， ，

(塔里木大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院/新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團塔里木盆地生物資源保護利用重點實驗室， 新疆 阿拉爾 843300)

種子休眠(Seed dormancy)是指具有活力的植物種子在適宜條件的情況下，仍不能萌發(fā)的現(xiàn)象[1-2]。引起種子休眠有許多原因，但大致可以分為3個方面，即種皮阻礙、種胚發(fā)育情況和種子內(nèi)含物質(zhì)的情況?？傮w來看，種子體眠是由各種各樣的因素造成的，而各個因素往往不是單獨發(fā)生作用，它們之間是相互聯(lián)系與相互影響，致使種子休眠原因更加復(fù)雜[3-4]。根據(jù)種子休眠原因可采取不同的破除方法打破休眠。針對種子種皮透性障礙，可以采用打磨、夾裂等機械方法破壞種子種皮，進而打破種子的休眠。有研究表明，破壞種皮、去除種皮、熱水軟化種皮、清除種皮表面蠟質(zhì)、油脂或其他抑制物等方法處理種子后，可有效打破休眠[5-7]。通過使用濃硫酸、硝酸、鹽酸、高錳酸鉀等化學(xué)藥劑處理種子，均能有效的改變種皮透性，打破由于種殼堅硬原因引起的休眠[8-10]。對于內(nèi)源抑制物質(zhì)：外源激素GA3、ABA、NO、ET，可以促進細胞分裂，激活生長調(diào)節(jié)基因，從而打破種子的休眠，促進種子萌發(fā)[11-12]。對于種胚障礙導(dǎo)致的休眠，常用低溫層積與變溫層積處理打破，該方法能夠有效解除百合、丹鳳、牡丹、楊梅和山櫻花等種子的休眠。近年來，隨著對種子休眠問題研究逐漸深入，射線處理技術(shù)在打破休眠中得到了廣泛的應(yīng)用。電離輻射、超聲波、紅外線、靜電場、電磁波、激光等均可不同程度地打破種子的休眠[13]。

藜科植物是塔里木盆地野生植物中的主要類群，多生長在干旱、鹽堿等極端生境中，蘊含豐富的抗逆基因，極具開發(fā)利用價值，但因其生存環(huán)境惡劣、復(fù)雜，種子多具有休眠特性。本試驗的供試材料是課題組前期對塔里木盆地藜科植物進行研究時發(fā)現(xiàn)的具有休眠特性的5個種，研究其休眠破除的方法，旨在為進一步研究藜科植物的抗逆機制及其合理開發(fā)利用提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

本試驗先后5次對塔里木盆地藜科植物資源進行調(diào)查，對采集的種子進行萌發(fā)試驗，發(fā)現(xiàn)5種藜科植物的種子具有休眠特性，以其作為供試材料，進行打破休眠試驗。表1為植物樣品采集地基本情況。

表1 5種藜科植物種子采集地生境概況

種名 采集地生境海拔(m)堿蓬(Suaeda glauca)和靜縣路邊草甸2623硬枝堿蓬(Suaeda rigida)阿拉爾路邊鹽堿荒漠963盤果堿蓬(Suaeda heterophylla)第二師27團蓮花湖湖畔1074刺藜(Chenopodium aristatum)和靜縣路邊草甸2288鹽角草(Salicornia europaea)阿拉爾路邊草甸973

1.2 打破種子休眠試驗設(shè)計

1.2.1 種子生活力的檢測

種子萌發(fā)預(yù)試驗中發(fā)現(xiàn)，堿蓬、硬枝堿蓬、盤果堿蓬、刺藜和鹽角草等5種藜科植物種子萌發(fā)率均較低，究其原因，一種可能是種子沒有生活力，不能萌發(fā)；另外一種可能是種子有生活力，但存在休眠現(xiàn)象，故先對種子進行生活力檢測。

種子生活力采用TTC(triphenyltetrazolium chloride，2,3,5-氯化三苯基四氮唑)染色法測定。取每種供試材料種子各100粒，先用蒸餾水浸泡24 h，然后切除種子頂端 1/3，將種子浸泡在0.5%的TTC溶液中，在25 ℃、黑暗處保溫24 h，進行染色，取出后用蒸餾水進行沖洗，切開種子，觀察胚和胚乳染色情況，鑒定種子活力。胚染為紅色而胚乳未染色種子為有活力種子。

