硝酸钙和硫酸镁组合对甜菜种子萌发的影响

刘朝阳，王荣华，王维成，刘小越，刘 镎，刘晓晗，刘大丽，吴则东，王茂芊

（1黑龙江大学现代农业与生态环境学院，哈尔滨 150080；2新疆石河子农业科学研究院甜菜所，新疆石河子 832000）

0 引言

作为中国重要的制糖作物之一的甜菜，提高甜菜的产质量以及发展趋势已经成为一种迫切的需求[1-2]。近年来，随着引发剂已经逐步适应于各类型经济作物、粮食、瓜果、蔬菜等作物种子引发，但是对于甜菜种子萌发缓慢，抗逆性较弱[3-4]。种子引发通过提高种子代谢加快种子的活力，缩短种子的萌发时间，使出苗整齐，加强种子的抗逆性和改善营养状况[5-6]。因此通过种子引发技术能够提高甜菜种子活力，提高甜菜种子的发芽整齐率和抗病性，改善营养状况[7-8]。硝酸钙作为一种无机盐溶液，更多的是作为肥料作用于酸性土壤中，对植物具有快速补钙、补氮的特点[9]。作为引发剂，它可以通过降低细胞渗透势，促使细胞吸水平稳，使盐分子对代谢活动具有积极的作用[10-11]。邢燕等[12]通过不同浓度的硝酸钙处理西瓜种子检测引发效果，表明10 mmol/L的硝酸钙作为引发剂萌发效果最明显。硫酸镁多用于改良缺镁的土壤，用于种子萌发，能够起到提高植物养分吸收的能力。王芳等[13]利用不同浓度的硫酸镁浸泡大豆种子，表明镁离子质量浓度为p(Mg2+)=10.00 mg/L时会对大豆产生较为明显的影响，引发剂萌发效果最佳，更有利于大豆抗逆性的提高。以上2种引发剂已作用于其它作物种子引发，对于甜菜种子萌发具有重要意义。李强[14]通过采用不同浓度的NaCl浸种糯高粱种子，发现均有不同程度抑制它们的萌发。张磊等[15]利用氯化钠、硫酸镁、氯化钙3种不同浓度盐溶液处理杂交酸模种子，结果发现不同引发剂对同种种子引发效果不同。杨于军[16]通过采用不同浓度的MgCl浸种黑种草，发现抑制它们的萌发。由于目前的研究多数都以单盐溶液进行萌发，而且应用到甜菜种子萌发的很少，而利用无机盐组合进行甜菜种子引发的研究更是鲜有报道。因此，本研究利用不同浓度的硝酸钙与硫酸镁组合，对甜菜种子进行12个不同浓度的处理，研究两种引发剂不同浓度组合、同一时间在常温24℃下对甜菜种子萌发的影响，为选择合适的甜菜种子引发剂提供有效的参考。

1 材料与方法

1.1 试验时间、地点

试验于2020年7月—12月在黑龙江大学现代农业与生态环境学院甜菜遗传育种重点实验室进行。

1.2 试验材料

供试材料选用甜菜单粒种TD802，由黑龙江大学现代农业与生态环境学院的甜菜优良品种选育团队提供。

1.3 试验方法

引发剂组合为硝酸钙与硫酸镁（见表1），共12个处理，室温24℃下，甜菜种子先在硝酸钙中浸泡16 h，然后在硫酸镁中浸泡6 h，处理1～3的硝酸钙浓度为0.1 g/L，硫酸镁浓度分别为0.1 g/L、0.5 g/L和1 g/L；处理4～6的硝酸钙浓度为0.5 g/L，硫酸镁浓度分别为0.1 g/L、0.5 g/L和1 g/L；处理7～9的硝酸钙浓度为1 g/L，硫酸镁浓度分别为0.1 g/L、0.5 g/L和1 g/L；处理10～12的硝酸钙浓度为1.5 g/L，硫酸镁浓度分别为0.1 g/L、0.5 g/L和1 g/L；12个组合试验的对照均为干种子。

