化學方法解除野慈姑種子休眠研究

范丹丹， 何付麗， 王艷艷， 劉 英， 趙長山

(東北農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，黑龍江哈爾濱 150030)

化學方法解除野慈姑種子休眠研究

范丹丹， 何付麗， 王艷艷， 劉 英， 趙長山

(東北農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，黑龍江哈爾濱 150030)

HCl、NaOH、Na2CO3、NaCl、赤霉素(GA3)、蕓薹素內(nèi)酯(BR)浸種處理，探討溶液濃度、浸種時間對野慈姑(SagittariatrifoliaLinn.)種子萌發(fā)的影響。結(jié)果表明，NaOH溶液浸種處理可以作為快速解除野慈姑種子休眠、提高發(fā)芽率的方法，最佳處理為25% NaOH溶液浸種 4 h，可使野慈姑種子萌發(fā)率達73.00%。HCl溶液浸種處理僅能解除部分野慈姑種子的休眠，20%HCl溶液浸種 4 h 野慈姑種子的發(fā)芽率最高，為48.33%。Na2CO3、NaCl、GA3、BR溶液浸種處理，野慈姑種子的最高發(fā)芽率分別僅為10.33%、9.33%、11.33%、9.67%，不能用于解除野慈姑種子的休眠。

化學方法；野慈姑種子；解除休眠

野慈姑(SagittariatrifoliaL.)別稱狹葉慈姑、三腳剪、水芋，屬澤瀉科慈姑屬，為慈姑的變種，是多年生沼生草本植物，全國各地均有分布，是稻田常見雜草，近幾年在東北地區(qū)發(fā)生尤為嚴重，已成為水稻田雜草群落的優(yōu)勢種群[1-5]。由于田間采集的野慈姑種子在正常條件下不能發(fā)芽，導致一些以野慈姑為靶標的室內(nèi)生物測定試驗無法進行。植物休眠的作用是為了抵御不良環(huán)境，對野生植物而言，休眠具有自衛(wèi)作用。野慈姑種子與其他野生植物一樣，也具有休眠特性，在正常試驗條件下不能正常發(fā)芽。本研究以黑龍江省五常市志廣鄉(xiāng)采集的野慈姑種子為材料，研究鹽酸、氫氧化鈉、碳酸鈉、氯化鈉、赤霉酸(GA3)、蕓薹素內(nèi)酯(BR)等化學藥劑對野慈姑種子的破眠效果。

1 材料與方法

1.1 材料

野慈姑種子于2012年采自黑龍江省五常市志廣鄉(xiāng)水稻田。儀器：恒溫培養(yǎng)箱、培養(yǎng)皿、濾紙。藥劑：鹽酸、氫氧化鈉、碳酸鈉、氯化鈉、赤霉酸、蕓苔素內(nèi)酯。

1.2 方法

1.2.1 試驗處理 HCl、NaOH濃度分別為0、1%、5%、10%、15%、20%、25%、30%，浸泡時間分別為1、3、4、5、6、9 h；Na2CO3、NaCl濃度分別為0、0.1%、1%、5%、7%、10%、20%，浸泡時間分別為1、3、5、7、9、12 h；GA3濃度分別為0、50、100、200、300、400 mg/L，浸泡時間為1、3、5、7、9、12 h；BR濃度分別為0、0.01、0.05、0.1、0.5、1.0 mg/L，浸泡時間為1、3、5、7、9、12 h。

1.2.2 發(fā)芽試驗 將各處理的野慈姑種子用蒸餾水沖洗干凈，放入盛有濕潤濾紙的培養(yǎng)皿中，將培養(yǎng)皿放到25 ℃恒溫培養(yǎng)箱中進行發(fā)芽試驗。試驗重復3次，每次重復100粒種子，7 d后調(diào)查發(fā)芽率。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用DPS 10.15、Excel 2003軟件處理數(shù)據(jù)，采用新復極差法進行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 HCl處理對野慈姑種子萌發(fā)的影響

