不同药剂处理对菜心种子萌发的影响

李昆峰，张效宁，张倩倩，张 涛，程亚雄，许小勇

（山西农业大学园艺学院，山西省设施蔬菜提质增效协同创新中心，山西太谷030801）

菜心又名菜薹，属于十字花科芸薹属中2年生草本植物，是我国南方的特产蔬菜之一。菜心主要食用部分为嫩叶和嫩苔，食用品质较好，风味清新。其生长周期短，较耐热，栽培历史悠久并能周年栽培，现世界各地均有引种栽培，在我国北方也有一定量的栽培。菜心生长周期短，在生产上常常出现发芽率高但种子的长势、抗性较差而导致经济效益降低的现象，因此，种子发芽的质量显得尤为重要。种子引发技术可以先控制种子吸水的速度再让种子缓慢回干，引发后的种子出苗率高且齐，苗期抗逆性强[1-3]。通过种子引发技术可以提高菜心种子活力、发芽率和抗病性，因此，开发应用菜心种子引发技术在国内菜心种子产业有良好的前景，对菜心种子生产具有十分重要的意义[4-6]。

种子引发技术已经应用在菠菜、向日葵、桔梗等植物上[7-9]。秦舒浩等[10]利用外源Ca2+对不同品种茄子进行处理，结果表明，经过5.0～50.0 mmol/LCa2+处理的茄子种子萌发效果较好，其中以25.0 mmol/L浓度处理的促进效果最明显。张金汕等[11]对春小麦进行赤霉素叶面喷施处理，结果表明，16 g/hm2赤霉素的处理效果最好。杨文宏等[12]研究发现，200 mg/L赤霉素处理的长苞冷杉种子的发芽率、发芽势和发芽指数最高，较对照分别提高18.97%、46.15%、41.58%。郝转[13]研究发现，低浓度水杨酸能缓解盐对枸杞种子的胁迫，种子萌发快，生长状态最佳；而高浓度水杨酸不能缓解盐对枸杞种子的胁迫。低浓度水杨酸还能显著提高干旱胁迫下小冠花种子萌发，而浓度过高时对干旱没有缓解作用[14]。较低浓度过氧化氢处理能不同程度地改良水稻种子萌发，且能缓解镉对水稻种子的毒害；而高浓度过氧化氢对镉胁迫的缓解作用，随着浓度增加逐渐减弱，更高时会加重镉胁迫毒性[15]。低浓度过氧化氢对盐胁迫下的黄瓜种子有缓解作用，随着过氧化氢浓度的增加，盐胁迫下黄瓜种子的萌发促进作用减弱，且浓度过高对种子有毒害作用[16]。

本试验采用硝酸钙、赤霉素、水杨酸、过氧化氢作为引发剂对菜心种子进行处理，比较了不同浓度的引发剂对菜心种子萌发的影响，以期找到最适合菜心种子萌发的引发剂浓度，提高菜心种子的萌发效率，为提高菜心幼苗生产质量提供理论依据，保证菜心产业增产增收。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试菜心为河北永红种子有限公司2017年4月生产的四九菜心。

1.2 试剂

硝酸钙、赤霉素、水杨酸、3%过氧化氢溶液等均购自山西省太谷县永利化玻站。

1.3 试验方法

试验于2018年8月至2019年5月在山西农业大学园艺实验室进行。本试验共设4个处理，每个处理设4个浓度梯度，分别为：硝酸钙20、40、60、80 mmol/L，赤霉素50、100、150、200 mg/L，水杨酸0.01、0.05、0.10、0.15 mmol/L，双氧水0.05%、0.10%、0.20%、0.30%；并用清水作为对照。每个处理100粒种子，3次重复。先将种子进行各处理溶液浸泡4 h；同时将培养皿洗干净晾干，铺单层滤纸并用等量清水润湿；然后将种子按一定间隙放置在90 mm培养皿中，放置在28℃的培养箱中24 h黑暗培养，周围用湿毛巾包裹，以保持湿度。以胚根长为种子大小的1/2为发芽标准，每24 h观察记录种子发芽情况，5 d后计算发芽势，7 d后计算发芽率。

