摘要：湖南稷子（Echinochloa frumentacea）具有優(yōu)良的抗逆性和較高的飼用價值，既可作為改良鹽堿地的先鋒植物又可用作青飼料以及調(diào)制干草或青貯。然而其種子具有一定的休眠性，休眠種子的發(fā)芽率較低，限制了湖南稷子的生產(chǎn)效率。本研究以2020，2021年收獲的湖南稷子種子為研究對象，探究不同物理方法、化學方法、激素誘導方法對于解除湖南稷子種子休眠的效果。試驗結果表明，0.05% GA3 20℃～35℃，0.05% GA3 20℃～30℃，預冷20℃～30℃，0.05% KNO325℃，預冷+0.05% KNO315℃～25℃處理可使種子發(fā)芽率平均達到86%以上，且幼苗生長狀況良好。綜合考慮發(fā)芽試驗結果和實際操作上的難易程度后得出結論：采用培養(yǎng)皿紙上發(fā)芽法（Top of paper test on germination，TP），0.05% GA3 20℃～35℃，0.05% GA3 20℃～30℃處理為湖南稷子種子的最佳標準發(fā)芽方法。

關鍵詞：湖南稷子；種子休眠；打破休眠；發(fā)芽率

中圖分類號：S688.4;S324文獻標識碼：A文章編號：1007-0435（2023）03-0903-11

Research on the Standard Germination method of Echinochloa frumentacea Seeds

ZHU Kai1#， CHEN Jing-yu1#， LI Yue1， WANG Zhan-hai3， MA Dong-mei2*， SUN Yan1*

（1.College of Grassland Science and Technology， China Agricultural University， Beijing 100193， China; 2.College of Ecology and

Environment， Ningxia University， Yinchuan， Ningxia 750021， China; 3.Hulun Buir Agricultural and animal Husbandry Technology

Extension Center， /Hailar， Inner Mongolia 021008， China）

Abstract：Echinochloa frumentacea has excellent stress resistance and high feeding value. It can not only be used as a pioneer plant for saline-alkali land amelioaration，but also for green feed， hay-making or silage production. However，its seeds have a certain degree of dormancy，such so that the germination percentage of seeds is low，which limits the production efficiency of Echinochloa frumentacea. In this study，Echinochloa frumentacea seeds harvested in 2020 and 2021 were used as experimental objects to explore the effects of different physical，chemical and hormone induced methods on relieving the dormancy of Echinochloa frumentacea seeds. The results showed that the germination percentage of the seeds reached 86% on average and the seedlings grew well after the treatment of 0.05% GA3 20℃～35℃，0.05%GA320℃～30℃，precooling 20℃～30℃，0.05%KNO325℃ and precooling + 0.05%KNO3 15℃～25℃. By evaluating the outcomes of germination test and the degree of difficulty in practical operation，it was concluded that the best standard germination method of Echinochloa frumentacea was using the（TP）Top of paper test on germination，method，0.05% GA3 20℃～35℃ and 0.05% GA3 20℃～30℃.

Key words：Echinochloa frumentacea;Seed dormancy;Breaking dormancy;Germination percentage

種子休眠是指具有正常生活力的種子由于受到各種內(nèi)在或外在因素的影響在適宜的環(huán)境條件（溫度、水分、光照、氧氣濃度等）下也不能萌發(fā)的現(xiàn)象［1-4］。在自然界中，植物種子的休眠特性可以使種子避開惡劣的氣候狀況，選擇在環(huán)境條件適宜的季節(jié)中萌發(fā)，是植物在長期的自然進化中形成的應對自然環(huán)境變化和延續(xù)種族的一種特性［5-7］。造成種子休眠的因素分為內(nèi)在因素和外在因素。內(nèi)在因素包括胚休眠、種皮阻礙、內(nèi)源激素［8-10］。外在因素包括水分、光照和溫度等［11-12］。種子休眠具有重要的生物意義，但也是導致很多植物瀕危的重要原因之一［13］，同時在生產(chǎn)中種子休眠還會導致發(fā)芽率降低、無法確定種子的播種量和播種期等問題［14-16］。因此，探究打破湖南稷子種子休眠的最佳方法對科研試驗和生產(chǎn)實踐具有重要意義。