由表1可知，HCl溶液濃度、浸種時間均影響野慈姑種子的發(fā)芽率。1%～10%HCl溶液浸種處理野慈姑種子，其發(fā)芽率與對照無顯著差異，說明 1%～10% HCl溶液浸種1～9 h對野慈姑種子萌發(fā)無影響。15%～30% HCl溶液浸種處理野慈姑種子，隨著浸種時間的延長，發(fā)芽率呈先升高后逐漸降低趨勢。15% HCl溶液浸種5 h，野慈姑種子發(fā)芽率達10.00%；20% HCl溶液浸種4 h，野慈姑種子發(fā)芽率達48.33%；25%、30% HCl溶液浸種3 h，野慈姑種子發(fā)芽率分別達23.00%、9.33%，再增加浸種時間，野慈姑種子的發(fā)芽率反而降低。25%、30% HCl溶液浸種時間分別達6、4 h，野慈姑種子爛種，說明較高的HCl溶液溶度和較長的浸種時間對野慈姑種子有破壞作用。

表1 HCl溶液濃度、浸種時間對野慈姑種子發(fā)芽率的影響

注：所有數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示差異顯著，不同大寫字母表示差異極顯著。下表同。

2.2 NaOH處理對野慈姑種子萌發(fā)的影響

由表2可知，同HCl溶液處理野慈姑種子的試驗結(jié)果相近，1%～10% NaOH溶液浸種處理野慈姑種子，各處理野慈姑種子的萌發(fā)率與對照無顯著差異，說明1%～10% NaOH溶液浸種1～9 h對野慈姑種子萌發(fā)基本無影響。15%～30% NaOH溶液浸種處理下，野慈姑種子的發(fā)芽率隨浸種時間延長表現(xiàn)為先升高后又逐漸降低的趨勢，均在浸種4 h時達最高發(fā)芽率，分別為12.67%、47.67%、73.00%、41.67%，再增加NaOH溶液濃度或延長浸種時間均不能提高野慈姑種子的萌發(fā)率。25% NaOH溶液浸種4 h處理下野慈姑種子發(fā)芽率為73.00%，顯著高于其他處理，是打破野慈姑種子休眠的較好方法。

2.3 Na2CO3處理對野慈姑種子萌發(fā)的影響

由表3可知，Na2CO3溶液濃度、浸種時間對野慈姑種子萌發(fā)的影響不大。僅1% Na2CO3溶液浸種9 h處理野慈姑種子的萌發(fā)率為10.33%，其余處理的萌發(fā)率均顯著低于此處理。由此說明，Na2CO3溶液浸種處理不能顯著提高野慈姑種子的萌發(fā)率，不是解除野慈姑種子休眠的好方法。

表2 NaOH溶液濃度、浸種時間對野慈姑種子發(fā)芽率的影響

注同表1。

表3 Na2CO3溶液濃度、浸種時間對野慈姑種子發(fā)芽率的影響

注同表1。

2.4 NaCl處理對野慈姑種子萌發(fā)的影響

由表4可知，所有處理中僅1%NaCl溶液浸種5、7 h處理下野慈姑種子萌發(fā)率為9.33%，其他處理的萌發(fā)率與該處理相當或顯著低于該處理。NaCl溶液浸種處理不能有效解除野慈姑種子的休眠。

2.5 GA3處理對野慈姑種子萌發(fā)的影響

由表5可知，100 mg/L GA3溶液浸種5 h的發(fā)芽率最高，可達11.33%；其他處理的種子萌發(fā)率均低于上述處理。由此說明，再增加GA3溶液濃度或浸種時間，均不能提高野慈姑種子的發(fā)芽率，GA3浸種處理不是解除野慈姑種子休眠的較好方法。

2.6 BR處理對野慈姑種子萌發(fā)的影響

由表6可知，0.1 mg/L BR溶液浸種7 h處理下野慈姑種子發(fā)芽率最高，僅達9.67%，其他處理的野慈姑種子萌發(fā)率均與該處理相當或顯著低于該處理。由此可見，BR溶液浸種處理不能有效解除野慈姑種子的休眠。

