低溫貯藏年限對柱花草種子活性的影響

羅小燕 張瑜 王文強(qiáng) 王秋燕 丁西朋 白昌軍

摘 要 為確定柱花草種子在低溫條件下的安全貯藏年限，本研究以低溫環(huán)境（5～7℃）下貯藏1～8 a的9份柱花草種子為實(shí)驗(yàn)材料，通過測定其發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)，對不同貯藏年限柱花草種子的萌發(fā)特性進(jìn)行研究。結(jié)果表明：在5～7℃條件下，柱花草種子活力（發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)）隨貯藏時(shí)間的增加而降低，西卡柱花草種子耐貯藏能力顯著低于圭亞那柱花草，而圭亞那柱花草中TPRC90105柱花草種子最耐貯藏，TPRC90144柱花草種子最不耐貯藏。據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定，圭亞那柱花草種子低溫條件下的貯藏年限應(yīng)不超過5 a，而西卡柱花草種子應(yīng)不超過4 a。該研究結(jié)果為柱花草種子的長期、安全貯藏提供了有力的理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞 柱花草種子 ；低溫貯藏 ；貯藏年限 ；萌發(fā)特性

分類號(hào) S339.3+2

柱花草（Stylosanthes Spp.）又名筆花豆，巴西苜蓿，主要分布于美洲、非洲和東南亞地區(qū)，其品質(zhì)優(yōu)良，適口性極好，對土壤適應(yīng)性廣，是熱帶、亞熱帶地區(qū)重要豆科牧草和飼料植物資源。生產(chǎn)上，柱花草通常以種子作為栽培和繁殖材料[1-2]，因而對其種子貯藏與萌芽特性方面的研究將對生產(chǎn)實(shí)踐有著重要的指導(dǎo)意義。許多學(xué)者研究了不同處理方式對柱花草種子萌芽特性的影響，如：黃慧德和易克賢研究表明，輻射量高于20.64 C/kg時(shí)，60Co-γ射線輻射會(huì)使柱花草種子發(fā)芽率會(huì)大大降低[3]；莊南生等研究發(fā)現(xiàn)，短時(shí)間的He-Ne激光、超聲波照射能夠促進(jìn)柱花草種子的萌發(fā)及幼苗生長[4-5]；劉壯等發(fā)現(xiàn)，用石英砂磨破種皮能促進(jìn)西卡柱花草種子的發(fā)芽[6]；羅富成等研究結(jié)果表明75℃溫水浸種6 h 2 μg/L萘乙酸浸潤苗床復(fù)合處理能夠打破柱花草種子硬實(shí)性，提高發(fā)芽率[7]；孫悅等研究表明，南亞瓦鱗苔水提液對柱花草種子萌發(fā)及其幼苗生長有明顯的促進(jìn)作用[8]。但是關(guān)于柱花草種子貯藏方式的研究很少有報(bào)道，鄒冬梅以熱研5號(hào)柱花草種子為材料，研究表明經(jīng)超干處理能顯著提高其耐藏性[9]，而低溫貯藏年限方面的報(bào)道尚未見到。本文以9份不同柱花草種子為材料，通過發(fā)芽試驗(yàn)測定其在低溫種質(zhì)庫中不同貯藏年限后的發(fā)芽率、發(fā)芽勢及活力指數(shù)，了解長期低溫貯藏條件下種子活性的變化，尋求柱花草在低溫環(huán)境下的有效貯藏年限，以期為柱花草種質(zhì)資源長期、安全貯藏和利用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

參試材料為9份柱花草種質(zhì)資源種子，包括1份西卡柱花草種子和8份圭亞那柱花草種子，均系中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所提供。具體種質(zhì)編號(hào)、中文名及拉丁名如表1所示。

1.2 方法

1.2.1 貯藏條件

從2005年11月開始至2012年11月，每年收集相同來源的柱花草種子，經(jīng)常規(guī)加工，自然風(fēng)干，種子含水量為10%左右；選擇飽滿、健康的種子，貯藏于溫度5～7℃、濕度60%左右的低溫種質(zhì)庫中。 貯藏年限為1、2、3、4、5、6、7、8 a。

