不同处理方法对百香果种子萌发的影响

颜妙珍，李兰兰，冯名开，崔芸瑜，陈棕林，周岐伟，赖家业

（1.广西大学林学院，广西 南宁 530004；2.广西大学农牧产业发展研究院，广西 南宁 530004）

【 研究意义】 百香果（Passiflora eduliaSims）又称“西番莲”“鸡蛋果”，属西番莲科西番莲属多年生常绿藤本，原产南美洲［1］，广泛种植于热带及亚热带地区，我国百香果主要种植在广东、海南、福建、云南、台湾等地区。百香果种子含有丰富的粗纤维，果肉含有丰富的氨基酸、维生素和有机酸类物质，气味芳香，适合加工成果汁等产品［2］。目前在百香果中发现有黄酮类成分［3］、三萜类成分［4］、生物碱［5］、多酚类［6］、芳香及有机酸类［7］等化合物，也有研究证实百香果含有的黄酮类、三萜类成分具有抗抑郁等精神方面的保护作用［8］。百香果提取物在神经保护［9］、抗氧化、抗菌［10］、抗焦虑疲劳［11］、增强糖尿病免疫活性［12］等方面的药理作用，使百香果种植前景良好，其潜在的药理价值和保健功能也让市场对百香果及其相关提取物的需求日益增加。然而，我国南方春夏季高温多雨、冬季及早春低温环境使得百香果的产量和品质受到影响，且病虫害频发［13］，这些都对百香果优良抗逆品种的培育提出了要求。更新种植苗、推广实生大苗种植、培育耐寒耐旱的新品种等措施是应对百香果病害和冷害、提高其产量和品质的有效措施。目前，国内百香果繁育以播种繁殖和扦插繁殖为主。百香果种子自身存在休眠现象，直接播种种子发芽率并不理想。研究百香果种子萌发特性，对观察杂交后代的性状表现、筛选抗性强的优势品种［14］等方面意义重大。【前人研究进展】百香果种子休眠期长、萌发时间跨度大，巴西引进的百香果种子萌发时间为20～160 d；云南勐海野生百香果种子历经270 d 后发芽率仅为33%，直接播种的发芽率不理想［15］。吴淑蓉等［16］发现百香果种子剥壳消毒后置于PNM 培养基上暗培养15 d，种子发芽率可达73.63%。邱杭等［13］发现紫玉一号成熟果实的新鲜种子破壳培养21 d 后，种子发芽率为72.67%；100 mg/L 赤霉素浸泡种子30 min，发芽率达58.00%。张婷婷等［17］采用10 mg/L 赤霉素浸种12 h，种子发芽率为31.5%。张勇等［18］比较不同温度下百香果种子的发芽率，结果显示30℃时种子发芽率最高为87.60%。于法钦等［19］将种子消毒处理后置于不同温度的恒温光照箱中，培养温度为20 ℃时种子发芽缓慢；培养温度为40℃发芽率最高为97.83%。彭杨等［14］用100 mg/L 赤霉素处理种子12 h，发芽率为88.67%，60 ℃热水浸泡12 h 种子发芽率为58.67%。庄华才等［20］发现采用不同浓度的硝酸钾、氯化钙、赤霉素、6-BA 及几种药剂组合处理小冬瓜种子均能不同程度促进小冬瓜种子萌发；叶远俊等［21］研究表明热水处理能有效打破姜荷花种子的休眠；张鸿杰等［22］采用98%硫酸处理八月瓜种子5 min 时，种子发芽率达到最高。前人研究为打破种子休眠、提高种子发芽率奠定了一定理论基础。【本研究切入点】对种子进行适当的预处理可以促进种子萌发、提高发芽率，目前关于百香果种子萌发的单因素综合比较研究已有不少报道。本研究通过采用物理方法、化学试剂、植物生长调节剂等方法促进百香果种子萌发［23］，综合比较各单因素，研究预处理对百香果种子萌发的影响，得出最适宜百香果种子萌发的条件。【拟解决的关键问题】以紫香百香果种子为试验材料，研究不同水温、浓硫酸处理时间、赤霉素浓度、培养温度、种皮和机械处理等条件下种子萌发的差异，以期获得适宜的萌发条件，为百香果种子育苗及种子萌发、性状观察奠定基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2021 年8—9 月在广西大学植物病理研究室进行，当日气温26～28 ℃，相对湿度88%。