湖南稷子（Echinochloa frumentacea）是由我國寧夏農(nóng)業(yè)科學院萬力生［17］先生于1964年夏末在同心縣草原試驗站的試驗地中發(fā)現(xiàn)的一年生禾本科（Poaceae）稗屬（Echinochloa Beauv.）牧草，屬于C4喜溫中生植物，具有抗逆性強，產(chǎn)草量高，營養(yǎng)價值高、適口性好等特點［18-19］。湖南稷子具有強的耐鹽堿特性，在寧夏地區(qū)已有大面積種植應用。在相對較重的鹽堿地，種植2—3年湖南稷子，就可以種植其他相對不耐鹽堿的作物。作為改良鹽堿地修復的先鋒作物，湖南稷子具有很好的應用前景。湖南稷子當年生產(chǎn)的種子存在一定的休眠性，且種子的休眠會隨著貯藏時間的延長而解除。但對其在實驗室的種子發(fā)芽檢測標準方法在國際與國內(nèi)均未見報道，為了更好地對湖南稷子種子質量進行評定，促進其市場種子檢驗規(guī)范化，保障種子市場的健康發(fā)展，對湖南稷子種子休眠破除方法及標準發(fā)芽方法的研究勢在必行。為此，本試驗通過不同的物理、化學、植物激素處理及不同發(fā)芽床的方法，旨在探討湖南稷子的實驗室最佳標準發(fā)芽方法和最佳發(fā)芽計數(shù)時間，為打破湖南稷子種子休眠提供理論依據(jù)，為湖南稷子種子質量檢驗提供技術支撐。

1材料與方法

1.1試驗材料

湖南稷子（Echinochloa frumentacea）種子來源于寧夏千葉青農(nóng)業(yè)科技發(fā)展有限公司平羅基地，分別于2020年和2021年9月收獲，經(jīng)簡單清選后保存于干燥通風環(huán)境中。所用藥劑與儀器包括光照培養(yǎng)箱（GXZ-380A）、冷藏保存箱（MPR-312D（CN）-C）、智能人工氣候箱（RGC-300C）、體視顯微鏡（SD-111）、KNO3（上海滬試）、GA3（上海滬試）、四唑（進口）。

1.2試驗方法

種子發(fā)芽試驗于農(nóng)業(yè)部牧草與草坪草種子質量監(jiān)督檢驗測試中心種子發(fā)芽實驗室開展，試驗開始于2021年10月9日，結束于2022年3月15日。利用培養(yǎng)皿紙上發(fā)芽法（Top of paper test on germination，TP）和砂中發(fā)芽法（Sand test on germination，S）分別從2020，2021年的種子中挑選100粒籽粒飽滿、大小均勻一致的種子均勻放置在培養(yǎng)皿或砂床中，然后將培養(yǎng)皿或對應的發(fā)芽床轉移至光照培養(yǎng)箱中萌發(fā)，培養(yǎng)箱保持8 h光照、高溫，16 h黑暗、低溫條件。每種處理下各個溫度均設置4次重復。發(fā)芽試驗期間，各處理根據(jù)實際情況適當補澆蒸餾水以保持濕潤，避免發(fā)芽床內(nèi)環(huán)境干燥導致種子萌發(fā)受阻影響發(fā)芽試驗結果。

1.2.1蒸餾水處理設置5個溫度處理：20℃～35℃，20℃～30℃，25℃，15℃～25℃，20℃。將種子放置在由蒸餾水潤濕的濾紙上，分別轉移至5個溫度處理的光照培養(yǎng)箱進行發(fā)芽試驗，適時補澆蒸餾水避免濾紙干燥影響種子發(fā)芽，下同。由于25℃，20℃下發(fā)芽率過低，后續(xù)試驗選擇性舍棄了這兩個溫度處理。

1.2.2KNO3處理用0.2% KNO3溶液代替蒸餾水潤濕濾紙，將種子放置在盛有0.2% KNO3溶液潤濕的濾紙上，分別移至20℃～35℃，20℃～30℃，25℃，15℃～25℃的光照培養(yǎng)箱進行發(fā)芽試驗。

1.2.3GA3處理用0.05% GA3溶液代替蒸餾水潤濕濾紙，將種子放置在由0.05% GA3溶液潤濕的濾紙上，分別移至20℃～35℃，20℃～30℃，15℃～25℃的光照培養(yǎng)箱進行發(fā)芽試驗。

1.2.4預冷處理將種子放置在蒸餾水潤濕的濾紙上，6℃預冷7 d后，轉移至20℃～35℃，20℃～30℃，25℃，15℃～25℃的光照培養(yǎng)箱中進行發(fā)芽試驗。

1.2.5KNO3+預冷處理將種子放置在由0.2% KNO3溶液潤濕的濾紙上，6℃預冷7 d后，轉移至20℃～35℃，20℃～30℃，25℃，15℃～25℃的光照培養(yǎng)箱中進行發(fā)芽試驗。

