種子引發(fā)對(duì)芹菜種子發(fā)芽、幼苗生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響

陳子敬， 于 茜， 丁云玉， 曹之富， 王 倩

（1．中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，設(shè)施蔬菜生長(zhǎng)發(fā)育調(diào)控北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京100193；2．北京市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站， 北京100029）

芹菜（Apium graveolens L．）為我國(guó)重要綠葉蔬菜之一，在北方保護(hù)地廣泛種植［1］。芹菜種子外皮革質(zhì)化，含抑制發(fā)芽的揮發(fā)油，透水性極差，發(fā)芽十分緩慢而且不整齊，是比較難發(fā)芽的蔬菜種子之一［2－3］。種子引發(fā)是一項(xiàng)控制種子吸水和逐步回干的種子處理技術(shù)，能夠促進(jìn)種子萌發(fā)［4－8］，在大白菜、番茄、辣椒等蔬菜作物上已有研究與應(yīng)用［9－16］。因此，本研究運(yùn)用大分子有機(jī)物、無(wú)機(jī)鹽、過(guò)氧化物對(duì)芹菜種子進(jìn)行引發(fā)，探討CaCl2、PEG、H2O23種引發(fā)處理對(duì)芹菜種子和幼苗生長(zhǎng)的影響，為種子引發(fā)技術(shù)在生產(chǎn)上應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

芹菜供試品種選用“文圖拉”，氯化鈣（CaCl2）處理濃度為0，5，10，15，20 mmol／L、聚乙二醇6000（PEG）為0%、10%、15%、20%、25%，15℃條件下處理24 h；過(guò)氧化氫（H2O2）處理濃度為0%、0．2%、0．4%、0．6%、0．8%、1．0%，4℃條件下處理24 h。處理完畢，用水反復(fù)沖洗干凈后在室溫條件下回干至原含水量，按《農(nóng)作物種子檢驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行種子發(fā)芽試驗(yàn)，根據(jù)10 d和14 d發(fā)芽種子數(shù)計(jì)算發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率。根據(jù)芹菜種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)，確定3種引發(fā)方法的最佳處理濃度，并以此濃度進(jìn)行種子引發(fā)開展育苗及產(chǎn)量試驗(yàn)。2014年4月15日將3種最適濃度引發(fā)處理后的芹菜種子，在北京市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站小湯山育苗基地播種育苗，育苗采用128孔穴盤。幼苗5葉1心時(shí)（2014年6月20日）取樣進(jìn)行性狀調(diào)查，并定植于中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)連棟溫室，株行距15 cm×30 cm，每處理10 m2，重復(fù)3次。2014年9月2日收獲，測(cè)定芹菜植株生長(zhǎng)各項(xiàng)指標(biāo)及小區(qū)產(chǎn)量。

株高：最大葉葉柄基部到最頂端的長(zhǎng)度；葉柄寬：葉柄由下向上1／3處取葉柄寬度均勻的部位測(cè)量；葉片數(shù)：不包括葉長(zhǎng)小于5 cm的葉片及枯葉；葉面積和根體積用Epson 7000掃描，WINRHIZO掃描軟件測(cè)定；芹菜幼苗地上部、地下部鮮重測(cè)定后，在105℃的烘箱內(nèi)殺青20 min，而后在80℃的烘箱內(nèi)烘干48 h，測(cè)定地上部、地下部干重，計(jì)算幼苗根冠比。相對(duì)葉綠素含量測(cè)定，采用手持式葉綠素儀SPAD－502 Plus；采用氮藍(lán)四唑（NBT）法測(cè)定SOD活性，采用愈創(chuàng)木酚法測(cè)定POD活性，采用過(guò)氧化氫法測(cè)定CAT活性，采用硫代巴比妥酸法測(cè)定丙二醛（MDA）含量［17－18］。