供试材料为紫香百香果种子，购自市场。选取个头饱满、颜色深紫、大小一致的紫香百香果，切开果皮后将包覆有种子的果肉置于两层纱布内，揉搓冲洗，分离果肉与种子，重复5～6 次直至种子表面无果肉覆着；采用自来水除去杂质和干瘪种子；然后将种子平铺于干燥通风处晾干，置于玻璃瓶中避光保存。

1.2 试验方法

选取30 粒种子，用分度值为0.02 mm的游标卡尺测量种子长、宽，重复3 次；随机选取1 000粒颗粒饱满且大小均一的种子，用千分之一电子天平称重，测定种子千粒重，重复3 次。

选取颗粒饱满、大小一致的百香果种子，用5%高锰酸钾溶液浸泡5 min 后，冲洗干净备用，采用纸间法对种子进行培养：将种子均匀放置在铺有3 层湿润滤纸的带盖发芽盒中，再在种子上方盖上另一层湿润滤纸。培养期间每隔3 d 更换一次滤纸，防止种子发霉，并保持滤纸湿润。每天观察记录种子萌发情况，及时剔除发霉种子。恒温光照培养箱培养条件设为温度25 ℃、光照强度2 000 lx，每天光照时间为12 h。

1.2.1 不同水温浸种对种子发芽的影响 将种子分别置于5 个烧杯中，每组30 粒，分别倒入100 mL 常温25（CK）、45、65、85、100 ℃蒸馏水，加盖自然冷却，24 h 后将种子置于恒温光照培养箱中进行萌发。重复3 次。

1.2.2 不同浓硫酸浸种时间对种子发芽的影响 用浓硫酸分别处理种子0（CK）、0.5、1、2、5、8、10、15 min，每组30 粒种子，期间不停搅拌，避免种子碳化；然后用大量清水冲洗，搓掉碳化表皮，反复冲洗至冲洗液呈中性，将种子置于恒温光照培养箱中进行萌发。重复3 次。

1.2.3 不同浓度赤霉素浸种对种子发芽的影响将种子分别置于0（CK）、200、400、800 mg/L 赤霉素溶液中，每组30 粒种子，浸泡24 h 后，置于恒温光照培养箱中进行萌发。重复3 次。

1.2.4 不同培养温度对种子发芽的影响 将常温蒸馏水浸泡24 h 后的种子分别置于培养温度为18、28、35 ℃恒温和18～28、28～35 ℃变温的5个光照培养箱中，每组30 粒种子。重复3 次。

1.2.5 种壳对种子发芽的影响 将常温蒸馏水浸泡24 h的种子分为半剥壳、全剥壳、不剥壳（CK）3 组，每组30 粒种子，置于发芽盒中于恒温光照培养箱中进行萌发。重复3 次。

1.2.6 不同物理处理方式对种子发芽的影响 将常温蒸馏水浸泡24 h 后的种子分为3 组，每组30粒。利用高压灭菌后的三棱针刺破种子种皮，将刺破种皮的种子、经过0.178 mm 细砂纸打磨过且表面出现划痕的种子，以及未处理种子（CK）置于发芽盒中于恒温光照培养箱中进行萌发。重复3 次。

1.3 测定项目及方法

接种后每天观察种子发芽情况，统计萌发数。发芽标准为种子萌发出胚根，长度为种子长度的50%。连续3 d 没有种子发芽则结束统计。

发芽率（%）Gr=n/N×100

发芽势（%）Gv=m/N×100

发芽指数（%）Gi=∑（Gt/Dt）

式中，n 为种子发芽粒数，N 为种子总粒数，m为15 d 内发芽粒数，Dt 为发芽时间，Gt 为对应发芽时间的发芽粒数。

试验数据使用SPSS 12.0、Excel2010 进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 百香果种子的生物学特性

百香果种子数量多，颜色黑色或黑褐色，呈倒心形，紫果种子质量约占果实质量的13.6%［24］。种子千粒质量19.51（±0.12）g，长度5.48（±0.06）mm，宽度3.81（±0.02）mm。

2.2 不同水温浸种对百香果种子萌发的影响

由表1 可知，不同水温浸泡对百香果种子的发芽率、发芽势和发芽指数均有影响。种子的发芽率、发芽势和发芽指数随着水温的升高呈现先升高后降低的趋势，水温65 ℃时达最高，分别为57.78%、55.56%和1.88。各水温处理种子发芽率相较于常温均有所升高，其中65 ℃和45 ℃处理表现出显著差异。在85～100℃水温浸种范围内，种子的发芽率、发芽势和发芽指数均随温度上升而呈下降趋势，85℃和100℃水温处理种子发芽势均显著低于对照，这可能是由于过高水温使种胚受伤，影响种子萌发。综上所述，播种前用65℃温水自然冷却浸泡24 h 有利于百香果种子萌发，种子发芽率高、出苗整齐且迅速。

