4個菜豆品種種子特征特性及活力比較

張東昱，宋學林，王 進，趙賈榕，張 苗

(1.張掖市種子管理局，甘肅 張掖 734000；2.甘肅省高校河西走廊特色資源利用省級重點實驗室，甘肅 張掖 734000；3.張掖市綠禾農(nóng)產(chǎn)品營銷有限公司，甘肅 張掖 734000)

菜豆(PhaseolusvulgarisL.)又名蕓豆、蕓扁豆、豆角等，為一年生草本植物，是常見蔬菜之一[1-5]。在菜豆種子生產(chǎn)、檢驗和蔬菜生產(chǎn)實踐中，存在出苗不整齊，幼苗生長不一致，發(fā)芽率低等問題，甚至缺苗斷壟情況頻發(fā)，嚴重影響了菜豆的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

國內(nèi)外學者從植株形態(tài)特征、生理特性、細胞學、生殖生物學、生態(tài)習性、中毒以及預防、引種繁殖及栽培技術(shù)等方面對菜豆開展了大量的研究工作[6-10]。對種子物理特性、萌發(fā)特性和抗逆萌發(fā)等方面的研究較少，本研究以甘肅瑞真種業(yè)開發(fā)有限公司生產(chǎn)的4個出口菜豆種子為研究材料，對物理特性、休眠特性、萌發(fā)特性進行測定，為菜豆的栽培利用、種子檢驗及種子加工處理提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材 料

供試材料為甘肅瑞真種業(yè)開發(fā)有限公司于2019年收獲的新種子，品種為：NANO BOBIS SLANDERETTE N.4、NANO BOBIS SLANDERETTE N.1、PRODUCER和NANO BOBIS SLANDERETTE N.3，種子收集后陰干并清選，取凈種子各5 kg，于4 ℃冷柜中儲存待用。

1.2 試驗方法

1.2.1種子形態(tài)特征及物理特性測定

種子顏色、形狀、表面狀態(tài)采用觀察描述法；種子含水量用低恒溫烘干法測定；種子優(yōu)良度用剖粒法測定[11]。種子的長度、寬度和厚度用游標卡尺抽樣測量；種子千粒重用百粒法測定；種子比重用排水法測定；容重用容量法測定、種子硬實率采用水浸法[11]。

1.2.2不同處理方法對菜豆PRODUCER種子吸脹的影響

取菜豆PRODUCER種子100粒，4次重復，處理1用濃硫酸處理25 min(種子∶硫酸為10∶1)；處理2為1%的H2O2處理10 min；處理三為0.2%的KNO3處理10 min；處理4為開水燙種；處理5為砂紙摩擦；以不作處理的種子為對照，在水中浸泡24 min，測定吸脹率[11]。

1.2.34個菜豆種子細胞膜完整性比較

取各品種菜豆種子20粒精確稱重，2次重復，取直徑80 mm左右的燒杯3個，用熱水或去離子水洗凈，將種子放入燒杯中，加入250 mL去離子水，另一燒杯中加入去離子水作對照。燒杯用薄膜蓋好，于20 ℃下放置8 h，然后用電導儀測定浸泡液和對照的電導率[12]。

單位重量電導率[μS/(cm·g)]=[(重復1的電導-對照電導)/重復1重量+(重復2的電導-對照電導)/重復2重量]/2

1.2.4標準發(fā)芽試驗

取凈菜豆種子400粒，4次重復，播種于裝有2～4 cm深的沙盒內(nèi)，覆沙2 cm于25 ℃光照條件下培養(yǎng)7 d，計算發(fā)芽勢，發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)等指標。

1.2.5逆境發(fā)芽試驗

1) 低溫發(fā)芽試驗

取凈菜豆種子400粒，4次重復，播種于裝有2～4 cm深的潮濕沙盒內(nèi)，覆沙2 cm于10 ℃低溫黑暗條件下處理7 d，然后轉(zhuǎn)入25 ℃條件下(12 h光/12 h暗)培養(yǎng)7 d，統(tǒng)計發(fā)芽率，發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)。