1.2.6GA3+預冷處理將種子放置在由0.05% GA3溶液潤濕的濾紙上，6℃預冷7 d后，轉移至20℃～35℃，20℃～30℃，15℃～25℃的光照培養(yǎng)箱中進行發(fā)芽試驗。

1.2.7砂中發(fā)芽法（S）將砂土過篩，用標準目數(shù)為35目、篩孔尺寸0.500 mm的篩網(wǎng)篩出沙粒大小均勻不含微粒和大粒的砂土。使用前用蒸餾水洗滌砂土，并置入恒溫烘箱中在130℃條件下烘干1 h進行消毒。將消毒后的砂土置入40 cm×20 cm×10 cm的塑料盆中，土深約為盆高度的2/3，用蒸餾水潤濕，移至溫度為20℃～35℃，20℃～30℃的光照培養(yǎng)箱中進行發(fā)芽試驗。

1.2.8生活力測定將蒸餾水處理中新鮮未發(fā)芽種子百分率超過5%的重復中所有新鮮未發(fā)芽種子進行生活力測定。試驗方法為：將種子沿胚乳末端縱切1/2后采用四唑染色法進行染色，于恒溫25℃浸泡染色24 h后于體視顯微鏡下進行觀察。觀察過程中適時滴加蒸餾水保持種子濕潤，以防種子干癟影響胚的狀態(tài)進而影響生活力測定結果。

1.3數(shù)據(jù)統(tǒng)計與處理

1.3.1種子類型劃分標準與統(tǒng)計目測培養(yǎng)皿中大部分（超過60%）的種子正常萌發(fā)后，進行初次計數(shù)，并在發(fā)芽試驗統(tǒng)計表上記錄初次計數(shù)天數(shù)、日期。將第一片葉長到胚芽鞘一半，且葉片完整、無明顯缺刻、根完整的種苗挑出，記錄為正常種苗（Normal seedlings，N），并在發(fā)芽試驗統(tǒng)計表上記錄正常種苗數(shù)量。挑出全部正常種苗后，將剩余種子擺放均勻，把對應的發(fā)芽床放回光照恒溫培養(yǎng)箱中繼續(xù)萌發(fā)，直至再無正常種子出現(xiàn)時，進行末次計數(shù)，并在發(fā)芽試驗統(tǒng)計表上記錄末次計數(shù)天數(shù)和日期。將發(fā)芽床中剩余的吸脹正常，觸碰有彈性的種子記為新鮮未發(fā)芽種子（Fresh ungerminated seedlings，F(xiàn)），將損傷、畸形或不勻稱、腐爛的幼苗記為不正常種苗（Abnormal seedlings，A），并在發(fā)芽試驗統(tǒng)計表上記錄新鮮未發(fā)芽種子和不正常種苗百分率。

1.3.2數(shù)據(jù)處理利用Excel對數(shù)據(jù)進行匯總，計算種子發(fā)芽率，發(fā)芽率（%）=正常種苗數(shù)/供試種子數(shù)×100%；利用SPSS 26進行數(shù)據(jù)分析，用單因素ANOVA法進行比較；利用GraphPad Prism5軟件繪制圖表。

2結果與分析

2.1蒸餾水處理對種子發(fā)芽率、新鮮未發(fā)芽種子百分率、不正常種苗率的影響

由圖1A可知，2021年收獲的湖南稷子在15℃～25℃和20℃～35℃發(fā)芽率最高，二者無顯著性差異，其中15℃～25℃發(fā)芽條件下，發(fā)芽率達到82.25%。2021年15℃～25℃，20℃～35℃處理下的種子發(fā)芽率顯著高于20℃～30℃，25℃（Plt;0.05）。2020年各蒸餾水處理下種子發(fā)芽率無顯著性差異，發(fā)芽率可達91%～91.5%。

由圖1B可知，2021年收獲種子的新鮮未發(fā)芽種子百分率高于2020年收獲的種子。2021年收獲的種子在20℃處理下新鮮未發(fā)芽種子百分率顯著高于20℃～30℃，20℃～35℃，15℃～25℃蒸餾水處理（Plt;0.05），且與25℃新鮮未發(fā)芽種子百分率無顯著性差異。2020年收獲的種子，各蒸餾水處理下新鮮未發(fā)芽種子百分率無顯著性差異，均小于5%。

由圖2可知，2021年收獲種子的不正常種苗百分率高于2020年收獲的種子。2020年收獲的種子在20℃，25℃，20℃～30℃處理下不正常種苗率無顯著性差異，在20℃～35℃處理下不正常種苗率最低。

