沙生針茅種子破除休眠的方法

劉克彪，李發(fā)明,張?jiān)獝?1.甘肅省治沙研究所，甘肅 蘭州 730070； 2.甘肅民勤荒漠草地生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站，甘肅 蘭州 730070；3.甘肅沙生植物工程技術(shù)研究中心，甘肅 蘭州 733070； 4.甘肅省荒漠化與風(fēng)沙危害防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(培育基地)，甘肅 武威 733000)

沙生針茅種子破除休眠的方法

劉克彪1,2,3，李發(fā)明1,2,4,張?jiān)獝?,2,4
(1.甘肅省治沙研究所，甘肅 蘭州 730070； 2.甘肅民勤荒漠草地生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站，甘肅 蘭州 730070；3.甘肅沙生植物工程技術(shù)研究中心，甘肅 蘭州 733070； 4.甘肅省荒漠化與風(fēng)沙危害防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(培育基地)，甘肅 武威 733000)

為破除沙生針茅(Stipaglareosa)種子休眠，采用不同種子處理方法，測(cè)定各種處理對(duì)種子萌發(fā)的影響，明確解除種子休眠的有效途徑。結(jié)果顯示,1)解除種皮休眠：60 ℃蒸餾水浸泡種子24 h，種子吸水率、發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)分別達(dá)到26.32%、38%和32%；機(jī)械劃破種皮，種子發(fā)芽率達(dá)到34%。2)解除胚生理休眠：-20、-20 ℃變溫處理96 h，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)分別達(dá)到48%和46%；切除種子3/4胚乳，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)分別達(dá)到58%和54%；用80 mg·L-1赤霉素(GA3)水溶液浸泡種子24 h，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)分別達(dá)到54%和48%。3)解除種子綜合休眠：采用變溫+浸泡+GA3方法，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)分別達(dá)到78%和76%。種子存在的萌發(fā)抑制物對(duì)種子發(fā)芽的影響大于種皮不透性對(duì)種子發(fā)芽的影響。種子發(fā)芽高峰期集中于前2～5 d，切除胚乳和GA3水溶液浸泡種子，發(fā)芽高峰期集中于前2～8 d。

沙生針茅；休眠機(jī)制；休眠解除；發(fā)芽率；發(fā)芽勢(shì)

沙生針茅(Stipaglareosa)為禾本科針茅屬多年生密叢型旱生草本，分布于我國(guó)內(nèi)蒙古西部、寧夏、甘肅、青海西部、新疆、西藏西北部等地，前蘇聯(lián) (西伯利亞南部，中亞)、阿富汗、蒙古也有分布。生于荒漠地帶砂礫質(zhì)棕鈣土和干燥礫質(zhì)山坡、淺覆沙丘間低地及溝谷等。常構(gòu)成白沙蒿(Artemisiasphaerocephala)—沙生針茅旱生植物群落(民勤、金昌、古浪)，或?yàn)闇匦曰哪菰莸刂饕ㄈ悍N[1](西藏阿里)，也是白刺(Nitrariatangutorum)—綿刺(Potaniniamongolica)、矮錦雞兒(Caraganapygmaea)荒漠旱生植物群落的伴生種(阿拉善盟)。沙生針茅具有發(fā)達(dá)密集的根系，須根具保水功能的沙套適應(yīng)干旱的荒漠環(huán)境。耐寒、耐旱、耐高溫，喜適度沙埋，形成不同程度的灌叢化，不耐風(fēng)蝕和重度沙埋。在民勤，2次開(kāi)花結(jié)實(shí)，第1次5月中旬至下旬開(kāi)花，6月上旬種子成熟，第2次9月下旬開(kāi)花，10月上旬種子成熟。成熟穎果具密被白色絨毛的長(zhǎng)芒，芒針常弧形彎曲，隨風(fēng)傳播。正常單株第1次結(jié)實(shí)200～1 400粒，第2次結(jié)實(shí)160～1 100粒，特別干旱的年份，植株保持3～8片葉片正常營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，1～3穗結(jié)實(shí)，得以延續(xù)種群。野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，沙生針茅呈片狀或帶狀分布，天然更新困難。沙生針茅牧草產(chǎn)量雖低，但營(yíng)養(yǎng)豐富，含有較高的粗蛋白質(zhì)和粗脂肪，是荒漠草原地帶優(yōu)質(zhì)上等牧草之一。沙生針茅種子萌發(fā)機(jī)理的研究較少，在國(guó)外，德國(guó)學(xué)者Ronnenberg等[2]對(duì)分布在中亞蒙古一帶的沙生針茅種子萌發(fā)進(jìn)行過(guò)研究，在國(guó)內(nèi)，李發(fā)明等[3]研究了光照和沙埋對(duì)沙生針茅種子萌發(fā)和幼苗出土的影響。因此，對(duì)解除沙生針茅種子休眠的方法進(jìn)行研究，對(duì)發(fā)展培育優(yōu)質(zhì)牧場(chǎng)、恢復(fù)和保護(hù)沙生針茅植物群落、豐富干旱區(qū)旱生草坪植物種具有一定的意義。

