曲酸对甜菜种子萌发的影响

丛俊超，胡华兵，王荣华，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，新疆石河子 832000）

0 引言

甜菜作为制糖的原材料之一，在农业发展领域起着至关重要的作用。种子引发是通过调节和控制种子萌发前吸水膨胀的过程，从而使种子可快速进入萌发状态的技术手段。种子通过引发处理后可以提高种子萌发速度，改善种子的产量和质量。

随着种子引发技术的发展和成熟，种子引发技术在近些年得到更多关注，有关作物种子的引发研究也取得了一定的进展。如高玉民等[1]研究表明，不同浓度的6-苄氨基嘌呤（6-BA）能显著提高柴胡种子的发芽率、发芽势和发芽指数，其中以0.6 mg/L 的6-BA 效果最为明显；刘吉等[2]研究表明，低浓度（50 mmol/L）NaCl 处理可以促进菠菜种子的萌发，但高浓度处理则抑制萌发；陈毅凡等[3]研究了黄腐酸对镉胁迫下小麦种子萌发及幼苗生长的影响，结果表明，适宜浓度黄腐酸可以显著提高小麦幼苗的抗逆性；王娜等[4]对肉桂酸和棕榈酸对豌豆种子萌发和幼苗生长化感效应的研究表明，两种化感物质降低了豌豆幼苗株高、生物量和主根长，有效提高了根平均直径以及地上和地下部SOD、POD活性以及脯氨酸的含量；李颖等[5]探究水杨酸和脱落酸浸种对低温下扁蓿豆种子萌发和幼苗生长的影响，结果表明，两种外源物质浸种处理下扁蓿豆种子的发芽势、发芽率、发芽指数、活力指数，根长和芽长均呈先升高后降低的趋势，初次发芽天数无变化；耿梦瑶等[6]对干旱胁迫下秸秆预处理过程中产生的胆碱离子液体残留物对玉米种子萌发的影响进行研究，使用13%聚乙二醇—6000（PEG）模拟干旱胁迫，结果表明该液体残留浸种处理显著提高了玉米种子的发芽率和发芽指数；代磊等[7]研究了离子液体对作物的毒性效应，研究表明，离子液体1-己基-3-甲基咪唑溴化盐对3种小麦的发芽率、株高和鲜质量都有抑制作用；王龙泉等[8]研究结果表明，一定浓度范围内（50～200 mg/L）的GA3、NAA 溶液处理对掌叶木种子的发芽率和发芽势均具有显著的促进作用；王伟杰等[9]探究了外源GA3对盐胁迫下黄芩种子萌发的影响，结果表明，浓度为200 mg/L的GA3浸种能够有效缓解盐胁迫对黄芩种子萌发的损伤。

曲酸作为一种有机酸，在食品加工领域可用作食品添加剂，具有保鲜、防腐、抗氧化作用；在农业领域可促进植物生长、还可用于生产农药化肥，使用低浓度曲酸作为叶面肥进行喷施或是制成增长增产剂进行根施，作为作物生产促进剂对粮食和蔬菜都有明显的增产效果。例如，李庆鹏等[10]研究发现，鲜切西兰花经过曲酸处理后可有效减少贮藏期间流失的水分；柳凯等[11]研究了曲酸对小麦种子萌发及幼苗生长的影响，研究结果显示不同浓度的曲酸溶液促进小麦种子发芽势显著提高，以300 mg/L 效果最佳，优于清水对照组和20 mg/L油菜素内酯处理。

随着农业领域的逐步发展，甜菜种子引发研究受到越来越多学者的关注，但关于曲酸作为引发试剂对甜菜种子进行引发的研究还未有报道。因此，本次试验采用不同浓度的曲酸、不同处理时间的试验设计对甜菜种子进行处理，探究曲酸对于甜菜种子引发的影响，确定曲酸适宜浓度，旨在将筛选出的引发剂应用于大田生产中，并为甜菜种子包衣剂的选择提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验时间、地点

试验于2021 年12月至2022 年4 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‘TD801’，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

