赤霉素對柱花草種子萌發的影響

張 瑩，劉金祥，張德罡

（1.甘肅農業大學 草業學院／草業生態系統教育部重點實驗室／甘肅省草業工程實驗室／中－美草地畜牧業可持續發展研究中心，甘肅 蘭州 730070；2.湛江師范學院 熱帶草業科學研究所，廣東 湛江524048；3.廣東高校邊緣熱帶特色植物工程技術開發中心，廣東 湛江 524048）

柱花草（Stylisanthesspp.），原產于中南美洲和加勒比海地區，是熱帶地區廣泛種植的優良豆科牧草［1］。近年來，隨著柱花草的種子產業在國外一些國家的發展，對其種子的需求急劇上升，但柱花草在我國廣東和廣西等省區易受寒害，不易結籽，嚴重地影響了柱花草的推廣種植和產量的提高［2］。陳三有［3］最早研究了加勒比海柱花草、灌木狀柱花草和圭亞那柱花草種子休眠的原因。近年來，除劉壯［4］對西卡柱花草種子發芽方法進行研究，其他柱花草新品種的種子發芽方法報道較少。赤霉素（GA3）是促生長的植物激素，能通過促進細胞分裂，調控促進物與抑制物之間的平衡來提高種子的發芽力［5，6］。GA3在促進作物、林木及牧草種子的萌發，加速幼苗發育等方面常有報道［7－9］。

目前，中國熱帶農業科學院新選育了7個適合我國南方種植的優良柱花草品種，包括：熱研2、5、7、10、13、18號柱花草和西卡柱花草，其中，熱研2號是CIAT 184群體中選育出的第1個圭亞那柱花草品種，熱研10號是CIAT 184群體中選育出的晚花抗病品種［2］。通過對熱研10號、熱研2號和有鉤柱花草種子進行不同時間的浸種，并采用最佳浸種時間對種子進行不同質量分數GA3處理，篩選出適合3種柱花草種子萌發的浸種時間及GA3濃度，旨在為探討柱花草種子休眠機理，提高柱花草種子發芽率提供依據。

1 材料和方法

1.1 供試材料

供試種子為中國熱帶農業科學院牧草研究中心提供的熱研10號柱花草（Stylosanthesguianensiscv.Reyan No.10）、熱研2號柱花草（Stylosanthes guianensiscv.Reyan No.2）和有鉤柱花草（Stylosantheshamatacv.verano）。

1.2 試驗方法

1.2.1 千粒質量與含水量的測定 千粒質量和含水量測定參照文獻［10］的方法。即取3種柱花草種子各1 000粒，3次重復，用0.000 1g電子天平稱量后，在105℃烘箱內烘干2h，80℃下烘干12h。

1.2.2 浸泡處理 分別挑選3種柱花草優質種子，先用0.1%HgC12溶液對種子進行表面消毒10min，再用蒸餾水沖洗若干次，在室溫條件下自然風干備用。3種柱花草種子各取一部分分別浸入20mL蒸餾水中，浸泡時間分別為0、6、12、24、36及48h。浸泡處理后取出種子放在鋪有雙層濾紙的玻璃培養皿（Φ9cm），每處理3次重復，每重復100粒種子。光照／黑暗30℃／25℃，12h／12h。試驗時間為14d，發芽結束后統計發芽率。

1.2.3 赤霉素處理 用少量乙醇溶解GA3，再用蒸餾水分別配成濃度為100、200、300、400、500mg／kg的溶液，各取20mL分別浸泡3種備用的柱花草種子24h（最佳浸泡時間），取出用蒸餾水洗凈，放在玻璃培養皿內，發芽方法同1.2.2所述。每天加入適量蒸餾水保持芽床濕潤，并記錄正常發芽的種子數目，第6d計算種子的發芽勢，發芽結束后，分別隨機抽取10株幼苗，測定胚根和胚芽長度，計算種子的發芽率、發芽指數和活力指數，以未浸泡GA3的為對照。

1.2.4 測定指標及方法

（1）發芽率（GP）＝發芽結束時發芽種子數／供試種子總數×100%

（2）發芽勢＝發芽第6d發芽種子數／供試種子總數×100%

（3）發芽指數（GI）＝Σ（Gt／Dt）

（4）活力指數（VT）＝發芽指數×S

式中：Gt為t日發芽粒數，Dt為Gt對應的發芽天數，S為苗平均長度［10］。

1.3 統計分析

采用Excel 2003進行數據處理和圖表繪制，并用Spss 17.0軟件進行統計分析，最小顯著水平差數法（LSD）在P＜0.05水平確定各個平均值之間的差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 3種柱花草種子千粒質量及含水量的比較

熱研10號和有鉤柱花草種子千粒質量分別為3.095g、3.130g（表1），熱研2號千粒質量為2.425 g，均與熱研10號差異顯著（P＜0.05）。熱研10號和有鉤柱花草種子含水量分別為7.788%和7.498%，熱研2號種子含水量為8.680%，差異顯著（P＜0.05）。說明熱研2號種子較小，千粒質量低，但含水量高，熱研10號和有鉤柱花草種子則相反（表1）。

