劉金海，徐 翠，羅 欽，張 護，趙天永，蔣金娟，羅富成

(1.云南農(nóng)業(yè)大學 動物科學技術學院，云南 昆明 650201；2.信陽職業(yè)技術學院，河南省醫(yī)藥生物檢測高校工程技術研究中心，河南 信陽 464000；3.云南省紅河州畜牧技術推廣站，云南 蒙自 661199)

臂形草屬(Brachiaria)牧草大多原產(chǎn)于非洲烏干達，全世界約有50種[1]。作為優(yōu)良的刈割放牧兼用型牧草和水土保持植物，具有適應性廣、抗逆性強、生長繁殖快、營養(yǎng)豐富和利用價值高等特點。中國于1963年開始先后從國外引入網(wǎng)脈臂形草(B.dictyoneura)、雜交臂形草 (B.hybrid)、伏生臂形草(B.decumbens)、珊狀臂形草(B.brizantha)和剛果臂形草(B.ruziziensis)等10余個種質(zhì)進行選育利用[2-3]。經(jīng)過長期大量的引種栽培試驗，熱研14號網(wǎng)脈臂形草(B.dityoneura‘Reyan No.14’)、熱研3號伏生臂形草(B.decumbens‘Reyan No.3’)和莫拉特Ⅱ雜交臂形草(B.hybrid‘Mulato Ⅱ’)等品種已得到廣泛種植利用[4]。其中雜交臂形草具有葉量豐富、產(chǎn)草量高、耐火燒和耐酸瘦土壤等特點，已廣泛種植于云南省西雙版納、普洱和紅河等熱帶地區(qū)，用于建植高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和持久性強的單播放牧人工草地，取得了顯著的經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益[5]；但由于其種子具有復合休眠現(xiàn)象[6]，種皮不透水，種胚存在發(fā)芽抑制物，種子發(fā)芽率低，限制了該牧草在海南、云南和廣西等地的推廣種植。

目前，國內(nèi)外已經(jīng)對臂形草種子休眠破除問題開展了較多研究，且主要集中于物理、化學、生物或綜合處理等方面[6-9]。雜交臂形草種子存在內(nèi)源萌發(fā)抑制物，利用外源性激素浸種能有效提高種子發(fā)芽率。SMALL等[10]指出：植物生長素能起到破除種子休眠的效果，而外源性植物激素既可以減輕亞熱帶草種因鹽脅迫造成的種子休眠，也能有效破除熱帶植物種子的休眠[11]。乙烯作為五大植物激素之一[12]，不僅能抑制作物的頂端優(yōu)勢、促進分蘗，也可以促進種子的萌發(fā)生根和加速出苗。有研究表明：乙烯利(ethephon，ETH)對玉米(Zea mays)[13]、多年生黑麥草(Lolium perenne)和日本結縷草(Zoysia japonica)[14]以及納羅克非洲狗尾草(Setaria sphacelata‘Narok’)等[15]休眠種子的萌發(fā)均有促進作用。本研究以不同質(zhì)量濃度的ETH溶液浸種處理莫拉特Ⅱ雜交臂形草種子，探討ETH對其種子活力、萌發(fā)及幼苗生長發(fā)育的影響，旨在篩選ETH浸種的最佳質(zhì)量濃度，為雜交臂形草的栽培利用提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為2020年11月大田成熟期收獲的國產(chǎn)莫拉特Ⅱ雜交臂形草種子，由云南省紅河州河口縣鑫利畜牧產(chǎn)業(yè)有限公司肉牛養(yǎng)殖場提供。采用荷蘭產(chǎn)Selecta種子重力分離機將種子清選去雜，并充分混勻，用作試驗材料。其凈度為100.00%，發(fā)芽率為6.67%，千粒質(zhì)量為5.69 g。

1.2 試驗方法

1.2.1 種子生活力檢測

隨機取100粒種子，采用TTC圖像法[16]測定種子生活力，3次重復，取平均值，并計算休眠率[17]：休眠率=(100 -發(fā)芽率)×100%。

1.2.2 種子處理

隨機取適量種子，在2%的硫酸銅溶液中浸泡30 min后用純凈水沖洗3～4次，用吸水紙吸干種子表面水分，備用。試驗開始前，在室溫下將消毒后的種子分別用質(zhì)量濃度為0 (CK)、100、200、300、400、500和600 mg/L的外源ETH(純度≥85%)溶液浸泡24 h[15]，撈出后用蒸餾水沖洗干凈備用。