1.2.2 機械破皮處理+赤霉素浸泡種子處理

將堿蓬、硬枝堿蓬、盤果堿蓬、刺藜和鹽角草等5種藜科植物種子，用150目砂紙進行輕柔打磨1.5 min，進行機械破皮，打磨過程中避免損壞種子胚。

將打磨好的種子浸入300，600，900，1 200 mg/L和1 500 mg/L赤霉素(GA3)溶液中，在避光處存放24 h。

1.2.3 種子萌發(fā)試驗

以未做處理的種子為對照(ck)，將經(jīng)過不同濃度赤霉素(GA3)溶液浸泡過的種子，置于直徑為90 mm墊有2層濕潤濾紙的培養(yǎng)皿中(使用前高壓滅菌消毒)，每個培養(yǎng)皿50粒種子，3次重復(fù)，放入25 ℃、12 h黑暗/30 ℃、12 h光照的人工智能氣候箱中進行萌發(fā)。每24 h檢測1次，種子的萌發(fā)以出現(xiàn)胚根為標(biāo)志，記錄每天萌發(fā)的種子數(shù)，并將已萌發(fā)的種子移走，持續(xù)5 d不萌發(fā)時計為萌發(fā)結(jié)束。

計算不同處理種子的最終萌發(fā)率、平均萌發(fā)時間，確定打破種子方法的效果：

種子最終萌發(fā)率(%)=已萌發(fā)種子總數(shù)/供試種子總數(shù)×100%。

平均萌發(fā)時間=∑(Dn)/∑n(n為在D時間的種子萌發(fā)數(shù)量，D為萌發(fā)開始的天數(shù))。

1.3 數(shù)據(jù)分析

利用Microsoft Excel 2003軟件進行數(shù)據(jù)分析和作圖，應(yīng)用SPSS 19.0軟件進行方差分析及LSD檢驗(p<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 種子活力比較

由表2可知，堿蓬、硬枝堿蓬、刺藜、鹽角草和盤果堿蓬等5種種子的活力分別為86%、92%、87%、95%和93%。5種藜科種子的生活力高于85%，表明種子具有較強的發(fā)芽潛力。

表3 打磨+赤霉素處理對種子最終發(fā)芽率的影響(%)

GA3濃度 (mg/L)0(ck)30060090012001500堿蓬(Suaeda glauca)11.33d49.33c53.33c60.66b66.00b73.33a硬枝堿蓬(Suaeda rigida)10.66c67.33b71.00b87.00a88.00a92.00a盤果堿蓬(Suaeda heterophylla)27.33c71.33b77.33b88.66a90.00a89.33a刺藜(Chenopodium aristatum)11.33d61.33c64.00c79.33b88.00a92.00a鹽角草(Salicornia europaea)25.33c74.66b80.66b88.66a90.00a90.66a

注：同行數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示不同處理間差異顯著(p<0.05)。下同。

表4 打磨+赤霉素處理對種子平均萌發(fā)時間的影響 (d)

GA3濃度(mg/L)0(ck)30060090012001500堿蓬(Suaeda glauca)3.94a2.59b2.40b2.38b2.36b2.11c硬枝堿蓬(Suaeda rigida)3.75a2.49b2.36b2.28b2.27b2.09b盤果堿蓬(Suaeda heterophylla)2.90a2.12b2.06bc2.05bc2.02bc1.87c刺藜(Chenopodium aristatum)3.94a2.41b2.36b2.33b2.27b2.09b鹽角草(Salicornia europaea)3.28a2.50b2.49b2.10c2.07c2.05c

表2 5種藜科植物種子活力的TTC 檢驗

種名 種子總數(shù)正常染色比例(%)未正常染色比例(%)堿蓬(Suaeda glauca)1008614硬枝堿蓬(Suaeda rigida)100928盤果堿蓬(Suaeda heterophylla)100937刺藜(Chenopodium aristatum)1008713鹽角草(Salicornia europaea)100955

2.2 打磨+赤霉素處理對種子萌發(fā)的影響

2.2.1 打磨+赤霉素處理對種子最終萌發(fā)率的影響

由表3可知，經(jīng)打磨及赤霉素(GA3)溶液浸泡后的堿蓬、硬枝堿蓬、盤果堿蓬、刺藜和鹽角草等5種種子，最終萌發(fā)率總體上均隨著GA3濃度上升而呈增高趨勢，表明高濃度的GA3對種子萌發(fā)有促進作用。在經(jīng)過1 500 mg/L的GA3處理后，堿蓬種子的最終萌發(fā)率為73.33%，顯著高于ck和其他GA3處理；在經(jīng)過900，1 200 mg/L和1 500 mg/L的GA3處理后，硬枝堿蓬種子的最終萌發(fā)率分別達到87.00%、88.00%、92.00%，三者無顯著差異，但顯著高于ck和其他GA3處理；在經(jīng)過900，1 200 mg/L和1 500 mg/L的GA3處理后，盤果堿蓬種子的最終萌發(fā)率分別達到88.66%、90.00%和89.33%，三者無顯著差異，但顯著高于ck和其他GA3處理；在經(jīng)過1 200 mg/L和1 500 mg/L的GA3處理后，刺藜種子的最終萌發(fā)率分別達到88.00%和92.00%，二者無顯著差異，但顯著高于ck和其他GA3處理；在經(jīng)過900，1 200 mg/L和1 500 mg/L的GA3處理后，鹽角草種子的最終萌發(fā)率分別達到88.66%、90.00%和90.66%，三者無顯著差異，但顯著高于ck和其他GA3處理。

