臭氧处理对番茄和黄瓜种子萌发的影响

张治家，刘红艳，翟海翔，张丽娜，焦彩菊

(山西省农业科学院 a 植物保护研究所，b农业科技信息研究所，山西 太原 030031)

种子发芽率是衡量种子质量的重要指标之一，发芽率的高低决定了种子的品质、幼苗长势及其产量高低[1-3]。种子在做发芽试验过程中极易被霉菌感染，且染菌霉变率较高，常常导致不正常幼苗及死种子的发生，使种子发芽率明显降低[4-5]。此外，种子表面本身附着的细菌及病原性微生物也会导致种子的发芽率降低[6-7]。对种子上附着的病菌进行处理，不仅可以有效防治种传、土传及一些气传病害，调控作物生长发育，提高产量和品质，而且有利于实现良种标准化、商品化，能打破种子休眠，促进发芽[8-11]。

臭氧又名超氧，是氧气的同素异形体，在常温常压下稳定性较差，可分解为氧气。臭氧具有超强的氧化性，可作为强氧化剂，在适当浓度作用下可杀灭病原微生物，且对健康细胞无害[12-14]。随着国内臭氧技术的逐渐成熟，臭氧目前主要应用于工业、医疗卫生和农业三大领域[15-19]。其中，在工业方面臭氧主要应用于漂白方面[20]；在医疗卫生领域，臭氧可用于对医疗场所、器械、工具等进行消毒[21]，也可以用于治疗皮肤感染引起的皮肤病[22-24]。近年来，臭氧在农业方面的应用也越来越广泛，主要用于果蔬的储藏保鲜[25-26]，控制温室蔬菜病原菌(辣椒疫霉病菌和黄瓜霜霉、白粉病菌等常见病菌)的繁殖[27-28]，处理陈种子以提高种子萌发率[2,5,29]。本试验选取放置1年的陈番茄和黄瓜种子作为研究对象，利用不同浓度臭氧分别处理陈番茄和黄瓜种子，研究不同臭氧处理对黄瓜和番茄种子表面微生物及种子发芽率和活力的影响，为臭氧在农业生产实践中的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

黄瓜“天天摘”和番茄“绚丽F1”种子均购于当地市场，为放置1年陈种子且无包衣。

1.2 试验方法

1.2.1 抑菌试验 准确称取1.00 g黄瓜和番茄种子，分别用80，120和160 mg/m3臭氧气体处理30 min，之后置于9 mL的无菌蒸馏水中，在摇床上振荡(120 r/min)1 h后,梯度稀释并涂板，27 ℃培养24 h后进行菌落计数[30]，以未用臭氧气体处理的种子作为对照(CK)，并计算抑制率。

抑制率=(对照菌落数-处理菌落数)/对照菌落数×100%。

1.2.2 发芽试验 分别选取大小基本一致且颗粒饱满的黄瓜和番茄种子100粒，分别用80，120和160 mg/m3臭氧气体处理30 min，之后放入直径9 cm的培养皿(皿内以双层滤纸为发芽床，使用自来水作为处理液)，在常温下培养，每天加入5 mL自来水，保持滤纸湿润。每处理3次重复。以未用臭氧气体处理的种子作为CK。培养3，7 d后统计发芽种子数，计算发芽势和发芽率。

发芽势=3 d内发芽种子数/供试种子数×100%，

发芽率=7 d内发芽种子数/供试种子数×100%。

1.2.3 活力试验 准确称取0.1 g黄瓜和番茄种子，分别用80，120和160 mg/m3臭氧气体处理30 min，采用试剂盒检测各处理黄瓜和番茄种子的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性及丙二醛(MAD)含量[31-33]。其中，SOD活性测定采用SOD活性检测试剂盒，POD活性测定采用POD活性检测试剂盒，MDA含量测定采用MAD含量检测试剂盒。以上3种试剂盒均购自索莱宝生物科技有限公司。

1.3 统计学分析

以上试验均重复3次，试验数据用SPSS软件(版本18.0)Duncan’s多重比较法进行多个均值间的两两比较[34]。

2 结果与分析

2.1 臭氧处理对番茄和黄瓜种子表面微生物的影响

从表1可以看出，臭氧处理后番茄和黄瓜种子表面微生物的抑制率均显著提高(P<0.05)。80，120和160 mg/m3的臭氧处理30 min后，番茄种子表面微生物的抑制率分别达到87.8%，94.0%和97.4%，黄瓜种子表面微生物的抑制率分别达到90.4%，98.8%和99.5%。说明臭氧浓度越高，对种子表面微生物菌落数的抑制作用越大。

表1 臭氧处理对番茄和黄瓜种子微生物菌落数的影响Table 1 Effect of ozone treatment on microbial colony number of cucumber and tomato

注：1.用80 mg/m3臭氧处理30 min；2.用120 mg/m3臭氧处理30 min；3.用160 mg/m3臭氧处理30 min。同列数据后标不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)。表2和3同。

Note:1.80 mg/m3ozone treatment 30 min;2.120 mg/m3ozone for 30 min;3.160 mg/m3ozone for 30 min.Different lowercase letters in the same column indicate significant difference (P<0.05).The same below.

