羅富成，郭軼敏，彭健，段新慧，許文花，何超，郭鳳根

( 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院草學(xué)系，云南昆明650201)

納羅克(Narok)是禾本科(Gramineae)狗尾草屬(Setaria)多年生疏叢型牧草兼地被植物——非洲狗尾草(Setaria sphacelata)的一個(gè)優(yōu)良品種。原產(chǎn)于非洲海拔600 ～2 600 m 的地區(qū)，1963 年由Jones 從阿貝爾德?tīng)栆氚拇罄麃喞ナ刻m［1］。1974 年從澳大利亞引入我國(guó)廣西，生長(zhǎng)良好［2］。1983 年，經(jīng)澳方專(zhuān)家引入我國(guó)云南［3］，1997 年11 月經(jīng)全國(guó)牧草審定委員會(huì)審定通過(guò)并正式登記為引進(jìn)品種［4］。多年的推廣應(yīng)用表明:納羅克非洲狗尾草是南方熱帶、亞熱帶和暖溫帶地區(qū)草業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)建設(shè)的骨干草種［5-6］。該牧草株高1.5 ～2.5 m，在暖溫帶至南亞熱帶年降水700 ～2 200 mm、海拔1 000 ～2 200 m 的地區(qū)能正常生長(zhǎng)發(fā)育，開(kāi)花結(jié)實(shí)。用作永久性放牧栽培草地，年干物質(zhì)產(chǎn)量一般可達(dá)5 ～10 t·hm－2。高水肥條件單播，收種后一次性刈割，干草產(chǎn)量15 ～22 t·hm－2［7］，推廣前景十分廣闊。但該牧草種子產(chǎn)量低，品質(zhì)差，休眠嚴(yán)重。大田生產(chǎn)條件下，種子產(chǎn)量一般只有100 kg·hm－2左右，發(fā)芽率在10%左右［8］，甚至更低，種子供應(yīng)不足，嚴(yán)重限制了該種優(yōu)良禾草在我國(guó)的推廣應(yīng)用。鄧菊芬等［3］對(duì)納羅克非洲狗尾草種子生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)研究表明，在小區(qū)試驗(yàn)條件下，其種子產(chǎn)量可達(dá)到326.4 kg·hm－2。生產(chǎn)中推廣應(yīng)用“分蘗期刈割兩次+抽穗－開(kāi)花期噴施600 mg·L－1氯丁唑+施75 kg·hm－2尿素+鋪膜收種+堆捂+干燥脫?！奔夹g(shù)［3］，至少可使其種子產(chǎn)量提高3 倍，可大大緩解種子供求矛盾，但種子休眠機(jī)理尚不清楚。本研究以納羅克非洲狗尾草種子為試驗(yàn)材料，采用GA3、ABA、IBA、6-KT、ETH 溶液進(jìn)行浸種處理，探討破除休眠、提高種子活力的途徑，旨在為納羅克非洲狗尾草種子破除休眠提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為云南農(nóng)業(yè)大學(xué)種植6 年收獲的納羅克非洲狗尾草種子，2013 年秋收獲。其凈度、發(fā)芽率分別為36.8%和26%。將其雜質(zhì)完全清除后，用1.5%硫酸銅溶液消毒10 min 用作供試種子。凈種子的生活力為76%，休眠率為50%。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 樣品預(yù)處理 分別用赤霉素(GA3)溶液200、400、600 mg·L－1，吲哚丁酸(IBA)溶液10、15、20 mg·L－1，6-糠氨基嘌呤(6-KT)溶液5、15、25 mg·L－1和乙烯利(ETH)溶液150、300、450 μL·L－1處理12、24、36 h。

1.2.2 種子萌發(fā)試驗(yàn)

參照云南省技術(shù)監(jiān)督局DB/5300B20001 －91《牧草種子檢驗(yàn)規(guī)程》［9］，將預(yù)處理后的種子置于標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽床，在人工氣候箱內(nèi)進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)，以未經(jīng)處理的種子為對(duì)照(CK)。發(fā)芽期14 d，溫度(30 ±1)℃，24 h 光照，至第7 天和第14 天萌發(fā)的百分率分別計(jì)為發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率。試驗(yàn)結(jié)束后，立即將幼苗烘干，稱(chēng)其干重［10］，并按下式計(jì)算種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)［11］。3 次重復(fù)。