本研究选用的引发剂为100、300、500 mg/L曲酸，时间梯度为8、16、24 h，共设置了9个处理，3次重复，对甜菜种子进行浸泡、回干发芽培养，对照组（CK）为未处理过的干种子。试验操作方法为：首先使用蒸馏水与0.1%次氯酸钠水溶液对发芽盒进行浸泡，然后用蒸馏水将发芽盒进行清洗直至干净，再将其进行晾干，然后将50格发芽纸进行高温灭菌箱灭菌并平摊在处理过的发芽盒里，每个纸格内放置2粒经过处理后的种子，需保持一定的间距，然后抽取34 mL蒸馏水分两次均匀地喷进发芽盒子里，保证每个种子都湿润，将温箱温度设置为24 ℃，光照等级为4 级，光照时间为12 h。每天对发芽种子的个数进行检查和记录，计算种子的发芽势和发芽率，并对胚根及胚轴总长度进行测量，计算发芽指数和活力指数。相对电导率使用CT-2 型笔式电导仪进行种子浸出液进行测定。曲酸购自南京都莱生物技术有限公司，试剂为分析纯。

1.4 测定指标

通过公式计算甜菜种子的发芽率、发芽势、发芽指数和活力指数[式(1)～(4)]。使用Excel、MathType 对数据进行整理、分析。

2 结果与分析

2.1 100 mg/L曲酸溶液对甜菜种子萌发的影响

用浓度为100 mg/L 曲酸溶液处理‘TD801’甜菜种子，时间梯度分别为8、16、24 h，结果显示，处理8、16、24 h 的发芽势分别是85.67%、84.00%和81.67%，3 个处理的发芽势均高于CK（76.00%），分别比CK 高出9.67、8.00、5.67 个百分点；处理8、16、24 h 的发芽率分别是85.67%、84.67%和83.33%，3 个处理的发芽率均高于CK（77.67%），分别比CK 高出8.00、7.00、5.66 个百分点；8、16、24 h 的发芽指数分别是36.08、37.43 和39.34，3 个处理的发芽指数均高于CK（26.41），分别高于对照36.61%、41.73%、48.96%；处理8、16、24 h 活力指数分别是328.65、389.05 和342.39，3 个处理的活力指数均高于CK（226.78），分别高于对照44.92%、71.55%、50.98%。试验结果显示，100 mg/L 曲酸处理甜菜种子‘TD801’，引发后甜菜种子的发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数均高于对照，表明100 mg/L 曲酸溶液在8、16、24 h 情况下可以有效地激发甜菜种子的活力，时间为8 h 对种子处理效果的优势主要体现在发芽势和发芽率，16 h 对种子的处理效果的优势体现在活力指数，而24 h对种子处理效果的优势主要表现在发芽指数，总体而言，时间16 h的处理效果优于8、24 h。

表1 曲酸溶液处理对TD801 甜菜种子萌发的影响Table 1 Effect of kojic acid solution treatment on germination of sugarbeet seed TD801

2.2 300 mg/L曲酸溶液对甜菜种子萌发的影响

300 mg/L曲酸溶液处理‘TD801’甜菜种子，时间梯度为8、16、24 h。8、16、24 h的发芽势分别为86.67%、85.67%和85.00%，3 个处理的发芽势均高于CK（76.00%），分别高出10.67、9.67、9.00 个百分点；8、16、24 h 的发芽率分别为86.67%、86.00%和85.00%，3 个处理的发芽率均高于CK（77.67%），分别比CK 高出9.00、8.33、7.33 个百分点；8、16、24 h 的种子发芽指数分别为36.31、36.92、43.43，3 个处理的发芽指数均高于CK（26.41），分别比CK 高出37.47%、39.80%、64.45%；8、16、24 h 的种子活力指数分别为327.90、381.16、451.33，3 个处理的活力指数均高于CK（226.78），分别高出44.59%、68.07%、99.02%。试验结果显示，300 mg/L 曲酸处理甜菜种子‘TD801’时，引发后甜菜种子的发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数均高于未引发干种子处理（CK），表明300 mg/L曲酸溶液在8 h、16 h、24 h情况下可以有效地增强甜菜种子的活力。其中，时间为8 h对种子处理效果的优势主要体现在发芽势和发芽率，24 h 对种子处理效果的优势主要表现在发芽指数和活力指数，总体而言，时间24 h的处理效果优于8、16 h。

