張 瑜， 嚴(yán)琳玲， 羅小燕， 白昌軍

（中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所（農(nóng)業(yè)部熱帶作物種質(zhì)資源利用重點(diǎn)開放實驗）， 海南 儋州571737）

柱花草屬（Stylosanthes SW.）為多年生豆科植物，廣泛分布于世界熱帶、亞熱帶地區(qū)。柱花草性喜濕熱，耐酸瘦土，抗炭疽病，適生于我國熱帶、南亞熱帶地區(qū)，柱花草產(chǎn)量高，枝葉營養(yǎng)豐富，干物質(zhì)粗蛋白含量為15%～16%，同時含有多種氨基酸，是畜禽的優(yōu)良飼料。柱花草根系發(fā)達(dá)并具有生物固氮能力，可固氮225～300kg／667m2，是幼齡果園和熱帶經(jīng)濟(jì)林的理想綠肥作物，對防止雨水沖刷、保持水土、改良和培肥土壤、促進(jìn)果樹、林木生長發(fā)育具有顯著作用［1－8］。中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶作物品種資源研究所在20世紀(jì)80年代從國外引進(jìn)的柱花草種質(zhì)，并從中選育出了一批優(yōu)良的豆科牧草新品種，在海南、廣東、廣西等省區(qū)的推廣面積約26.7萬hm2。目前，關(guān)于柱花草的研究主要集中于植株形態(tài)、高產(chǎn)栽培技術(shù)、種子生產(chǎn)技術(shù)、品質(zhì)、抗性、品種選育、飼料開發(fā)以及遺傳多樣性研究等幾個方面［9－15］，對種子萌發(fā)的研究主要集中在抵抗外界不良環(huán)境的脅迫和提高種子萌發(fā)率方面，對種子的發(fā)育過程很少涉及，因此了解柱花草種子發(fā)育過程對生產(chǎn)和選育優(yōu)異種質(zhì)有實際意義。本試驗對4種柱花草的種子發(fā)育過程進(jìn)行觀測，細(xì)化種子的發(fā)芽，為今后研究柱花草種子相關(guān)特性和發(fā)育機(jī)理提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗所用柱花草種子采于中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院海南儋州院區(qū)牧草基地，分別為：熱研2號柱花草（Stylosanthes guianensis SW.cv.Reyan No.2）、維 拉諾有鉤柱花草（Stylosanthes hamata （L.）Taub.cv.Verano）、西卡柱花草（Stylosanthes scabra Vog cv.Seca）、馬弓型柱花草（Stylosanthes hippocampoides Fine stem stylo）。4種柱花草種子的千粒重分別為2.70，1.85，1.95g 和 2.14g。

1.2 主要試驗儀器

數(shù)顯游標(biāo)卡尺（上海首豐精密儀器有限公司，500系列）、奧林巴斯SZX16體視顯微鏡［奧林巴斯株式會社，SZX 16（物鏡 SDF PLAPO 2XPFC和1XPF）］、DP 72數(shù)碼成像系統(tǒng)（奧林巴斯株式會社，DP 72）。

1.3 方 法

各選取50粒飽滿健康、大小一致的種子進(jìn)行發(fā)芽試驗，設(shè)4個重復(fù)。播種前用80℃熱水浸泡20～30 min后取出冷卻，將處理后的種子播種于鋪有2層濾紙（相對濕度60%～80%）的培養(yǎng)皿中，放入培養(yǎng)箱（25℃，濕度為80%～90%）中進(jìn)行發(fā)芽，每隔2d噴1次水保持濾紙的濕潤［16］。

1.4 形態(tài)觀測

分別于發(fā)芽的第1、2、3、4、5、6、7天取樣觀察并測量，至第8天結(jié)束。每次選擇10株長勢均勻的幼苗，進(jìn)行胚芽和胚根長度的測量，取平均值。每次觀測時挑出腐爛霉變的種子丟掉。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)分別用 Excel 2003和SAS 9.0軟件進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 4種柱花草種子發(fā)育過程

種子發(fā)育是指種子從吸脹作用開始的一系列有序的生理過程和形態(tài)發(fā)生過程，包括萌動期和發(fā)芽期。種子萌動期通常到種子露白為止，種子萌動后胚根突破種皮種子開始發(fā)芽，進(jìn)入發(fā)芽期［16］。從發(fā)芽開始到第7天，子葉中所貯藏的物質(zhì)已被完全吸收，柱花草種子生長成為新的幼苗。本試驗中4種柱花草種子發(fā)育過程中形態(tài)變化過程基本相同，但存在明顯差異。

圖1 熱研2號柱花草種子萌發(fā)過程

2.1.1 熱研2號柱花草種子發(fā)育過程

熱研2號柱花草在種胚長（0.3±0.03）cm 時停止生長，胚根突破種皮，種子開始露白，種子由胚生長過渡成為幼芽生長。當(dāng)幼芽生長到（5.71±0.07）cm時子葉展開，在發(fā)芽第6天，幼芽長（6.75±0.06）cm 時長出須根，第7天胚芽伸出（圖1）。

2.1.2 維拉諾有鉤柱花草種子發(fā)育過程

維拉諾有鉤柱花草在種胚長（0.2±0.04）cm 時停止生長，種子開始露白。在發(fā)芽第3天，幼芽長（3.22±0.06）cm 時長出須根。當(dāng)幼芽生長到（4.16±0.14）cm時子葉展開，到第5天胚芽伸出（圖2）。