發(fā)芽指數(shù)(GI)=∑(Gt/Dt);

活力指數(shù)(VI)=GI×S。

式中，Gt，某日的發(fā)芽數(shù);Dt，與Gt對(duì)應(yīng)的發(fā)芽天數(shù);S，單株幼苗干重。

1.3 數(shù)據(jù)處理

所有數(shù)據(jù)的整理和作圖均用EXCEL 完成，方差分析則用SPSS 17.0 軟件完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 GA 3 對(duì)納羅克非洲狗尾草種子休眠的破除效果

2.1.1 GA3溶液浸種對(duì)種子發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率的影響 GA3溶液浸種，對(duì)非洲狗尾草種子的萌發(fā)具有顯著的促進(jìn)作用(P ＜0.05)(圖1)。在低濃度(200和400 mg·L－1)下，發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率均隨浸種時(shí)間的延長(zhǎng)逐步提高，高濃度(600 mg·L－1)下，則隨浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)變化不明顯(P ＞0.05)，但均顯著高于對(duì)照(CK)。從發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率來(lái)看，400 mg·L-1GA3溶液浸種24 和36 h 相對(duì)較好，發(fā)芽勢(shì)最高達(dá)48%，發(fā)芽率最高達(dá)54%。但僅從發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率的高低來(lái)看，尚不能判別這些處理的效果的優(yōu)劣，還需從發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)來(lái)評(píng)判。

2.1.2 GA3溶液浸種對(duì)種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的影響 GA3溶液浸種提高了納羅克非洲狗尾草種子的發(fā)芽指數(shù)，在200 mg·L－1濃度下，發(fā)芽指數(shù)隨浸種時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，400 mg·L－1時(shí)呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì);600 mg·L－1濃度下則呈現(xiàn)持續(xù)下降的趨勢(shì)。綜合濃度和時(shí)間的處理效應(yīng)，以400 mg·L-1的GA3溶液浸種24 h 的效果最好，種子發(fā)芽指數(shù)達(dá)到19.46，顯著高于對(duì)照(P ＜0.05)(圖2)。

GA3溶液浸種，對(duì)納羅克非洲狗尾草種子活力指數(shù)的影響與其對(duì)種子發(fā)芽指數(shù)的影響一致。其中;400 mg·L－1的GA3溶液浸種24 h 種子活力指數(shù)最高(0.015)且顯著高于對(duì)照(P ＜0.05)，同時(shí)也優(yōu)于其他濃度和時(shí)間處理(圖2)。

2.2 IBA 對(duì)納羅克非洲狗尾草種子休眠的破除效果

圖1 GA 3 溶液浸種對(duì)納羅克種子發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率的影響Fig.1 Effects of GA 3 treatment on germination energy and percentage of Narok seeds

圖2 GA 3 溶液浸種對(duì)納羅克種子發(fā)芽指數(shù)和種子活力指數(shù)的影響Fig.2 Effect of GA 3 treatment on germination index and vigor index of Narok seeds

2.2.1 IBA 溶液浸種對(duì)種子發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率的影響 低濃度(10 mg·L－1)的IBA 溶液浸種，種子發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率均隨浸種時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸升高;中、高濃度(15、20 mg·L－1)下則隨著浸種時(shí)間的延長(zhǎng)出現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)。其中，10 mg·L－1IBA溶液浸種36 h 和20 mg·L－1IBA 溶液浸種24 h，發(fā)芽勢(shì)分別達(dá)36%和34%，發(fā)芽率均為40%，顯著高于對(duì)照(P ＜0. 05)，但彼此間差異不顯著(P ＞0.05)(圖3)。

2.2.2 IBA 溶液浸種對(duì)種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的影響 不同時(shí)間、不同濃度的IBA 溶液浸種對(duì)納羅克非洲狗尾草種子發(fā)芽指數(shù)的影響與其對(duì)種子發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率的影響有一致的趨勢(shì)，即低濃度處理時(shí)間長(zhǎng)，高濃度浸種時(shí)間則可適當(dāng)縮短(圖4)。10 mg·L－1濃度處理36 h 和20 mg·L－1浸種24 h 是較好的濃度與時(shí)間組合，其發(fā)芽指數(shù)分別達(dá)到12.11 和12.28，但與對(duì)照及各處理之間差異不顯著(P＞0.05)。