表1 3種柱花草種子的千粒質量及含水量Tab.1 Grain weight and moisture content of seeds of three stylo varieties

2.2 不同浸種時間對3種柱花草種子發芽率的影響

3種柱花草種子的發芽率均隨浸種時間的增加呈現先上升后下降的趨勢（圖1）。其中，熱研10號和有鉤柱花草種子浸泡12h發芽率無任何變化，12h后，發芽率開始提高，浸泡24h發芽率達到最大，分別為18%和36%（P＜0.05），但隨著浸泡時間的延長發芽率開始下降，浸泡48h發芽率幾乎與熱研10號持平，分別為12%和25%。熱研2號發芽率本身較高，為84%，浸泡24h發芽率為86%，隨浸泡時間的增加發芽率下降，浸泡48h發芽率降至68%，顯著低于熱研10號（P＜0.05）。

試驗表明，通過浸種均不同程度提高了3種柱花草種子的發芽率。3種柱花草種子萌發的最佳浸種時間均為24h，發芽率高低為熱研2號＞有鉤柱花草＞熱研10號。

圖1 不同浸種時間下3種柱花草種子的發芽率Fig.1 Effect of different soaking time on seed germination of three stylo varieties

2.3 不同濃度GA3處理對3種柱花草種子萌發指標的影響

不同濃度的GA3浸種24h后，熱研2號和有鉤柱花草種子發芽率與對照相比均有不同程度的提高，其中，均以200mg／kg GA3處理發芽率最高，分別提高了11%和12%。熱研10號100mg／kg GA3處理對發芽率有促進作用，其余濃度與對照相比均有抑制作用，但差異不顯著（P＞0.05）（表2）。

發芽勢、發芽指數代表種子的發芽速度［10］。GA3處理熱研2號和有鉤柱花草種子的發芽勢和發芽指數與熱研10號和對照相比均有明顯提高，其中，100和200mg／kg GA3處理發芽勢最高，分別為95%和40%，比熱研10號提高10%和20%；200mg／kg GA3處理下的發芽指數也最高，分別比熱研10號提高24.38和6.33；熱研10號只有100mg／kg GA3處理的發芽勢和發芽指數有所提高，其他處理則降低。

熱研10號在400mg／kg的GA3處理下活力指數最低，低于對照，且差異顯著（P＜0.05），熱研2號與有鉤柱花草種子各濃度GA3處理的活力指數均有提高。其中，200mg／kg GA3處理的熱研2號和有鉤柱花草種子活力指數最高，分別為322.69和41.38，比熱研10號提高161.84和14.52，且均與對照差異顯著（P＜0.05）；熱研10號經100mg／kg GA3處理的活力指數最高，為17.10，比對照提高4.19（P＜0.05）。

綜合分析，熱研10號采用100mg／kg GA3處理、熱研2號和有鉤柱花草種子經200mg／kg GA3處理的發芽率、發芽勢、發芽指數和活力指數最高。表明較低濃度（100、200mg／kg）的GA3處理更有利于促進3種柱花草種子的發芽率及整齊度。

表2 不同濃度GA3下3種柱花草種子的萌發指標Table2 Effect of different GA3concentration on seed germination indexes

2.4 不同濃度GA3處理對3種柱花草幼苗生長的影響

不同濃度的GA3處理3種柱花草種子，熱研10號和熱研2號苗長（胚根＋胚芽）排序均為500＞200＞300＞400＞0＞100mg／kg，除100mg／kg GA3處理的幼苗長度短于熱研10號，其他濃度GA3處理的幼苗長度比熱研10號組均表現出不同程度的伸長。其中，500mg／kg GA3處理的熱研2號和熱研10號幼苗長度最長，分別為3.37cm和3.18cm，比對照長1.08 cm和1.12cm（P＜0.05）。各濃度 GA3處理的有鉤柱花草幼苗長度排序為0＞300＞200＞500＞100＞400mg／kg，幼苗長度均低于對照（P＜0.05），其中，處理 組 中 的3 0 0mg／kg GA3處 理 的 幼 苗 長 度 最 長 ，為2.38cm，表明各濃度GA3處理對有鉤柱花草的幼苗并未表現出促進作用。總之，不同濃度的GA3處理3種柱花草種子，其幼苗長度與GA3濃度之間未表現出明顯的規律。

圖2 不同濃度GA3下3種柱花草幼苗的生長Fig.2 Effect of different GA3concentration on seedling growth

3 討論與結論

未經處理的熱研10號、熱研2號和有鉤柱花草種子發芽率分別為10%，84%和24%，說明種子存在休眠，造成不同類型柱花草種子休眠的原因很多，如千粒質量、含水量、種子內部及種皮含有的抑制物質脫落酸的濃度［11－13］。熱研10號和有鉤柱花草種子千粒質量約是熱研2號的1.3倍，但后者含水量約是前者的1.2倍，熱研2號千粒質量小主要是因為其種子比另外2種柱花草種子體積小，但不同種子對于干燥條件的忍耐程度不同，含水量過低種子就會受到損傷，發芽率明顯降低［14］。因此，熱研10號和有鉤柱花草種子發芽率低可能與含水量低有關。

