馬唐種子休眠解除方法研究

鄒婷婷　王艷　金晨鐘

摘要 馬唐是南方農田主要雜草，對農作物危害很大。本試驗以馬唐種子為試驗材料，采用不同濃度的GA3、KNO3、NaOH、HCl處理馬唐種子，打破馬唐種子休眠和提高種子活力。結果表明：經GA3和KNO3浸泡處理48 h后，除0.005 g/L GA3外，GA3和KNO3均能提高馬唐種子的萌發率、發芽勢和發芽指數，其中以0.400 g/L GA3和52.00 g/L KNO3處理打破休眠的效果最好，萌發率達到87%和77%。低濃度NaOH與HCl促進馬唐種子萌發，高濃度抑制種子的萌發，馬唐種子經6.500 g/L NaOH和2.250 g/L HCl處理后萌發率達到71%和73%。而且經0.400 g/L GA3、52.000 g/L KNO3、6.500 g/L NaOH、2.250 g/L HCl處理后，馬唐種子活力也顯著提高。

關鍵詞 馬唐；休眠；種子萌發；種子活力

中圖分類號 S451 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）08-0107-02

Abstract Digitaria sanguinalis L.（D.sanguinalis） is one of the major weeds in southern China which does great harm to crops.In this test，a range of concentrations of GA3，KNO3，NaOH and HCl were used to deal with D.sanguinalis seeds in order to break dormancy and promote seed vigor.The results showed that after soaked with GA3 and KNO3，the germination rate，germination potential and germination index were promoted except the treatment with 0.005 g/L GA3.Among them，0.400 g/L GA3 and 52.00 g/L KNO3 exhibited a good effort on breaking dormancy with germination rate of 87% and 77%，respectively.Low concentrations of NaOH and HCl promoted the germination of D.sanguinalis seeds，whereas high concentrations of NaOH and HCl inhibited the germination of D.sanguinalis seeds.The germination rates of D.sanguinalis seeds treated with 6.500 g/L NaOH and 2.250 g/L HCl reached 71% and 73%，respectively.In addition，the seed vigor also increased significantly after soaked with 0.400 g/L GA3、52.000 g/L KNO3、6.500 g/L NaOH、2.250 g/L HCl.

Key words Digitaria sanguinalis L.；dormancy；seed germination；seed vigor

馬唐（Digitaria sanguinalis L.）屬禾本科一年生雜草，適應性極強，廣泛分布在全國各地，尤其在南方地區，是蔬菜田常發生的主要雜草之一[1]。馬唐繁殖能力極強，花果期持續時間長，一般6—11月馬唐抽穗，馬唐種子邊成熟邊脫落，對農作物危害性極大，但馬唐同時也是重要的農田雜草和重金屬污染的修復植物。目前對馬唐的研究主要集中在馬唐的發生與防治、重金屬污染土壤修復、水土保持等方面[2-7]。由于馬唐的花果期很長，且其種子具有一定的休眠期，田間很難根除[8]，同時其休眠特性也給除草劑靶標材料的培育帶來困難，弄清馬唐種子解除休眠方法有利于開展對馬唐防除和利用的深入研究。前人對解除不同雜草種子的休眠已有一定的研究，如因種胚未成熟休眠種子一般采用赤霉素GA3處理；種皮障礙的種子一般采用水或酸堿浸泡種子、物理去皮、變溫處理等方式處理[9-10]。目前，關于馬唐種子的休眠機理和解除休眠方法的研究尚少見報道，本試驗采用GA3、KNO3、NaOH、HCl處理馬唐種子，研究其對馬唐種子發芽的影響，以期找出解除馬唐種子休眠的最佳方法，為研究馬唐的發生、抗性機理、利用及防除提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試馬唐種子于2015年9月在婁底市富沖村的孫水河旁油菜地采集，種子經自然風干，3周后置于紙袋內室溫存儲備用。GA3（含量20%）為美裔華侖生物科學公司產品，其他試劑均為國產分析純。

1.2 試驗方法

1.2.1 浸種與萌發。精選無病、籽粒飽滿的馬唐種子分別浸于蒸餾水（CK）、GA3（0.005、0.050、0.100、0.200、0.400 mg/L）、KNO3（3.250、6.500、13.000、26.000、52.000 g/L）、NaOH（3.250、6.500、13.000、26.000、52.000 g/L）、HCl（2.250、4.500、9.000、18.000、36.000 g/L）中，置于4 ℃冰箱中浸泡2 d以打破休眠，然后用蒸餾水沖洗干凈種子，選取已浸泡的種子各 100 粒，置于鋪有2層濾紙的 9 cm 的培養皿中，每個培養皿中加入6 mL蒸餾水，保鮮膜包裹培養皿，置于Conviron探入式植物生長箱內培養萌發，并且于處理后的第2、6、10、14天在每個培養皿各補充2 mL相應溶液。培養條件為25 ℃，每天光照14 h，光照強度為2 500 lx，相對濕度80%，連續觀察 14 d。

