一串红种子活力鉴定及对观赏性状的影响

赵正楠，刘 倩，夏 菲，蔺 艳

(北京市园林科学研究院绿化植物育种北京市重点实验室，北京100102)

一串红(Salviasplendens)是唇形科(Lamiaceae)鼠尾草属(Salvia)多年生草本花卉，常做一二年花卉使用。因其花色鲜红、株型紧凑，在园林绿化中常做花坛、花境、花丛的主要材料。现阶段对一串红的研究主要集中在一串红品种的亲缘关系分析[1-2]、表型遗传多样性分析[3-4]、施肥与生长的关系分析[5-6]方面，关注的重点在于一串红植物的遗传及观赏性状。在一串红的实际应用中，无论是穴盘苗的生产，还是盆花的应用，都主要采用种子穴盘播种的形式。因此，种子是一串红主要的繁殖方式，也是一串红园林应用的重要材料，提高种子质量至关重要。赵正楠等[7]采用不同的干燥方法来降低一串红种子含水量，用风筛式种子清选机和重力式种子清选机来提高一串红种子的净度和发芽率[8]。种子活力是种子质量最重要的指标，是种子田间表型的最重要参考[9]，现阶段尚无对一串红种子活力鉴定方法以及一串红种子活力对其主要观赏性状是否存在影响的相关报道。本试验以一串红品种‘奥运圣火’种子为材料，首次研究了一串红种子活力鉴定方法，并对一串红种子活力是否对其主要观赏性状存在影响进行探讨，以期指导生产中一串红种子的应用和一串红种苗生产，提高我国一串红种子种苗质量，促进优良一串红品种的推广应用。

1 材料与方法

1.1 材料

以一串红品种‘奥运圣火’种子为试材。试验前种子含水量为7.0%。

1.2 方法

1.2.1 种子老化处理

2016年11月将种子置于人工老化箱(浙江托普仪器有限公司，型号LH-150S)中进行人工加速老化试验。设置温度为45℃、湿度为100%。老化时间设1 d、2d、3d、4d、5d，3个重复，每个重复100粒种子。以未进行人工处理(老化时间为0 d)的种子作为对照(CK)。

1.2.2 标准发芽试验

将种子放入40mL质量分数为1%的次氯酸钠溶液中消毒5min，蒸馏水润洗3遍，在覆有湿润滤纸的12 cm×12 cm的发芽盒催芽，温度25℃，黑暗条件。每天统计发芽数，第7天统计发芽势(GE,germination energy)，第14天统计发芽率(GR，germination rate)，并选择10株进行根长(RL，root length)、苗长(SL，seeding length)的统计。按下列公式计算发芽势、发芽率、发芽指数(GI，germination index)和活力指数(VI，vigor index)。

(1)

(2)

(3)

活力指数(VI)=GI×RL

(4)

1.2.3 种子冷浸试验

将蒸馏水放置于4℃冰箱中预冷1d，然后将种子浸于水中，一并放入4℃冰箱中处理3d，进行标准发芽试验。发芽势、发芽率统计方法为：在第7天进行发芽势统计，连续3 d没有新种子发芽时，进行发芽率统计。发芽势、发芽指数、活力指数计算公式同(1)、(3)、(4)，按如下公式计算发芽率。

(5)

1.2.4 种子温室穴盘播种试验

2016年12月5日于北京市园林科学研究院温室进行一串红种子播种。具体操作为：200穴的穴盘，播种基质为营养土蛭石体积比为1∶1。将不同活力的一串红种子单粒点入，统计发芽率、发芽指数及活力指数，计算公式同(2)(3)(4)。一个月后取10株幼苗进行根长、苗长的测定，取平均值。

材料上盆，水分、肥料等按照正常养护的标准，花盆直径20cm，高度19cm，塑料材质。参照文献[10]，于盛花期测量不同材料的11个观赏性状(株高、冠幅、分枝数、花穗长、节间长度、花冠长、花冠直径、花萼长、花萼直径、叶片长、叶片宽)，每个性状调查10个单株，取平均值。