1.2.3 發(fā)芽試驗

參考《牧草種子檢驗規(guī)程》[18]，發(fā)芽試驗采用紙上發(fā)芽法。隨機選取經(jīng)處理后的種子各50粒，均勻植入墊有2層濕潤濾紙的無菌培養(yǎng)皿，然后將培養(yǎng)皿置于人工氣候箱中進行種子萌發(fā)培養(yǎng)，培養(yǎng)溫度調(diào)節(jié)為(25±1) ℃，并進行12 h晝夜交替光照，3次重復。培養(yǎng)期21 d。逐日統(tǒng)計各培養(yǎng)皿的種子發(fā)芽數(shù)，第7天統(tǒng)計種子發(fā)芽勢，第21天統(tǒng)計種子發(fā)芽率。萌發(fā)試驗結束后，用游標卡尺測量所有幼苗的苗高和根長，然后將幼苗置于105 ℃烘箱中殺青15 min，后降溫至80 ℃干燥24 h至恒質(zhì)量并稱量，獲得單株苗高、根長和干質(zhì)量，并按下列公式計算種子發(fā)芽指數(shù)(GI)和活力指數(shù)(VI)[15]。

式中：Dt為發(fā)芽時間，d；Gt為與Dt相對應的每天發(fā)芽種子數(shù)；S為發(fā)芽試驗結束時正常幼苗單株干質(zhì)量，g。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)整理和作圖用 Excel 2010完成，統(tǒng)計分析采用SPSS 26.0完成。數(shù)據(jù)均以“平均值±標準誤”表示。

2 結果與分析

2.1 雜交臂形草種子的休眠程度

經(jīng)檢測，莫拉特Ⅱ雜交臂形草種子的生活力為45.00%。因其基礎發(fā)芽率為6.67%，二者之差為38.33%，所以試驗用‘莫拉特Ⅱ’雜交臂形草種子的休眠率為38.33%。

2.2 ETH質(zhì)量濃度對雜交臂形草種子發(fā)芽率的影響

由圖1可知：隨著ETH溶液質(zhì)量濃度的逐漸增加，種子的發(fā)芽率呈先升高后降低的變化趨勢，100～600 mg/L ETH浸種均能顯著提高種子發(fā)芽率(P<0.05)。其中，400 mg/L ETH浸種后種子的發(fā)芽率最高，達到24.24 %，是對照(CK)的3.64倍，且顯著高于其他處理(P<0.05)。

圖1 ETH質(zhì)量濃度對雜交臂形草種子發(fā)芽率的影響Fig.1 Effect of ETH mass concentration on the seed germination rate of Brachiaria hybrid seeds

2.3 ETH質(zhì)量濃度對雜交臂形草種子發(fā)芽勢的影響

由圖2可知：與對照(CK)相比，400和500 mg/L ETH溶液浸種處理均能顯著提高臂形草種子的發(fā)芽勢(P<0.05)。當ETH質(zhì)量濃度為400 mg/L時，種子發(fā)芽勢達到最大值(13.33%)，是對照(CK)的2.45倍，但與500 mg/L ETH處理無顯著差異(P>0.05)。隨著外源ETH質(zhì)量濃度的增加，種子發(fā)芽勢呈先上升后下降的趨勢。

圖2 ETH質(zhì)量濃度對雜交臂形草種子發(fā)芽勢的影響Fig.2 Effect of ETH mass concentration on the germination energy of B.hybrid seeds

2.4 ETH質(zhì)量濃度對雜交臂形草種子發(fā)芽指數(shù)的影響

由圖3可知：隨著ETH溶液質(zhì)量濃度的升高，種子發(fā)芽指數(shù)呈先升高后降低的變化趨勢。與對照(CK)相比，所有浸種處理均在一定程度上提高了種子的發(fā)芽指數(shù)，但300～500 mg/L ETH處理的種子發(fā)芽指數(shù)顯著高于對照(CK)和其他處理(P<0.05)。其中，400 mg/L ETH浸種效果最為顯著，種子發(fā)芽指數(shù)達到2.29，是對照(CK)的2.97倍，對種子萌發(fā)水平的提升效果最佳。

圖3 ETH質(zhì)量濃度對雜交臂形草種子發(fā)芽指數(shù)的影響Fig.3 Effect of ETH mass concentration on the germination index of B.hybrid seeds

2.5 ETH質(zhì)量濃度對種子活力指數(shù)的影響

由圖4可知：種子活力指數(shù)的變化與種子發(fā)芽指數(shù)相似，隨ETH質(zhì)量濃度的上升，種子活力指數(shù)呈先升高后降低的變化。在300～500 mg/L ETH處理時，種子的活力指數(shù)達到0.06～0.09，是對照(CK)的4.52～6.43倍(P<0.05)，其中400 mg/L ETH溶液浸種處理的種子活力指數(shù)最高，其對種子活力水平的提升作用最強。

圖4 ETH質(zhì)量濃度對雜交臂形草種子活力指數(shù)的影響Fig.4 Effect of ETH mass concentration on the seed vitality index of B.hybrid seeds