1 材料和方法

1.1 參試材料

1.1.1 種子來(lái)源 沙生針茅參試種子于2013年6月和10月、2014年6月上旬采自甘肅民勤南湖，精選后，測(cè)得其發(fā)芽率為8%，千粒重為3.35 g。含水量6.08%。盛于紙質(zhì)種子袋中，在暗室常溫下儲(chǔ)藏。

1.1.2 試驗(yàn)儀器 解剖鏡、RQX-400人工氣候箱、冰柜、冰箱、三申YM系列N型立式壓力蒸汽滅菌器、FA2004N電子天平、Eppendorf移液槍、發(fā)芽皿、滴管、量筒、濾紙等。

1.1.3 試驗(yàn)藥品 溶質(zhì)為濃H2SO4、NaOH、、赤霉素(GA3)、KMnO4。溶劑為蒸餾水和酒精(C2H6O)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)時(shí)間 2013年11月10-30日、2014年3月5-21日進(jìn)行預(yù)試驗(yàn),2014年3月27日-4月20日進(jìn)行系統(tǒng)試驗(yàn)。2014年6月進(jìn)行補(bǔ)充試驗(yàn)。

1.2.2 試驗(yàn)地點(diǎn) 甘肅省荒漠化與風(fēng)沙災(zāi)害防治國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(武威)，甘肅民勤治沙綜合試驗(yàn)站。

1.2.3 種子處理

種子消毒：參試種子水選后，用5‰ KMnO4溶液消毒10min，蒸餾水清洗后用于各種處理。

熱水浸泡處理：分別用30、40、50、60、70 ℃的蒸餾水浸泡種子24 h，自然冷卻。

低溫處理：將種子置于-5、-10、-15、-20、-25 ℃環(huán)境中96 h。

變溫處理：將種子置于-5、-10、-15、-20、-25 ℃環(huán)境中12 h，放入培養(yǎng)箱20 ℃環(huán)境中12 h后，再放入上述溫度環(huán)境內(nèi)，循環(huán)96 h。

GA3浸泡處理：用酒精溶解GA3，配置成20、40、60、80、100 mg·L-1濃度GA3水溶液200 mL，分別用不同濃度的GA3水溶液浸泡種子24 h。

切除胚乳：在解剖鏡下分別切除種子胚乳1/4、1/2、3/4。

胚休眠試驗(yàn)：將儲(chǔ)存1年和2年的種子，用60 ℃水浸泡24 h，自然冷卻。

綜合處理：將種子置于-20 ℃環(huán)境中12 h，取出置于培養(yǎng)箱20 ℃環(huán)境中12 h后，再放入-20 ℃內(nèi)，循環(huán)96 h，取出，用60 ℃水浸泡24 h，自然冷卻后，再置于80 mg·L-1GA3水溶液浸泡種子24 h。

以未經(jīng)任何處理的種子作為對(duì)照(CK)。

1.3 發(fā)芽試驗(yàn)

1.3.1 吸水率測(cè)定 分別將50粒種子置于盛有100 mL 30、40、50、60、70 ℃蒸餾水的燒杯中，將燒杯放入20 ℃培養(yǎng)箱中，每隔6 h取出用吸水紙吸干，迅速稱重，測(cè)定24 h內(nèi)的種子吸水率。每個(gè)處理重復(fù)3次。