表1 硝酸钙与硫酸镁的12个引发剂组合

本研究的引发处理试验在黑龙江大学现代农业与生态环境学院的甜菜品质监督检验测试中心进行。主要方法采用蒸馏水和次氯酸钠将发芽盒清洗干净、消毒、晾干，将灭过菌的发芽纸平坦铺在晾干的发芽盒中，每个纸格放2粒种子，种子均匀摆开后，将33 mL蒸馏水均匀喷进盒子里。每个处理3次重复，温度设置为23℃。每天检测发芽种子数，调查发芽势和发芽率，测量胚根及肧轴总长度，计算发芽指数和活力指数。

1.4 测定指标

通过公式测定引发剂处理后的甜菜种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数[式(1)～(4)]。利用Excel软件数据分析和作图。

2 结果与分析

2.1 0.1 g/L硝酸钙与不同浓度硫酸镁处理结果

结果（表2）显示，硝酸钙与硫酸镁的引发组合，甜菜种子先在0.1 g/L硝酸钙中浸泡16 h，然后在浓度分别为0.1、0.3、0.5 g/L的硫酸镁中浸泡6 h，发芽势分别为85%、88.33%、86.67%，均高于对照(82%)，分别高出了3%、6.33%和4.67%。发芽率分别为90.67%、91%和91.33%，均高于对照(89.67%)，分别高出了1%、0.33%和1.66%。由发芽指数和活力指数结果可见，3个不同浓度组合处理的发芽指数分别为33.16、35.42和35.02，均高于对照(26.75)，分别高出 6.41、8.67 和8.27。活力指数分别为196.67、198.75和206.09，均高于对照(189.21)，分别高出7.46、9.54和16.88。试验结果显示，利用这3个浓度的硝酸钙与硫酸镁引发组合处理甜菜种子，其发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数均明显高于对照种子，其中处理2的发芽势和发芽指数最高，处理3发芽率和活力指数最高，表明这3个浓度的硝酸钙与硫酸镁引发组合对甜菜种子有很好的活力引发作用。

表2 0.1 g/L硝酸钙与不同浓度硫酸镁处理甜菜种子萌发调查表

2.2 0.5 g/L硝酸钙与不同浓度硫酸镁处理结果

结果（表3）显示，硝酸钙与硫酸镁的引发组合，甜菜种子先在0.5 g/L硝酸钙中浸泡16 h，然后在浓度分别为0.1、0.3、0.5 g/L的硫酸镁中浸泡6 h，发芽势分别为90.67%、92.00%、93.00%，均高于对照(82%)，分别高出了8.67%、10%和11%。发芽率分别为92.67%、92.33%和93.67%，均高于对照(89.67%)，分别高出了3%、2.66%和4%。由发芽指数和活力指数结果可见，3个不同浓度组合处理的发芽指数分别为44.27、44.51和47.53，均高于对照(26.75)，分别高出17.52、17.76和20.78。活力指数分别为304.87、320.36和356.09，均高于对照(189.21)，分别高出 115.66、131.15 和 166.88。试验结果显示，利用这3个浓度的硝酸钙与硫酸镁引发组合处理甜菜种子，其发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数均明显高于对照种子，表明这3个浓度的硝酸钙与硫酸镁引发组合对甜菜种子有很好的活力引发作用。其中0.5 g/L硝酸钙＋0.5 g/L硫酸镁组合引发效果较好于其他2个浓度。

表3 0.5 g/L硝酸钙与不同浓度硫酸镁处理甜菜种子萌发调查表

2.3 1 g/L硝酸钙与不同浓度硫酸镁处理结果

结果（表4）显示，硝酸钙与硫酸镁的引发组合，甜菜种子先在1 g/L硝酸钙中浸泡16 h，然后在浓度分别为0.1、0.3、0.5 g/L的硫酸镁中浸泡6 h，发芽势分别为88%、87.67%、84.67%，均高于对照(82%)，分别高出了6%、5.67%和2.67%。发芽率分别为91.33%、90%和91%，均高于对照(89.67%)，高出了1.66%，0.33%和1.33%。由发芽指数和活力指数结果可见，3个组合处理的发芽指数分别为36.33、34.05和35.53，均高于对照(26.75)，分别高出9.58、7.3和8.78。活力指数分别为203.67、205.06和211.23，均高于对照(189.21)，分别高出183.14、15.85和22.02。试验结果显示，处理7、8、9的硝酸钙与硫酸镁引发组合对甜菜种子的发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数均有明显提高，表明这3个浓度的硝酸钙与硫酸镁引发组合对甜菜种子有很好的活力引发作用。其中处理7的发芽势、发芽率和发芽指数较高，处理9的活力指数较高。

