刘金海，徐 翠，罗 钦，张 护，赵天永，蒋金娟，罗富成

(1.云南农业大学 动物科学技术学院，云南 昆明 650201；2.信阳职业技术学院，河南省医药生物检测高校工程技术研究中心，河南 信阳 464000；3.云南省红河州畜牧技术推广站，云南 蒙自 661199)

臂形草属(Brachiaria)牧草大多原产于非洲乌干达，全世界约有50种[1]。作为优良的刈割放牧兼用型牧草和水土保持植物，具有适应性广、抗逆性强、生长繁殖快、营养丰富和利用价值高等特点。中国于1963年开始先后从国外引入网脉臂形草(B.dictyoneura)、杂交臂形草 (B.hybrid)、伏生臂形草(B.decumbens)、珊状臂形草(B.brizantha)和刚果臂形草(B.ruziziensis)等10余个种质进行选育利用[2-3]。经过长期大量的引种栽培试验，热研14号网脉臂形草(B.dityoneura‘Reyan No.14’)、热研3号伏生臂形草(B.decumbens‘Reyan No.3’)和莫拉特Ⅱ杂交臂形草(B.hybrid‘Mulato Ⅱ’)等品种已得到广泛种植利用[4]。其中杂交臂形草具有叶量丰富、产草量高、耐火烧和耐酸瘦土壤等特点，已广泛种植于云南省西双版纳、普洱和红河等热带地区，用于建植高产、优质和持久性强的单播放牧人工草地，取得了显著的经济、社会和生态效益[5]；但由于其种子具有复合休眠现象[6]，种皮不透水，种胚存在发芽抑制物，种子发芽率低，限制了该牧草在海南、云南和广西等地的推广种植。

目前，国内外已经对臂形草种子休眠破除问题开展了较多研究，且主要集中于物理、化学、生物或综合处理等方面[6-9]。杂交臂形草种子存在内源萌发抑制物，利用外源性激素浸种能有效提高种子发芽率。SMALL等[10]指出：植物生长素能起到破除种子休眠的效果，而外源性植物激素既可以减轻亚热带草种因盐胁迫造成的种子休眠，也能有效破除热带植物种子的休眠[11]。乙烯作为五大植物激素之一[12]，不仅能抑制作物的顶端优势、促进分蘖，也可以促进种子的萌发生根和加速出苗。有研究表明：乙烯利(ethephon，ETH)对玉米(Zea mays)[13]、多年生黑麦草(Lolium perenne)和日本结缕草(Zoysia japonica)[14]以及纳罗克非洲狗尾草(Setaria sphacelata‘Narok’)等[15]休眠种子的萌发均有促进作用。本研究以不同质量浓度的ETH溶液浸种处理莫拉特Ⅱ杂交臂形草种子，探讨ETH对其种子活力、萌发及幼苗生长发育的影响，旨在筛选ETH浸种的最佳质量浓度，为杂交臂形草的栽培利用提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为2020年11月大田成熟期收获的国产莫拉特Ⅱ杂交臂形草种子，由云南省红河州河口县鑫利畜牧产业有限公司肉牛养殖场提供。采用荷兰产Selecta种子重力分离机将种子清选去杂，并充分混匀，用作试验材料。其净度为100.00%，发芽率为6.67%，千粒质量为5.69 g。

1.2 试验方法

1.2.1 种子生活力检测

随机取100粒种子，采用TTC图像法[16]测定种子生活力，3次重复，取平均值，并计算休眠率[17]：休眠率=(100 -发芽率)×100%。

1.2.2 种子处理

随机取适量种子，在2%的硫酸铜溶液中浸泡30 min后用纯净水冲洗3～4次，用吸水纸吸干种子表面水分，备用。试验开始前，在室温下将消毒后的种子分别用质量浓度为0 (CK)、100、200、300、400、500和600 mg/L的外源ETH(纯度≥85%)溶液浸泡24 h[15]，捞出后用蒸馏水冲洗干净备用。