吸水率(S)=(浸種后質(zhì)量-浸種前質(zhì)量)/浸種前質(zhì)量×100% 。

1.3.2 發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)的測(cè)定 在每個(gè)經(jīng)過(guò)消毒的發(fā)芽皿內(nèi)濾紙上置入各種處理后(蒸餾水浸泡、GA3浸泡、綜合處理的種子，用濾紙吸干表面水分)的種子50粒，加入蒸餾水6 mL，共27個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3次，共計(jì)81個(gè)。將試驗(yàn)處理后的發(fā)芽皿放入人工氣候箱，設(shè)定溫度為25 ℃，相對(duì)濕度60%，光照為全暗[4-5]。每天觀測(cè)時(shí)用移液槍加蒸餾水0.6 mL，保持濾紙濕潤(rùn)，不積水，保證芽床內(nèi)相對(duì)濕度為80～90%。發(fā)芽率F=n/N×100%(n為正常發(fā)芽粒數(shù)，N為供試種子數(shù))。發(fā)芽勢(shì)FS=n1/N×100%(n1為種子發(fā)芽達(dá)到高峰期發(fā)芽種子數(shù))。

1.3.3 種子形態(tài)觀察 選取休眠種子在顯微鏡下觀察種子結(jié)構(gòu)。

1.4 觀測(cè)指標(biāo)

每天15：00開(kāi)始觀測(cè)記錄沙生針茅種子發(fā)芽情況，統(tǒng)計(jì)發(fā)芽數(shù)。發(fā)芽始期：胚根伸出種皮2 mm時(shí)的天數(shù)；發(fā)芽高峰期：發(fā)芽粒數(shù)>2粒的天數(shù)[6]；發(fā)芽結(jié)束期：連續(xù)3天不再有種子發(fā)芽的天數(shù)(10 d)。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)均用Excel方差分析并制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 解除種皮休眠

2.1.1 形態(tài)結(jié)構(gòu) 成熟沙生針茅種子表面密被絨毛，去稃的種子種皮硬而致密，種皮表面具有蠟質(zhì)，硅非常豐富，分布不均一，對(duì)胚乳及胚保護(hù)嚴(yán)密(圖1)，一方面保護(hù)種子在炎熱的夏季和不利于種子發(fā)芽的環(huán)境中不至于失水過(guò)多損失發(fā)芽力，而另一方面導(dǎo)致種皮的透性差，形成種皮休眠[7]。

2.1.2 吸水率 用不同溫度的蒸餾水浸泡沙生針茅種子，在6 h時(shí)70 ℃蒸餾水浸泡種子吸水率是30 ℃浸泡種子的4.88倍(圖2)，浸泡24 h時(shí)，前者是后者的2.9倍，最大吸水率在浸泡種子24 h時(shí)，為27.74%，其次為用60 ℃蒸餾水浸泡種子24 h，最大吸水率26.32%。60～70 ℃蒸餾水浸泡種子，吸水率明顯大于30～50 ℃浸泡種子。種子吸水主要是在浸泡后的6 h，18 h后吸水率相對(duì)穩(wěn)定。不同溫度蒸餾水浸泡種子，隨著浸泡蒸餾水初始溫度的升高，吸水率明顯增大，不同溫度蒸餾水浸泡種子的吸水率存在極顯著差異(P<0.01)(表1)。

2.1.3 蒸餾水浸泡對(duì)種子萌發(fā)的影響 預(yù)試驗(yàn)表明，用濃H2SO4處理不同時(shí)間和不同濃度NaOH水溶液腐蝕種皮,不能有效地解除種皮休眠，對(duì)種子發(fā)芽幾乎沒(méi)有影響；機(jī)械劃破種皮能提高種子發(fā)芽率至34%；用不同溫度蒸餾水浸泡種子，種子發(fā)芽高峰期在試驗(yàn)的2～5 d(圖3)，60 ℃蒸餾水浸泡種子，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)達(dá)到峰值(圖4)，分別為38%和32%，在試驗(yàn)的2、3、4 d，發(fā)芽率分別是CK的4.5、5.5、3.5倍，發(fā)芽第10天，發(fā)芽率是CK的4.8倍，發(fā)芽勢(shì)是CK的4倍，其次是70 ℃蒸餾水浸泡種子，發(fā)芽第10天，發(fā)芽率是CK的4.5倍，發(fā)芽勢(shì)是CK的3.3倍。用蒸餾水浸泡種子，隨著水溫的升高，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)逐步升高，水溫達(dá)到60 ℃時(shí)，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)達(dá)到最大值，發(fā)芽整齊，時(shí)間集中，溫度超過(guò)60 ℃浸泡種子，發(fā)芽受到抑制，發(fā)芽率降低，方差分析表明，不同溫度蒸餾水浸泡種子，種子發(fā)芽率存在極顯著差異(P<0.01)(表2)。