表4 1 g/L硝酸钙与不同浓度硫酸镁处理甜菜种子萌发调查表

2.4 1.5 g/L硝酸钙与不同浓度硫酸镁处理结果

结果（表5）显示，硝酸钙与硫酸镁的引发组合，甜菜种子先在1.5 g/L硝酸钙中浸泡16 h，然后在浓度分别为0.1、0.3、0.5 g/L的硫酸镁中浸泡6 h，发芽势分别为78%、73.33%、81.67%，均低于对照(82%)，分别低4%、3.67%和0.33%。发芽率分别为84.33%、87.67%和90.67%，只有处理12的发芽率高于对照(89.67%)，高出了1%。由发芽指数和活力指数结果可见，3个组合处理的发芽指数分别为24.67、23.14和25.78，均低于对照(26.75)，分别低出2.08、3.61和0.97。活力指数分别为184.23、185.33和182.87，均低于对照(189.21)，分别低出4.91、3.88和6.34。试验结果显示，处理10～12的硝酸钙与硫酸镁引发组合对甜菜种子处理后的发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数普遍低于对照，表明这3个浓度的硝酸钙与硫酸镁引发组合对甜菜种子不但没有促进作用反而有一点抑制作用。其中处理12的发芽势、发芽率和发芽指数略高于其他2个处理，处理11的活力指数较高于其他2个处理。

表5 1.5 g/L硝酸钙与不同浓度硫酸镁处理甜菜种子萌发调查表

2.5 不同浓度硝酸钙与硫酸镁引发组合处理效果比对

不同引发处理后的发芽势比对结果可见（图1），处理1～9的发芽势均高于对照，处理10～12的发芽势低于对照，其中处理6的发芽势最高，而处理10的发芽势最低。由发芽率比对结果可见（图2），处理1～9和处理12的发芽率均高于对照，处理10～11的发芽率低于对照，其中处理6的发芽率最高，而处理10的发芽率最低。由发芽指数比对结果可见（图3），处理1～9的发芽指数均高于对照，处理10～12的发芽指数低于对照，其中处理6的发芽指数最高，而处理11的发芽指数最低。由活力指数比对结果可见（图4），处理1～9的活力指数均高于对照，处理10～12的活力指数低于对照，其中处理6的活力指数最高，而处理12的活力指数最低。结果表明，不同浓度硝酸钙和硫酸镁的12个处理对甜菜种子引发效果各有不同，处理1～9有促进作用，其中引发组合0.5 g/L硝酸钙＋0.5 g/L硫酸镁效果最好，可有效促进种子的发芽势，发芽率，发芽指数和活力指数的提高，而处理10～12有抑制作用。

