探究电导率、盐度与凤仙花种子活力的联系

郑小龙 邵波

摘    要：文章主要研究凤仙花种子浸种及萌发时，盐度条件和电导率条件与凤仙花种子活力之间的关系。本试验中，种子活力采用日平均发芽率之和（MDG）表示，以施加条件的2个品种的凤仙花种子作为对象，测定不同温度水平下的日平均发芽率之和与电导率，测定不同盐度水平下的日平均发芽率之和，对电导率、盐度与种子活力之间的关系进行研究。结果表明，在浸没条件下最有利于提高种子活力的温度为35～45 ℃，电导率为平均最低值；在高湿度条件下，最有利于提高种子活力的温度上调至55 ℃左右；干热测试对凤仙花种子的电导率和种子活力影响不明显；盐度值在1 400～1 700 mg/L条件下，会在一定程度上提高受到霉菌寄生的种子活力。

关键词：盐度；电导率；种子活力；凤仙花种子

文章编号：1005-2690（2023）07-0001-04       中国图书分类号：S681.1；S339.3       文献标志码：B

凤仙花作为我国常见的景观植物，在全国各地都有广泛的种植栽培。凤仙花除作花境和盆景装置外，也可作切花。凤仙花具有一定的药用价值，茎及种子可入药，茎称“凤仙透骨草”，有祛风湿、活血、止痛之效，用于治风湿性关节痛、屈伸不利；种子称“急性子”，有软坚、消积之效，用于治噎膈、骨鲠咽喉、腹部肿块、闭经等[1]。现代研究表明，凤仙花中的醌类和黄酮类化合物具有抗菌、抗氧化等活性，可用于医疗保健或天然食品添加剂[2]。民间常用其花及叶染指甲。花瓣捣碎后加大蒜汁等黏稠物，可染指甲，染甲数次以后可以根治灰指甲[3]。凤仙花可以带来一定的经济效益且在国内广泛种植，因此有必要对凤仙花种子的萌发条件进行探究。鉴于种子活力和电导率之间的负相关关系早已得到了公认[4]，本试验的主要目的为验证电导率与凤仙花种子活力之间的联系，同时研究盐度通过影响寄生霉菌间接影响凤仙花种子活力之间的联系，对凤仙花种子的萌发条件进行验证。

1 设备与材料

试验设备有YD-1H盐度计（杭州齐威有限公司）、DDB-12HC电导率仪（杭州齐威有限公司）。试验所用凤仙花种子为重瓣凤仙花种子与高茎凤仙花种子，重瓣凤仙花种子来源为沭阳县绿丰耀种业有限公司，高茎凤仙花种子来源为青州市安艺花卉苗木。

2 测试内容

2.1 干热测试

干热测试主要使用恒温加热器模拟凤仙花种子遇到的高温干旱环境，通过观察高温干热处理后的凤仙花种子浸种浸出液的电导率以及种子萌发时的日平均发芽率之和，得出在干旱环境条件不同温度情况处理下凤仙花种子浸出液电导率与种子活力之间的关系。

干热测试中，将重瓣凤仙花种子分为A、B、C共3个小组。A组在30 ℃的环境条件下分别加热0、15、30、45、60 min，模拟常温自然老化条件；B组在50 ℃的环境条件下分别加热0、15、30、45、60 min，模拟高温自然老化条件；C组在80 ℃高温下分别加热0、15、30、45、60 min。

将加热完成后的种子放入500 mL洁净烧杯中，倒入100 mL水，在25 ℃室温条件下浸泡24 h，之后使用DDB-12HC电导率仪测定凤仙花种子浸出液的电导率，并记录电导率仪的指针读数。

将浸种完成后的50粒凤仙花种子置于发芽床为中性脱脂棉的培养皿中，控制发芽温度在25 ℃左右，每天记录发芽的凤仙花种子数，每隔1 d灌溉1次，在处理5 d的种子发芽数据后，开始统计并且计算发芽率和日平均发芽率之和（MDG）。日平均发芽率之和（MDG）＝（当天种子发芽数÷种子总数）/当天发芽天数。一组种子活力值为各天数平均发芽率的总和，其值为0～1[5]。