圖1 種子結(jié)構(gòu)形態(tài)Fig.1 Morphology ofStipaglareosaseeds

注：A,帶稃的種子表面密被絨毛；B,去稃的種子種皮硬而致密；C,去稃種子種皮表面具有蠟質(zhì)，硅非常豐富。

Note： A, the seed surface densely villi with lemma. B, the seed coat peeling hard and dense peeling the lemma. C, the seed coat surface is covered with wax, silicon is very rich peeling the lemma.

表1 不同溫度蒸餾水浸泡種子吸水率方差分析Table 1 Analysis of variance of effect of water temperature on seeds water uptake

圖2 不同溫度蒸餾水浸泡種子吸水曲線Fig.2 Absorption curve of water temperature on seeds water uptake

圖3 不同溫度蒸餾水浸泡種子發(fā)芽率Fig.3 The germination percentage of soaked seeds in different water temperatures

圖4 不同溫度蒸餾水浸泡種子發(fā)芽勢(shì)Fig.4 Germination potential of seed soaked in different water temperatures

注:不同字母表示不同溫度處理之間差異顯著(P<0.05)。下同。

Note: Different lower case letters indicate significant difference among different water temperatures at 0.05 level. The same below．

2.2 解除胚生理休眠

2.2.1 低溫處理對(duì)種子萌發(fā)的影響 用儲(chǔ)藏1年和2年的沙生針茅種子進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)，發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)沒(méi)有明顯的差異，說(shuō)明種子沒(méi)有形態(tài)后熟，即胚形態(tài)休眠。不同低溫處理種子，種子發(fā)芽的高峰期在試驗(yàn)的2～5 d ，-20 ℃冷凍處理種子，發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)最高(圖5，圖6)，達(dá)到34%和28%，分別是CK的4.25倍和3.5倍。低溫冷凍處理沙生針茅種子，隨著溫度的降低，種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)逐步升高，溫度至-20 ℃，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)達(dá)到最大值，繼續(xù)降低，種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)率也隨之降低。方差分析表明不同低溫冷凍處理種子，發(fā)芽率差異不顯著(P<0.01)(表2)。

2.2.2 變溫處理對(duì)種子萌發(fā)的影響 變溫處理后，種子發(fā)芽的高峰期在試驗(yàn)的2～5 d，低溫變溫溫度越高，發(fā)芽高峰期向后推遲(圖7)，發(fā)芽第10天，-20 ℃低溫變溫處理種子較其他處理發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)最高(圖8)，達(dá)到48%和46%，發(fā)芽率是CK的6倍，發(fā)芽勢(shì)是CK的3.5倍。隨著低溫的降低，種子發(fā)芽勢(shì)明顯升高，在-20 ℃時(shí)，達(dá)到最大值，溫度繼續(xù)降低，種子發(fā)芽勢(shì)隨之降低。方差分析表明不同變溫處理種子，種子發(fā)芽率存在極顯著差異(P<0.01)(表2)。

2.2.3 切除胚乳對(duì)種子萌發(fā)的影響 在顯微鏡下，不同程度切除沙生針茅種子胚乳，發(fā)芽高峰期在試驗(yàn)的2～8 d，切除絕大部分胚乳(3/4)，種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)分別可達(dá)到58%和54%(圖9，圖10)，發(fā)芽率是CK的7.25倍，發(fā)芽勢(shì)是CK的6.75倍。胚乳切除越多，發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)越高，方差分析表明不同程度切除種子胚乳，種子發(fā)芽率存在極顯著差異(P<0.01)(表2)。

圖5 不同低溫處理種子發(fā)芽率Fig.5 Germination percentage of seed at different low temperature

