李晓慧等
摘 要: 为解决三倍体西瓜种子发芽率低问题,试验以三倍体西瓜品种‘黑帝为材料,探讨了由CaCl2、GA、2,4-D、PVA 4种化学物质组成的浸种液对三倍体西瓜种子萌发及生理特性的影响。结果表明:该组合剂浸种处理8 h能显著提高三倍体西瓜的发芽率、发芽势,分别达到了87.7%,83.0%,与不破壳处理相比分别提高了23.5%、20.3%,与破壳处理间差异不显著;不同时间的浸种处理均显著降低了浸种液的电导率;浸种处理4、8 h提高了TTCH的含量,以处理8 h后含量最高,达到169.87 μg·mL-1。因此,该组合剂浸种处理8 h有利于三倍体西瓜种子的萌发,在生产上有一定应用价值。
关键词: 三倍体西瓜; 种子萌发; 生理特性
Effects of CaCl2 chemical mixture on the triploid watermelon seeds germination
LI Xiaohui, ZHAO Weixing,CHANG Gaozheng,LIANG Sheng,KANG Liyun,X? Xiaoli
(Institute of Horticulture, Henan Academy of Agricultural Sciences, Zhengzhou 450002, Henan, China)
Abstract: The effect on the germination and physiological characteristics was studied to solve the low germination rate problem with triploid watermelon variety‘Heidias experimental material. The triploid seeds were soaked by chemical composition of CaCl2,GA,2,4-D and polyvinyl alcohol. The results showed that the 8 h soaking treatment with the chemical composition could significantly improve the germination rate and germination potentiality of triploid watermelon seeds as 87.7%,83.0% respectively. The seeds germination rate and germination potentiality of the 8 h treatment was higher 23.5%,20.3% than the seeds without skin breaking and indistinctive compared with skin breaking. The conductivity of seeds soaking lixivium by chemical composition was decreased obviously. The 4 h and 8 h soaking could increase the TTCH content of the seeds indistinctively,the 8 h soaking was highest as 169.87 μg·mL-1. So the 8 h seed soaking by the chemical composition is beneficial to seeds germination and has practical value during triploid watermelon planting.
Key words: Triploid watermelon; Seed germination; Physiological characteristics