IBA 溶液浸種，種子活力指數(shù)與發(fā)芽指數(shù)的變化一致，較對(duì)照(CK)均有一定程度的提高，但差異不顯著(P ＞0.05)，其中20 mg·L－1的IBA 溶液浸種24 h，種子活力指數(shù)最高，為0.010(圖4)。

圖3 IBA 溶液浸種對(duì)納羅克種子發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率的影響Fig.3 Effects of IBA treatment on germination energy and percentage of Narok seeds

圖4 IBA 溶液浸種對(duì)納羅克種子發(fā)芽指數(shù)和種子活力指數(shù)的影響Fig.4 Effects of IBA treatment on germination index and vigor index of Narok seeds

2.3 6-KT 對(duì)納羅克非洲狗尾草種子休眠的破除效果

2.3.1 6-KT 溶液浸種對(duì)種子發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率的影響 6-KT 溶液的處理濃度和時(shí)間對(duì)提高納羅克非洲狗尾草種子的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率起著關(guān)鍵作用(圖5)。5 mg·L－16-KT 溶液浸種24 h 效果最好，發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率分別為37%和42%，種子發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率顯著高于對(duì)照及除25 mg·L－16-KT 溶液浸種24和36 h 以外的其他處理(P ＜0.05)。

2.3.2 6-KT 溶液浸種對(duì)種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的影響 6-KT 溶液浸種以后，納羅克非洲狗尾草種子的發(fā)芽指數(shù)均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)(圖6)。其中，5 mg·L－1濃度下浸種24 h 效果較好，種子發(fā)芽指數(shù)達(dá)到12. 43，與對(duì)照比較差異顯著(P ＜0.05)。

6-KT 溶液浸種對(duì)納羅克非洲狗尾草種子活力指數(shù)的影響不顯著(P ＞0.05)(圖6)。其中，只有5 mg·L－1濃度下處理24 h 相對(duì)較好，種子活力指數(shù)最大(0.010)。

圖5 6-KT 溶液浸種對(duì)納羅克種子發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率的影響Fig.5 Effects of 6-KT treatment on germination energy and percentage of Narok seeds

圖6 6-KT 溶液浸種對(duì)納羅克種子發(fā)芽指數(shù)和種子活力的影響Fig.6 Effects of 6-KT treatment on germination index and vigor index of Narok seeds

2.4 ETH 對(duì)納羅克非洲狗尾草種子休眠的破除效果

2.4.1 ETH 溶液浸種對(duì)種子發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率的影響 ETH 溶液浸種顯著提高了納羅克非洲狗尾草種子的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率，隨浸種時(shí)間的延長(zhǎng)而增加(圖7)。300 μL·L－1ETH 溶液浸種12 h 效果稍差，發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率較對(duì)照差異不顯著(P ＞0.05)，其他處理的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率均顯著高于對(duì)照(P ＜0.05)，450 μL·L－1處理36 h 種子發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率最高，分別為41%和45%，但濃度和時(shí)間的不同處理之間差異不顯著(P ＞0.05)。

2.4.2 ETH 溶液浸種對(duì)種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的影響 150 和300 μL·L－1ETH 溶液浸種24 h、36 h，450 μL·L－1ETH 溶液浸種12、24、36 h，種子發(fā)芽指數(shù)較對(duì)照均有顯著提高(P ＜0.05)(圖8)，范圍為11.95 ～13.96，但彼此之間差異不顯著(P ＞0.05)。

從活力指數(shù)的變化來(lái)看(圖8)，ETH 溶液浸種，以450 μL·L－1濃度下浸種24 h 效果最好，種子活力指數(shù)達(dá)到0.012，明顯高于其他處理。

圖7 ETH 溶液浸種對(duì)納羅克種子發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率的影響Fig.7 Effects of ETH treatment on germination energy and percentage of Narok seeds

圖8 ETH 溶液浸種對(duì)納羅克種子發(fā)芽指數(shù)和種子活力的影響Fig.8 Effects of ETH treatment on germination index and vigor index of Narok seeds