圖6 不同低溫處理種子發(fā)芽勢(shì)Fig.6 Germination potential of seed at different low temperature

圖7 不同變溫處理種子發(fā)芽率Fig.7 Germination percentage of seed by temperature fluctuation treatments

表2 不同處理方法種子發(fā)芽率方差分析Table 2 Analysis of variance of effect of different treatments on seeds

圖8 不同變溫處理種子發(fā)芽勢(shì)Fig.8 Germination potential of seed by temperature fluctuation treatments

圖9 不同程度胚乳切除種子發(fā)芽率Fig.9 Germination percentage of seed by removal endosperm treatments

圖10 不同程度切除胚乳種子發(fā)芽勢(shì)Fig.10 Germination potential of seed by removal endosperm treatments

2.2.4 激素處理對(duì)種子萌發(fā)的影響 用不同濃度GA3水溶液處理種子,種子發(fā)芽高峰期集中于2～8 d(圖11)。用GA380 mg·L-1浸泡種子，發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)達(dá)到最高值(圖12)，分別為54%和48%，在發(fā)芽的第10天，發(fā)芽率是CK的6.75倍，發(fā)芽勢(shì)是CK的6倍。GA3濃度超過(guò)80 mg·L-1，發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)開(kāi)始降低。不同GA3濃度溶液處理種子，種子發(fā)芽率存在顯著差異(P<0.05)(表2)，GA3對(duì)種子發(fā)芽率的影響表現(xiàn)為低濃度促進(jìn)，高濃度抑制的趨勢(shì)，和于曉丹等的研究一致[8]。

圖11 不同GA3溶液處理種子發(fā)芽率Fig.11 Germination percentage of seed by different GA3concentration treatments

圖12 不同GA3濃度處理種子發(fā)芽勢(shì)Fig.12 Germination potential of seed by different GA3concentration treatments

2.3 解除種子休眠綜合處理

通過(guò)方差分析(表2)，將最有效的解除種皮休眠方法組合，形成綜合處理方法。種子發(fā)芽高峰期集中于試驗(yàn)的2～8 d(圖13)，試驗(yàn)第10天,種子發(fā)芽率78%，發(fā)芽勢(shì)76%(圖14)，是單純采取變溫處理種子最高發(fā)芽率(48%)和發(fā)芽勢(shì)(47%)的1.63倍和1.65倍，溫水浸泡種子最高發(fā)芽率(38%)和發(fā)芽勢(shì)(32%)的2.05倍和2.38倍，80 mg·L-1GA3水溶液浸泡種子最高發(fā)芽率(54%)和發(fā)芽勢(shì)(48%)的1.44倍和1.58倍，發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)分別是CK的9.75倍和9.5倍。

圖13 綜合處理種子發(fā)芽率Fig.13 Germination percentage of seed by comprehensive treatment

圖14 綜合處理種子和對(duì)照發(fā)芽勢(shì)Fig.14 Germination potential of seed by comprehensive treatment

采用低溫變溫(解除種皮休眠、促進(jìn)種子萌發(fā)抑制物的轉(zhuǎn)化)、60 ℃溫水浸泡(解除種皮休眠)、80 mg·L-1GA3水溶液浸泡(促進(jìn)種子萌發(fā)抑制物的轉(zhuǎn)化)，能有效的解除種子綜合休眠。