由于20℃，25℃條件下發(fā)芽率過低，在后續(xù)的部分實驗中選擇性舍棄了這2個溫度，選擇發(fā)芽率較高的溫度進行其他處理。

2.2KNO3處理對種子發(fā)芽率、新鮮未發(fā)芽種子百分率、不正常種苗率的影響

由圖3A可知，經(jīng)KNO3處理后，2021年收獲的種子發(fā)芽率在20℃～35℃，20℃～30℃，25℃，15℃～25℃這4個溫度處理下無顯著性差異，發(fā)芽率最高可以達到89.5%。2020年收獲的種子發(fā)芽率在以上4個溫度處理下發(fā)芽率無顯著性差異，最高達到90.25%。

由圖3B可知，2021年收獲的種子中，25℃處理條件下的新鮮未發(fā)芽種子百分率最高，20℃～35℃條件下的新鮮未發(fā)芽種子百分率最低，二者存在顯著性差異（Plt;0.05）。2020年收獲種子在各個溫度處理下的新鮮未發(fā)芽種子百分率不存在顯著性差異。

由圖4可知，2021年收獲的種子中，15℃～25℃處理條件下的不正常種苗率最高，20℃～35℃條件下的不正常種苗百分率最低，二者間存在顯著性差異（Plt;0.05）。2020年收獲的種子中，15℃～25℃處理條件下的不正常種苗率最高，20℃～35℃條件下的不正常種苗率最低，二者存在顯著性差異（Plt;0.05）。

2.3預冷處理對種子發(fā)芽率、新鮮未發(fā)芽種子百分率、不正常種苗率的影響

由圖5A可知，預冷處理后，2021年收獲的種子發(fā)芽率在4種溫度條件下無顯著性差異，發(fā)芽率最高可達到87.25%。2020年收獲的種子發(fā)芽率在各溫度條件下無顯著性差異，發(fā)芽率最高達到89.5%。

由圖5B可知，2021年收獲的種子中，在15℃～25℃處理條件下的新鮮未發(fā)芽種子百分率最高，20℃～30℃條件下的新鮮未發(fā)芽種子百分率最低，二者存在顯著性差異（Plt;0.05）。2020年收獲的種子中，在15℃～25℃處理條件下的新鮮未發(fā)芽種子百分率最高，與其余3個溫度處理存在顯著性差異（Plt;0.05）。

由圖6所示，在預冷處理后各溫度處理下2021，2020年收獲種子中的不正常種苗率均不存在顯著性差異。

2.4KNO3+預冷處理對種子發(fā)芽率、新鮮未發(fā)芽種子百分率、不正常種苗率的影響

由圖7A所示，KNO3預冷處理后，2021年收獲的種子在4種溫度條件下無顯著性差異，發(fā)芽率最高可達到86%。2020年收獲的種子發(fā)芽率在20～30℃和15～25℃溫度條件下無顯著性差異，發(fā)芽率最高達到93%，其中KNO3預冷處理后20℃～30℃溫度條件下的發(fā)芽率顯著高于20℃～35℃和25℃（Plt;0.05）。

由圖7B所示，2年份收獲的種子中，15℃～25℃處理條件下的新鮮未發(fā)芽種子百分率最高，但各個溫度處理間不存在顯著性差異。

由圖8所示，在KNO3預冷處理下4個溫度梯度中2021年收獲種子的不正常種苗率不存在顯著性差異。2020年收獲的種子中，25℃處理條件下的不正常種苗率最高，與其余3個溫度處理存在顯著性差異（Plt;0.05）。

2.5GA3處理對種子發(fā)芽率、新鮮未發(fā)芽種子百分率、不正常種苗率的影響

選擇發(fā)芽率相對較高的20℃～35℃，20℃～30℃和15℃～25℃溫度條件，繼續(xù)進行最佳破除休眠方法的探究。從圖9A可以看出，GA3處理后，2021年收獲的種子在20℃～35℃和20℃～30℃條件下發(fā)芽率無顯著性差異，發(fā)芽率最高可達95%，顯著高于15℃～25℃（Plt;0.05）。2020年收獲的種子在以上3個溫度條件下發(fā)芽率無顯著性差異，最高可達到91.25%。

由圖9B所示，在GA3處理下，2年份種子中的新鮮未發(fā)芽種子百分率均不存在顯著性差異。

由圖10所示，在GA3處理下，2021年收獲的種子在20℃～35℃，20℃～30℃條件下不正常種苗率顯著低于15℃～25℃（Plt;0.05）。2020年收獲種子在20℃～35℃條件下不正常種苗率顯著低于15℃～25℃（Plt;0.05）。