2.6 ETH質(zhì)量濃度對種子幼苗根長和苗高的影響

由表1可知：隨著ETH質(zhì)量濃度的增加，種子幼苗的根長和苗高均呈先增大后減小的變化趨勢。200～500 mg/L ETH浸種均能促進幼苗生長，根長和苗高均顯著高于對照(CK) (P<0.05)。其中，300和400 mg/L ETH浸種效果最佳，根長分別達到4.00和4.18 cm，是對照(CK)的2.31倍和2.42倍，苗高分別達到3.42 和3.39 cm，均為對照(CK)的3.61倍。

表1 ETH質(zhì)量濃度對雜交臂形草種子幼苗根長和苗高的影響Tab.1 Effect of ETH mass concentration on the seedling root length and seedling height of Brachiaria hybrid seeds

3 討論

3.1 種子生活力及休眠的原因

種子生活力用以指示種子的發(fā)芽潛在能力或種胚所具有的生命力，種子的生活力越高其發(fā)芽能力或種胚生活力越強。本研究采用TTC圖像染色法檢測到莫拉特Ⅱ雜交臂形草種子的生活力和休眠率分別為45.00%和38.33%，說明其生活力較弱且休眠程度深。種子在休眠過程中，其休眠表現(xiàn)由種子本身的遺傳特性和環(huán)境因素綜合決定[9,19]。稃片阻隔種子吸水、種皮木質(zhì)化程度較高不易透水、種子中存在發(fā)芽抑制物和種胚后熟不完全等原因造成雜交臂形草種子復合休眠[6]，導致其種子活力較低，發(fā)芽較為困難。

3.2 ETH對種子萌發(fā)的影響

莫拉特Ⅱ種子經(jīng)100～600 mg/L ETH浸種處理后，其發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均得到不同程度的提高，這與田文杰[13]用ETH浸種處理均可提高玉米種子發(fā)芽指標的結果基本一致，說明適宜質(zhì)量濃度的ETH能夠提高種子活力，促進種子萌發(fā)生長。400 mg/L ETH浸種后，各發(fā)芽指標均達到最高值，這與羅富成等[15]用ETH浸種納羅克非洲狗尾草種子的研究結果基本相同。習慣上，常以80%具有生活力的種子能夠正常發(fā)芽視為該批種子已經(jīng)通過休眠[17]，本研究采用400 mg/L ETH溶液浸種處理雜交臂形草種子24 h，種子發(fā)芽能力提升效果最顯著，發(fā)芽率達到24.24%，較處理前(CK)提高2.64倍，但并未完全破除種子休眠，其原因可能與浸種時間有關。種子吸漲后種胚能在較短時間內(nèi)產(chǎn)生大量乙烯，隨著種子萌發(fā)進程的變化，胚根會突破種皮，此時乙烯的釋放達到高峰，通過種子激素的調(diào)控加快蛋白質(zhì)和核酸的生物合成與利用，帶動細胞內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)移，從而促進種子萌發(fā)[20-21]。有研究表明：采前噴灑ETH溶液能縮短采后種子外種皮軟化的時間[22]，木質(zhì)素是種皮中最主要的成分，說明外源添加ETH可能影響種皮的木質(zhì)化程度，增加種皮的透氣性和透水性。由于本研究未考慮浸種時間對種子萌發(fā)及種皮的影響，因此，后期試驗將通過控制ETH浸種時間驗證隨種皮的軟化程度是否促進ETH進入種胚，彌補休眠種子萌發(fā)時所需的乙烯含量，從而促使種子達到破眠效果。

3.3 ETH對幼苗生長的影響

激素類化合物對植物生長一般具有低濃度促進、高濃度抑制的特點[23]。杜京旗[24]認為：同一濃度的相同激素對不同植物種子的萌發(fā)特征及幼苗生長影響不同。本研究表明：200～500 mg/L ETH浸種處理均能促進雜交臂形草幼根和幼芽生長，而600 mg/L ETH浸種處理只能促進雜交臂形草幼芽生長，對幼根生長無明顯作用，說明ETH的浸種質(zhì)量濃度超過600 mg/L時可能會抑制雜交臂形草種子萌發(fā)和幼苗生長發(fā)育，這與邱長玉等[25]采用不同濃度ETH浸泡桑種(Morus alba)的研究結果類似。

4 結論

隨著ETH質(zhì)量濃度的增加，臂形草種子的萌發(fā)及幼苗的生長表現(xiàn)出低質(zhì)量濃度促進、高質(zhì)量濃度抑制的特點。300和400 mg/L ETH溶液浸種24 h后，莫拉特Ⅱ雜交臂形草幼苗的生長發(fā)育最好；400 mg/L ETH處理后，臂形草種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)能得到顯著提高。建議生產(chǎn)上采用400 mg/L ETH溶液浸種24 h，以提高莫拉特Ⅱ雜交臂形草種子的活力水平，促進種子萌發(fā)和幼苗生長。