三倍体西瓜具有优质、丰产、耐贮运、经济效益高的特色和优势,对发展农村经济、增加农民收入发挥了重要作用[1],但在栽培中三倍体西瓜种子因 “三低”问题成为其产业发展的主要障碍[2-3],生产中主要以人工破壳方法提高三倍体西瓜种子发芽率,但人工破壳费时、费工且容易破坏种胚,难以实行批量处理三倍体西瓜种子。种子的引发技术是在控制条件下使种子缓慢吸水为萌发提前进行生理准备的一种播前种子处理技术,可以提高种子的发芽率和种子出苗的整齐度,已经在黄瓜、玉米、小麦、烟草等作物种子上得到证明[2-3]。目前,国内利用种子引发剂处理三倍体西瓜种子研究较少,卢荔等[4]研究了不同水势的PEG-6000 溶液对三倍体西瓜种子萌芽的影响,各种水势的PEG-6000 溶液引发对无籽西瓜种子发芽各项指标均没有显著影响,邢燕等[5]用不同的植物生长调节剂浸种处理三倍体西瓜种子,认为细胞分裂素和天然芸苔素浸种均能明显促进种子活力。为提高三倍体西瓜种子的发芽率、降低生产成本,满足三倍体西瓜大面积简约化生产的需求,本文选取CaCl2、GA、2,4-D、PVA(聚乙烯醇)等4种已在其他作物上应用的种子引发剂[6-11],通过合理的配比制成浸种液,研究其对三倍体西瓜种子萌发及生理特性的影响,以期了解该组合物促进种子萌发的生理基础,为其作为引发剂在三倍体西瓜萌发中应用提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试药剂:CaCl2、GA、2,4-D、PVA购自试剂公司。供试西瓜品种为‘黑帝,由河南省农业科学院园艺研究所培育。
1.2 试验设计
选用0.1% CaCl2+150 mg·L-1 GA+1 mg·L-1 2,4-D+1.5% PVA作为种子引发剂,试验设不同的处理时间:4 h(T1)、8 h(T2)、12 h(T3),以生产中常用的清水浸泡 6 h后破壳(CK1)、不破壳(CK2)为对照,每个处理设3次重复,每个重复处理 100粒种子。经浸泡处理后,倒出浸种液,用清水洗净种子并用干净纱布吸干种子表面水分,置于催芽箱恒温28.0 ℃催芽。每天观察发芽情况,记录发芽数,按以下公式计算种子发芽势、发芽率、发芽指数[12]。
GE=n3/N×100%;GP=n5/N×100%;GI=∑(Gt/Dt)。
上式中:GE、GP、GI分别为种子发芽势、发芽率、发芽指数;n3、n5:分别为前3 d和前5 d发芽种子数;N:供试种子总粒数;Gt与Dt为相对应的每天发芽种子数与发芽日。
1.3 生理指标测定
浸提液电导率: 取浸种液10 mL,定容到25 mL,用HANNAHI8733 型电导仪测定种子浸泡液电导率值[12]。
脱氢酶(TTCH)含量:采用TTC法测定[13],选取20粒饱满健康的西瓜种子,用20 mL浸种液浸种之后,除去种皮,然后在38 ℃恒温水浴锅中用10 mL 0.1% TTC溶液避光染色2 h,之后倾出TTC溶液,终止反应,用水冲洗样品3次,吸干种子表面水分,然后加入少量丙酮充分研磨,研磨液倒入容量瓶,定容至5 mL,摇匀,静置,吸取1 mL上清液并用丙酮稀释6倍,最后测定490 nm波长处光密度。再从标准曲线中查出相应的还原态TTCH量,乘以稀释倍数得到原种子TTCH量。
蛋白酶活性:根据蛋白酶分解蛋白质后生成氨基酸的量来比较蛋白酶活性的大小[9]。
氨基氮量/mg=(V-V0)×1.400 8
上式中:V为滴定样品瓶所消耗的0.1 mol·L-1 NaOH溶液的体积(mL);V0为滴定对照瓶所消耗的0.1 mol·L-1 NaOH溶液的体积(mL);1.400 8为消耗1 mL 0.1 mol·L-1 NaOH溶液相当的氨基氮(mg)。
1.4 数据统计与分析
采用Excel 2003和DPS 7.05软件对试验数据进行分析,Duncan法(邓肯式新复极差法)多重比较。
2 结果与分析
2.1 不同处理对三倍体西瓜种子萌发的影响
发芽率、发芽势、发芽指数是衡量种子质量好坏的重要指标。不同浸种时间对三倍体西瓜种子的萌发有一定影响(表1)。破壳处理(CK1)种子发芽率和发芽势最高,均达95.0%,显著高于其他处理,说明破壳仍为最有效提高三倍体西瓜种子发芽率的措施;用该组合剂浸种处理8 h后,三倍体西瓜种子的发芽率和发芽势分别达到了87.7%、83.0%,与破壳处理间差异不显著,比不破壳处理提高了 23.5%、20.3%,在生产上有一定的应用价值;处理4 h种子发芽指标未得到改善,发芽指数和种子日平均发芽率甚至低于不破壳处理种子;各处理中,浸种处理8 h三倍体西瓜种子的发芽势显著高于浸种4 h,与其他处理间没有显著差异;破壳处理的发芽指数最高,显著高于其他处理,处理8 h与CK2间差异不显著。因此,本试验条件下,组合剂浸种8 h处理有助于三倍体西瓜种子的萌发。
表1 不同处理对三倍体西瓜种子萌发的影响
[注] 表中同列数字后不同小写字母表示差异达显著水平(P=0.05),下表同。
2.2 不同处理对三倍体西瓜种子生理特性的影响