1.2.2 種子活力指標(biāo)測定

分別對9份不同貯藏年限的柱花草種子進(jìn)行發(fā)芽的生理測定，根據(jù)國家農(nóng)作物種子檢驗(yàn)規(guī)程總則GB3543.1-1995的規(guī)定進(jìn)行發(fā)芽實(shí)驗(yàn)[10]，以濾紙為發(fā)芽床，于25℃恒溫條件下于人工智能氣候箱中進(jìn)行發(fā)芽。每個(gè)處理設(shè)3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)50粒（從供試種子中隨機(jī)取出），置床后適時(shí)噴水以保持濕度，逐日統(tǒng)計(jì)發(fā)芽數(shù)并記錄生長情況，第8天測量正常幼苗（胚根+胚芽）長度（每個(gè)處理隨機(jī)抽取15株正常生長的幼苗進(jìn)行測量），第10天統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率，并計(jì)算發(fā)芽指數(shù)及活力指數(shù)。最后根據(jù)國家豆科草種子質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)GB6141-2008的規(guī)定[11]及實(shí)驗(yàn)中幼苗的生長情況確定不同柱花草種子的有效貯藏時(shí)間。

1.2.3 測定指標(biāo)

計(jì)算發(fā)芽率（GR）、發(fā)芽指數(shù)（GI）及活力指數(shù)（VI），公式如下：

發(fā)芽率（GR）=最終發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù)×100%

發(fā)芽指數(shù)（GI）=∑Gt/Dt

活力指數(shù)（VI）=發(fā)芽指數(shù)（GI）×S

式中，Gt為t日發(fā)芽數(shù)，Dt為相應(yīng)的天數(shù)，S為幼苗長度。

1.2.4 數(shù)據(jù)分析

本試驗(yàn)所有數(shù)據(jù)均用Microsoft Excel 2003（Microsoft Company）和JMP（SAS Institute Inc.， Cary， NC， USA）統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 低溫貯藏年限對柱花草種子發(fā)芽率的影響

通過對不同貯藏年限柱花草種子的發(fā)芽率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，9份不同柱花草資源種子的發(fā)芽率均隨著貯藏年限的增加而不斷降低。9份種子發(fā)芽率最高的均為貯藏1 a的種子，平均發(fā)芽率達(dá)87.56%，其中最高的是E4柱花草，達(dá)94.00%，最低的是西卡柱花草為76.00%。貯藏2～3 a的柱花草種子，發(fā)芽率略有下降，但平均發(fā)芽率仍在80%以上，且與貯藏1 a的柱花草種子發(fā)芽率之間差異不顯著。貯藏4～5 a，9份柱花草種子的平均發(fā)芽率與貯藏1 a的柱花草種子平均發(fā)芽率相比顯著下降，平均發(fā)芽率下降為72.89%～77.41%。而貯藏年限達(dá)5 a后，9份柱花草種子的平均發(fā)芽率急劇下降，年限為6、7和8 a的柱花草種子對應(yīng)的平均發(fā)芽率僅為62.89%、49.78%和34.37%。見表2。

表2中結(jié)果顯示，雖然9份不同柱花草資源種子的發(fā)芽率均隨著貯藏年限的增加而不斷降低，但是不同貯藏年限對不同柱花草資源種子發(fā)芽率的影響并不完全一致。西卡柱花草種子的發(fā)芽率明顯要低于圭亞那柱花草種子，且其發(fā)芽率在低溫貯藏1～4 a內(nèi)無顯著降低，但貯藏4 a后急劇下降。在圭亞那柱花草資源中，隨貯藏年限增加，發(fā)芽率下降最快的為TPRC90144柱花草，貯藏3 a TPRC90144柱花草種子的發(fā)芽率和貯藏1 a的發(fā)芽率存在顯著差異，貯藏7 a后其發(fā)芽率就由93.33%降至36.00%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其他圭亞那柱花草資源。而TPRC90105柱花草種子最耐貯藏，低溫貯藏8 a后，其種子發(fā)芽率仍可達(dá)62.00%，顯著高于其他圭亞那柱花草資源。

國家豆科草種子質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)GB4161-2008中規(guī)定，圭亞那柱花草和西卡柱花草發(fā)芽率低于70%（三級(jí)）的種子應(yīng)不予收購、出售，不準(zhǔn)作為種用[11]。因此，從發(fā)芽率來看，圭亞那柱花草種子在低溫環(huán)境下貯藏時(shí)間以不超過5 a為宜，而西卡柱花草種子不應(yīng)超過4 a。