2.3 500 mg/L曲酸溶液对甜菜种子萌发的影响

500 mg/L 曲酸溶液处理‘TD801’甜菜种子，时间梯度分别为8、16、24 h。时间梯度8、16、24 h 的发芽势分别是84.67%、86.67%和83.33%，均高于CK（76.00%），分别比CK高出8.67、10.67、7.33个百分点；时间梯度8、16、24 h 的发芽率分别为85.00%、87.00%和83.67%，3 个处理的发芽率均高于CK（77.67%），分别比CK 高出7.33、9.33、6.00 个百分点；时间梯度8、16、24 h 的发芽指数分别为34.51、38.34 和39.80，3 个处理的发芽指数均高于CK（26.41），分别比CK 高出30.67%、45.17%、50.70%；时间梯度8、16、24 h 的活力指数分别为301.92、396.91 和375.72，3 个处理的活力指数均高于CK（226.78），分别比CK 高出33.13%、75.02%、65.68%。试验结果显示，500 mg/L曲酸处理甜菜种子‘TD801’时，引发后甜菜种子的发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数均高于未引发干种子处理（CK），表明500 mg/L曲酸溶液可以有效地增强甜菜种子的活力，其中，16 h对种子处理效果的优势主要体现在发芽势、发芽率和活力指数，而24 h对种子处理效果的优势主要表现在发芽指数方面，总体而言，时间16 h的处理效果优于8、24 h。

2.4 不同浓度曲酸溶液处理对甜菜种子相对电导率的影响

100 mg/L 曲酸溶液处理‘TD801’甜菜种子8、16、24 h 后的相对电导率分别为44.17%、30.37%、32.77%，此3个处理的相对电导率均低于CK（176.07%)，分别比CK降低131.90、145.70、143.30个百分点；300 mg/L曲酸溶液在8、16、24 h分别处理种子‘TD801’，相对电导率分别是49.57%、41.63%、39.03%，相对电导率均低于CK（176.07%)，分别比CK 降低126.50、134.43、137.03 个百分点；500 mg/L 曲酸溶液在8、16、24 h 分别处理种子‘TD801’，相对电导率分别为48.63%、33.03%、37.93%，相对电导率均低于CK（176.07%)，分别比CK 降低127.43、143.03、138.13个百分点。甜菜种子经过引发剂处理后的电导率均低于CK，其中，处理2的相对电导率最低，说明浓度为100 mg/L，时间为16 h的处理对种子的伤害最低。

3 讨论与结论

目前用于种子萌发处理的技术方法较多，包括固体、液体、电场引发等，其中液体引发方法是较为便利的方法[12]，随着液体引发技术的深入研究，李鹏程等[13]利用不同浓度的芸苔素、赤霉素以及泥球包裹对苦草种子进行处理，发现外源激素赤霉素的使用可以打破苦草种子的休眠状态，有效提高苦草种子的发芽率；刘晓晗等[14]发现甜菜种子经过硫酸钾和氯化镁试剂组合引发处理后，种子在发芽势、发芽率、发芽指数等方面均有所提高；哈洋等[15]研究了人参浸提液对桔梗种子萌发的影响，结果表明，人参浸提液对桔梗种子萌发存在抑制作用，但赤霉素处理可有助于改善人参浸提液对桔梗种子的萌发抑制作用；袁继红等[16]探究了酸和赤霉素处理对薹草种子萌发的影响，结果表明，使用酸浸泡3 min 后再用200 mg/L的赤霉素浸泡1 d，可显著影响薹草种子的萌发特征。前人大量试验研究证明，种子引发通过渗透调节、温度调节等缩短种子萌发的时间，可有效提高种子出苗的整齐率[17-18]。曲酸是一种有机化学物，易溶于水，目前应用于生物制药、农业等多个领域，在小麦种子的应用中也发现曲酸可以提高种子发芽率[11]。因此，将曲酸作为引发剂应用于甜菜种子中具有可行性。

本试验设置“浓度”和“时间”双因素变量研究曲酸对甜菜种子引发的影响，发现随着曲酸浓度和处理时间的差异，相应的引发效果也存在差异。与CK（未处理干种子）相比，9 个处理的发芽势、发芽率、发芽指数和活力指数都有所提高。在浓度为100 mg/L时，处理8 h对发芽势和发芽率效果最好，24 h对发芽指数和6 h对活力指数效果最好；浓度为300 mg/L 时，处理8 h 对发芽势和发芽率效果最好，24 h 对发芽指数和活力指数效果最好；而在500 mg/L的浓度条件下，16 h处理对发芽势、发芽率和活力指数效果最好，24 h对发芽指数效果最好。总体而言，浓度为500 mg/L，时间为16 h的曲酸溶液对甜菜种子的萌发效果最好。

本研究的不足之处：（1）设定种子引发剂的浓度和时间梯度较少，应增加浓度和时间梯度，以便筛选出最适宜甜菜种子萌发的处理；（2）目前试验的引发剂较为单一，可以进行多试剂组合引发，为种子引发试验试剂的筛选提供多种可能。