研究表明，適當的浸種可以軟化種皮，打破休眠，提高種子的發芽率［15］。3種柱花草種子發芽率最大的浸泡處理時間均為24h，此時柱花草種子完成了物理吸水過程，發芽率分別提高了8%，2%和12%。超過24h發芽率開始下降，其中，熱研2號柱花草種子浸泡48h后發芽率由86%降至68%，顯著低于熱研10號，熱研10號和有鉤柱花草種子發芽率也由18%、36%降至12%、25%，這是由于氧氣不足，種子呼吸受阻而使發芽受阻。因此，3種柱花草種子的最佳浸種時間為24h。

適量的GA3可以激活種子中的水解酶，促進核酸和蛋白質合成，提高種子的活力［16，17］。研究中，不同濃度的GA3浸種24h后，熱研2號和有鉤柱花草種子的發芽率均有不同程度的提高，其中，200mg／kg GA3處理下發芽率、發芽勢、發芽指數和活力指數最高。熱研10號只有100mg／kg GA3處理對發芽率表現出促進作用，且該濃度下，其發芽勢、發芽指數和活力指數最高。表明低濃度（100，200mg／kg）的 GA3處理更有利于促進3種柱花草種子的發芽率及整齊度。這與很多其他種子使用赤霉素浸種處理的報道結果相似［7－11］。

不同濃度的GA3處理3種柱花草種子，熱研10號和熱研2號苗長排序為500＞200＞300＞400＞0＞100mg／kg，除100mg／kg GA3處理的幼苗長度短于熱研10號，其他濃度GA3處理的幼苗長度比熱研10號組均表現出不同程度的伸長。有鉤柱花草各濃度GA3處理的幼苗長度均低于對照。表明幼苗長度與GA3濃度未表現出有規律的關系，發芽率高的GA3處理的幼苗未必生長快，發芽率低的GA3處理的幼苗也未必生長慢，具體原因還需進一步研究。

由此可見，熱研10號、熱研2號和有鉤柱花草種子在播種前催芽應采用24h浸種，另外用低濃度（100，200mg／kg）的GA3處理可以提高種子的萌發和活力。

［1］ 鄒冬梅，蔣昌順.我國熱帶牧草育種現狀與前景［J］.中國草地，2002，24（5）：65－68.

［2］ 唐燕瓊，吳紫云，劉國道，等.柱花草種質資源研究進展［J］.植物學報，2009，44（6）：752－762.

［3］ 陳三有.四種熱帶牧草種子的休眠及處理初探［J］.中國草地，1993（3）：61－64.

［4］ 劉壯，郁樹乾，劉國道.不同處理對西卡柱花草硬實種子發芽的影響［J］.熱帶農業科學，2008，28（5）：42－45.

［5］ 李寶珠，趙翔，安國勇.赤霉素的研究進展［J］.中國農學通報，2011，27（1）：1－5.

［6］ Rehman S，Park I H.Effect of scarification，GA and chilling on the germination of goldenrain－tree seeds［J］.Scientia Horti－culturae，甘肅農業大學學報，2000，85：319－324.

［7］ 何八斤，陳瑩，周禾.植物生長調節劑在草坪上的應用進展［J］.草原與草坪，2008（2）：6－12.

［8］ 方麗，王吉慶.不同滲透調節劑對辣椒種子發芽與活力的影響［J］.湖北農業科學，2008，47（7）：809－814.

［9］ 劉金祥，張瑩，黎曉丹.赤霉素對粵西香根草種子發芽動態的影響［J］.熱帶作物學報，2012，33（7）：1272－1275.

［10］ 謝宏偉，李陽，徐慶國.不同黑麥草品種種子萌發期抗旱性研究［J］.草原與草坪，2012，32（1）：72－75.

［11］ 楊映根，郭奕明，郭毅，等.羊草種子生產及提高種子萌發率的研究進展［J］.種子，2001（5）：41－42.

［12］ 李雪華，劉志民，蔣德明，等.七種蒿屬植物種子重量形狀及萌發特性的比較研究［J］.生態學雜志，2004，23（5）：57－60.

［13］ 馬春暉，韓建國，孫潔峰，等.結縷草種子發育過程中生理生化變化的研究［J］.草業學報，2009，18（6）：174－179.

［14］ 曹建光.種子含水量和溫度對貯存時間的影響［J］.現代農村科技，2012（9）：62.

［15］ 羅旭輝，詹杰，陳義萍，等.浸種處理對閩引羽葉決明種子萌發的影響［J］.草原與草坪，2010，30（2）：47－49.

［16］ 李兵兵，魏小紅，徐嚴.麻花秦艽吸水和萌發特性的研究［J］.甘肅農業大學學報，2012，47（5）：88－93.

［17］ Barker D G，Bianchi S，Blondon F，etal.Medicago truncatula，a model plant for studying the molecular genetics of the Rhizobium－legume symbiosis［J］.Plant Molecular Biology Reporter，1990，8：40－49.