0C  50F
  3号种子各提取液油菜籽的发芽率均显著低于
(P<0.01)对照,3号种子各提取液之间比较,稃提取
液显著低于(P<0.01)对照和其他部位的提取液;4号
种子各提取液处理下油菜籽的发芽率也显著低于(P
05       GRASSLAND AND TURF(2015)            Vol.35No.1
<0.01)对照,其中,以胚提取液发芽率最高,为
82.7%,显著高于(P<0.01)4号胚乳和稃的提取液,
其中,4号稃提取液油菜籽发芽率显著低于(P<0.01)
胚和胚乳的提取液;3、4号种子的稃提取液对油菜籽
的发芽率间差异不显著(P>0.01),但显著低于(P<
0.01)其他提取液,说明稃提取液对油菜籽发芽率的影
响最大。
俯仰臂形草种子各部位甲醇提取液对油菜籽幼苗
发芽率和根系发育的影响如图1~2所示,图中稃、胚
乳、胚表示高度休眠4号种子的各部位;I1稃、I1胚乳、
I1胚表示破除休眠3号种子的各部位。
图1 俯仰臂形草种子各部位甲醇提取液对油菜籽
幼苗发芽率的影响
Fig.1 Effect of methanol extracts from different part of
Brachiaria decumbens on germination of rapeseeds
图2 俯仰臂形草种子各部位甲醇提取液对
油菜籽幼苗根系发育的影响
Fig.2 Effect of methanol extracts from different part of
Brachiaria decumbens on seedling root of rapeseeds
2.3 俯仰臂形草各发芽指标相关性分析
俯仰臂形草种子各发芽指标相关性分析表明,种
子发芽势和发芽率与电导率呈负相关,但相关性不显
著(P>0.01);种子的发芽率和发芽势之间存在极显
著正相关(P<0.01),发芽率和种子活力之间存在显
著正相关(P<0.01),种子活力和种子发芽势间存在
显著正相关(P<0.01)。
表4 俯仰臂形草各发芽指标相关性分析
Table 4 Correlation analysis among germination indicators
项目
电导率
(X1)
发芽势
(X2)
发芽率
(X3)
种子活
力(X4)
电导率(X1) 1.0000
发芽势(X2) -0.230 8  1.0000
发芽率(X3) -0.184 1  0.985 2  1.0000
种子活力(X4) 0.354 8  0.789 9  0.835 3  1.000 0
3 讨论与结论
(1)用浓硫酸处理俯仰臂形草种子15min后,能
有效破除贝斯莉斯克俯仰臂形草种子的休眠,由于强
酸能够腐蚀种皮,改变种皮的通透性,从而促进种子的
萌发,利用强酸强碱处理牧草种子,能提高种子的发芽
率[12,13];利用浓硫酸处理种子同时应该注意,处理的
时间因种子不同而不同,不同的种子种皮的厚度及种
皮的木质化程度不一致,处理的时间太长,腐蚀到种
胚,种子败育率高,处理的时间较短,种皮透性达不到
萌发的需要,种子也不会萌发。
(2)国外有关作物种子贮存期间的渗透电导率特
性的研究较为深入[14],并且电导率已经发展成为一种
常规的种子活力测定方法[15-17]。试验中不同俯仰臂
形草种子电导率存在差异,但是不成规律性变化,影响
电导率测定的因素有多方面,其主要的因素是浸种温
度、浸种时间、浸种水质、种子本身的含水量以及种皮
完整性等。试验用种为不同收获时间,不同来源,可能
导致种皮的完整性不一定相同,所以种子的电导率不
成规律性变化,但是在相关性分析中,试验种子的电导
率与发芽率和发芽势成负相关。
(3)影响种子的休眠的因素很多,公认的休眠类型
有:生理休眠、形态休眠、形态生理休眠、物理休眠、复
合休眠[18],大部分研究发现,种子的休眠基本由多种
因素影响,热带牧草木质化程度高[19],依据试验结果,
俯仰臂形草属于复合休眠状态,其种皮不透水,并且种
子中存在发芽抑制物。
(4)目前,在进行种子发芽抑制物研究时,大部分
采用白菜作为发芽指示物[20,21],笔者认为利用与研究
对象不同的物种作为发芽指示物存在一定的问题,能
抑制白菜发芽的抑制物不一定抑制所研究物种的发
15第35卷 第1期           草 原 与 草 坪2015年
芽,反之亦然,所以存在问题有待进一步探讨。
俯仰臂形草种子储存2年是种子的最佳播种时
期,当俯仰臂形草储存2年后种子休眠基本结束,可以
作为播种的材料。利用浓硫酸处理贝斯莉斯克俯仰臂
形草,能显著(P<0.01)提高种子的发芽势、发芽率;
俯仰臂形草种子中存在休眠物质,休眠物质主要存在
种子的稃中;俯仰臂形草种子各发芽指标相关性分析
表明,种子发芽势和发芽率和电导率负相关,但相关性
不显著(P>0.01);种子的发芽率和发芽势间存在极
显著正相关(P<0.01),发芽率和种子活力间存在显
著正相关(P<0.01),种子活力和种子发芽势间存在
显著正相关(P<0.01)。
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Apreliminarystudyon causes of seed dormancyof
Brachiaria decumbens
DUAN Xin-hui 1,2,LUO Fu-cheng2,ZHONG Sheng1,LI Qiao-xian1,
XUE Shi-ming1,YANG Guo-rong1,HUANG Bi-zhi 1
(1.Yunnan Academy of Grass and Animal Science,Kunming650212,China;2.College of Animal Science and
Technology,Yunnan Agricultural University,Kunming650201,China)
  Abstract:The seed of Brachiaria decumbens stored for different time was used to determine the mechanism
of dormancy through testing the germination and conductivity.Results indicated that the seed storaged for two
(下转57页)
25       GRASSLAND AND TURF(2015)            Vol.35No.1
Preliminarystudyon intervarietal hybridization
between Medicago falcata cv.Hulunbeier
and Medicago sativa and screening
YANG Wei-guang,LI Hong,MAO Xiao-tao,HUANG Xin-yu,
YANG Zhao,CHAI Hua
(Institute of Animal Sciences of Heilongjiang Province,Qiqihar 161005,China)
  Abstract:The intervarietal hybridizations between Medicago falcata L.cv.Hulunbeier and two varieties of
alfalfa(Medicago sativa),including local alfalfa of Longmu No.801with high-yield and cold hardiness and a-
broad alfalfa Caribou with more leaves.The pod numbers,seed-set rate,seeds per pod and the characters of F1
were measured.The results showed that there were significant differences in pod numbers,seed-set rate and
seeds per pod under parent plants and reciprocal cross,the pod numbers and seed-set rate of Hulunbeier(♀)×
Caribou(♂)were significantly higher than that in other cross combinations,and the indices in crosses were sig-
nificantly higher than that in reciprocal crosses.The selected elite individuals of 84and 5multifoliator plants,the
plant height,stem-leaf ratio,branch number and forage yield per plant were superior to their parents.
  Key words:Medicago falcata;M.facata;Interspecific hy
檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪
bridization
(上接52页)
years were suitable for planting.Concentrated sulfuric acid treatment could significantly(P<0.01)improve the
vigor and rate of germination.And a rapeseed germination experiment was carried out with methanol extract of
different part of dormancy Brachiaria decumbens seeds and it showed that the inhibitory substances might be
present in dormancy seeds,mainly in hul.And the methanol could affect the germination of rapeseeds.
  Key words:Brachiaria decumbens;seed dormancy;inhibitory substances
75第35卷 第1期           草 原 与 草 坪2015年