其中，Gt为第7天种子的发芽个数；Dt为相应的发芽天数；第7天的胚根长度为下胚轴到根尖的长度。

1.4 数据统计

对不同处理的发芽率、发芽势、活力指数、发芽指数、根长进行测定统计。利用Microsoft Excel软件对数据进行分析，用SPSS24进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 硝酸钙处理对种子萌发的影响

表1 硝酸钙处理对种子萌发的影响

从表1可以看出，硝酸钙处理的种子发芽势与对照相比均有所增加，其中，40 mmol/L浓度处理时，发芽势达到最高，是对照组的1.43倍。在发芽率方面，40 mmol/L处理显著高于其他处理，较对照提高了32.95%。在发芽指数方面，硝酸钙浓度为40 mmol/L时，菜心种子的发芽指数最高，为7.82，较对照提高了28.62%；40 mmol/L处理菜心种子的发芽指数与对照、80mmol/L处理间差异显著，与20、60 mmol/L处理间差异不显著。随着硝酸钙处理浓度增加，种子的活力指数呈现先增加后降低的趋势，其中，硝酸钙浓度为40 mmol/L时，菜心种子活力指数最高，为12.52，较对照提高了37.58%，40 mmol/L处理与对照、20 mmol/L处理间无显著差异，与60、80 mmol/L处理间差异显著。由此可知，在硝酸钙浓度为40 mmol/L时，种子的发芽率、发芽指数提升明显，发芽势、活力指数也有所提高。

2.2 赤霉素处理对种子萌发的影响

由表2可知，赤霉素处理在发芽势上与对照间存在差异，随着赤霉素处理浓度的增加发芽势呈现先升高后降低的趋势，其中，100 mg/L处理的发芽势最高，为54.33%，较对照提高了40.50%。当赤霉素浓度超过150 mg/L时，种子的发芽势与对照组一致，但随着处理浓度的增大，抑制效果越明显。100 mg/L赤霉素处理在发芽率、发芽指数、活力指数上均显著高于其他处理，较对照分别提高了24.99%、14.87%、36.03%，对种子刺激效果最明显，发芽速度快，整齐度高。而浓度太高反而会抑制种子的发芽。

表2 赤霉素处理对种子萌发的影响

2.3 水杨酸处理对种子萌发的影响

从表3可以看出，发芽势上水杨酸处理的种子与对照间无显著差异，但水杨酸浓度为0.05 mmol/L时，菜心种子的发芽势最高，为48.67%，较对照提高了21.68%。发芽率上，0.05 mmol/L处理菜心种子的发芽率显著高于其他处理，较对照提高了16.39%，随着水杨酸浓度的增加，发芽率降低且低于对照；在发芽指数方面，各处理间无显著差异，但仍然是水杨酸浓度为0.05 mmol/L时，菜心种子的发芽指数最高，为6.84，较对照提高了9.44%；在活力指数方面，0.05 mmol/L处理也显著高于其他处理，较对照提高了29.31%。因此，水杨酸浓度为0.05 mmol/L时，菜心种子的萌发效果最好。

表3 水杨酸处理对种子萌发的影响

2.4 过氧化氢处理对种子萌发的影响

由表4可知，过氧化氢处理种子的发芽势与对照间存在差异，0.10%处理与0.05%、0.20%处理间差异不显著，与对照、0.30%处理间差异显著。在过氧化氢为0.10%时，发芽势达到最高，是对照的1.44倍；在发芽率方面，各浓度处理的发芽率均高于对照，0.05%、0.10%、0.20%、0.30%处理的菜心种子发芽率较对照分别提高14.01%、34.13%、13.40%、5.49%；随着过氧化氢浓度增加，种子发芽率呈先上升后降低的趋势，其中，过氧化氢浓度为0.10%时，菜心种子的发芽率最高，是对照组的1.34倍。在发芽指数与活力指数方面表现出低浓度增加、高浓度抑制的现象，其中以0.10%过氧化氢处理效果最高，且与其他处理间差异显著。表明过氧化氢在0.10%处理时，菜心种子的萌发效果最好。

