番茄果实不同发育期种子生活力研究

(云南农业大学园林园艺学院， 昆明 650201)

种子生活力是种子具有长出正常幼苗或具有潜在发芽的能力，是判断种子质量高低及能否萌发的重要依据[1-2]，种子生活力测定也是保证田间出苗率与实验室内出苗率的重要方法[3]。TTC(2,3,5-氯化三苯基四氮唑)染色法是最常用的测定种子生活力方法之一[1]，具有结果准确、操作简单便捷等特点[4]。在粮食作物种子和蔬菜作物种子生活力测定中普遍运用[5-8]，但测定番茄果实不同生长期的种子生活力目前尚未见报道。

番茄(SolanumlycopersicumL.)是茄科茄属一年生或多年生草本植物，是最重要的蔬菜作物之一[9-10]，消耗量位居世界第二[11]。番茄种子生活力对生产和育种有着至关重要的作用。番茄果实根据果色及性状，分为绿熟期(MG，果实全部绿色)、破色期(Br，果实开始有绿色转浅黄色，但面积不超10%)、粉红期(Pk，超过50%的面积转色)、转色期(LR，果色100%转变成红色)、红熟期(RR，果色全部转变成红色，果肉也全部变成红色)5个果实发育时期[12-14]。番茄不同发育期的种子是否具有生活力并成为育种材料具有重要的生产意义。本研究以不同成熟度的普通番茄种子为材料，使用TTC染色法及种子萌发试验探究番茄果实不同生长期的种子生活力，为缩短番茄育种周期提供一定的理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验连续2年(2017—2018年)在云南农业大学园林园艺学院生物技术实验室和蔬菜基地温室大棚中进行。试验材料为普通番茄云抗18号。

1.2 试验方法

1.2.1采集番茄不同发育期种子

番茄花期，进行人工授粉并标记为0 d，在果实发育期分别收集生长42、44、48(MG)、51、55(Br)、57(Pk)、59(LR)、64、66 d(RR)共9个时期[13-14]的番茄种子。

1.2.2种子千粒重

分别随机选取1 000粒各时期干燥后的番茄种子称重，3次重复，计算种子千粒重。

1.2.3TTC法染色条件筛选

磷酸缓冲液配制：母液Ⅰ，称取9.078 g磷酸二氢钾(KH2PO4)溶解于1 000 mL蒸馏水；母液Ⅱ，称取9.472 g磷酸氢二钠(Na2HPO4)溶解于1 000 mL蒸馏水中。母液Ⅰ和母液Ⅱ以2∶3的比例充分混合，调节pH值在6.5～7.5之间。TTC溶液配制：四唑粉剂及磷酸缓冲液按质量体积比配制。

为得到TTC法测定番茄种子生活力最适试验条件，取完全成熟(RR期)的种子在不同条件下进行染色。在室温(25 ℃，黑暗)条件下浸种4 h，浸种结束后，沿种胚纵切将种子分成两半，采用正交试验设计三因素(TTC浓度、染色时间、染色温度)三水平的试验设计方案(表1)，每重复随机选取30粒种子。

1.2.4不同时期番茄种子生活力测定

在最优TTC染色条件(30 ℃恒温1.0%TTC染色24 h)下，测定不同发育期的番茄种子生活力，试验设置3次重复，每重复取30粒种子。

注：MG为绿熟期；Br为破色期；Pk为粉红期；LR为转色期；RR为红熟期；白色横条为5 cm。图1 番茄果实不同发育阶段

1.2.5种子发芽试验

不同发育期的番茄种子分别在发芽箱内(25 ℃，黑暗)进行萌发试验，3次重复，每重复100粒，计算种子发芽率，进行多重比较分析。

表1 正交试验因素水平

水平TTC浓度(A)染色时间(B)染色温度(C)11.2%(A1)12h(B1)35℃(C1)21.0%(A2)18h(B2)30℃(C2)30.8%(A3)24h(B3)25℃(C3)

2 结果与分析

2.1 番茄果实生长发育观测

番茄授粉8 d后花期结束，进入果实生长发育期。如图1所示，番茄果实随着坐果时间的延长，果实的外形、大小、质地、果皮颜色及内部组织颜色也随之变化，在MG期前，果实处于膨大期，此时期果实膨大迅速，果色变化不明显；MG期以后，果实膨大速度减慢，果皮开始着色，果实内部颜色开始加深；在果实转色期，果皮颜色的改变要早于其内部颜色的变化。而果肉颜色变化开始于胎座附近的组织，并随时间延长进一步向周围扩散。

番茄果实生长24 d时，可观测到幼嫩的种子形成，但无法采集；当果实生长到42 d时，采集到番茄种子。

随着发育时间的延长，种子千粒重逐渐增加(图2)，说明种子大小及内含物随番茄成熟度的增加而积累[15]。程智慧研究表明，成熟番茄种子的千粒重在3.0～3.3 g之间[16]，本研究中番茄种子的千粒重在59 d(LR)时期达到3.0 g，并与前期种子的千粒重呈现出显著性差异。

注：小写字母代表在5%水平上差异显著图2 番茄不同发育时期种子千粒重

2.2 番茄果实不同发育期种子生活力测定

不同发育期番茄种子在30 ℃恒温1.0%TTC染色24 h进行测定。如图3所示，44 d时期的种子有少数能被染成红色，说明番茄种子在该阶段开始具有生活力。随着种子成熟时间的延长，TTC试剂染色的效果逐渐提高，种子染色数也逐渐增加。当番茄种子在59 d(LR)时期，种子被TTC试剂染成红色，说明该时期番茄种子具有较高的生活力。

2.3 种子发芽试验

为验证TTC法测定不同时期番茄种子生活力结果，对各时期番茄种子进行萌发试验。如图4所示，番茄种子在44 d开始有萌发能力，但发芽率低，随着种子成熟度的增加种子发芽率也逐步增加，当在59 d时，种子的发芽率与前期的种子发芽率差异显著，与64 d、66 d时期种子发芽率差异不显著，种子发芽试验结果与TTC法趋势一致。

3 讨论与结论

本研究通过TTC法和种子萌发试验对不同发育期的番茄种子进行生活力测定。结果显示，番茄种子在44 d时开始具有生活力，在59 d(LR)时生活力已达较高水平，表明该时期种子可以用作栽培育种材料。

注：(A)LR为转色期；白色横条代表5 mm。(B)小写字母代表在5%水平上差异显著。图3 番茄不同发育期种子TTC染色情况

注：小写字母代表在5%水平上差异显著。图4 番茄不同发育期种子萌发率

TTC法测定种子生活力，由于TTC浓度、染色时间、染色温度等试验条件的不同对种子活力的判断有影响[2]，本研究采用正交试验设计快速筛选出测定番茄种子生活力最优试验条件，使TTC法测定结果准确，操作快速便捷[6]。本研究TTC法和种子发芽试验结果总体趋势一致，表明TTC法测定种子生活力有较高的准确性及可行性[17]。研究发现番茄果实发育到LR时，种子生活力达到完全成熟的水平，表明该时期的番茄可以提前采集留种。因此，提前留种可以缩短育种时间，及减少番茄后期的栽培管理费用，并提高土地的利用率。

总之，本研究系统概述普通番茄果实和种子生长发育的变化，及各时期番茄种子生活力情况，为后期对番茄果实不同发育期及番茄种子育种的研究奠定一定的理论基础。