表1 不同水温浸种对百香果种子萌发的影响Table 1 Effects of soaking at different water temperatures on seed germination of passion fruit

2.3 不同浓硫酸浸种时间对百香果种子萌发的影响

从表2 可以看出，浓硫酸在浸种时间为0～8 min 能有效提高种子的发芽率、发芽势和发芽指数，各处理组之间的发芽率、发芽势与对照存在显著差异。随着浸种时间的增长，种子的发芽率、发芽势和发芽指数呈先增后降趋势。当浓硫酸浸种时间为8 min 时，百香果种子发芽率达到最高、为77.78%，较对照增加105.88%，发芽势、发芽指数较对照高出141.40%、260.64%。当浓硫酸处理时间为15 min 时，种子的发芽率、发芽势、发芽指数均低于对照，这可能是由于浓硫酸处理时间过长腐蚀了种皮，对胚乳和胚造成了损害，影响种子萌发或造成种子死亡。因此，浓硫酸浸泡百香果种子时间以8 min 为宜。

表2 不同浓硫酸浸种时间对百香果种子萌发的影响Table 2 Effects of soaking time with different concentrated sulfuric acids on seed germination of passion fruit

2.4 不同浓度赤霉素浸种对百香果种子萌发的影响

由表3 可知，百香果种子的发芽率、发芽势和发芽指数随着赤霉素浓度的升高呈现先升高后降低的趋势。当赤霉素浓度在0～400 mg/L时，种子发芽率呈上升趋势；当赤霉素浓度在800～1 000 mg/L 时，种子发芽率有所下降。当赤霉素浓度为400 mg/L 时，种子的发芽率、发芽势均达到最高，分别较对照高出114.69%、151.74%，发芽指数较对照高出378.78%。可见，适宜浓度赤霉素可以促进百香果种子的萌发和集中萌发，但浓度过高达不到很好效果。

表3 不同浓度赤霉素浸种对百香果种子萌发的影响Table 3 Effects of soaking with different gibberellin concentrations on seed germination of passion fruit

2.5 不同培养温度对百香果种子萌发的影响

由表4 可知，当培养温度不同时，百香果种子的发芽率、发芽势和发芽指数存在显著差异。在恒温条件下，温度升高，种子的各项指标也随之升高。当培养温度为35 ℃时，百香果种子代谢速度加快，各项指标达到最大值。变温处理状态下，两组种子的发芽率、发芽势和发芽指数差异显著，在28～35 ℃变温环境中，种子的发芽率、发芽势和发芽指数高于18～28 ℃变温环境下，但发芽率与35 ℃恒温处理差异不显著，但发芽势和发芽指数显著高于35 ℃恒温处理。由此可见，百香果种子较耐高温，28～35 ℃变温环境更适宜种子萌发。

表4 不同培养温度对百香果种子萌发的影响Table 4 Effects of different culture temperatures on seed germination of passion fruit

2.6 种壳对百香果种子萌发的影响

由表5 可知，各处理间存在显著差异，随着剥壳程度的增加，种子的发芽率、发芽势和发芽指数均逐渐升高。全剥壳处理百香果种子的发芽率、发芽势及发芽指数均最大，分别比对照高出102.94%、137.96%和305.32%。这可能是因为百香果种皮硬实度大、透水性差，影响种子内部胚乳和胚芽吸水，造成发芽率低且缓慢。

表5 种壳对百香果种子萌发的影响Table 5 Effects of seed shells on seed germination of passion fruit

2.7 不同物理处理方式对百香果种子萌发的影响

针刺、磨砂处理对百香果种子发芽的影响与对照相比存在显著差异，但两个处理间并无显著差异。这可能是因为针刺和磨砂处理都在一定程度上达到了破除种子硬实的目的，进而影响了胚乳和胚芽对水分的吸收（表6）。但是由于百香果种子颗粒较小、种皮硬度较大，针刺处理难度较大，容易损伤种子内部结构，因此推荐采用磨砂处理。

表6 不同物理处理方式对百香果种子萌发的影响Table 6 Effects of different physical treatments on seed germination of passion fruit