2 结果与分析

2.1 不同活力一串红种子材料的获得

由表1可知，随着人工老化处理时间的延长，结合标准发芽试验，发现种子活力指数显著下降。人工加速老化1d的种子发芽势和发芽率与对照没有显著差异，活力指数与对照存在显著差异。人工老化处理2d和3d的种子发芽率、发芽势、活力指数均与对照存在显著差异，且这两种处理之间种子发芽势、发芽率、活力指数也存在显著差异。生产中，活力低于50%的材料一般不会作为种子使用。综上，对照、人工老化处理2d、3d的种子材料活力分别记为高活力、中活力、低活力。

表1 人工加速老化过程中一串红种子发芽情况和活力指数

注：同列不同字母表示在0.05水平差异显著

2.2 不同活力的一串红种子冷浸发芽试验

由表2可知，不同活力的一串红种子经过冷浸处理后种子发芽势、发芽率、发芽指数、根长、苗长、活力指数均存在显著差异。高活力一串红种子冷浸试验的发芽势分别是中活力、低活力一串红种子发芽势的1.8倍、13.9倍；高活力一串红种子的发芽率分别是中活力、低活力一串红种子发芽率的1.7倍、8.1倍；高活力种子发芽指数分别是中活力、低活力种子发芽指数的1.8倍、13.1倍；高活力种子活力指数分别是中活力、低活力种子活力指数的1.5倍、16.8倍。

表2 不同活力一串红种子冷浸发芽试验

注：同列不同字母表示0.05水平差异显著

2.3 不同活力的一串红种子温室穴盘播种试验

由表3可知，不同活力的一串红种子在温室播种条件下，发芽率、发芽指数、活力指数、苗长均存在显著差异，根长无显著差异。高活力种子发芽率是中活力、低活力种子发芽率的1.2倍、2.2倍；高活力种子发芽指数是中活力、低活力种子发芽指数的1.3倍、2.5倍；高活力种子苗长分别比中活力、低活力种子苗长长0.3cm、0.6cm；高活力种子活力指数分别是中活力种子、低活力种子活力指数的1.2倍、2.3倍。

表3 不同活力的一串红种子温室播种发芽情况

注：同列不同字母表示0.05水平差异显著

2.4 不同活力的一串红种子标准发芽试验、冷浸发芽试验与穴盘播种活力的相关性分析

由表4可知，与穴盘播种试验的发芽率极显著正相关的指标共有8个，分别是标准发芽试验的发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数以及冷浸发芽试验中的发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数；与之显著正相关的指标有2个，分别是标准发芽试验和冷浸发芽试验的根长。

与穴盘播种试验发芽指数极显著正相关的指标有9个，分别是标准发芽试验中的发芽势、发芽率、发芽指数、根长和活力指数，以及冷浸发芽试验中的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数；与之显著正相关的是冷浸发芽试验的根长。

与穴盘播种试验的根长显著正相关的指标是标准发芽试验的苗长；与穴盘播种试验苗长极显著正相关的指标共有8个，分别是标准发芽试验中的发芽势、发芽率、发芽指数、根长和活力指数以及冷浸发芽试验中的发芽势、发芽率和活力指数。

与穴盘播种试验中活力指数极显著正相关的指标共9个，分别是标准发芽试验中的发芽势、发芽率、发芽指数、根长、活力指数以及冷浸发芽试验中的发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数，与之显著正相关的是冷浸发芽试验中的根长。因此，可以使用上述标准发芽试验和冷浸发芽试验的相关指标预测一串红种子播种穴盘后的活力。上述指标中，由于标准发芽试验的发芽势指标用时较短，操作较简单，推荐用来预测穴盘播种中一串红种子的活力。