2.2 低溫貯藏年限對柱花草種子發(fā)芽指數(shù)的影響

發(fā)芽指數(shù)可以反映種子萌發(fā)的速度和整齊度。通過對不同貯藏年限柱花草種子的發(fā)芽指數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，同發(fā)芽率一樣，9份不同柱花草資源種子的發(fā)芽指數(shù)均隨著貯藏年限的增加而不斷降低。9份種子發(fā)芽指數(shù)最高的均為貯藏1 a的種子，平均發(fā)芽指數(shù)達(dá)31.12，其中最高的是TPRC90105柱花草達(dá)33.50，最低的是西卡柱花草為26.42。貯藏2～3 a的柱花草種子，發(fā)芽指數(shù)略有下降，但平均發(fā)芽指數(shù)仍在28.40以上，且與貯藏1 a的柱花草種子發(fā)芽指數(shù)之間差異不顯著。貯藏4～5 a，9份柱花草種子的平均發(fā)芽指數(shù)與貯藏1 a的柱花草種子平均發(fā)芽指數(shù)相比顯著下降，平均發(fā)芽指數(shù)下降為24.99～26.93。而貯藏年限達(dá)5 a后，9份柱花草種子的平均發(fā)芽指數(shù)急劇下降，貯藏6、7和8 a柱花草種子的平均發(fā)芽指數(shù)分別僅為21.64、17.25和11.73。見表3。

雖然9份不同柱花草資源種子的發(fā)芽指數(shù)均隨著貯藏年限的增加而不斷降低，但是不同柱花草資源種子發(fā)芽指數(shù)受貯藏年限的影響并不完全一致。從表3可發(fā)現(xiàn)，西卡柱花草種子的發(fā)芽指數(shù)明顯要低于圭亞那柱花草種子，且其發(fā)芽指數(shù)在低溫貯藏1～4 a內(nèi)無顯著降低，但貯藏4 a后開始急劇下降。在圭亞那柱花草資源中，隨貯藏年限的增加，發(fā)芽指數(shù)下降最快的為TPRC90144柱花草，貯藏3 a TPRC90144柱花草種子的發(fā)芽指數(shù)和貯藏1 a的發(fā)芽指數(shù)之間存在顯著差異，貯藏6 a后其發(fā)芽指數(shù)就由32.50降至19.50，明顯低于其他圭亞那柱花草資源。發(fā)芽指數(shù)下降速度最慢的是TPRC90105柱花草種子，低溫貯藏8 a后，其種子發(fā)芽指數(shù)仍可達(dá)22.42，顯著高于其他圭亞那柱花草資源。因此，從發(fā)芽指數(shù)的變化也可以看出，供試的8份圭亞那柱花草資源中，最不耐貯藏的是TPRC90144柱花草，最耐貯藏的是TPRC90105柱花草。

2.3 低溫貯藏年限對柱花草種子活力指數(shù)的影響

活力指數(shù)不僅反映了初期的出芽情況，還反映了幼苗的生活力強(qiáng)弱。通過對不同貯藏年限柱花草種子的活力指數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，9份不同柱花草資源種子的活力指數(shù)變化趨勢與發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)的變化趨勢接近，均隨著貯藏年限的增加而不斷降低。9份種子活力指數(shù)最高的均為貯藏1 a的種子，平均活力指數(shù)達(dá)175.76，其中最高的是TPRC90105柱花草達(dá)234.65，最低的是西卡柱花草為114.50。貯藏2 a的柱花草種子，其活力指數(shù)略有下降，平均活力指數(shù)為156.32，但與貯藏1 a的柱花草種子發(fā)芽指數(shù)之間差異不顯著。貯藏3～5 a，9份柱花草種子的平均發(fā)芽指數(shù)與貯藏1 a的柱花草種子平均發(fā)芽指數(shù)相比顯著下降，并呈逐年下降的趨勢，平均活力指數(shù)分別為145.73、132.81、121.90，但相互之間差異不顯著。而貯藏年限達(dá)5 a后，9份柱花草種子的平均活力指數(shù)急劇下降，貯藏6、7和8 a柱花草種子的平均活力指數(shù)分別僅為95.13、75.41和47.35。見表4。

表4中結(jié)果還表明，雖然9份不同柱花草資源種子的活力指數(shù)均隨著貯藏年限的增加而不斷降低，但是不同貯藏年限對不同柱花草資源種子活力指數(shù)的影響有一定差異。西卡柱花草種子的活力指數(shù)明顯要低于圭亞那柱花草種子，且其活力指數(shù)在低溫貯藏1～4 a內(nèi)無顯著降低，但貯藏4 a后急劇下降。在圭亞那柱花草資源中，隨貯藏年限增加，活力指數(shù)下降最快的為TPRC90144柱花草，貯藏6 a后其活力指數(shù)就由163.70降至67.60，顯著低于其他圭亞那柱花草資源。而TPRC90105柱花草種子最耐貯藏，低溫貯藏8 a后，其種子活力指數(shù)仍可達(dá)113.30，顯著比其他圭亞那柱花草資源高。