2.2.2 打磨+赤霉素處理對種子平均萌發(fā)時間的影響

從表4可知，經(jīng)打磨及赤霉素(GA3)溶液浸泡后的堿蓬、硬枝堿蓬、盤果堿蓬、刺藜和鹽角草等5種種子，平均萌發(fā)時間均隨著GA3濃度上升而降低，表明高濃度GA3對種子的平均萌發(fā)時間有縮短的作用。在經(jīng)過1 500 mg/L的GA3處理后，堿蓬種子的平均萌發(fā)時間最短，顯著短于ck及其他GA3處理；在經(jīng)過各濃度GA3處理后，硬枝堿蓬種子的平均萌發(fā)時間無顯著差異，但均短于ck處理；在經(jīng)過600，900，1 200 mg/L和1 500 mg/L的GA3處理后，盤果堿蓬種子的平均萌發(fā)時間無顯著差異，但顯著短于ck處理及其他GA3處理；在經(jīng)過各濃度的GA3處理后，刺藜種子的平均萌發(fā)時間無顯著差異，但均短于ck處理；在經(jīng)過900，1 200 mg/L和1 500 mg/L的GA3處理后，鹽角草種子的平均萌發(fā)時間無顯著差異，但顯著短于ck處理及其他GA3處理。

3 結(jié)論與討論

種子休眠是植物適應(yīng)環(huán)境變化的重要方式之一，但是也會給實際生產(chǎn)帶來不便。所以打破種子的休眠，具有十分重要的意義。一些研究表明，赤霉素(GA3)、高錳酸鉀、脫落酸、水楊酸、硫酸等處理均可以打破種子休眠，促進種子萌發(fā)[14-18]。在本試驗中，堿蓬、硬枝堿蓬、刺藜、鹽角草和盤果堿蓬等5種種子的生活力均高于85%，但萌發(fā)率較低，表明這5種種子存在休眠現(xiàn)象。機械破皮是一種物理手段，可解除種皮厚、硬等障礙，加強種子的養(yǎng)分吸收和呼吸的作用。GA3不僅可以使種子中的水解酶被激活，還能促進蛋白質(zhì)與核酸之間的合成，在提高種子最終萌發(fā)率中發(fā)揮著重要的作用。本研究通過機械破皮與GA3浸泡相結(jié)合，在不破壞胚的情況下對種子進行輕微摩擦，這樣有利于GA3進入種子內(nèi)部，打破了堿蓬、硬枝堿蓬、盤果堿蓬、刺藜和鹽角草等5種種子的休眠狀態(tài)，顯著提高其最終萌發(fā)率，尤其是在高濃度GA3(1 500 mg/L)處理下，堿蓬、硬枝堿蓬、盤果堿蓬、刺藜和鹽角草等5種種子的最終萌發(fā)率，分別提高到73.33%、92.00%、89.33%、92.00%和90.66%，這說明機械破皮+GA3溶液浸泡處理可以有效打破種子休眠，這與前人的研究結(jié)果相似[14,17]。堿蓬、硬枝堿蓬、盤果堿蓬、刺藜和鹽角草等5種種子的平均萌發(fā)時間分別縮短到1.83，1.66，1.03，1.85 d和1.23 d，由此可見，機械破皮+GA3溶液浸泡處理可以縮短種子的平均萌發(fā)時間，這與前人的研究結(jié)果相似[19]。

綜上所述，堿蓬種子打破休眠的最佳方法為：150目砂紙打磨1.5 min+1 500 mg/L的GA3溶液浸泡24 h；硬枝堿蓬、盤果堿蓬、鹽角草種子打破休眠的最佳方法為：150目砂紙打磨1.5 min+900～1 500 mg/L的GA3溶液浸泡24 h；刺藜種子打破休眠的最佳方法為：150目砂紙打磨1.5 min+1 200～1 500 mg/L的GA3溶液浸泡24 h。

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