3 討論和結(jié)論

3.1 解除種皮休眠

有學(xué)者認(rèn)為，如果種子的含水量超過(guò)14%，種皮是透水的，含水量低于3%，種皮是不透水的[9]。沙生針茅種子自然含水率6.08%，介于二者之間,有極少量的種子具透水性。種子被堅(jiān)硬的穎殼包裹，種皮在成熟過(guò)程中逐漸加厚變硬和致密，種皮具蠟質(zhì)層和分布不均硅的沉積，對(duì)胚乳及胚保護(hù)嚴(yán)密，導(dǎo)致種皮透性很差，阻止了水分和空氣從穎果果皮和種皮孔進(jìn)入，CO2和其他一些化學(xué)抑制性物質(zhì)不能迅速排出，從而抑制種子的萌發(fā)[10]；種子表面密被絨毛，即可起到降低種子在干燥的荒漠環(huán)境中水分散失過(guò)快，又可在種子發(fā)芽時(shí)保持周圍土壤較長(zhǎng)時(shí)間的濕潤(rùn)，有利于種子的保存和萌發(fā)。采用物理方法和化學(xué)藥劑處理種子，改變種殼的物理性狀，增強(qiáng)種皮透性，從而解除種皮休眠[10]。解除種皮休眠的方法很多，本研究表明,熱水浸泡可以軟化種皮，去掉種皮表層的蠟質(zhì)，增強(qiáng)種皮透性，從而促進(jìn)萌發(fā)。用60 ℃浸泡種子24 h，吸水率、發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)分別達(dá)到26.32%、38%和32%。機(jī)械劃破種皮能使種子發(fā)芽率提高至34%，發(fā)芽高峰期集中于前2～5 d，這與孫樹(shù)坤等[11]的研究結(jié)果一致。說(shuō)明較高溫度的水浸泡種子和機(jī)械劃破種皮，能有效地解除種皮休眠，促進(jìn)種子的萌發(fā)。

3.2 解除胚生理休眠

沙生針茅種子胚乳含有萌發(fā)抑制物，萌發(fā)抑制物具體作用機(jī)制目前還不是十分清楚[12-13]。抑制物造成種子胚具生理休眠[14]。適當(dāng)?shù)牡蜏乩鋬鎏幚砟軌蚩朔N皮的不透性，增進(jìn)種子內(nèi)部的新陳代謝，從而促進(jìn)種子的萌發(fā)[15]。通過(guò)機(jī)械的方法切除胚乳、模擬沙生針茅種子自然狀態(tài)下越冬環(huán)境，用不同低溫變溫處理種子解除因種子萌發(fā)抑制物存在而引起的休眠[16-17]。陶俊和陳去志[18]認(rèn)為脫落酸和赤霉素平衡對(duì)種子的休眠和萌發(fā)起主導(dǎo)作用，處于休眠狀態(tài)的種子脫落酸水平較高，而萌發(fā)狀態(tài)種子中的赤霉素含量較高，激素處理的目的就是通過(guò)使用外源激素達(dá)到調(diào)節(jié)內(nèi)源激素的目的，從而解除種子休眠狀態(tài)。本研究表明，用-20 ℃低溫、在-20和20 ℃變溫環(huán)境中處理種子96 h，種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)分別達(dá)到用34%、28%和48%、46%，發(fā)芽高峰期集中于前2～5 d；通過(guò)切除種子胚乳的絕大部分(3/4)，可將種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)提高到58%和54%，說(shuō)明萌發(fā)抑制物主要存在于胚乳中；用80% mg·L-1GA3水溶液浸泡種子24 h, 發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)分別為54%和48%，發(fā)芽高峰期集中于2～8 d，說(shuō)明沙生針茅種子內(nèi)部萌發(fā)抑制物可與GA3相拮抗[19]。用赤霉素和低溫變溫處理種子，能有效降低抑制物的含量，改變激素水平，增強(qiáng)酶的活性，縮短和解除由于脫落酸等萌發(fā)抑制物導(dǎo)致的種子休眠[20]。切除大部分種子胚乳和用80 mg·L-1赤霉素水溶液浸泡種子是解除萌發(fā)抑制物導(dǎo)致胚休眠的有效方法。

3.3 解除綜合休眠

導(dǎo)致休眠的因子可分為外源休眠(種殼休眠)、內(nèi)源休眠(胚休眠)以及二者的各種組合(綜合休眠)，胚休眠可又分為形態(tài)休眠和生理休眠。沙生針茅種子休眠屬于種皮休眠和胚生理休眠形成的綜合休眠類型，胚乳存在的萌發(fā)抑制物,對(duì)種子萌發(fā)的影響大于種皮不透性對(duì)種子萌發(fā)的影響，必須采用解除種子綜合休眠的技術(shù)措施[21]，解除種子綜合休眠，首先要除去種皮的透性障礙，然后施用外源激素使種子內(nèi)部的激素達(dá)到平衡[22-23]，從而到達(dá)徹底解除種子休眠的目的，采取種子綜合處理方法，可將沙生針茅種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)分別提高到78%和76%。