2.2 湿热测试

湿热测试主要使用水浴震荡加热器加热到指定温度，通过观察较高湿度条件下凤仙花种子浸出液的电导率和日平均发芽率之和，得出在高湿度条件不同温度处理下凤仙花种子浸出液电导率与种子活力之间的关系。

湿热测试中，将加热处理的时间固定为0.5 h，进行温度梯度测试，对应梯度为常温（25～30 ℃）和35、45、55、65、75、80 ℃。对重瓣凤仙花种子和高茎凤仙花种子2个品种分2组进行测试。

2.3 浸没加熱测试

浸没加热测试的主要目的是使用水浴加热器加热浸种过程中的凤仙花种子，通过观察浸种时凤仙花种子基本处于纯净水浸没状态下受到不同程度的加热条件，得出凤仙花种子浸出液的电导率和凤仙花种子活力之间的关系。

浸没加热测试中，将加热处理的时间固定设为0.5 h，进行温度梯度测试，对应梯度为常温（25～30 ℃）和35、45、55、65、75、80 ℃。对重瓣凤仙花种子和高茎凤仙花种子2个品种分2组进行测试。

2.4 首日盐度测试

首日盐度测试主要是测试仅在浸种时期凤仙花种子受到盐度条件的影响程度，后续进行凤仙花种子萌发供水为去离子水，通过观察后续凤仙花种子的萌发数与萌发天数，计算出日平均发芽率之和，并将盐度与日平均发芽率之和进行比对，得出首日浸种盐度对于凤仙花种子活力的影响和两者之间的关系。

首日盐度测试试验中，进行条件处理的手段是在浸种时将浸种用水替换为对应盐度梯度的氯化钠溶液，对应的梯度分别为0、200、400、800、1 000、2 000 mg/L。对重瓣凤仙花种子和高茎凤仙花种子2个品种分2组进行测试。

2.5 总盐度测试

相较于首日盐度测试，总盐度测试重点在对于日后凤仙花种子发芽时期的灌溉也使用浸种处理时相同盐度的氯化钠溶液，其目的是观察种子长时间处于不同盐度梯度环境时种子活力的变化。

总盐度测试试验中，进行条件处理的手段是在浸种时将浸种用水替换为对应盐度梯度的氯化钠溶液，对应的梯度分别为0、200、400、800、1 000、2 000 mg/L，盐度梯度配制溶液同时应用于后几日的灌溉供水。

2.6 浸没加热＋盐度灌溉测试

这一组测试的主要目的是验证在最优加热条件和最优盐度条件下凤仙花种子活力的变化情况，组合不同温度与盐度中的最优值，观察最终结果与空白对照的凤仙花种子萌发的差异，对温度-电导率、盐度2个条件对种子活力的影响进行确认。

在浸没加热与盐度灌溉的组合测试中，统一采用浸没加热测试中种子活力最高的施加条件，同时以是否施加总盐度测试中最优盐度浓度溶液区别为2组。浸种时，不施加盐度溶液的组别，用水浸种；施加盐度溶液的组别，采用对应浓度盐度溶液浸种。

将浸种完成后的50粒凤仙花种子置于发芽床为中性脱脂棉的培养皿中，控制发芽温度在25 ℃左右，每天记录发芽的凤仙花种子数。不施加盐度溶液的凤仙花种子组别以纯净水灌溉；施加盐度溶液的凤仙花种子组别则采用总盐度测试中灌溉方法，使用对应浓度的盐度溶液进行灌溉。在处理7 d的种子发芽数据后，开始统计并且计算发芽率和种子活力。

3 结果与分析

总体上，高茎凤仙花种子的综合种子活力低于重瓣凤仙花种子的综合种子活力。由于种子分别由不同供应商提供，此试验得出的凤仙花种子性质仅在此试验中有效，不代表实际上高茎凤仙花种子活力一定低于重瓣凤仙花种子。

鉴于凤仙花种子活力值为0～1且该值越高代表凤仙花种子活力越好，电导率越低则表示凤仙花种子细胞结构受到的影响越小。综上所述，在电导率测试中，以“日平均发芽率之和/电导率”的值综合表述测试中凤仙花种子受到试验条件的影响以及种子活力的变化。