2.6GA3+預冷處理對種子發(fā)芽率、新鮮未發(fā)芽種子百分率、不正常種苗率的影響

由圖11A所示，3個溫度條件下2021年收獲的種子發(fā)芽率不存在顯著性差異。但在20℃～35℃的溫度條件下，2020年收獲種子發(fā)芽率顯著高于20℃～30℃和15℃～25℃條件下的發(fā)芽率（Plt;0.05）。

由圖11B所示，在20℃～35℃的溫度條件下，2年份的種子中均未發(fā)現(xiàn)新鮮未發(fā)芽種子。在15℃～25℃條件下2020年收獲種子中的新鮮未發(fā)芽種子百分率顯著高于20℃～35℃和20℃～30℃（Plt;0.05）。

由圖12所示，在20℃～35℃條件下2021年收獲種子的不正常種苗率顯著低于其他2個溫度條件（Plt;0.05）。2020年收獲種子中的不正常種苗率在3個溫度條件之間不存在顯著性差異。

2.7發(fā)芽床的影響

除培養(yǎng)皿紙上發(fā)芽法（TP）外，本次試驗還選擇了砂中發(fā)芽法（S）以探究不同發(fā)芽床對湖南稷子種子發(fā)芽率的影響。發(fā)芽結果如表1所示。

由表1可知，與培養(yǎng)皿紙上發(fā)芽法（TP）中溫度處理20℃～35℃和20℃～30℃的發(fā)芽情況相比，砂中發(fā)芽法（S）2021年收獲的種子平均發(fā)芽率為79%和69%，高于紙上發(fā)芽法（TP）的77%和66%。砂中發(fā)芽法（S）2020年收獲的種子在20℃～30℃的溫度條件下發(fā)芽率為89%，高于紙上發(fā)芽法（TP）的88%，但在20℃～35℃的發(fā)芽率為86%，低于紙上發(fā)芽法（TP）的92%。

在不正常種苗率和新鮮未發(fā)芽種子百分率這2項指標上，砂中發(fā)芽法（S）在2個年份、2個溫度處理下的計數(shù)基本高于紙上發(fā)芽法（TP）。

但是由于湖南稷子種子體積小，末次計數(shù)時翻找死種子、不正常種苗和新鮮未發(fā)芽種子操作過于繁瑣且有損壞種子的風險，所以不推薦使用此方法。

2.8新鮮未發(fā)芽種子的生活力測定

2.8.1生活力測定結果在完成紙上發(fā)芽法（TP）溫度處理的試驗后，由于2021年種子發(fā)芽率較低，因此將新鮮未發(fā)芽率超過5%的重復中所有新鮮未發(fā)芽種子進行生活力測定。測定結果如表2所示。

由表2可知，2021年新鮮未發(fā)芽種子中具有生活力的種子占比最多不超過36%，最低只有26%。

2.8.2休眠性驗證結果為了驗證湖南稷子種子的休眠性，在培養(yǎng)皿紙上發(fā)芽法（TP）溫度處理試驗完成后的4個月之后于2022年2月25日至3月4日期間用同樣的方法重復了2021年收獲種子的20℃～35℃，20℃～30℃，25℃，20℃，4個溫度處理。試驗結果如下。

由圖13可以看出，于2021年種子被收獲近5個月后開始的休眠驗證試驗結果表明，驗證組的種子發(fā)芽率與2020年收獲種子在4個不同溫度處理下的發(fā)芽率均不存在顯著性差異，且二者與2021年種子在4個溫度處理下均存在顯著性差異（Plt;0.05），說明湖南稷子種子具有一定的休眠性。在種子收獲5個月左右時，休眠自動解除。

2.9最佳發(fā)芽時間和初次計數(shù)時間的綜合分析

參照國際種子檢驗協(xié)會（International Seed Testing Association，ISTA）種子檢測標準［20］，不同年份不同發(fā)芽方法的發(fā)芽率的允許差距為5%，2021，2020這2個年份發(fā)芽率相差不超過5%的處理為最適宜處理方法。如圖14所示，GA3 20℃～35℃；GA3 20℃～30℃；預冷 20℃～30℃；預冷，KNO320℃～30℃；KNO325℃；預冷，KNO315℃～25℃條件下的發(fā)芽率滿足要求，由于GA3 20℃～35℃，GA3 20℃～30℃，2處理條件下的不正常種苗率、新鮮未發(fā)芽種子百分率更低，可以被選定為最適宜處理方法。

湖南稷子在發(fā)芽率最高的2個處理下發(fā)芽情況比較整齊，在置床后的第6天的發(fā)芽率已高于50%，到第11天已無任何種子萌發(fā)，建議初次計數(shù)天數(shù)為6 d，末次計數(shù)天數(shù)為10 d。