2.2 臭氧处理对番茄和黄瓜种子发芽的影响

从表2可以看出，臭氧处理后番茄和黄瓜种子的发芽势和发芽率有明显变化。80，120和160 mg/m3臭氧处理30 min后，番茄种子发芽势较对照提高，但差异不显著； 80 mg/m3臭氧处理番茄种子的发芽率较对照显著提高，而120和160 mg/m3臭氧处理番茄种子的发芽率较对照显著降低。160 mg/m3臭氧处理黄瓜种子的发芽势最高，达到96.5%，且与其他处理差异显著，而80和120 mg/m3臭氧对黄瓜种子的发芽势影响不显著；80，120和160 mg/m3臭氧处理黄瓜种子的发芽率显著高于对照，最高可达到99.5%。

表2 臭氧处理对番茄和黄瓜种子发芽的影响Table 2 Effect of ozone treatment on germination rate of cucumber and tomato seeds %

2.3 臭氧处理对番茄和黄瓜种子活力的影响

从表3可以看出，80 mg/m3臭氧处理30 min后，番茄种子SOD和POD活性达到最大值，分别为193.8和2 193.4 U/g，较相应对照提高了30.7%和24.2%，MDA含量最小，为19.4 nmol/g，较对照减少了54.0%。臭氧处理后，黄瓜种子SOD和POD活性随着臭氧浓度的升高而总体增强，而MDA含量随着臭氧浓度的升高而逐渐减少。160 mg/m3臭氧处理30 min后，黄瓜种子SOD和POD活性均达到最大值，分别为160.3和2 300.4 U/g，较相应对照分别提高了63.1%和59.2%，MDA含量最小，为10.8 nmol/g，较对照减少了65.5%。

表3 臭氧处理对番茄和黄瓜种子活力的影响Table 3 Effect of ozone treatment on seed vigor of cucumber and tomato seeds

2.4 臭氧处理后种子各生理指标的相关性

臭氧处理后，种子萌发程度及活力均发生了变化，为了更准确全面地判断这些变化以及各指标相互之间的复杂关系，对种子萌发及活力的5个指标进行相关分析，结果见表4和表5。从表4和表5可以看出，臭氧处理后，番茄种子发芽率与SOD和POD活性呈显著或极显著正相关，与MDA含量呈显著负相关；黄瓜种子发芽率与SOD和POD活性呈极显著正相关，与 MDA含量呈显著负相关。

表4 臭氧处理后番茄种子各生理指标的相关性Table 4 Correlation of physiological indexes of tomato seeds after ozone treatments

注：“*”和“**”分别表示P<0.05和P<0.01水平显著相关。下表同。

Note:“*”and “**” indicate significant atP<0.05 andP<0.01,respectively.The same below.

表5 臭氧处理后黄瓜种子各生理指标的相关性Table 5 Correlation of physiological indexes of cucumber seeds after ozone treatments

3 讨论与结论

本研究结果表明，臭氧处理后，番茄和黄瓜种子表面的微生物菌落数均随臭氧浓度的升高总体呈降低趋势，对种子表面微生物的抑制率逐渐提高。林爱红等[35]研究了臭氧的杀菌效果，结果表明，在接触时间和相对湿度不变的情况下，臭氧浓度与杀菌效果呈正相关，与本试验结果一致，主要原因是臭氧具有强氧化性，且浓度越高氧化性越强。

在植物体衰老和遭遇逆境等胁迫时，细胞内会产生大量的超氧自由基破坏细胞器，使细胞内溶物外渗[36]。SOD 和POD是一类清除超氧自由基的酶，其活性升高对维持细胞膜的稳定性非常重要。MDA是膜脂过氧化的产物，可引起蛋白质的交联，对膜结构和蛋白的功能造成破坏。本研究结果表明，臭氧处理后，番茄和黄瓜种子的发芽势、发芽率及SOD和POD活性均有一定提高，SOD和POD活性与发芽率呈显著或极显著正相关，而MDA含量降低，与发芽率呈极显著负相关。说明种子的SOD和POD活性增强有利于提高发芽率。本研究中，黄瓜和番茄种子对臭氧的敏感程度不同，这可能是由于臭氧对不同种子体内各类酶的作用不同所致[37]。