采用SPSS 18．0軟件和 Excel 2007處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用LSD檢驗(yàn)各處理間的差異，顯著性在0．05水平上檢測(cè)［19］。

2 結(jié)果與分析

2．1 種子引發(fā)對(duì)芹菜種子萌發(fā)的影響

從表1可見，CaCl2、PEG、H2O23種引發(fā)方法都可顯著提高芹菜種子的發(fā)芽勢(shì)，但對(duì)種子的發(fā)芽率無(wú)顯著影響。其中，15 mmol／L CaCl2、20%PEG和0．4%H2O2種子引發(fā)效果最好，發(fā)芽勢(shì)分別為81．77%、74．48%和89．06%，分別比對(duì)照提高20．5%、69．3%和29．9%。因此，以這3種最佳的引發(fā)濃度進(jìn)行后續(xù)的育苗試驗(yàn)。

2．2 種子引發(fā)對(duì)芹菜幼苗生長(zhǎng)的影響

由表2可知，引發(fā)處理可促進(jìn)芹菜幼苗葉片和根系生長(zhǎng)。3種引發(fā)方法處理的芹菜幼苗的葉長(zhǎng)、葉柄寬以及葉面積均顯著高于ck。其中，CaCl2引發(fā)處理對(duì)葉長(zhǎng)的促進(jìn)作用最顯著，比ck增加了62．5%，PEG和H2O2引發(fā)處理效果次之，分別比ck增加了45．4%和53．2%；CaCl2、PEG、H2O2引發(fā)處理的葉柄寬、葉面積顯著高于ck，但處理間沒有顯著差異，葉柄寬分別比ck增加了22．9%、17．4%、24．0%，葉面積分別增加 20．05% 、13．86% 、21．65% 。

表1 種子引發(fā)對(duì)芹菜種子萌發(fā)的影響

表2 引發(fā)處理對(duì)芹菜幼苗生長(zhǎng)的影響

3種引發(fā)處理的芹菜幼苗根體積顯著高于ck。PEG引發(fā)處理的根體積比ck增加了34．2%，H2O2處理的根長(zhǎng)比ck增加了31．6%，CaCl2處理的根長(zhǎng)比ck增加了21．1%，表明引發(fā)處理促進(jìn)了芹菜幼苗的根的生長(zhǎng)。

引發(fā)處理可以顯著提高芹菜幼苗地上鮮重和干重，但各處理間差異不明顯。在 CaCl2、、PEG 和H2O2處理下芹菜幼苗的地上鮮重分別增加了66．9%、58．9%和60．9%。引發(fā)處理對(duì)芹菜幼苗地下部鮮重和干重?zé)o顯著影響，各處理之間差異也不顯著。

2．3 種子引發(fā)對(duì)芹菜幼苗生理生化特性的影響

表3 引發(fā)處理對(duì)芹菜幼苗生理生化特性的影響

由表3可知，種子引發(fā)可顯著提高芹菜幼苗酶活性，降低MDA含量。PEG、CaCl2、H2O2處理的幼苗SOD活性比ck 分別提高了48．8%、28．2%、11．7%；CaCl2、PEG引發(fā)處理后的幼苗POD活性顯著高于ck但處理間差異不顯著，分別比ck提高了150．9%、113．4%；3種引發(fā)處理后幼苗CAT都顯著高于ck，但處理間無(wú)顯著差異；引發(fā)處理導(dǎo)致幼苗葉綠素含量下降，僅PEG處理顯著低于ck。因此，引發(fā)處理可以提高芹菜幼苗的抗氧化酶活性，同時(shí)可以有效地降低有毒物質(zhì)MDA含量，而葉綠素含量的降低可能與幼苗葉面積增加有關(guān)。