3 結(jié)論與討論

本研究表明，NaOH溶液浸種處理可以作為快速解除野慈姑種子休眠、提高發(fā)芽率的化學方法，最佳處理為25%NaOH溶液浸種4 h，可使野慈姑發(fā)芽率達73.00%。HCl溶液浸種處理，野慈姑的最高發(fā)芽率為48.33%。Na2CO3、NaCl、GA3、BR溶液浸種處理，野慈姑種子的最高發(fā)芽率分別為10.33%、9.33%、11.33%、9.67%，不能用于解除野慈姑種子的休眠。用NaOH溶液處理的野慈姑種子發(fā)芽效果最好，用HCl溶液處理的野慈姑種子可打破其部分休眠。這可能是由于NaOH溶液、HCl溶液使野慈姑種皮腐蝕、改善種子的透性或解除種子內(nèi)部抑制物質(zhì)，從而打破了野慈姑種子休眠，促進了種子萌發(fā)。慕小倩等研究表明，酸堿處理能夠提高曼陀羅種子發(fā)芽率[6]。野慈姑種子用NaOH處理效果好于HCl處理效果的原因可能是野慈姑種子中含有偏酸性的發(fā)芽抑制物質(zhì)被堿性NaOH中和的緣故。本試驗中，高濃度酸、堿較長時間處理會導致慈姑出現(xiàn)爛種現(xiàn)象，究其原因可能是浸種濃度高時間長破壞了種子的生理功能。本試驗表明，用Na2CO3溶液、NaCl溶液處理對解除野慈姑種子休眠效果較差，并且濃度越高，發(fā)芽率越低，這與高瑞如等的研究結(jié)果[7-8]一致。王廣印等認為，高濃度的鹽處理下種子發(fā)芽率有所降低，這可能是由于鹽濃度過高反而起到毒害作用[9]。休眠的解除與抑制物質(zhì)的減少、促進萌發(fā)物質(zhì)的增加以及抑制物質(zhì)與促進物質(zhì)比例的變化有很大關系，植物生長調(diào)節(jié)劑推動了細胞膜水平上的有選擇性的物理和代謝變化，即推動了導致休眠的誘導和解除休眠的過程[10]。GA3溶液浸種能提高種子活力，打破種子內(nèi)源激素平衡，促進種子內(nèi)部發(fā)生相應的生理生化變化，從而打破種子休眠。BR在較低濃度下能明顯促進細胞生長與分裂，參與調(diào)節(jié)植物多種生化過程，對作物生長發(fā)育具有明顯的促進作用，能夠提高種子活力，促進種子發(fā)芽[11]。本試驗中，用GA3、BR溶液處理的野慈姑種子最高發(fā)芽率僅約10%，僅能在一定程度上解除野慈姑種子的休眠現(xiàn)象，達不到酸堿處理過程中種子內(nèi)部所發(fā)生的一系列生理生化變化的效果。究其原因可能是野慈姑種殼較厚，GA3、BR溶液沒有充分滲透到野慈姑種子中或是種子中生長促進物與生長抑制物之間的具體含量關系沒有弄清楚，有待進一步研究。本研究僅用了化學方法打破野慈姑種子的休眠，打破該種子休眠的其他方法將另文報道。

表4 NaCl溶液濃度、浸種時間對野慈姑種子發(fā)芽率的影響

注同表1。

表5 GA3溶液濃度、浸種時間對野慈姑種子發(fā)芽率的影響

注同表1。

表6 BR溶液濃度和浸種時間對野慈姑種子發(fā)芽率的影響

注同表1。

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Breaking Seed Dormancy ofSagittariatrifoliaby Chemical Methods

FAN Dan-dan， HE Fu-li， WANG Yan-yan， LIU Ying， ZHAO Chang-shan

(College of Agriculture，Northeast Agricultural University，Harbin 150030，China)

The effect of solution concentration of HCl，NaOH，Na2CO3，NaCl，gibberellic acid (GA3) and brassinolide (BR) and seed soaking time on the germination ofSagittariatrifoliawas studied. Soaking the seeds in 25% NaOH for four hours was the fastest method to break dormancy and increase germination rate to 73%. Soaking in 20% HCl also for four hours partly broke dormancy and improved germination to 48%. The highestS.trifoliagermination rate obtained by soaking the seed in GA3，Na2CO3，BR，and NaCl was 11%，10%，10%，and 9% respectively，but these chemicals were not suitable for breaking dormancy.

chemical methods；Sagittariatrifolia；seed；dormancy

2013-12-09

范丹丹(1987—)，女，碩士研究生，從事雜草化學防除技術研究。E-mail：dandanfan2011@126.com。

趙長山，教授，研究方向為雜草生物學及其化學防除技術。Tel：(0451)55191775；E-mail：csz_hlj@sohu.com。

Q948.11；S451

A

1003-935X(2014)02-0005-05

范丹丹，何付麗，王艷艷，等. 化學方法解除野慈姑種子休眠研究[J]. 雜草科學，2014，32(2)：5-9.