3.1 干热测试

在干热测试的30、50、80 ℃条件下，重瓣凤仙花种子和高茎凤仙花种子的日均发芽率之和总体上随着加热时间增加而略微下降。重瓣凤仙花种子和高茎凤仙花种子的电导率总体呈无序变化。

在环境条件为低湿时，电导率变化不明显，但种子活力总体呈先下降后上升的趋势，说明电导率并非体现凤仙花种子发芽率和萌发时间的唯一数值。

推测其原因为环境湿度下，缺少能够将凤仙花种子细胞中物质交换出来的介质，因而在干热测試中凤仙花种子在电导率方面的数据没有明显梯度变化[6]。

在干热测试的30、50、80 ℃条件下，随着加热处理时间增长，重瓣凤仙花种子和高茎凤仙花种子的“MDG/电导率”的值基本无明显变化，见图1。

种子活力与电导率的比值出现先下降后上升的情况。据此推测，凤仙花种子在低湿条件下受到一定程度的高温胁迫，会自动进入种子休眠状态减少温度对种子自身造成的影响，从而保护凤仙花种子自身免于受到高温胁迫的影响[7]。

3.2 湿热测试

在湿热测试条件下，加热老化至45 ℃时日均发芽率之和下降，45～55 ℃日均发芽率之和上升，55 ℃以上日均发芽率之和继续下降。电导率变化不稳定，大致为45 ℃之前上升、45 ℃之后开始下降。

在湿热测试条件下，“MDG/电导率”的值随着加热老化温度变化而变化，常温至45 ℃下降，45～55 ℃上升，55 ℃以上持续下降，见图2。

在环境条件为高湿时，电导率开始出现变化，但电导率数值不呈明显梯度趋势。种子活力出现梯度下降的趋势，说明在高温条件下，较高的湿度可以对凤仙花种子的萌发造成比干燥低湿环境条件下更大的影响。

3.3 浸没加热测试

在浸没加热测试条件下，随着加热老化温度的上升，日均发芽率之和45～55 ℃上升，55 ℃以上开始下降，75、85 ℃时归0。随着加热老化温度上升，电导率35～45 ℃下降，55 ℃以上上升。

在环境条件为浸没加热时，电导率的数值呈现先下降后上升的趋势，种子活力呈现先上升后下降的趋势，与最初的猜测相符。

在浸没加热测试条件下，随着加热老化温度上升，“MDG/电导率”的值35～45 ℃上升，55 ℃以上下降直至归0，见图3。

在常温至45 ℃的温度影响下，日均种子发芽率之和升高，说明一定的环境温度可以增强种子活力，有利于种子萌发和生长。

在浸种时环境温度超过75 ℃时，会对凤仙花种子的萌发和生长产生较大影响，造成日平均发芽率之和降低直至该值归0，同时电导率升高。

3.4 首日盐度测试

在首日盐度测试条件下，随着盐度梯度的上升，日均发芽率之和500～1 500 mg/L上升，2 000 mg/L以上下降，直至归0。

在环境条件为首日浸种时使用盐度梯度浸种液时，随着盐度梯度上升，种子活力呈现先上升后下降趋势，同时存在其他现象。

首日盐度浸种的凤仙花种子在发芽期间，培养皿中的脱脂棉水分消耗速率更快，在统一2天1次供水灌溉的情况下，只有首日盐度测试中的凤仙花种子出现了脱脂棉水分提前消耗完毕的情况。结果表明，首日盐度测试会使凤仙花种子水分消耗速率增大。

在不同的盐度梯度下，个别组别的凤仙花种子出现了明显的种子发霉现象。经过显微镜观察，发现霉菌以毛霉为主。部分种子由于毛霉发霉现象无法正常发芽，说明盐度可以通过寄生霉菌间接影响凤仙花种子的种子活力[8]。

3.5 总盐度测试

在总盐度测试条件下，在400～2 000 mg/L盐度区间，种子日均发芽率之和的值逐渐降低；2 000 mg/L以上盐度，该值逐渐回升。

在环境条件为浸种＋灌溉皆为盐度梯度溶液时，种子活力呈现先下降后上升的状态，重瓣凤仙花种子以0～400 mg/L和1 400～1 700 mg/L盐度溶液浓度为节点，而高茎凤仙花种子以400 mg/L和1 400～1 700 mg/L盐度溶液浓度为节点。