3討論

3.1湖南稷子種子的休眠特性分析

培養(yǎng)皿紙上發(fā)芽法溫度處理中2個年份種子發(fā)芽率的差異、生活力測定和驗證休眠試驗的結果證明了湖南稷子種子存在一定的休眠性，所以在種子收獲年限和收獲時間未知的情況下，需要進行打破休眠處理，常用的方法有物理方法（預冷、預熱、擦破種皮等）、化學方法（KNO3，H2SO4，NaOH等試劑浸種）、激素誘導法（GA3，IAA等試劑浸種）。

Baskin等學者提出的國際通用的種子休眠分類系統(tǒng)將種子休眠分為物理休眠（Physical dormancy，PY）、生理休眠（Physiological dormancical，PD）、形態(tài)休眠（Morphological dormancy，MD）、復合休眠（PY + PD） 和形態(tài)生理休眠（Morphophysiological dormancy，MPD）5個種類［21］。

由于湖南稷子屬于禾本科植物，不存在硬實情況，且湖南稷子屬C4喜溫植物，較高的環(huán)境溫度（20℃～35℃，20℃～30℃）有利于種子的萌發(fā)，蒸餾水處理的試驗結果印證了這一觀點。

本研究中，2020年收獲種子在蒸餾水處理下發(fā)芽率顯著高于2021年收獲的種子，且2020年種子中新鮮未發(fā)芽種子數(shù)比2021年少，而2021年的種子經(jīng)過KNO3或GA3處理后，表現(xiàn)出與2020年種子相似狀態(tài)，即較高的發(fā)芽率和較少的新鮮未發(fā)芽種子數(shù)。由于種子胚的后熟過程一般要持續(xù)幾周甚至數(shù)月［22］，因此在本試驗較短的處理時間內(nèi)，種子胚不可能完成后熟。據(jù)此，我們推測湖南稷子不存在種胚發(fā)育不完全的問題，而是新收獲的種子內(nèi)可能存在發(fā)芽抑制物質。因此湖南稷子種子要想快速整齊地萌發(fā)需要理想的內(nèi)部條件和適宜的外部環(huán)境［23］。

3.2預冷處理對湖南稷子種子萌發(fā)的影響

預冷處理是打破植物種子休眠的一種有效方法，其原理是一定程度的低溫（6℃）有利于促使種子胚發(fā)育成熟、促進有關基因的表達、種子內(nèi)部激素平衡發(fā)生變化、抑制物質降解、一些營養(yǎng)物質代謝相關酶的活力提高、低溫下種皮透性增強［24］等。在本次試驗中，6℃預冷處理一周可提高4個溫度梯度下2021年收獲湖南稷子種子的發(fā)芽率，平均達到86%，高于蒸餾水處理的68%，發(fā)芽率的提升可能由于預冷處理促進了ABA的降解或降低了ABA通路相關酶的活性，導致ABA對于種子發(fā)芽的抑制作用減弱，但是同時低溫環(huán)境也對于GA通路有負面影響，這也導致了在0.05% GA3試劑條件下經(jīng)過預冷處理后的發(fā)芽率不及未預冷的處理。

3.3KNO3處理對湖南稷子種子萌發(fā)的影響

KNO3是應用最廣泛的一種促進種子萌發(fā)的化學物質，其原理是KNO3中的K+作為多種酶（如NAD激酶、ATP酶等）的激活劑，在一定程度上提高多種酶的活性，也使細胞膜得到部分修復，還可參與誘導植物體內(nèi)生長促進性激素（如GA，IAA）的生物合成及其活力調(diào)控，從而使供試種子生活力提高，促進發(fā)芽［25］。在本次試驗中，KNO3處理對4個溫度梯度下2021年收獲湖南稷子種子的發(fā)芽率均有提高作用（平均發(fā)芽率85%）。同樣的，KNO3預冷處理也可以提高2021年種子的平均發(fā)芽率，達到85%（圖15）。試驗結果與沈洋［26］等人關于0.2%KNO3和0.2%KNO3預冷處理提高止血馬唐（Digitaria ischaemum （Schreb.） Schreb.）和糙隱子草（Cleistogenes squarrosa （Trin.） Keng）種子萌發(fā)率的結論一致。此外羅建民［27］等人發(fā)現(xiàn)8 mg·L-1KNO3浸種對藏沙蒿種子相對發(fā)芽率、活力指數(shù)、相對根的伸長有促進作用。因此，我們推測湖南稷子種子的休眠性可能與種子內(nèi)部的酶失衡有關，休眠種子內(nèi)NAD激酶、ATP酶等酶活性較低，而KNO3通過激活酶活性提高種子發(fā)芽率。KNO3也可能對湖南稷子種子胚根的生長與伸長有促進作用。

