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滨豇豆[Vigna marina (Burm.) Merr.]和海刀豆[Canavalia rosea (Sw.) DC.]都是滨海盐生植物和非常有潜力的豆科优质牧草,可作为天然绿肥和生态改良植物。滨豇豆是豆科豇豆属多年生匍匐或攀援草本,具有较强的耐盐和抗旱特性,其根与根瘤菌共生,能够固氮,增加土壤肥力的同时改良盐碱环境[1];其种子淀粉含量丰富,可作为粮食、蔬菜,其叶片中含有的洋槐甙,有较好的利尿和抗炎作用[1],但滨豇豆种皮较薄,自然状态下发芽效果不佳。海刀豆是豆科刀豆属攀援藤本植物,蔓生于海边沙滩,是优良的滨海盐碱地改良材料[2],但由于皮质密、较厚造成其萌发困难。让种子快速、有效地萌发是实现作物大面积推广应用及产量提高的前提,由于不同植物种子的形态结构和生理特性不一样,打破种子休眠的措施也不一样,常用的处理方法有温水浸泡、低温刺激、不伤害胚胎的情况下通过种皮穿孔或机械磨薄或化学处理等[3]。目前还未见有关滨豇豆和海刀豆快速萌发处理的相关报道,为了大面积推广种植海刀豆和滨豇豆,笔者分别对海刀豆和滨豇豆进行了机械切割、热水(80 ℃)浸泡[4]、硫酸浸泡处理和液氮处理,旨在选出既能打破种子休眠又不影响种子正常萌发的方法,为海刀豆和滨豇豆的大面积推广奠定基础。
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来源于中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所牧草研究室种子库。
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随机选出籽粒饱满、大小均匀、无虫眼、光泽度好的滨豇豆和海刀豆种子,每个处理各20 粒,3个重复,设立3组对照。
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(1)机械切割处理:分别选取120粒籽粒饱满、光泽度良好的滨豇豆和海刀豆,分为6组(3个处理,3个对照)。用镊子将种子夹住,用灭菌后的手术刀片,沿着种子背脊轻轻划破种皮,处理过程中避免伤害种脐和胚,处理完成后进行萌发验。(2)热水(80 ℃)浸泡处理:分别选取240(每个处理20粒,3个处理,1个对照;每个处理3个重复,)粒籽饱满、大小均匀的滨豇豆和海刀豆。将水浴加热仪提前预热至80 ℃,分别浸泡滨豇豆和海刀豆5 、10 、15 min,待温度冷却至室温,进行萌发验。
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(1)硫酸浸泡处理:取24个烧杯(包括各3个对照),分别放入20粒饱满干净的滨豇豆和海刀豆种子,用98%的浓硫酸分别处理10 、20 、30 min,期间用玻璃棒不断搅拌,使种子充分接触硫酸溶液,达到处理时间后,立即取出,用蒸馏水反复冲洗,直至硫酸完全去除,完成后进行萌发验。(2)液氮浸泡处理:分别将240粒大小一致、饱满的滨豇豆和海刀豆置于液氮中,分别浸泡5 、10 、15 min,期间不断添加液氮防止挥发,达到处理时间后捞出,待种子温度恢复至室温,进行萌发实验。
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将对照组与处理组中的滨豇豆和海刀豆分别置于垫有两层滤纸、直径13 cm的培养皿中,放于温度为30 ℃/15 ℃(昼温/夜温),光照16 h的培养箱中进行萌发验,验期间随时补给种子萌发需要的水分。每个处理3个重复,每个重复20粒,并设对照组(没有进行任何处理)。第2天初次计数,第12天统计正常萌发幼苗数,计算其发芽率、发芽势与发芽指数[5-8]。
$$\begin{split} 发芽率=&12\; {\rm{d}}内正常发芽的种子数/\\&供试种子总数 \times 100 \text{%}\, \text{,} \end{split}$$ $$ \begin{split} 发芽势=&6\; {\rm{d}}内正常发芽种子数/\\&供试种子总数 \times 100\text{%}\, \text{,} \end{split} $$ $$ \text { 发芽指数 }(G I)=\sum(G t / D t) \text { 。 } $$ 式中:Gt为第t天发芽数,Dt为发芽的天数。
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实验中的所有数据均采用Excel软件进行基本整理及处理,用SPSS、GraphPad软件进行单因素显著性分析。
Comparison of different seed scarification methods for breaking dormancy of seeds of Vigna marina and Canavalia rosea
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摘要: 为了选出既能破除滨豇豆[Vigna marina (Burm.) Merr.]和海刀豆[Canavalia rosea (Sw.) DC.]的种皮、打破种子休眠,又不影响种子正常萌发的方法,笔者分别用机械切割、热水(80 ℃)浸泡、液氮浸泡及硫酸浸泡的方法处理滨豇豆和海刀豆种子。结果表明: 机械切割、热水(80 ℃)浸泡、硫酸浸泡及液氮浸泡处理对打破滨豇豆种子休眠、促进其种子发芽都有显著效果,相对于其他3种处理,热水(80 ℃)浸泡成本低、易操作,可作为促进滨豇豆萌发的主要措施。对于海刀豆,种皮厚度是造成其萌发困难的主要原因,硫酸处理和机械切割能有效破坏种皮,对提高海刀豆的发芽率有着显著作用,相对于硫酸处理,机械切割成本低且易操作,可作为促进海刀豆萌发的主要措施。Abstract: Beachpea (Vigna marina (Burm.) Merr.) and bay bean (Canavalia rosea (Sw.) DC.) are high quality forage legumes and ecological improvement plants in coastal saline-alkali land. It is of great significance to improve their propagation. Seed dormancy is a suspension in viable seeds. The morphological structure and physiological characteristics of the seeds of different plants are various, so seed scarification methods for breaking seed dormancy are also different. Seeds of beachpea and bay bean were treated by mechanical scarification (cutting), chemical scarification (with liquid nitrogen and sulfuric acid) and hot water scarification (with hot water at 80 °C), respectively to break their dormancy. The results showed that mechanical cutting, dipping in hot water (80 °C), and soaking in sulfuric acid and in liquid nitrogen had significant effects on breaking the dormancy of and promoting germination of the beachpea seeds. Compared with the other three treatments, soaking in hot water (80 °C) had the lowest cost and is easy to operate, and could be used as the main seed scarification method for pretreatment to break the dormancy of the beachpea seeds. For bay bean, seed coat is thick and hard to break the dormancy of the seeds. Soaking in sulfuric acid and mechanical cutting could effectively scarify seed coat and significantly improve germination rate of the bay bean seeds. Compared with the chemical scarification with sulfuric acid, mechanical cutting was lower in cost and easy to operate, and hence could be used as the main seed scarification method for breaking the dormancy of the bay bean seeds.
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