山野豌豆种子生物学特性及形态的技术分析

山野豌豆(Vicia amoena Fisch L.)为多年生豆科草本植物,喜生于草甸草原沟谷草甸等低湿生境中,是一种蛋白含量较高、适口性较好、抗性较强的中生优良牧草,还可用作中蒙药材[1—3]。

抗性较强,尤其是抗寒、抗旱性能更好。

迄今为止,国内尚未进行山野豌豆的大面积人工栽培和新品种选育,在退化的天然草地的改良中尚未得到有效利用[4—5]。

本试验对呼伦贝尔地区不同生境山野豌豆种子形态特征和种子生物学特性进行初步研究,旨在为山野豌豆种质资源的保护、人工栽培驯化和新品种选育提供基础资料和理论依据。

1 材料与方法   1.1 供试材料   试验材料为野豌豆属(Vicia L.)植物,采于呼伦贝尔草原(表1)。

本试验对山野豌豆(Vicia amoena Fisch L.)种子的形态特征和生物学特性进行初步研究,以灰野豌豆(F.canescens Maxim)、多茎野豌豆(V.multicaulis Ledeb)、大叶野豌豆(V.pseudorobus Fisch.)、狭叶野豌豆(V.amoena.var.oblongifolia Regel)、广布野豌豆(Vicia cracca L.)等作对照。

1.2 试验方法   1.2.1 种子形态特征观察。

将净种子置于白纸板上,肉眼观察种子外部的主要特征,包括种子颜色、形状,是否有斑纹或附属物等;用游标卡尺测量其大小;置于解剖镜下分别放大25倍和50倍观察其表面特征,包括种脐的形状、颜色等,拍照记录[6—7]。

1.2.2 种子千粒重测定。

取完整饱满的净种子1 000粒用电子天平测定千粒重,4次重复。

1.2.3 种子萌发特性。

(2)机械破皮处理对种子萌发的影响。

将试验种子用刀片进行划破处理,然后按常规发芽试验方法进行发芽试验(25 ℃)观察种子发芽情况。

将净种子用温水浸种后捞出,白天置于光下曝晒,夜间移至凉处,反复进行3 d。

然后按常规发芽试验方法进行发芽试验(25 ℃),观察种子发芽情况。

(3)不同温度处理对种子萌发的影响。

将机械处理过的净种子在10、15、20、25、30、35 ℃等6个温度梯度内,依照上述方法进行发芽试验,观察记录种子发芽情况。

1.2.4 种子吸水特性。

将机械处理过的净种子分选好后在1/100的天平上逐一称重,计录,然后将其置于培养皿中,加水,水量刚好没过种子,浸泡处理。

在试验开始12 h内,每隔2 h将种子取出,用滤纸吸干其表面水分,称重、计数,然后再浸润处理,并称量记录;在种子吸水基本稳定后隔8 h称重,48 h后每隔2 h称重,反复直至有50%的种子萌动,胚根即将突破种皮为止,4次重复。

绘制吸水率曲线[11—13]。

吸水率计算公式如下:   2 结果与分析   2.1 种子形态特征   用肉眼可观察到山野豌豆荚果矩圆形,每荚果2~4粒种子

种子呈球形,椭球形、卵圆形,长3.0~4.5 mm;宽和厚相等,2.5~2.9 mm,表面呈棕褐色、墨绿色、灰绿色,表面有黑色线状或点状斑纹,表面粗糙;种脐在种子边缘上,呈线形,颜色近种子色或较浅或呈棕黄色,长达1.5~2.8 mm,宽2.3~3.7 mm,种脐长占种子周长的50%~60%;褐色或黑色,脐边微凹,脐沟黑色

广布野豌豆植株与山野豌豆植株近似,但其种子形态特征相差甚远。

广布野豌豆种子球形或矩圆形,长2.8~4.3 mm,宽和厚相等,2.3~3.7 mm,表面黄褐色或红褐色,具密的黑色花纹或为黄绿色花斑,或为黑色和浅黑色花斑,表面近光滑,无光泽;种脐呈线形,长达2.0~3.1 mm,宽2.1~3.4 mm,种脐长占种子周长的75%左右;黄褐色或黑色,脐边微凹,脐沟白色(图1)。

灰野豌豆种子山野豌豆种子相比,形状相近,呈球形、卵圆形,但颜色相差较大,灰野豌豆种子呈土黄色、黄绿色,明显比山野豌豆种子小,直径为1.9~2.5 mm;种脐较山野豌豆种脐窄,颜色为白色,种脐长占种子周长的25%~50%。

狭叶豌豆山野豌豆的变种,其种子山野豌豆的稍小,形状相近,颜色相差不大,呈棕褐色、灰绿色,长2.8~3.6 mm;宽和厚相等,为2.3~2.6 mm。

多茎野豌豆种子山野豌豆相比,形状相似,但多茎豌豆种子颜色稍浅,表面有块状斑纹(图2)。

大叶野豌豆种子呈卵圆形、椭圆形,梢扁,长径3.0~3.2 mm;短径2.5~2.8 mm,厚1.6~2.0 mm;表面呈墨绿色、灰绿色,表面粗糙,有黑色点状斑纹;种脐在种子边缘上,呈长条形,颜色近种子色或较浅或呈棕色,长达1.4~2.8 mm,宽1.3~1.7 mm,种脐长占种子周长的50%左右;褐色或黑色,脐边微凹,脐沟黑色,与山野豌豆对比如图3所示。

不同生境下的山野豌豆种子形态特征相差不大,相同生境下的不同种形态特征存在差异,尤其山野豌豆种子与灰野豌豆种子在颜色、大小方面相差较大。

2.2 千粒重   不同生境种子千粒重不同(表2)。

结果表明,不同生境下的山野豌豆种子千粒重存在差异,生于低山丘陵地的山野豌豆千粒重较大,为19.95 g,低湿地和杂草草原的相差不大,分别为15.58、16.08 g;生于河漫滩的灰野豌豆千粒重山野豌豆种子的存在较大差异;相同生境下的山野豌豆与大叶野豌豆种子千粒重存在差异。

2.3 发芽率   在25℃恒温条件下,山野豌豆种子发芽试验结果表明:自然状态下山野豌豆种子发芽率只有3%~5%。

通过对全部未发芽种子观察和分析发现,未发芽种子为未吸水膨胀的硬实种子硬实率为87%~89%,有部分种子吸胀腐烂,但只占1%~10%。

由此表明,山野豌豆种子存在硬实休眠特性,且休眠程度较深。

豌豆属植物的其他种也存在硬实休眠,硬实率高达80%~97%(表3)。

采用机械方法刀片划破处理能够有效破除山野豌豆硬实休眠,可使发芽率提高到70%~96%(表4)。

浸泡变温不能有效地破除其硬实,处理后仍不能发芽

在10、15、20、25、30 ℃温度范围内,山野豌豆种子萌发情况见图4、图5。

结果表明,山野豌豆种子在15~25 ℃温度条件下萌发效果最好,发芽率达到70%~85%,35 ℃不发芽;从发芽势来看,同样是15~25 ℃温度较高,达到40%~69%。

温度低于15 ℃和高于25 ℃时,发芽率发芽势都急剧下降,超过50%发芽率的极限温度分别为15 ℃和25 ℃。

综合发芽率发芽势2项指标,依照种子发芽最低、最适合最高温度划分标准确定,山野豌豆种子萌发的最低温度为15 ℃,萌发适宜温度为15~25 ℃,最高温度为25 ℃。

2.4 种子萌发吸水率   种子萌发是牧草生命周期的起点,种子萌发

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