3 讨论

种子萌发处于一个复杂且联系紧密的生理变化过程，容易受到不同环境因子的影响，适当的预处理可以促进种子萌发。本研究采用温水浸泡、浓硫酸浸泡、赤霉素浸泡、温度处理、去壳处理、机械处理等方法研究各种方法对百香果种子萌发的影响。

温度是影响种子萌发的重要因素之一，有些植物种子的萌发以变温处理条件下最佳［25］，有研究表明变温环境有利于种子萌发［26-27］。本试验结果表明，恒温环境下，35℃时种子发芽率最高，18℃时种子发芽率最低，这与张勇等［18］的研究结果一致。但在28～35℃变温环境下，百香果种子出苗整齐快速，且种子活力强，表明较高的变温条件有利于百香果种子萌发。温水浸种是最常用的一种催芽处理方法，本研究结果表明，65℃温水处理百香果种子活力最强、发芽率为57.78%、出苗齐整且弱苗少，这与彭杨等［14］的研究结果相似。在适宜温度下，种子内部酶的生理活性得到提高，并且热胀冷缩的物理现象会促使种皮龟裂、孔隙变大，进而改变种皮透水性、增加种子内外的物质交换，更多氧气和水分可以通过种皮进入种子内部，促进种子萌发。

百香果种子坚硬的角质化外壳是影响其萌发的主要原因之一［28］。本试验中，主要采用磨砂、针刺、去壳3 种方式破坏种子外壳。采用磨砂或针刺处理，种子萌发各指标无显著差异。在百香果种子去壳处理中，全剥壳种子的发芽率、发芽势、发芽指数显著高于不去壳对照。吴淑蓉等［16］发现百香果种子去壳后发芽率达到78.89%，与本试验中去壳处理种子发芽率76.67%差异不大。针刺、磨砂和去壳3 种物理处理方式均能破坏百香果种皮结构，达到破除种子硬实的目的，可以提高在组织培养过程中获得无菌苗材料的速度。

浓硫酸处理种子的种皮被腐蚀，皮角质结构得到改善，种皮透性增加［29］。本研究结果表明，浓硫酸处理百香果种子时间宜控制在8 min，种子发芽率、发芽势、发芽势均显著高于其他处理，此时种子局部种皮被腐蚀、种皮通透性增加、种子易吸水膨胀。

本研究所有处理中，浓硫酸浸泡8 min、去壳处理、400 mg/L 赤霉素浸泡24 h 等3 种方式均能使百香果种子发芽率达到75%以上，其中以400 mg/L 赤霉素浸泡24 h 处理种子发芽率最高（81.11%）。彭杨等［14］采用100 mg/L 赤霉素浸泡12 h 后种子发芽率达到88.67%，这与本研究最佳浸泡浓度存在差异，这可能与两者试验材料、种子存放时间及季节等因素有关。郭慧玲等［30］研究发现赤霉素浓度过高或浸泡时间过长对泰山花楸种子发芽都有明显抑制作用，本研究未开展赤霉素不同浸泡时间比较，下一步可进行更深入的研究。本试验中赤霉素浓度介于0～400 mg/L 时，百香果种子的发芽指数与赤霉素浓度呈正相关，当赤霉素浓度为400 mg/L 时种子的萌发数和萌发速度均达最高。发芽指数表征种子活力指数，本研究结果表明当赤霉素浓度为400 mg/L 时，不仅能提高种子的发芽率，还能提高种子活力，且赤霉素浸泡操作方便，实际生产中可行性较高。本试验仅研究了单一因素对百香果种子萌发的影响，对组合处理方式如浓硫酸+温水浸种、生长素+浸种时间、培养温度+发芽床等有待进一步研究。

4 结论

温水浸泡、控制发芽培养温度和物理方式处理百香果种子的最高发芽率分别为57.78%、64.44%和60.00%，其中赤霉素浸泡、浓硫酸处理或去壳播种的效果最好，发芽率均显著高于其他处理且达70%以上。浓硫酸处理8 min 后浸泡24 h，种子发芽率可达77.78%，较对照提高105.88%。去壳处理虽然能达到较高的发芽率，但由于种子颗粒小存在操作的局限性，生产中几乎不适用。本研究结果表明，外源激素赤霉素浸种浓度为400 mg/L 时种子发芽率达到81.11%，催芽效果明显。与对照相比发芽率高且幼苗出芽整齐，种苗无明显异常。本试验比较了不同处理方法对百香果种子萌发的影响，缩短了百香果新品种的选育周期，适合在育种实践中推广应用。