3.4GA3處理對湖南稷子種子萌發(fā)的影響

在調(diào)控種子休眠與萌發(fā)的過程中，植物激素是最重要的內(nèi)部因素。大量研究結果表明，參與種子休眠與萌發(fā)過程調(diào)控的激素中脫落酸（ABA）和赤霉素（GA）是最主要的2種調(diào)控激素［28-29］，ABA參與誘導停止種胚細胞分裂、啟動并維持種子的休眠，而GA則起到啟動和促進種子萌發(fā)的作用［30］，但GA主要在胚根突出時發(fā)生作用，且2者在調(diào)節(jié)種子休眠和萌發(fā)過程中屬于相互拮抗的關系［31］，它們的相對含量及敏感性在種子的休眠釋放和萌發(fā)過程中往往起到?jīng)Q定性作用，赤霉素能誘導種子內(nèi)多種水解酶活化或合成，促進種子胚乳、子葉內(nèi)糖類等營養(yǎng)物質的分解和轉化，為種子萌發(fā)提供能量來源和物質條件，從而促進種子萌發(fā)［32-34］。在本次試驗中，GA3處理和預冷+GA3處理均可提升2021年種子的發(fā)芽率，分別達到92%和86%（圖15），發(fā)芽率的提升可能歸因于外源GA3與種子內(nèi)部的ABA拮抗解除了ABA對種子休眠的維持作用。劉孝欽［35］等人使用低濃度GA3對耐寒燕麥‘青海444’‘青燕1號’的發(fā)芽率的影響試驗結果也證實了這一觀點。

4結論

湖南稷子種子具有一定的休眠性，且經(jīng)過6個月左右的儲存后種子的休眠性會自動解除。由于湖南稷子屬于C4喜溫中生植物，在較高的環(huán)境溫度（20℃～35℃，20℃～30℃）下可以提高新收獲種子的發(fā)芽率。在不清楚當前種子是新收獲種子還是經(jīng)過一段時間儲存的陳種子時，在種子發(fā)芽試驗前應當采取打破休眠處理。在發(fā)芽床的選擇上由于湖南稷子種子體積較小，采用砂中發(fā)芽法（Sand test on germination，S）在統(tǒng)計種子發(fā)芽勢等指標時操作不便且容易損壞種子，此方法并不合適，應當采用培養(yǎng)皿紙上發(fā)芽法（Top of paper test on germination，TP）。在打破休眠方法的選擇上相較于蒸餾水處理，使用0.05% GA3溶液浸種可顯著提高新收獲的湖南稷子種子發(fā)芽率，同時并不會降低陳種子的發(fā)芽率，且該方法無需預冷，可以縮短試驗周期。

因此培養(yǎng)皿紙上發(fā)芽法（Top of paper test on germination，TP），0.05% GA3 20℃～35℃，0.05% GA3 20℃～30℃處理為湖南稷子種子的最佳標準發(fā)芽方法。在統(tǒng)計種子發(fā)芽勢初次計數(shù)時間為6 d，統(tǒng)計種子發(fā)芽率、不正常種苗（N）百分率、新鮮未發(fā)芽種子（F）百分率時末次計數(shù)天數(shù)為10 d。本文的研究結果有望為湖南稷子種子提供標準發(fā)芽方法和有效的休眠破除方法。

參考文獻

［1］BASKIN J M，BASKIN C C. A classification system for seed dormancy［J］. Seed Science Research，2007，14（1）：1-16

［2］KAI G，NAKABAYASHI K，MIATTON E，et al. Molecular mechanisms of seed dormancy［J］. Plant Cell amp; Environment，2012，35（10）：1769-1786

［3］葉萬輝，宋松泉，楊期和. 植物種子休眠的原因及休眠的多形性［J］. 西北植物學報，2003（5）：837-843

［4］顏啟傳. 種子學［M］. 北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2001：64-65

［5］付婷婷，程紅焱，宋松泉. 種子休眠的研究進展［J］. 植物學報，2009，44（5）：629-641

［6］潘琳，徐程揚. 種子休眠與萌發(fā)過程的生理調(diào)控機理［J］. 種子，2010，29（6）：42-47

［7］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(nóng)業(yè)科學，2007（3）：349-354

［8］于敏，徐恒，張華，等. 植物激素在種子休眠與萌發(fā)中的調(diào)控機制［J］. 植物生理學報，2016，52（5）：599-606

［9］鄭光華，史忠禮，趙同芳，等. 實用種子生理學［M］. 北京：實用種子生理學，1990：160-180

［10］邢勇，武月琴. 種子休眠與致休眠因子［J］. 生物學教學，2003，28（5）：7-8

［11］BRESCIANI J C. Seed physiology of development and germination［M］. New York： Plenum press，1985：367