1.2.3 发芽试验

参考《牧草种子检验规程》[18]，发芽试验采用纸上发芽法。随机选取经处理后的种子各50粒，均匀植入垫有2层湿润滤纸的无菌培养皿，然后将培养皿置于人工气候箱中进行种子萌发培养，培养温度调节为(25±1) ℃，并进行12 h昼夜交替光照，3次重复。培养期21 d。逐日统计各培养皿的种子发芽数，第7天统计种子发芽势，第21天统计种子发芽率。萌发试验结束后，用游标卡尺测量所有幼苗的苗高和根长，然后将幼苗置于105 ℃烘箱中杀青15 min，后降温至80 ℃干燥24 h至恒质量并称量，获得单株苗高、根长和干质量，并按下列公式计算种子发芽指数(GI)和活力指数(VI)[15]。

式中：Dt为发芽时间，d；Gt为与Dt相对应的每天发芽种子数；S为发芽试验结束时正常幼苗单株干质量，g。

1.2.4 数据处理

数据整理和作图用 Excel 2010完成，统计分析采用SPSS 26.0完成。数据均以“平均值±标准误”表示。

2 结果与分析

2.1 杂交臂形草种子的休眠程度

经检测，莫拉特Ⅱ杂交臂形草种子的生活力为45.00%。因其基础发芽率为6.67%，二者之差为38.33%，所以试验用‘莫拉特Ⅱ’杂交臂形草种子的休眠率为38.33%。

2.2 ETH质量浓度对杂交臂形草种子发芽率的影响

由图1可知：随着ETH溶液质量浓度的逐渐增加，种子的发芽率呈先升高后降低的变化趋势，100～600 mg/L ETH浸种均能显著提高种子发芽率(P<0.05)。其中，400 mg/L ETH浸种后种子的发芽率最高，达到24.24 %，是对照(CK)的3.64倍，且显著高于其他处理(P<0.05)。

图1 ETH质量浓度对杂交臂形草种子发芽率的影响Fig.1 Effect of ETH mass concentration on the seed germination rate of Brachiaria hybrid seeds

2.3 ETH质量浓度对杂交臂形草种子发芽势的影响

由图2可知：与对照(CK)相比，400和500 mg/L ETH溶液浸种处理均能显著提高臂形草种子的发芽势(P<0.05)。当ETH质量浓度为400 mg/L时，种子发芽势达到最大值(13.33%)，是对照(CK)的2.45倍，但与500 mg/L ETH处理无显著差异(P>0.05)。随着外源ETH质量浓度的增加，种子发芽势呈先上升后下降的趋势。

图2 ETH质量浓度对杂交臂形草种子发芽势的影响Fig.2 Effect of ETH mass concentration on the germination energy of B.hybrid seeds

2.4 ETH质量浓度对杂交臂形草种子发芽指数的影响

由图3可知：随着ETH溶液质量浓度的升高，种子发芽指数呈先升高后降低的变化趋势。与对照(CK)相比，所有浸种处理均在一定程度上提高了种子的发芽指数，但300～500 mg/L ETH处理的种子发芽指数显著高于对照(CK)和其他处理(P<0.05)。其中，400 mg/L ETH浸种效果最为显著，种子发芽指数达到2.29，是对照(CK)的2.97倍，对种子萌发水平的提升效果最佳。

图3 ETH质量浓度对杂交臂形草种子发芽指数的影响Fig.3 Effect of ETH mass concentration on the germination index of B.hybrid seeds

2.5 ETH质量浓度对种子活力指数的影响

由图4可知：种子活力指数的变化与种子发芽指数相似，随ETH质量浓度的上升，种子活力指数呈先升高后降低的变化。在300～500 mg/L ETH处理时，种子的活力指数达到0.06～0.09，是对照(CK)的4.52～6.43倍(P<0.05)，其中400 mg/L ETH溶液浸种处理的种子活力指数最高，其对种子活力水平的提升作用最强。

图4 ETH质量浓度对杂交臂形草种子活力指数的影响Fig.4 Effect of ETH mass concentration on the seed vitality index of B.hybrid seeds