2.1.3 西卡柱花草種子發(fā)育過程

西卡柱花草在種胚長（0.2±0.07）cm 時停止生長，胚根突破種皮。當(dāng)幼芽生長到（4.00±0.09）cm 時子葉展開胚軸伸長。生長到第4天，幼芽長（5.0 4±0.13）cm時，胚芽伸出，至發(fā)芽結(jié)束也未觀察到有須根出現(xiàn)，須根可以提高植株吸收水分和養(yǎng)分的效率（圖3）。

2.1.4 馬弓形柱花草種子發(fā)育過程

馬弓形柱花草在種胚長（0.2±0.02）cm 時停止生長，種子開始露白，當(dāng)幼芽生長到（3.22±0.09）cm 時子葉展開。在發(fā)芽第6天，幼芽長（4.61±0.06）cm 時長出須根，胚芽伸出（圖4）。

2.2 4種柱花草種子萌發(fā)過程中的幼芽長（包括胚根）比較

隨著發(fā)芽時間的增加，幼芽長也在持續(xù)增加，但生長幅度不相同。在萌動前期，萌發(fā)速度最快的是熱研2號柱花草和馬弓形柱花草，生長幅度均達(dá)到了250%；在發(fā)芽后期，種子萌發(fā)速度減緩，其中熱研2號柱花草種子的生長幅度最高，達(dá)到100%。從萌發(fā)開始到第7天，幼芽生長幅度最高為西卡柱花草，生長幅度最低的是維拉諾有鉤柱花草。由此可以得出，在萌發(fā)前期熱研2號柱花草、有鉤柱花草和馬弓形柱花草種子的胚乳中貯藏的營養(yǎng)物質(zhì)大量降解，加快幼芽發(fā)育，而西卡柱花草的生長加速則在萌發(fā)后期，持續(xù)時間較長。

在種子萌發(fā)前期（第1～3天）幼芽生長最快的為西卡柱花草；在萌發(fā)中期（第3～5天）幼芽生長減緩，其中熱研2號柱花草的幼芽增長較快；在萌發(fā)后期（第5～7天）幼芽生長略有增加，西卡柱花草幼芽增長最多。在整個萌發(fā)階段，馬弓形柱花草的幼芽生長量最少，發(fā)育最慢。

圖2 維拉諾有鉤柱花草種子萌發(fā)過程

圖4 馬弓形柱花草種子萌發(fā)過程

表1 種子不同萌發(fā)時期的幼芽長度的方差分析

在4種柱花草種子萌發(fā)期間，幼芽生長存在差異（見表1）。在種子萌發(fā)的第1天，4個品種的幼芽長差異不顯著；在種子萌發(fā)的第2天，除馬弓形柱花草外，其余3種柱花草的幼芽長差異不顯著；到萌發(fā)的第3天，熱研2號柱花草和西卡柱花草的幼芽長差異不顯著，較有鉤柱花草和馬弓形柱花草差異顯著；到萌發(fā)第4天，有鉤柱花草和馬弓形柱花草差異不顯著，較其它2種柱花草差異顯著；到萌發(fā)第5天，熱研2號柱花草和西卡柱花草幼芽長差異不顯著，較有鉤柱花草和馬弓形柱花草差異顯著；在發(fā)芽的第6天和第7天，4個品種柱花草的幼芽長差異顯著。

圖5 4種柱花草種子萌發(fā)過程中幼芽長比較

3 結(jié) 論

4個品種的柱花草從種子萌發(fā)開始到第7天，幼芽生長幅度最高為西卡柱花草，生長幅度最低是有鉤柱花草，萌發(fā)速度最快是熱研2號柱花草。在整個萌發(fā)階段，馬弓形柱花草幼芽生長量最少，發(fā)育最慢。在萌發(fā)初期，4個品種的幼芽生長差異不顯著，到萌發(fā)后期，幼芽長差異顯著。

4 討 論

目前國內(nèi)對種子萌發(fā)過程中的形態(tài)變化研究主要集中在蘭科石斛屬植物和大戟科木薯屬植物上。崔秋華等對齒瓣石斛的種子進(jìn)行研究，對種子萌發(fā)中的形態(tài)發(fā)育過程進(jìn)行觀察，為齒瓣石斛種子的無菌萌發(fā)提供選擇依據(jù)［17］。陸柳英等對廣西3個木薯品種（系）果實、種子和胚生長發(fā)育情況進(jìn)行初步調(diào)查研究，開展幼胚離體培養(yǎng)技術(shù)研究，為廣西木薯雜交育種提供理論參考和技術(shù)支撐［18］。對柱花草種子的研究主要是探尋提高柱花草種子的萌發(fā)、抵抗外界不良環(huán)境的脅迫等方面［19－21］，對柱花草種子發(fā)育和萌發(fā)的形態(tài)變化研究鮮見報道。本試驗中僅涉及了種子發(fā)育過程中幼芽的外部形態(tài)變化和種間差異研究，今后可增加解剖觀察，完善種子發(fā)育研究。

全世界柱花草約有50種，在熱帶豆科牧草生產(chǎn)中占有重要地位。本試驗選取了4種具有熱區(qū)代表性的柱花草為研究對象。熱研2號柱花草為匍匐或半匍匐型，小葉具短絨毛；有鉤柱花草直立莖的高度可達(dá)1.0 m；西卡柱花草株高達(dá)1.5m，小葉兩面被毛，帶粘性；馬弓形柱花草植株較矮小。4個品種在植株外觀和生長指標(biāo)上的不同，可能和最初種子發(fā)育差異有關(guān)系，本試驗的研究結(jié)果在幼芽的形態(tài)變化上得到證實，但不能作為劃分種間的依據(jù)，需要對發(fā)育過程中營養(yǎng)物質(zhì)代謝進(jìn)行研究去驗證。

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