图1 不同引发组合发芽势比对

图2 不同引发组合发芽率比对

图3 不同引发组合发芽指数比对

图4 不同引发组合活力指数比对

3 讨论

影响种子引发效果的因素多种多样，如引发剂的选择、温度时间、不同浓度的选择、光照等，不同类型、不同浓度的引发剂其处理效果也会导致不同差异。张志朦等[17]在处理不同浓度生长调节剂对马甲子种子萌发的影响时，发现使用0.01 mmol/L的赤霉素处理被层级的马甲子种子发芽率最高。闫艳华[18]利用不同外源激素对曼陀罗种子浸种，结果表明NAA浓度为10-8mol/L的处理下发芽率最高，在IAA浓度为25 mg/L的处理下幼苗长势最好；野生种曼陀罗种子的发芽率最高以及幼苗长势最好的IAA浓度为25 mg/L。肖爽等[19]不同浓度的聚乙二醇在不同浓度的NaCl胁迫下，表明使用5%的PEG-6000引发12 h为最佳引发条件，并且在后续的NaCl胁迫下同样表现突出。聂莹莹等[20]在赤霉素浓度对苜蓿种子萌发的影响中，结果发现不同品种的苜蓿种子在赤霉素不同的浓度引发下其达到最好效果的赤霉素浓度也不相同。赵璞等[21]在处理PEG-6000模拟干旱胁迫对8个玉米种质种子萌发中，发现随着PEG浓度升高，干旱程度越高，发芽率越低。本研究通过硝酸钙和硫酸镁引发剂组合引发甜菜种子TD802，在相同种子、相同温度、相同时间下，通过设置不同浓度的引发剂组合。筛选出效果较好的可促进萌发的引发剂组合，发现9个处理均对甜菜种子引发有促进作用，其中处理6（0.5 g/L硝酸钙＋0.5 g/L硫酸镁在16+6 h的引发中）引发效果最好，为甜菜种子引发剂的选择奠定重要的基础，而处理10～12可能因为硝酸钙的处理浓度偏高，导致活力指标偏低于对照，表明引发剂浓度过高不但不会起到引发作用，可能会抑制种子的萌发。

种子引发技术具有多种形式，由于无机盐物美价廉、效果好，所以液体引发成为目前常用到的引发方式。已经应用在多种作物中，如马广民等[22]在水杨酸对盐胁迫下西瓜种子萌发时，发现在150 mmol/L NaCl胁迫下，0.05、0.01 mmol/L SA分别是促进盐胁迫下西瓜种子萌发和幼苗生长的最佳使用浓度。檀龙颜等[23]利用不同浓度钙胁迫对金荞麦种子的生理指标。张泽旭等[24]利用基于磷酸二氢钾引发剂组合对甜菜种子进行引发处理，发现了适宜甜菜种子引发的组合和浓度。曹珊珊等[25]水杨酸对盐胁迫下玉米杂交种的影响中，结果表明较低浓度水杨酸可缓解盐胁迫对玉米萌发和幼苗生长的抑制作用。王鹏等[26]研究桔梗种子在盐胁迫下的萌发和幼苗生长的效应，结果表明1%氯化钠、1%氯化钙和750 mg/L赤霉素引发效果最好。本研究不足之处在于微量元素的种类以及硝酸钙的浓度设定偏少，在处理不同浓度的引发时，未做时间上的处理对比。甜菜引发研究处于初级阶段，以后可做前人未经筛选过的无机盐和微量元素的组合引发剂，再与其他试剂组合引发甜菜。筛选出更多适用于甜菜种子引发的无机盐，为甜菜种子引发研究提供依据。

4 结论

本研究中不同浓度的硝酸钙和硫酸镁组合的12个处理对甜菜种子的萌发影响也各有不同。0.1 g/L硝酸钙分别与0.1 g/L、0.3 g/L和0.5 g/L的硫酸镁组合对甜菜种子均有很好的活力引发作用，其中处理2的发芽势和发芽指数最高，处理3发芽率和活力指数最高。0.5 g/L硝酸钙分别与0.1 g/L、0.3 g/L和0.5 g/L的硫酸镁组合对甜菜种子均有明显的活力引发作用，其中0.5 g/L硝酸钙＋0.5 g/L硫酸镁组合引发效果较好于其他两个浓度。1 g/L硝酸钙分别与0.1 g/L、0.3 g/L和0.5 g/L的硫酸镁组合对甜菜种子也有引发作用。其中处理7的发芽势、发芽率和发芽指数较高，处理9的活力指数较高。1.5 g/L硝酸钙分别与0.1 g/L、0.3 g/L和0.5 g/L的硫酸镁组合对甜菜种子没有促进作用，反而有点抑制。通过12个处理比对分析可见，处理1～9均对甜菜种子引发有促进作用，其中引发组合0.5 g/L硝酸钙＋0.5 g/L硫酸镁效果最好，可有效促进种子的发芽势，发芽率，发芽指数和活力指数的提高，处理10～12对甜菜种子引发有一定的抑制作用。