2.6 ETH质量浓度对种子幼苗根长和苗高的影响

由表1可知：随着ETH质量浓度的增加，种子幼苗的根长和苗高均呈先增大后减小的变化趋势。200～500 mg/L ETH浸种均能促进幼苗生长，根长和苗高均显著高于对照(CK) (P<0.05)。其中，300和400 mg/L ETH浸种效果最佳，根长分别达到4.00和4.18 cm，是对照(CK)的2.31倍和2.42倍，苗高分别达到3.42 和3.39 cm，均为对照(CK)的3.61倍。

表1 ETH质量浓度对杂交臂形草种子幼苗根长和苗高的影响Tab.1 Effect of ETH mass concentration on the seedling root length and seedling height of Brachiaria hybrid seeds

3 讨论

3.1 种子生活力及休眠的原因

种子生活力用以指示种子的发芽潜在能力或种胚所具有的生命力，种子的生活力越高其发芽能力或种胚生活力越强。本研究采用TTC图像染色法检测到莫拉特Ⅱ杂交臂形草种子的生活力和休眠率分别为45.00%和38.33%，说明其生活力较弱且休眠程度深。种子在休眠过程中，其休眠表现由种子本身的遗传特性和环境因素综合决定[9,19]。稃片阻隔种子吸水、种皮木质化程度较高不易透水、种子中存在发芽抑制物和种胚后熟不完全等原因造成杂交臂形草种子复合休眠[6]，导致其种子活力较低，发芽较为困难。

3.2 ETH对种子萌发的影响

莫拉特Ⅱ种子经100～600 mg/L ETH浸种处理后，其发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数均得到不同程度的提高，这与田文杰[13]用ETH浸种处理均可提高玉米种子发芽指标的结果基本一致，说明适宜质量浓度的ETH能够提高种子活力，促进种子萌发生长。400 mg/L ETH浸种后，各发芽指标均达到最高值，这与罗富成等[15]用ETH浸种纳罗克非洲狗尾草种子的研究结果基本相同。习惯上，常以80%具有生活力的种子能够正常发芽视为该批种子已经通过休眠[17]，本研究采用400 mg/L ETH溶液浸种处理杂交臂形草种子24 h，种子发芽能力提升效果最显著，发芽率达到24.24%，较处理前(CK)提高2.64倍，但并未完全破除种子休眠，其原因可能与浸种时间有关。种子吸涨后种胚能在较短时间内产生大量乙烯，随着种子萌发进程的变化，胚根会突破种皮，此时乙烯的释放达到高峰，通过种子激素的调控加快蛋白质和核酸的生物合成与利用，带动细胞内营养物质转移，从而促进种子萌发[20-21]。有研究表明：采前喷洒ETH溶液能缩短采后种子外种皮软化的时间[22]，木质素是种皮中最主要的成分，说明外源添加ETH可能影响种皮的木质化程度，增加种皮的透气性和透水性。由于本研究未考虑浸种时间对种子萌发及种皮的影响，因此，后期试验将通过控制ETH浸种时间验证随种皮的软化程度是否促进ETH进入种胚，弥补休眠种子萌发时所需的乙烯含量，从而促使种子达到破眠效果。

3.3 ETH对幼苗生长的影响

激素类化合物对植物生长一般具有低浓度促进、高浓度抑制的特点[23]。杜京旗[24]认为：同一浓度的相同激素对不同植物种子的萌发特征及幼苗生长影响不同。本研究表明：200～500 mg/L ETH浸种处理均能促进杂交臂形草幼根和幼芽生长，而600 mg/L ETH浸种处理只能促进杂交臂形草幼芽生长，对幼根生长无明显作用，说明ETH的浸种质量浓度超过600 mg/L时可能会抑制杂交臂形草种子萌发和幼苗生长发育，这与邱长玉等[25]采用不同浓度ETH浸泡桑种(Morus alba)的研究结果类似。

4 结论

随着ETH质量浓度的增加，臂形草种子的萌发及幼苗的生长表现出低质量浓度促进、高质量浓度抑制的特点。300和400 mg/L ETH溶液浸种24 h后，莫拉特Ⅱ杂交臂形草幼苗的生长发育最好；400 mg/L ETH处理后，臂形草种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数能得到显著提高。建议生产上采用400 mg/L ETH溶液浸种24 h，以提高莫拉特Ⅱ杂交臂形草种子的活力水平，促进种子萌发和幼苗生长。