表4 过氧化氢处理对种子萌发的影响

2.5 4种处理结果对比分析

综合以上硝酸钙、赤霉素、水杨酸、过氧化氢等4种处理效果比较发现，各处理浓度对菜心种子萌发均呈现低浓度促进而高浓度抑制的现象。选取各试剂最佳浓度的处理结果比较可知，在种子发芽势上，赤霉素=过氧化氢＞硝酸钙＞水杨酸；发芽率上，硝酸钙＞过氧化氢=赤霉素＞水杨酸；发芽指数上，硝酸钙＞过氧化氢＞赤霉素＞水杨酸；活力指数上，硝酸钙＞赤霉素＞过氧化氢＞水杨酸。综合比较，40 mmol/L的硝酸钙处理在促进菜心种子快速萌发、整齐出苗、根系良好生长方面效果最佳。

3 结论与讨论

种子的发芽势和发芽指数反映了种子的发芽速度和整齐度[17]，而种子的活力指数反映了种子能否在较广范围内迅速发芽和种子生长的整齐度。近年来，许多研究表明，硝酸钙对种子萌发会产生一定的影响，表现出低浓度促进而高浓度抑制效应。当Ca2+浓度为0.05 mg/L时，对黄瓜种子的萌发最有利，超过0.05 mg/L黄瓜种子的各项指标开始下降，在2.0 mg/L时的抑制作用最大[18]。本试验研究结果与前人研究基本保持一致，在硝酸钙处理浓度为40 mmol/L时，菜心种子在快速萌发、整齐出苗、根系良好生长方面表现最佳，超过40 mmol/L后，种子的发芽能力有所下降。

赤霉素会对种子萌发产生一定的影响。任煜倩等[19]研究表明，赤霉素浓度为50 mg/L的溶液浸泡大蒜鳞茎后的萌芽率普遍高于其他处理。李佳等[20]利用不同浓度赤霉素对杜仲种子进行处理，结果表明，随着赤霉素浓度增加，种子的发芽势、发芽率呈现先增加后降低的趋势，这与前人研究结果基本一致。本试验研究也发现，低浓度赤霉素对种子萌发有促进作用，而高浓度赤霉素在提高种子萌发作用效果方面有所下降，呈现出先升高后降低的趋势，其中以100 mg/L的赤霉素处理效果最好。

水杨酸会对种子萌发产生一定的影响。陈贵华等[21]用外源SA对陈旧茄果种子进行处理，结果表明，低浓度的SA对种子萌发有促进作用，40 mg/L的SA效果最为显著，水杨酸浓度超过40 mg/L时，则会抑制种子的萌发。本试验也研究表明，低浓度的水杨酸对种子萌发有促进作用，浓度过高则对种子萌发产生抑制。

过氧化氢会对种子萌发产生一定的影响。何士敏等[22]用过氧化氢对茎瘤芥种子进行处理，结果表明，0.1%过氧化氢处理的种子发芽率、发芽指数最高，超过0.1%后，茎瘤芥种子的发芽指数降低。本试验研究表明，过氧化氢对种子萌发的影响呈现先升高后降低的趋势，低浓度的过氧化氢处理对种子萌发有促进作用，超过0.1%时，菜心种子萌发的效果下降，浓度过高还会对种子产生毒害作用，抑制种子萌发。

综上所述，4种试剂对菜心种子的处理效果与他人在相关研究的结果基本一致，表明菜心种子对外界物质感知更敏感，最适浓度相对更低。硝酸钙处理菜心种子的适宜浓度为40 mmol/L；赤霉素处理菜心种子的适宜质量浓度为100 mg/L；水杨酸处理菜心种子的适宜浓度为0.05 mmol/L；过氧化氢处理菜心种子的适宜浓度为0.1%。综合比较，40 mmol/L硝酸钙的处理在发芽率、发芽指数、活力指数方面的效果优于其他引发剂处理，是生产上提升幼苗质量和抗逆性的又一选择。