馬唐種子的萌發率、發芽指數、發芽勢計算公式具體如下：

萌發率（%）=Gt/Gn×100

式中，Gt為發芽終止時全部正常發芽種子數，Gn為供試種子總數。

發芽指數=Ga/da

式中，Ga為在a日內的發芽數，da為發芽日數。

發芽勢=G5/Gn

式中，G5為5 d種子的萌發數。

1.2.2 種子活力的測定。通過測定種子脫氫酶的活性來表現種子活力[11-12]。將馬唐種子按1.2.1浸種處理后，取100粒種子沿胚的中心縱切，將1/2種子放在鋪有濕潤濾紙的培養皿內，倒入0.2% 2，3，5-三苯基氯化四氮唑（TTC）（另一半用沸水煮熟作為對照），使每粒種子完全被淹滅，置于35 ℃恒溫培養箱中培養2 h，觀察染色情況并記錄被染色種子數，統計結果并計算具活力種子的百分率。

種子活力（%）=染成紅色的種子粒數/種子總粒數×100

1.3 數據處理

顯著性差異采用SPSS 13.0軟件進行分析，采用ANOVA法（LSD）進行差異分析，P<0.05。

2 結果與分析

2.1 不同濃度GA3對馬唐種子萌發的影響

從表1、圖1可知，用0.005～0.400 g/L的GA3處理后，馬唐種子發芽率、發芽指數、發芽勢均隨GA3處理濃度的增加而逐漸增加，除0.005 g/L的濃度外，其余各值均高于對照處理，且發芽率的值隨時間的延長而有所增大。用蒸餾水浸泡（CK）的馬唐種子萌發率為49%，說明大部分馬唐種子處于休眠狀態，而用GA3處理馬唐種子后，能提高馬唐的萌發率。如當GA3為0.400 g /L時，萌發率達87%，發芽勢達72%，發芽指數為22.59，表明0.400 g/L GA3處理馬唐種子的萌發效果較佳。

2.2 不同濃度KNO3對馬唐種子萌發的影響

由表1、圖 2可知，種子萌發在第7天基本完成，不同濃度的KNO3對馬唐種子萌發率、發芽勢和發芽指數均有影響，用3.250～52.000 g/L KNO3處理馬唐種子后其萌發率、發芽勢和發芽指數均高于對照處理，當KNO3 濃度為52.000 g/L處理時，馬唐種子的萌發率、發芽勢和發芽指數分別達到77%、67%和20.49。

2.3 不同濃度NaOH對馬唐種子萌發的影響

從表1、圖3可知，3.250 g/L NaOH處理馬唐時其萌發率為44%，發芽勢為36%，發芽指數為11.42，均低于對照處理。當NaOH 濃度提高到6.500 g/L時，萌發率達到71%，發芽勢達到49%，發芽指數達到16.38，說明在這個處理濃度下，能夠促進種子萌發。然而，當NaOH 濃度提高至13.000～52.000 g/L時，NaOH完全抑制了馬唐種子的萌發，1～10 d的萌發率均為0。因此，過低和過高濃度的 NaOH均不利于馬唐種子的萌發。

2.4 不同濃度HCl對馬唐種子萌發的影響

從表1、圖4可知，HCl濃度為4.500 g/L時，馬唐種子萌發率、發芽勢和發芽指數有所提高；當HCl濃度為2.250 g/L時，馬唐種子萌發率、發芽勢和發芽指數分別達到73%、64%和19.41%，當HCl濃度大于4.500 g/L時抑制了馬唐種子的萌發，說明低濃度的HCl能促進馬唐種子的萌發，而高濃度的HCl抑制了種子的萌發。

2.5 GA3、KNO3、NaOH、HCl對馬唐種子活力的影響

根據上述試驗結果，分別選取各自最佳的濃度進行處理后，通過種子胚中脫氫酶衡量種子活力，其中GA3、KNO3、NaOH、HCl的使用濃度分別為0.400、52.000、6.500、2.250 g/L，用TTC法檢測種子活力發現，種子活力值分別為88%、79%、76%和76%，且均顯著高于對照處理值（55%）。同時，GA3處理的馬唐種子活力顯著高于KNO3、NaOH、HCl，其趨勢與萌發率測定的結果相一致，4種試劑均提高了馬唐種子的活力，但以0.400 g/L GA3的處理能顯著促進馬唐的種子活力（圖5）。

3 結論與討論

試驗結果表明，對具有休眠習性新采摘的馬唐種子，采用GA3、KNO3、NaOH、HCl浸泡處理馬唐種子能提高馬唐種子的萌發率，有利于打破種子休眠，提高種子活力。其中，以0.400 g/L GA3的處理效果最佳。

植物外源激素和生長調節物質在合適的范圍內能促進植物種子的萌發，GA3促進種子萌發的原因可能是GA3激活種子的酶活性，使蛋白質和核酸合成加速，提高了種子的發芽率[13]。劉彩紅和李成云[14]的研究表明，300 μg/g GA3能促進吉生羊草和野生羊草種子的發芽；王 非等[15]的研究顯示，高濃度的GA3能促進鐵線蓮種子的萌發。本試驗也發現，高濃度的GA3能夠明顯提高馬唐種子的發芽率、發芽勢和發芽指數，同時種子活力也明顯提高。