表4 不同指标的相关系数

注：GHGR、GHGI、GHRL、GHSL、GHVI分别代表穴盘播种试验种子发芽率、发芽指数、根长、苗长、活力指数；GE、GR、GI、RL、SL、VI分别代表标准发芽试验种子发芽势、发芽率、发芽指数、根长、苗长、活力指标；SCGE、SCGR、SCGI、SCRL、SCSL、SCVI分别代表冷浸发芽试验种子发芽势、发芽率、发芽指数、根长、苗长、活力指数。*和**表示在P<0.05和P<0.01水平上显著相关

2.5 不同活力种子的一串红材料植株主要观赏性状

由表5可知，不同活力水平的一串红种子的盆栽植株，株高、冠幅、花序长度、分枝数、花序节间长度、花冠长、花冠直径、花萼长、花萼直径、叶片长、叶片宽等主要观赏性状并没有显著差异。因此，种子活力大小对一串红植株观赏性状没有显著影响。

表5 种子活力对植株主要观赏性状的影响

注：同列相同小写字母表示在0.05水平差异不显著

3 结论与讨论

种子活力是指在广泛田间条件下，决定种子迅速整齐出苗和长成正常幼苗潜在能力的总和。种子活力是衡量种子播种质量的重要指标，也是种用价值的重要体现[11]。在燕麦种子相关活力测定中，使用室内标准发芽试验的相关参数代表种子实际活力情况[12]；在小麦种子活力评价中，使用田间出苗情况作为种子实际活力[13]。在实际生产中，一串红主要采用种子穴盘播种至成苗、再移栽的方式进行生产，所以一串红种子在穴盘基质中的发芽情况和长势是生产中关注的重点，这也是本试验将穴盘中种子出苗情况衡量种子活力的重要原因。通过试验证明，标准发芽试验和冷浸试验中相关参数均可以较好地预测一串红种子在穴盘中的活力，因此生产中可以此鉴定一串红种子活力。

种子活力的鉴定方法一般包括标准发芽试验、逆境试验等。选用何种方法来预测种子活力是根据种子类型决定的。甜玉米种子因其可溶性糖含量较高，淀粉含量较低，预测种子活力时可采用电导率测定、含糖量测定[14]、带菌率测定[15]的方法；芝麻种子的四种不同类型需要采用不同的活力检测方法[16]。试验结果表明，标准发芽试验和冷浸发芽试验均可以较好地预测一串红种子穴盘中的出苗情况。在本试验中，标准发芽试验作为常规的种子活力检验手段，方便实验室操作，推荐用来检验一串红种子活力。而在北方一串红主要是在“五一”“十一”大规模使用，“五一”用花需要前一年的冬季在温室播种，所以采用冷浸试验预测一串红种子活力。同时，随着种子生物学技术的发展，种子活力检测方法也日益丰富起来。在玉米[17]、春小麦[18]、水稻[19]、棉花[20]种子中，近红外光谱、高光谱、机械视觉技术的应用，使得单粒种子无损检测成为新的种子活力检测方向。这些先进技术应用在草本花卉种子精选中也将成为必然趋势。

相关研究表明，种子老化处理后，活力的降低会引起一系列性状的变化。人工加速老化试验处理老芒麦种子，群体多样性条带、基因多样性指数随着发芽率下降而降低，当发芽率下降至10%时，等位基因数就出现显著差异[21]。使用SSR分子标记对老化后的大豆种子[22]、扁蓿豆种子[23]遗传完整性进行分析，证明老化处理显著降低了遗传多样性指数。本试验通过人工加速老化得到不同活力的一串红种子，对其植株观赏性状进行分析，结果表明不同活力材料的主要观赏性状不存在显著差异。本试验所用低活力种子材料发芽率也在50%左右，并没有对发芽率更低的种子材料观赏性状进行分析；同时，本试验所用种子材料样本容量并不够大，所以对一串红种子活力与其观赏性状的关系仍需进一步的研究。