2) 冷害試驗

取各品種凈菜豆種子400粒，4次重復，用紗布松松包好，掛上標簽，在5 ℃低溫沙中層積處理3 d，然后取出種子按標準發(fā)芽試驗法測定種子活力，計算發(fā)芽勢，發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)等指標。

3) 吸漲處理試驗

取各品種菜豆種子400粒，4次重復，放入燒杯，加入蒸餾水，20 ℃條件下吸漲，然后取出種子按標準發(fā)芽試驗法測定種子活力，計算發(fā)芽勢，發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)等指標。

1.2.6指標計算

發(fā)芽試驗結(jié)束后，計算發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)，發(fā)芽率以最終達到的正常幼苗百分率計。

GI=∑Gt/Dt；

VI=GI×S。

式中GI為發(fā)芽指數(shù)，VI為活力指數(shù)，Gt為逐日發(fā)芽數(shù)，Dt為相應的發(fā)芽天數(shù)，S為幼苗鮮重[11-12]。

1.2.7統(tǒng)計分析

以Microsoft Excal 2003軟件對數(shù)據(jù)進行整理，用SPSS 10.0統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，以單因素方差分析(One-way ANOVAs)和Duncan新復極差法在0.05和0.01概率水平確定各平均值間的差異顯著性，分析結(jié)果以平均數(shù)±標準差表示。

2 結(jié)果及分析

2.1 種子物理特性分析

通過研究，4個出口菜豆種子實際為真種子，其種皮白色，極少數(shù)為灰白色，腎形，種臍白色無花紋，種子表面革質(zhì)化，較光滑，種被較薄。由表1可見，4個菜豆種子長度>寬度>厚度，且長、寬、厚之間達到了極顯著水平(p<0.01)。菜豆NANO BOBIS SLANDERETTE N.4種子長度極顯著高于其他品種(p<0.01)，PRODUCER種子長度和NANO BOBIS SLANDERETTE N.3種子長度差異不顯著(p>0.05)，但極顯著高于NANO BOBIS SLANDERETTE N.1種子長度(p<0.01)；從種子寬度和厚度來看，NANO BOBIS SLANDERETTE N.4和NANO BOBIS SLANDERETTE N.3差異不顯著(p>0.05)，NANO BOBIS SLANDERETTE N.1和PRODUCER差異不顯著(p>0.05)，NANO BOBIS SLANDERETTE N.4和NANO BOBIS SLANDERETTE N.3極顯著大于NANO BOBIS SLANDERETTE N.1和PRODUCER(p<0.01)；從比重來看，NANO BOBIS SLANDERETTE N.1比重極顯著高于其它品種(p<0.01)，NANO BOBIS SLANDERETTE N.4比重和PRODUCER及NANO BOBIS SLANDERETTE N.3差異不著(p>0.05)，PRODUCER比重顯著低于NANO BOBIS SLANDERETTE N.3(p<0.05)；從種子容重來看，NANO BOBIS SLANDERETTE N.1容重極顯著高于其他品種(p<0.01)，NANO BOBIS SLANDERETTE N.4和PRODUCER容重差異不顯著(p>0.05)，但顯著低于NANO BOBIS SLANDERETTE N.3種子容重(p<0.05)：從種子千粒重來看，NANO BOBIS SLANDERETTE N.4和NANO BOBIS SLANDERETTE N.3種子差異不顯著(p>0.05)，NANO BOBIS SLANDERETTE N.1和PRODUCER種子差異不顯著(p>0.05)，但NANO BOBIS SLANDERETTE N.4和NANO BOBIS SLANDERETTE N.3種子千粒重極顯著高于NANO BOBIS SLANDERETTE N.1和PRODUCER種子千粒重(p<0.01)。4個菜豆種子優(yōu)良度很高且差異不顯著(p>0.05)，在4個菜豆種子中，PRODUCER硬實率高達68%，其他品種無硬實。

表1 4個菜豆品種種子物理特性比較

2.2 不同處理對菜豆PRODUCER品種吸脹的影響

種子吸脹是種子萌發(fā)的前提。由表2可見，機械處理、和開水燙種極顯著提高了種子吸脹率(p<0.01)，其中濃硫酸處理吸脹率極顯著高于機械處理(p<0.01)，機械處理極顯著高于開水燙種(p<0.01)，H2O2和KNO3處理對種子吸脹率與對照相比差異不顯著，破除PRODUCER品種硬實最佳措施為濃硫酸處理25 min。