2．4 種子引發(fā)對(duì)芹菜植株生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響

從表4可以看出，H2O2引發(fā)處理的芹菜植株最高，葉片數(shù)最多，株高、葉片數(shù)分別比對(duì)照提高20．7%、20%。H2O2引發(fā)處理的芹菜經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量比對(duì)照提高了16．9%，CaCl2處理的芹菜經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量比對(duì)照提高了10．9%，PEG處理的芹菜經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量比對(duì)照提高了7．0%。H2O2處理的芹菜生物產(chǎn)量比對(duì)照提高了12．4%，CaCl2處理的芹菜生物產(chǎn)量比對(duì)照提高了5．6%，PEG處理的芹菜生物產(chǎn)量比對(duì)照提高了3．5%。3種引發(fā)處理均可以提高芹菜的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和生物產(chǎn)量，其中，H2O2引發(fā)處理對(duì)芹菜溫室生長(zhǎng)的促進(jìn)作用最明顯，其次是CaCl2處理，再其次是PEG處理。

3 討 論

種子引發(fā)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，它使種子內(nèi)部胚根周圍的限制組織弱化［20］，增加了細(xì)胞的彈性［21］，促進(jìn)了胚根的生長(zhǎng)［22］；種子引發(fā)可以顯著提高種子田間出苗速度 、出苗整齊度。Demir等用硝酸鉀溶液處理西瓜種子，結(jié)果顯示，種子引發(fā)增加了西瓜種子的發(fā)芽指數(shù)、幼苗的根長(zhǎng)、幼苗的莖長(zhǎng)和幼苗鮮重［23］。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，CaCl2處理可以使芹菜幼苗的葉片變長(zhǎng)、葉柄變寬，地上鮮重增加，促進(jìn)幼苗的生長(zhǎng)。PEG引發(fā)處理會(huì)導(dǎo)致根體積顯著增加，這是由于種子時(shí)期引發(fā)處理對(duì)胚根生長(zhǎng)的促進(jìn)作用的結(jié)果。

種子引發(fā)后的總抗氧化酶活性、過(guò)氧化氫酶活性積累，能提高防御機(jī)制保護(hù)細(xì)胞不受活性氧的破壞［24－25］。種子引發(fā)可以降低種子內(nèi) MDA含量，降低細(xì)胞內(nèi)抗氧化酶活性，減輕膜脂的過(guò)氧化，提高種子的抗逆性［26－29］。Yeh的實(shí)驗(yàn)表明，種子引發(fā)可以促進(jìn)苦瓜種子中儲(chǔ)存的蛋白質(zhì)溶解，降低脂質(zhì)過(guò)氧化物作用，增強(qiáng)抗氧化性［30］。對(duì)3種引發(fā)處理后的幼苗進(jìn)行超氧化物歧化酶、過(guò)氧化物酶、過(guò)氧化氫酶活性以丙二醛的含量分析可知，PEG、CaCl2引發(fā)處理顯著的提高了芹菜幼苗中SOD、POD和CAT的酶活性，降低了MDA的含量，提高了幼苗抗逆性，更好的促進(jìn)了幼苗的生長(zhǎng)。這與馬文廣等用CaCl2處理煙草種子導(dǎo)致幼苗內(nèi)的重要的抗氧化酶如POD和SOD的含量提高結(jié)果一致［31］。

表4 引發(fā)處理對(duì)芹菜植株生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

種子引發(fā)后的最終產(chǎn)量會(huì)增加，這是由于種子引發(fā)可以提高種子的發(fā)芽率，促進(jìn)幼苗的生長(zhǎng)，提高幼苗的抵抗力。而且Kaur等的研究表明，種子引發(fā)增加了大豆體內(nèi)蔗糖轉(zhuǎn)化酶的活性和種子灌漿時(shí)植物中蔗糖磷酸合成酶和蔗糖合成酶的活性 ，促進(jìn)其種粒飽滿，增加作物的產(chǎn)量［32］。本試驗(yàn)中 CaCl2、PEG、H2O23種種子引發(fā)處理后的芹菜植株經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和生物產(chǎn)量都有所增加。

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