［12］NIELSEN M T，MCCRATE A J，HEYNE E G，et al. Effect of Weather Variables During Maturation on Preharvest Sprouting of Hard White Wheat［J］. Crop Science，1984，24（4）：779-782

［13］BEWLEY J D. Seed Germination and Dormancy［J］. The Plant Cell，1997，9（7）：1055-1066

［14］SHU K，MENG Y J，SHUAI H W，et al. Dormancy and germination：How does the crop seed decide？［J］. Plant Biology （Stuttg），2015，17（6）：1104-1112

［15］SIMSEK S，OHM J B，LU H，et al. Effect of pre-harvest sprouting on physicochemical changes of proteins in wheat［J］. Journal of the Science of Food and Agriculture， 2014：94（2）：205-212

［16］趙岫云，徐家炳，張鳳蘭，等. 小白菜種子休眠影響因素的研究［J］. 遼寧農(nóng)業(yè)科學，2006（3）：2

［17］萬力生，耿本仁，邵生榮，等. 一種很有前途的草料兼用作物——湖南稷子［J］. 寧夏農(nóng)業(yè)科技，1984（1）：37-38

［18］李吉元，陳善科. 高產(chǎn)優(yōu)質的草料兼用牧草——湖南稷子［J］. 中國草地，1989（3）：77-78

［19］王玉蘭. 高產(chǎn)優(yōu)質的草料兼用牧——湖南稷子［J］. 遼寧畜牧獸醫(yī)，1991（6）：14-15

［20］Association I. International rules for seed testing. Rules 1999［J］. Seed Science amp; Technology，1985，13（1）：23-28

［21］BASKIN C C. BASKIN J M. Types of Seeds and Kinds of Seed Dormancy – Science Direct［J］. Seeds （Second Edition），2014：37-77

［22］房麗寧，李青豐，趙秀華，等. 我國休閑農(nóng)業(yè)中植物休閑活動研究［J］. 草地學報，1997，5（4）：251-260

［23］任錫亮，付玉營，安學君，等. 不同處理方式對雪菜種子打破休眠的影響［J］. 浙江農(nóng)業(yè)科學，2018，59（2）：3

［24］HOLLOWAY P S. Seed germination of Alaska iris， Iris setosa ssp. interior［J］. HortScience，1987，22（5）：898-899.

［25］張菊平，張艷敏，康業(yè)斌，等. 硝酸鉀處理對不同貯藏年限辣椒種子發(fā)芽的影響［J］. 種子，2005，24（4）：3

［26］沈洋，劉芳，李青豐，等. 4種禾草種子發(fā)芽條件的篩選研究［J］. 草地學報，2012，20（1）：70-75

［27］羅建民，劉歡，王敬龍，等. 打破野生藏沙蒿種子休眠方法的篩選與評價［J］. 草地學報，2022，30（6）：1603-1612

［28］SHARMA R R，SINGH R. Gibberellic acid influences the production of malformed and button berries，and fruit yield and quality in strawberry （Fragaria×ananassa Duch.）［J］. Scientia Horticulturae，2009，119（4）：430-433

［29］KUCERA B，COHN M A，LEUBNER-METZGER G. Plant hormone interactions during seed dormancy release and germination［J］. Seed Science Research，2005，15（4）：281-307

［30］蘇文欣，許凌欣，姜宛彤，等. 不同外源物質對鹽堿脅迫下紫蘇種子萌發(fā)、幼苗生長及生理的影響［J］. 草地學報，2022，30（09）：2415-2422

［31］GRAEBER K，NAKABAYASHI K，LEUBNER-METZGER G. Development of Dormancy［J］. Encyclopedia of Applied Plant Sciences （Second Edition），2017（1）：483-489

［32］李康，李丹青，張佳平，等. 鳶尾屬植物種子休眠研究進展［J］. 植物科學學報，2016，34（4）：7

［33］江玲，萬建民. 植物激素ABA和GA調(diào)控種子休眠和萌發(fā)的研究進展［J］. 江蘇農(nóng)業(yè)學報，2007，23（4）：6

［34］李振華，王建華. 種子活力與萌發(fā)的生理與分子機制研究進展［J］. 中國農(nóng)業(yè)科學，2015，48（4）：15

［35］劉孝欣，陳仕勇，李世丹，等. GA_3處理對耐寒燕麥品種種子萌發(fā)的影響［J］. 草原與草坪，2020，40（4）：5

（責任編輯劉婷婷）