表2 不同處理對菜豆PRODUCER種子吸脹率的影響

2.3 4個菜豆品種細胞膜完整性

電導率的高低反映出細胞滲漏物質(zhì)的多少，即反映細胞的完整性，高活力的種子浸出液電導率低，反之則高。試驗結(jié)果表明，4個菜豆品種細胞膜完整性存在極顯著差異(p<0.01)，PRODUCER菜豆品種電導率最低，NANO BOBIS SLANDERETTE N.4次之，NANO BOBIS SLANDERETTE N.3第三，NANO BOBIS SLANDERETTE N.1細胞膜損傷最嚴重。

表3 4個菜豆品種細胞膜完整性

2.4 標準發(fā)芽試驗條件下4個菜豆品種種子萌發(fā)及幼苗生長情況

菜豆種子萌發(fā)特性描述：吸脹的菜豆種子胚根首先從發(fā)芽口突破種皮，接著下胚軸伸長，帶動基部彎曲的子葉出土，子葉出土后從種皮中脫離，迅速變綠且平展，進行光合作用制造養(yǎng)分，供給萌發(fā)的幼苗生長，與此同時，初生根伸長，在其上產(chǎn)生次生根，上胚軸也伸長，第一對真葉平展，真葉間顯著可見頂芽，幼苗為子葉出土的雙子葉植物幼苗，幼苗鑒定分組編碼為：A.2.1.2.2。

由表4可見，在良好的發(fā)芽條件下，菜豆NANO BOBIS SLANDERETTE N.4、PRODUCER、NANO BOBIS SLANDERETTE N.3發(fā)芽勢高達90%～93%，發(fā)芽率高達94%～98%，極顯著高于菜豆NANO BOBIS SLANDERETTE N.1的發(fā)芽勢(64%)和發(fā)芽率(3%)(p<0.01)，從發(fā)芽指數(shù)來看，PRODUCER極顯著高于其他3品種(p<0.01)，NANO BOBIS SLANDERETTE N.4和NANO BOBIS SLANDERETTE N.3兩品種發(fā)芽指數(shù)差異不顯著(p>0.05)，但極顯著高于品種NANO BOBIS SLANDERETTE N.1的發(fā)芽指數(shù)；菜豆NANO BOBIS SLANDERETTE N.4、PRODUCER、NANO BOBIS SLANDERETTE N.3品種間活力指數(shù)差異不顯(p>0.05)著，但極顯著高于NANO BOBIS SLANDERETTE N.1品種；從幼苗生長量來看，NANO BOBIS SLANDERETTE N.1、PRODUCER、NANO BOBIS SLANDERETTE N.3幼苗生長量差異不顯著(p>0.05)，但極顯著高于NANO BOBIS SLANDERETTE N.4菜豆的幼苗鮮重(p<0.01)；從根冠比來看，在良好發(fā)芽試驗條件下，根冠比較小，NANO BOBIS SLANDERETTE N.4、PRODUCER、NANO BOBIS SLANDERETTE N.3根冠比差異不顯著(p>0.05)，但極顯著高于NANO BOBIS SLANDERETTE N.1根冠比(p<0.01)。