3 討論與結(jié)論

植物種子的休眠源于植物經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期進(jìn)化和演變，從而獲得的一種對(duì)不利環(huán)境及季節(jié)變化的一種生物學(xué)適應(yīng)。研究表明，植物激素如赤霉素(GA3)、細(xì)胞分裂素(CK)、乙烯利(ETH)等可以使休眠種子中存在的化學(xué)抑制物質(zhì)鈍化或失效，同時(shí)激活種子內(nèi)酶的活性，提高種子的發(fā)芽率，從而解除種子休眠［12-13］。

GA3是一種常見(jiàn)的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，處理種子能促使細(xì)胞分裂分化進(jìn)而促進(jìn)種子胚的發(fā)育和種子發(fā)芽［14］，本研究表明，在幾種植物激素中，赤霉素對(duì)提高納羅克非洲狗尾草種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的促進(jìn)作用最顯著，為最佳的試劑;該結(jié)果與大果薔薇(Rosa vwebbian)種子［15］、獼猴桃(Actinidia chinensis)種子［16］、野生防風(fēng)種子［17］，以及玉竹(Polygonatum odoratum)種子［18］萌發(fā)的研究結(jié)果相似;但其作用效果與植物的種類(lèi)密切相關(guān)［19］。本研究還發(fā)現(xiàn)，所有經(jīng)GA3處理萌發(fā)的種子，均是先長(zhǎng)子葉，對(duì)照則是先長(zhǎng)胚根，說(shuō)明子葉對(duì)赤霉素較敏感。

IBA 可促進(jìn)細(xì)胞分裂和組織分化，從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，適宜的濃度和處理時(shí)間(20 mg·L－1IBA浸種24 h)可以很好地促進(jìn)種子萌發(fā)和生長(zhǎng)，但高濃度和長(zhǎng)時(shí)間處理反而效果不理想，這與孫睿等［20］的研究低濃度IBA 對(duì)一串紅(Salvia splendens)種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)有一定的促進(jìn)作用，高濃度的IBA會(huì)產(chǎn)生抑制作用結(jié)果相一致。

6-KT 具有促進(jìn)細(xì)胞分裂，組織分化及誘導(dǎo)芽分化的作用，可以打破側(cè)芽休眠，促進(jìn)種子發(fā)芽。本研究表明，6-KT 處理對(duì)于納羅克非洲狗尾草種子的發(fā)芽有一定影響，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均高于對(duì)照，以5 mg·L－1濃度浸種24 h 效果為最好，以往用6-KT 處理種子的報(bào)道較少，但同為細(xì)胞分裂素的6-BA 在種子處理中確有很好的表現(xiàn)[21]。

乙烯利是一種優(yōu)質(zhì)高效植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，對(duì)植株的生長(zhǎng)具有一定的后效作用［22］，利用乙烯利處理種子后，種子萌發(fā)的各項(xiàng)指標(biāo)較對(duì)照顯著提高，這與用乙烯利打破休眠薄荷(Mentha arvensis)種子的研究結(jié)果一致［23］。ETH 溶液浸種對(duì)破除納羅克非洲狗尾草種子休眠的效果僅次于赤霉素，而IBA 和6-KT 浸種的破眠效果一般。這與激素對(duì)蒺藜狀苜蓿(Medicago truncatula)種子的研究結(jié)果一致［24］。

4 種外源激素對(duì)納羅克非洲狗尾草休眠種子均有不同程度的破眠效果。其中，赤霉素(GA3)處理的效果最好，以400 mg·L－1GA3溶液浸種24 h 效果最好，種子各項(xiàng)活力指標(biāo)均顯著高于對(duì)照(P ＜0.05)，發(fā)芽勢(shì)為48%，發(fā)芽率為54%，分別較對(duì)照提高了1.18 和1.08 倍;發(fā)芽指數(shù)為19.46，活力指數(shù)達(dá)到0.015 2，分別較對(duì)照提高了1.31 和1.14 倍。乙烯利(ETH)溶液浸種對(duì)破除納羅克非洲狗尾草種子休眠的效果僅次于GA3，以450 μL·L－1ETH溶液浸種24 h 為好。吲哚丁酸(IBA)和6-糠氨基嘌呤(6-KT)對(duì)納羅克非洲狗尾草種子的浸種效果一般，但20 mg·L－1IBA 和5 mg·L－16-KT 浸種24 h，對(duì)促進(jìn)納羅克非洲狗尾草種子的萌發(fā)仍有顯著作用(P ＜0.05)。

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