在总盐度测试条件下，不再有水分消耗速率增大的现象，但是几乎所有凤仙花种子测试组的种子活力都受到了较大的负面影响，种子活力只有首日盐度测试的1/2甚至不足1/2。

在不同的盐度梯度下，相较于首日盐度测试，总盐度测试条件更快且更多产生了毛霉，并且毛霉活力呈先上升后下降的趋势，说明在一定区间，盐度溶液会对毛霉生长产生积极影响，但当盐度超过一定限度时会抑制毛霉生长。

总盐度试验中，高茎凤仙花种子质量较差，测试结果与之前的测试不再具有相对比较价值。

3.6 浸没加热＋总盐度测试

在45 ℃加热老化处理条件下，比对是否添加2 000 mg/L盐度溶液，重瓣凤仙花种子日均发芽率之和下降，受到霉菌污染的高茎凤仙花种子日均发芽率之和上升。

在浸没加热＋总盐度测试的试验条件中，凤仙花种子在最优浸没加热温度与最优盐度条件下，与对照组凤仙花种子进行对照测试。结果表明，对于重瓣凤仙花种子，盐度溶液会降低其种子活力，受到浸没加热温度影响，种子活力下降幅度不大；对于高茎凤仙花种子，基于此批高茎凤仙花种子受到毛霉污染，在浸没于2 000 mg/L盐度溶液后，种子活力反而升高，原因为盐度溶液抑制毛霉生长，一定程度上提高了高茎凤仙花种子活力，但在正常情况下，盐度溶液会一定程度上抑制高茎凤仙花种子的活力。

4 结论

浸没加热条件下，电导率和凤仙花种子活力存在负相关关系。电导率越高，凤仙花种子活力越低；电导率越低，凤仙花种子活力越高。

盐度浓度对于凤仙花种子存在近似于抛物线趋势的影响，较低浓度的盐度溶液区间会引起寄生霉菌生长，间接影响凤仙花种子活力；高浓度盐度溶液会在一定程度上降低正常种子活力，提高受到霉菌寄生种子的活力。

5 讨论

电导率与凤仙花种子活力之间的关联，需要拥有可以交换细胞内部游离态物质的环境条件才能成立。满足对应环境条件，如水中浸没等，凤仙花种子浸出液的电导率与凤仙花种子活力呈负相关。

盐度与凤仙花种子活力之间的关联，推测为较低梯度的盐度溶液使凤仙花种子细胞液盐离子浓度升高，使细胞吸收更多的水分尝试降低细胞液鹽离子浓度，而多吸收的水分被用于种子的萌发和生长；随着盐度梯度的升高，凤仙花种子细胞吸收水分达到饱和，不再能降低细胞液盐离子浓度，从而影响凤仙花种子的正常萌发生长。在过高盐度梯度下，推测凤仙花种子开启自我保护的休眠模式，关闭细胞的交换通道，防止盐离子进入细胞，从而保证凤仙花种子的萌发生长率。

参考文献：

[1]中国科学院中国植物志编辑委员会.中国植物志[M].北京：科学出版社，2004.

[2]周淑荣，董昕瑜，郭文场，等.凤仙花的栽培要点及病虫害防治[J].特种经济动植物，2015，18（11）：33-36.

[3]纪永利，李海山.药用植物凤仙花人工栽培技术[J].中国林副特产，2012（2）：66，69.

[4]徐本美，顾增辉，任祝三.测定种子活力方法的探讨——Ⅳ电导法[J].种子，1983（1）：18-23.

[5]刘子凡.种子学实验指南[M].北京：化学工业出版社，2011.

[6]张海波，杨桂娟，高卫东，等.香椿种子特定贮藏条件下活力变化的研究[J].林业科学研究，2019，32（2）：152-159.

[7]Xing-You Gu，Shahryar F.Kianian，Michael E.Foley.Multiple loci and epistases control genetic variation for seed dormancy in weedy rice（Oryza sativa）[J].Genetics，2004，166（3）：1503-1516.

[8]李卓地，毕振云.温度、盐度及pH等环境条件对霉菌生长的影响[J].亚洲临床医学杂志，2019（4）：33-38.