表4 4個菜豆品種標準試驗條件下種子萌發(fā)和幼苗生長情況

2.5 逆境發(fā)芽試驗條件下4個菜豆品種種子萌發(fā)及幼苗生長情況

由表5結(jié)合表4可見，在逆境處理下的4個菜豆種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)極顯著降低(p<0.01)，根冠比升高顯著(p<0.05)。4個種子品種在吸漲處理下，極顯著存在吸漲損傷，發(fā)芽勢、發(fā)芽率、活力指數(shù)無差異降低(p>0.05)，NANO BOBIS SLANDERETTE N.4和PRODUCER發(fā)芽指數(shù)差異不顯著，顯著高于NANO BOBIS SLANDERETTE N.1和NANO BOBIS SLANDERETTE N.3發(fā)芽指數(shù)(p<0.05)，PRODUCER、NANO BOBIS SLANDERETTE N.3、NANO BOBIS SLANDERETTE N.1發(fā)芽指數(shù)差異不顯著；從幼苗鮮重來看，NANO BOBIS SLANDERETTE N.4、NANO BOBIS SLANDERETTE N.1幼苗鮮重差異不顯著(p>0.05)，NANO BOBIS SLANDERETTE N.4、PRODUCER鮮重差異不顯著(p>0.05)NANO BOBIS SLAN DERETTE N.1幼苗鮮重極顯著高于PRODUCER幼苗鮮重(p<0.01)，NANO BOBIS SLANDERETTE N.3 幼苗鮮重顯著低于PRODUCER幼苗鮮重；從根冠比來看，765、PRODUCER、NANO BOBIS SLANDERETTE N.3差異不顯著(p>0.05)，極顯著低于NANO BOBIS SLANDERETTE N.1根冠比，說明吸漲對芽的損傷比根大。

表5 逆境發(fā)芽試驗條件下4個菜豆品種種子萌發(fā)及幼苗生長情況

在低溫處理下，NANO BOBIS SLANDERETTE N.1、PRODUCER、NANO BOBIS SLANDERETTE N.3三菜豆品種發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、幼苗鮮重差異不顯著(p>0.05)，極顯著低于NANO BOBIS SLANDERETTE N.4品種的上述發(fā)芽指標，根冠比NANO BOBIS SLANDERETTE N.1顯著高于NANO BOBIS SLANDERETTE N.3，NANO BOBIS SLANDERETTE N.4、NANO BOBIS SLANDERETTE N.1、PRODUCER差異不顯著，結(jié)合表4可見，菜豆種子萌發(fā)存在低溫冷害，冷害對芽的損傷大于根損傷，NANO BOBIS SLANDERETTE N.4菜豆種子萌發(fā)抗低溫能力稍好于其他品種。

在寒害處理下，4個菜豆種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率無差異降低(p>0.05)，NANO BOBIS SLANDERETTE N.4、NANO BOBIS SLANDERETTE N.1、NANO BOBIS SLANDERETTE N.3發(fā)芽指數(shù)差異不顯著(p>0.05)，但極顯著低于PRODUCER發(fā)芽指數(shù)(p<0.01)，PRODUCER活力指數(shù)極顯著高于其他品種(p<0.05)，NANO BOBIS SLANDERETTE N.4、NANO BOBIS SLANDERETTE N.3活力指數(shù)差異不顯著(p>0.05)，NANO BOBIS SLANDERETTE N.1活力指數(shù)顯著低于其他3品種；從幼苗鮮重來看，寒害處理下，NANO BOBIS SLANDERETTE N.4幼苗鮮重極顯著高于其他3品種(p<0.01)，NANO BOBIS SLANDERETTE N.1、PRODUCER幼苗鮮重差異不顯著(p>0.05)，NANO BOBIS SLANDERETTE N.3幼苗鮮重顯著低于NANO BOBIS SLANDERETTE N.1、PRODUCER幼苗鮮重(p<0.05)，從根冠比來看，NANO BOBIS SLANDERETTE N.4根冠比顯著高于其他3品種(p<0.05)，NANO BOBIS SLANDERETTE N.1和PRODUCER根冠比在寒害處理下差異不顯著(p>0.05)，但極顯著高于NANO BOBIS SLANDERETTE N.3的根冠比。結(jié)合表4可見，4個菜豆品種種子萌發(fā)階段存在低溫寒害，寒害對芽的損傷比根大。