2.2.1 不同处理对三倍体西瓜种子浸泡液电导率的影响 种子浸泡液电导率的高低反映种子浸泡处理后的受损程度,从而间接判断三倍体西瓜种子的活力水平,通常情况下,电导率与种子的活力呈负相关。不同处理种子浸泡液电导率有显著差异(表2),该组合剂浸泡4、8、12 h种子的电导率分别比对照低44.0%、28.2%、18.0%,有效减少了三倍体西瓜种子浸种处理过程中可溶性物质的外渗,说明该组合剂浸种处理后降低了种子的破损程度,有利于种子的萌发。同时随着浸泡时间的延长,浸泡液的电导率逐渐升高,导致电导率的升高,在生产中应控制种子的浸泡时间。
表2 不同处理对三倍体西瓜种子
萌发生理特性的影响
[注] 由于三倍体西瓜种子的破壳处理是在浸泡处理之后,电导率的测定仅显示1个对照。
2.2.2 不同处理对三倍体西瓜种子TTCH活性影响 TTCH是生物体内一类重要的氧化还原酶,直接参与种子的呼吸作用,呼吸作用越强,TTCH含量越高,种子活力越强。由表2 可以看出:以该组合剂处理8 h TTCH含量最高,达到169.87 μg·mL-1,比对照高13.6%,但与处理4h及对照间差异不显著;处理12 h TTCH含量最低,显著低于对照和其他2个处理,可能是由于浸种时间过长导致浸种液中的溶解氧含量消耗殆尽,迫使呼吸速率降低,抑制了脱氢酶的活性,但其具体原因还有待于进一步研究。
2.2.3 不同处理对三倍体西瓜种子氨基氮含量影响 西瓜种子中蛋白质含量丰富,在种子萌发过程中,蛋白质分解为种子萌发提供了部分能量,蛋白酶活性的高低反映了西瓜种子活力水平,氨基氮含量越高,蛋白酶活性越强。该组合剂浸泡时间不同种子氨基氮含量有差异(表2)。浸种4h处理种子氨基氮的含量最高,显著高于其他处理和对照,浸种8、12 h处理种子氨基氮的含量与对照间差异不显著。表明该组合剂浸种4 h种子蛋白酶活性最强,这可能与浸泡时间影响蛋白质的外渗有很大关系。
3 讨 论
种子萌发是植物生长的第一步,受多种因素影响,不仅受外部因素影响,更受种子自身的影响。相比于其他植物,三倍体西瓜种子种皮厚,不易吸水,萌发时破壳困难,生长阻力大,同时由于种胚发育不良,不少种胚发育畸形或发育不充实,发芽温度高,这直接导致了三倍体西瓜的发芽率低。三倍体西瓜种子引发技术就是在播种前根据种子性质和吸水速率,通过控制种子缓慢吸水,使其停留在吸胀阶段,促进细胞膜、细胞器、DNA的修复和酶的活化,使之处于发芽的准备状态,但防止胚根的伸出。引发剂、引发时间是影响引发效果的关键因素。
本试验表明,用合适的化学试剂浸种可以提高三倍体西瓜种子的发芽率与种子活力。试验中三倍体西瓜种子经组合剂浸泡处理8 h后,种子发芽率达87.7%,与生产中破壳处理种子发芽率差异不显著,但显著高于不破壳处理种子的发芽率,发芽势、发芽指数等指标与破壳处理种子无显著差别,与卢荔等[4]不同水势PEG-6000 溶液引发对无籽西瓜种子发芽各项指标均没有显著影响,且3 h 引发处理能最大程度地提高无籽西瓜种子发芽能力的研究结果并不一致,笔者认为单一的PEG-6000溶液或PEG-6000溶液浓度对无籽西瓜种子萌芽的促进作用不同;植物生长调节剂在三倍体西瓜种子引发中对某些生理过程产生作用,这一点与何涛[14]研究一致,其用不同浓度赤霉素、细胞分裂素、天然芸苔素浸种处理三倍体西瓜种子,认为细胞分裂素和天然芸苔素浸种均能明显促进种子活力,提高种子发芽率和发芽势,今后应注意其浓度与浸种时间的研究。
不同时间处理后的三倍体西瓜种子浸泡液电导率均有下降、蛋白酶活性增强,与其他研究结果一致[15-18],说明该组合剂的使用能够有效抑制种子在浸泡液中可溶性物质的外渗,改善三倍体西瓜种子的活力。试验过程中还发现:随着浸泡时间的延长浸泡液的电导率逐渐升高,种子的TTCH和氨基氮含量有所降低,对种子的萌发有一定抑制作用,从而打破了人们对三倍体西瓜浸泡时间越长越有利于萌发的错误认识。
试验过程中,浸泡液处理种子发芽指数均低于破壳处理,说明破壳处理仍是一种有效的提高三倍体西瓜种子萌发的方法,但利用该组合物浸泡8 h,种子的萌发率与破壳处理间差异不显著,因此,在实际生产中有一定推广价值。另外,发芽指数主要受发芽天数及当天发芽数的影响,在试验中发现破壳处理过的种子在处理后第二天种子发芽数最多,而浸泡液处理过的种子则出现在第三天,可能与种子引发剂中添加激素和使用化学物质的配比浓度有很大关系,但其具体原因还有待于进一步研究。
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