3.4 沙生針茅種子自然萌發(fā)機(jī)制

野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)，沙生針茅群落靠有性繁殖天然更新。夏秋季結(jié)實(shí)的種子，種皮不透性和胚乳存在萌發(fā)抑制物，有利于種子在高溫干燥的荒漠環(huán)境中不至于喪失水分過(guò)多而失去萌發(fā)力，安全渡過(guò)不適合萌發(fā)的夏秋季，隨著冬季降雪和春季降雨，土壤的凍溶交替，種子被大自然低溫、變溫處理，部分解除了種皮和胚乳中萌發(fā)抑制物對(duì)種子萌發(fā)的影響，利用春季土壤返潮的有利時(shí)機(jī)，促進(jìn)少部分種子2～5 d內(nèi)萌發(fā)成苗，這種萌發(fā)機(jī)制，是種子在長(zhǎng)期的進(jìn)化歷程中演化出了與嚴(yán)酷生境相適應(yīng)的萌發(fā)對(duì)策[24]，對(duì)延續(xù)和保護(hù)物種具有積極的作用[25]。種子的綜合休眠、生境地表狀況、溫度、降水量、蒸發(fā)量等因素不協(xié)調(diào)[26-29]，是造成沙生針茅種群面積、數(shù)量不能迅速擴(kuò)大、天然更新十分脆弱的主要原因，這和野外調(diào)查未發(fā)現(xiàn)夏秋季有沙生針茅幼苗出土生長(zhǎng)相一致。

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(責(zé)任編輯 張瑾)

The methods to breaking seed dormancy ofStipaglareosa

LIU Ke-biao1,2,3, LI Fa-ming1,2,4, ZHANG Yuan-kai1,2,4
(1.Gansu Desert Control Research Institute, Lanzhou 730070, China; 2.Gansu Minqin National Studies Station for Desert Steppe Ecosystem, Lanzhou 730070, China; 3.Gansu Psammophyte Engineering Technology Research Center, Lanzhou 730070, China;4.State Key Laboratory of Desertification and Aeolian Sand Disaster Combating, Wuwei 733000, China)

In order to effectively break theStipaglareosaseed dormancy, different seed treatment methods were employed and their effects on seed germination were measured. The results showed that the seed water absorption percentage, germination percentage, and germination potential were 26.32%, 38%, and 32%, respectively, if soaking seed in 60 ℃ distilled water for 24 h to break the seed coat dormancy. Seed germination percentage was 34% if mechanical pierced the seed coat. Germination percentage and germination potential were 48% and 46%, respectively, if seed kept in -20 and -20 ℃ cryogenic alterating temperature for 96 h to break the embryo physiological dormancy. Seed germination percentage and germination potential were 58% and 54%, respectively, if removing three-quarters of endosperm. And seed germination percentage and germination potential were 54% and 48%, respectively, if soaking seed in 80 mg·L-1GA3solution for 24 h. The germination percentage and germination potential were 78% and 76%, respectively, if combined the above treatments with alternating temperature + soaking + GA3. The effects of germination inhibitors in seeds on germination percentage ofS.glareosawere greater than that of impermeable coat of seed. The germination peaked time was in first 2～5 d, as well as in first 2～8 d by removal of the endosperm and GA3solution soaking seeds.

Stipaglareosa; dormancy mechanism; dormancy breaking; germination percentage; germination potential

LIU Ke-biao E-mail:1548473585@qq.com

10.11829j.issn.1001-0629.2014-0435

2014-09-26 接受日期：2015-02-09

國(guó)家地區(qū)基金項(xiàng)目“荒漠區(qū)沙生針茅種子萌發(fā)機(jī)理研究”(31160264)

劉克彪(1964-)，男，甘肅張掖人，高級(jí)工程師，本科，主要從事沙旱生植物栽培。E-mail：1548473585@qq.com

Q945.35

A

1001-0629(2015)07-1099-08*

劉克彪,李發(fā)明,張?jiān)獝?沙生針茅種子破除休眠的方法[J].草業(yè)科學(xué),2015,32(7):1099-1106.

LIU Ke-biao,LI Fa-ming,ZHANG Yuan-kai.The methods to breaking seed dormancy ofStipaglareosa[J].Pratacultural Science,2015,32(7)：1099-1106.