3 結(jié)論與討論

3.1 種子物理特性對種子加工檢驗的指導意義

種皮上的華紋、顏色、形態(tài)等特點，可以用來鑒別作物的不同種類和品種，種子表面狀況，可以作為種子清選加工時選擇操作方法和使用工具的依據(jù)，種子大小是清選種子時選擇篩孔的依據(jù)[11-13]，4個出口菜豆種子在形態(tài)、顏色及表面狀態(tài)差異不明顯，根據(jù)種子大小，若用窩眼滾筒篩清選種子，NANO BOBIS SLANDERETTE N.4可選用稍大于11.98 mm的窩眼滾筒篩，PRODUCER和NANO BOBIS SLANDERETTE N.3可選用稍大于11.57 mm的窩眼滾筒篩，NANO BOBIS SLANDERETTE N.1可選用稍大于10.93 mm的窩眼滾筒篩；若用圓孔篩清選種子，NANO BOBIS SLANDERETTE N.4和NANO BOBIS SLANDERETTE N.3可選用可用稍小于5.21 mm的小篩和稍大于5.22 mm的大篩配合處理，NANO BOBIS SLANDERETTE N.1和PRODUCER可選用可用稍小于5.00 mm的小篩和稍大于5.01 mm的大篩配合處理；若用長孔篩清選種子，NANO BOBIS SLANDERETTE N.4和NANO BOBIS SLANDERETTE N.3可選用可用稍小于4.84 mm的篩片處理，NANO BOBIS SLANDERETTE N.1和PRODUCER可選用4.44 mm的篩片處理，以達到種子凈度要求。

種子比重是種子精選的依據(jù)，根據(jù)比重，選擇精選液體或風的大小，將空秕種子和不健壯種子從種子批中剔除；種子容重是種子活力和倉容量的依據(jù)，種子千粒重是飽滿度和播種量的依據(jù)[13，14]。優(yōu)良度是種子安全貯藏的保障，同時是種子質(zhì)量評定和分級的依據(jù)[11]。菜豆種子優(yōu)良度很高，這對安全存儲非常有利。在4個菜豆品種中，PRODUCER有較高的硬實率，在播種時應破除硬實，以保證田間全苗。

3.2 硬實破除方法選擇

菜豆PRODUCER品種中，有68%的種子因種皮不透水從而成為硬實，這種硬實特性有利于種子傳播，但在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，未經(jīng)處理的硬實種子播種后經(jīng)常發(fā)生嚴重缺苗現(xiàn)象[15]。為提高出苗率，硬實種子在播種前要破除硬實。本著成本低廉、方法簡便和安全的原則，選用物理方法、化學方法來處理種子，結(jié)果表明，溫度處理、機械處理、化學處理都能顯著改善種皮透性而吸脹，其中濃硫酸處理25 min是破除PRODUCER菜豆硬實的最佳方法。

3.3 種子細胞膜完整性與標準發(fā)芽實驗在生產(chǎn)實踐中的應用

電導率的高低反映出細胞滲漏物質(zhì)的多少，即反映細胞的完整性，高活力的種子浸出液電導率低，反之則高[13，14]，通過電導率結(jié)果比較，PRODUCER菜豆活力>NANO BOBIS SLANDERETTE N.4菜豆>NANO BOBIS SLANDERETTE N.3菜豆>NANO BOBIS SLANDERETTE N.1菜豆，這一結(jié)果與標準發(fā)芽試驗結(jié)果相一致。

通過標準發(fā)芽試驗，可確定種子在最佳條件下的最大出苗能力，以期為種子質(zhì)量評價和播種量計算提供指導，在供試驗的4個菜豆品種中，PRODUCER、NANO BOBIS SLANDERETTE N.3、NANO BOBIS SLANDERETTE N.4發(fā)芽率較高，達90%，而NANO BOBIS SLANDERETTE N.1發(fā)芽率僅64%，在生產(chǎn)實踐中，為保證全苗并節(jié)省種子，PRODUCER、NANO BOBIS SLANDERETTE N.3和NANO BOBIS SLANDERETTE N.4應增加10%左右播種量，NANO BOBIS SLANDERETTE N.1增加60%的播種量。

3.4 菜豆種子逆境實驗對生產(chǎn)實踐的啟示

通過逆境試驗可知，4個菜豆品種對環(huán)境水分和溫度非常敏感，在逆境條件下存在嚴重的吸脹損傷、冷害損傷和寒害損傷而導致種子喪失生活力，在菜豆種子播種和育苗時，先保證芽床適宜的含水量，防止播種后灌水或芽床水分過多而導致種子吸脹損傷。同時播種時考慮芽床溫度及環(huán)境溫度，防止低溫冷害和環(huán)境寒害導致種子喪失生活力，在田間表現(xiàn)缺苗斷壟。