種子的種皮是制約萌發的因素之一，Gallart等[16]試驗表明，馬唐種子的包圍結構如種皮和外桴等阻礙了種子的萌發。一般而言，用酸和堿能夠軟化種皮，促進種子發芽，王彥雕等[17]用高濃度的NaOH和H2SO4處理白刺種子，顯著地提高了白刺種子的發芽率，縮短了萌發時間和萌發總天數。本試驗也得到了相似的結果，低濃度的NaOH和HCl能夠提高馬唐種子的發芽率與種子活力，但當酸和堿的濃度提高時，種子發芽受到抑制，可能是馬唐種子的硬實程度比較低，比較高濃度的強酸和強堿軟化種皮后對種子中的活性物質造成傷害。

雜草種子休眠是進化上對于不利環境自我保護的選擇。大田生產上，打破雜草種子的正常休眠能減少雜草的發生。Turner和van Acker[18]發現肥料中的KNO3能打破未成熟馬唐種子的休眠；謝桂英等[19]的研究表明，KNO3浸泡龍葵種子能解除種子的休眠。本試驗也得到了相似的結果，52.000 g/L KNO3處理的馬唐種子的萌發率、發芽勢、發芽指數和種子活力均有所提高。

4 參考文獻

[1] 李揚漢.中國植物志[M].北京：中國農業出版社，1998：1202-1203.

[2] 朱文達，崔海芝，何燕紅，等.幾種除草劑防除棉田雜草馬唐試驗[J].湖北農業科學，2008，10（47）：1171-1173.

[3] 張宏軍，王貴啟，劉學，等.馬唐對煙嘧磺隆的抗藥性研究[J].雜草科學，2013：1（31）：34-36.

[4] 嚴密，楊紅飛，姚婧，等.馬唐對Pb污染土壤的修復作用[J].土壤通報， 2007，3（38）：499-552.

[5] 劉海軍，陳源泉，隋鵬，等.馬唐與玉米間作對鎘的富集效果研究初探[J].中國農學通報，2009，25（15）：206-210.

[6] EKMEKCI Y，BOHMS A，THOMSON J A，et al.Photochemical and anti-oxidant responses in the leaves of Xerophyta viscosa Baker and Digitaria sanguinalis L.under water deficit[J].Zeitschrift fur Naturforschung.C，2005，60（5/6）：435-443.

[7] 趙麗兵，張寶貴.紫花苜蓿和馬唐根的生物力學性能及相關因素的試驗研究[J].農業工程學報，2007，9（23）：7-12.

[8] 唐洪元，王學鶴，胡亞琴，等.上海農田雜草種子休眠規律研究[J].植物保護學報，1983，10（1）：53-60.

[9] 田志慧，沈國輝.雜草種子休眠與萌發調控的研究進展[J].上海農業學報，2015，31 （2）：137-141.

[10] 張鵬.種子休眠相關概念及分類研究進展[J].種子，2012，7（31）：54-61.

[11] 景彥彪.種子生活力的四唑測定在質檢中的應用[ J].種子科技，2006（ 2）：57- 58.

[12] 田偉莉，吳家森，金水虎，等.3種蠟梅屬植物種子活力測定方法的比較[J].種子，2008，4（27）：21-23.

[13] 金蘭，羅桂花，丁莉，等.不同濃度GA3對獨一味種子發芽率的影響[J].安徽農業科學，2009，37（9）：3900，3912.

[14] 劉彩紅，李成云.GA3浸種對羊草種子發芽和幼苗生長的影響[J].草業科學，2011，28（5）：797-801.

[15] 王非，王金俠，李強，等.GA3和IAA處理對4種鐵線蓮種子萌發的影響[J].草業學報，2014，31（4）：672-676.

[16] GALLART M，VERDU A M C，MAS M T，et al.Dormancy breaking in Digitaria sanguinalis seeds：the role of the caryopsis covering structures[J].Seed Science & Technology，2008，36（2）：259-270.

[17] 王彥雕，張勇，陳年來，等.酸堿處理對不同條件貯藏的2種白刺種子萌發的影響[J].甘肅農業大學學報，2013，48（1）：97-101.

[18] TURNER F A，VAN ACKER R C.Fertilizer application has no effect on Large （Digitaria sanguinalis） or smooth （Digitaria ischaemum） crabgr-ass germination and emergence in residential turgarss in a northern climate[J].Weed Science，2014，62（1）：145-157.

[19] 謝桂英，游秀峰，孫淑君，等.龍葵種子休眠解除方法研究[J].雜草科學，2013，31（1）：37-39.

[20] 陳靜，江玲，王春明，等.花生種子休眠解除過程中相關基因的表達分析[J].作物學報，2015（6）：845-860.

[21] 侯冬花，薩拉木·艾尼瓦爾，海利力·庫爾班.種子休眠與休眠解除的研究進展[J].新疆農業科學，2007（3）：349-354.

[22] 魏朝陽.冬青種子休眠機理及解除方法研究[D].南京：南京林業大學，2007.