2.4 不同種質(zhì)柱花草種子活性及幼苗生長狀況比較

從以上結(jié)果可知，不同柱花草資源種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均隨著貯藏年限的增加而不斷降低，但不同貯藏年限對不同柱花草資源種子活性及幼苗生長狀況的影響存在一定差異。在相同的貯藏年限下，9份不同柱花草資源種子中，西卡柱花草的發(fā)芽率均值和發(fā)芽指數(shù)均值都顯著低于圭亞那柱花草種子，而在8份圭亞那柱花草資源之間，發(fā)芽率均值和發(fā)芽指數(shù)均值無顯著差異。但9份不同柱花草資源種子的活性指數(shù)均值相互之間存在顯著差異，且活力指數(shù)均值和幼苗的生長狀況有一定的相關(guān)性，如活力指數(shù)均值最高的TPRC90105柱花草種子，貯藏8 a后其幼苗健壯，生長整齊，其次是E4、90139和熱研5號(hào)柱花草，種子經(jīng)低溫貯藏1～5 a后，其幼苗仍生長良好；然后是USE873017、 CIAT11365和TPRC90144柱花草，種子經(jīng)低溫貯藏6 a后，其幼苗生長后期腐爛嚴(yán)重；活性表現(xiàn)最差是西卡柱花草種子貯藏至5 a，發(fā)芽率低，出芽不齊，后期90%以上幼苗腐爛。見表5。

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

種子活力受遺傳基因、耐脫水性和貯藏方式等多種因素的影響，但是不管以什么方式貯藏，種子活性都會(huì)隨時(shí)間的增加而逐漸降低[12]。柱花草種子的發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)都隨著貯藏時(shí)間的增加而降低，在低溫貯藏1～5 a（西卡柱花草1～4 a）內(nèi)，下降較為緩慢，而在貯藏5 a后，迅速下降。蔣海玉等[13]研究表明，在自然貯藏條件下，貯藏1～7 a后，油菜種子的發(fā)芽率由92.13%降至88.92%，而在貯藏8 a后，發(fā)芽率迅速降至59.38，貯藏10 a后，發(fā)芽率降至1.19%，貯藏12 a后，完全不發(fā)芽[13]。百喜草種子利用布袋貯藏法只能貯藏1 a，貯藏2 a后，其平均生活力就由85%以上降至20%以下[14]。紀(jì)亞君和劉勇[15]研究表明，燕麥種子的最適常溫貯藏時(shí)間為1～3 a，存放8～9 a的燕麥種子則失去發(fā)芽力。研究結(jié)果表明，與其他作物，柱花草種子活性隨著低溫貯藏年限的增長而降低，且在安全貯藏期種子活性隨貯藏時(shí)間增加緩慢下降，而超過安全貯藏期，其活性迅速下降。

因遺傳背景的不同，不同來源種子的最適貯藏時(shí)間存在很大的差異。李建祥等[16]研究表明，不同樹木種子的有效時(shí)間差異很大，最長的為4 a（如日本落、刺槐等），最短的為越冬（如板栗、核桃、楓楊等）[16]。寧秀呈[17]研究表明，不同水稻類型品種安全貯藏年限差異很大，為12～50 a甚至更長時(shí)間，秈稻種子的安全貯藏年限要大于粳稻種子，而不同秈稻種子的安全貯藏年限也不同，短的只有12 a，最長的可達(dá)129 a[17]。研究表明不同柱花草種子的安全貯藏時(shí)間也有很大的不同，綜合發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)及幼苗生長狀況，結(jié)合國家豆科草種子質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)GB6141-2008的規(guī)定，確定西卡柱花草種子的安全貯藏年限為4 a，低于圭亞那柱花草種子；圭亞那柱花草種子的安全貯藏年限為5 a，而最耐貯藏的TPRC90105柱花草安全貯藏年限可達(dá)7 a。

3.2 結(jié)論

根據(jù)本研究結(jié)果及國家豆科草種子分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)GB4161-2008規(guī)定柱花草種子發(fā)芽率不能低于70%（三級(jí)）水平，建議圭亞那柱花草種子在低溫庫中的貯藏時(shí)間不超過5 a，西卡柱花草種子貯藏時(shí)間不超過4 a。且不同柱花草資源種子的耐貯藏能力有一定的差異，9份柱花草在低溫環(huán)境下的有效貯藏限分別為：TPRC90105柱花草7 a，90139柱花草、澳克雷柱花草、USE873017柱花草、TPRC90144柱花草、E4柱花草、熱研5號(hào)柱花草和CIAT11365柱花草5 a，西卡柱花草4 a。

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