不同濃度檸檬酸對(duì)甜菜種子的引發(fā)影響

叢俊超，胡華兵，王榮華，劉大麗，吳則東，王茂芊

（1黑龍江大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生態(tài)環(huán)境學(xué)院，哈爾濱 150080;2石河子農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，新疆 石河子 832000）

0 引言

由于中國(guó)對(duì)甜菜制糖的需求不斷提升，而種子引發(fā)技術(shù)目前在甜菜作物中的應(yīng)用研究尚少，因此，提高甜菜種子活力和產(chǎn)量成為當(dāng)前糖業(yè)發(fā)展的迫切需求。種子引發(fā)(seed priming)技術(shù)是種子處理技術(shù)的一個(gè)分支[25]，該引發(fā)方法可為提高甜菜種子的萌發(fā)效果提供有效的技術(shù)支持，種子引發(fā)技術(shù)的應(yīng)用，使種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)得到明顯的改善和提高，并且可以增強(qiáng)種子的抗逆性和成活率，有效提高植株的單位面積產(chǎn)量。在種子引發(fā)劑方面的選擇和使用，目前受到很多研究學(xué)者和專家的討論和關(guān)注，如駱巖等[17]研究相同PEG溶液對(duì)不同甜菜種子萌發(fā)效果的影響，結(jié)果顯示，在24 h處理的情況下，TD801(2015)種子的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率最高，在48 h處理的情況下，TD703(2016)的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)最高，因此我們可以看出，對(duì)于不同的種子和不同的貯藏年份，即使使用相同濃度的引發(fā)劑和處理時(shí)間，其引發(fā)效果都是不同的；閆小紅等[18]研究了不同配方營(yíng)養(yǎng)液中黃瓜種子的萌發(fā)狀態(tài)和幼苗生長(zhǎng)特性的差異，研究結(jié)果表明，黃瓜種子在不同的營(yíng)養(yǎng)液中最終的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)二者都無(wú)明顯差別，而對(duì)黃瓜種子的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)都有比較顯著地改善；張澤旭等[22]研究了水楊酸和赤霉素對(duì)甜菜種子發(fā)芽的影響，結(jié)果表明，濃度為0.05、0.1、0.2、0.5 mmol/L的水楊酸處理都能進(jìn)一步促進(jìn)甜菜的種子萌發(fā)。0.05、0.1、0.2 mmol/L的赤霉素處理更好地促進(jìn)了甜菜的種子萌發(fā)，而經(jīng)過(guò)高濃度的水楊酸和赤霉素處理過(guò)的種子，萌發(fā)狀態(tài)則受到明顯抑制；許猛等[24]采用谷氨酸尾液為主要物料研制了一種復(fù)合氨基酸肥料增效劑（簡(jiǎn)稱增效劑），并觀察其對(duì)小白菜種子的發(fā)芽影響，將小白菜種子浸泡在0、0.05、0.1、0.2、0.4、0.8 g/L 增效劑中，然后分別轉(zhuǎn)入含 0、25、50、75 mmol/L NaCI溶液中，等待其萌發(fā)，測(cè)定其發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、胚根長(zhǎng)和胚芽長(zhǎng)，結(jié)果表明，在0～75 mmol/L NaCI范圍內(nèi)，小白菜種子在較高濃度氯化鈉溶液里，種子的發(fā)芽情況和幼苗生長(zhǎng)情況均受到抑制作用，且濃度越高越明顯，而一定濃度的增效劑則可以不同程度地改善NaCI對(duì)種子發(fā)芽和幼苗的脅制。檸檬酸又名枸櫞酸(CA)，分子式為C6H8O7，本研究利用不同濃度檸檬酸為引發(fā)劑，通過(guò)不同時(shí)間對(duì)1113×NY051種子設(shè)置9個(gè)處理。通過(guò)研究結(jié)果對(duì)比，為尋找合適的甜菜種子引發(fā)劑提供有效的參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)

試驗(yàn)于2021年9月—12月在黑龍江大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生態(tài)環(huán)境學(xué)院甜菜遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

1.2 試驗(yàn)材料

供試材料選用甜菜單粒種1113×NY051，由新疆石河子農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院提供。

1.3 試驗(yàn)方法

本研究選用的引發(fā)劑為5 mmol/L檸檬酸、7.5 mmol/L檸檬酸、10 mmol/L檸檬酸（表1），共設(shè)置了9個(gè)處理，處理試驗(yàn)的對(duì)照組(CK)均為未處理過(guò)的干種子。

表1 不同濃度檸檬酸試劑的9個(gè)處理

本研究的引發(fā)處理試驗(yàn)在黑龍江大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生態(tài)環(huán)境學(xué)院的甜菜品質(zhì)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心進(jìn)行。研究的主要方法為：首先在蒸餾水內(nèi)加入0.1%的次氯酸鈉配制成溶液對(duì)發(fā)芽盒進(jìn)行浸泡，其次用蒸餾水將發(fā)芽盒清洗干凈，并進(jìn)行消毒和晾干，然后將經(jīng)過(guò)高溫滅菌箱滅過(guò)菌的50格發(fā)芽紙平攤在處理過(guò)的干凈發(fā)芽盒里，每個(gè)紙格均勻的放置2粒種子，然后抽取34 mL蒸餾水噴進(jìn)發(fā)芽盒子里，需要噴灑均勻，并確保每個(gè)種子都濕潤(rùn)。每個(gè)處理各重復(fù)3次，將溫箱溫度設(shè)置為24℃。需要每天對(duì)發(fā)芽種子的個(gè)數(shù)進(jìn)行檢查，調(diào)查種子的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率，并對(duì)胚根及胚軸總長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量，最后計(jì)算出發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

1.4 測(cè)定指標(biāo)

通過(guò)指標(biāo)計(jì)算公式測(cè)定經(jīng)引發(fā)劑處理后的甜菜種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)[式(1)～(4)]。使用Excel、SPSS以及Origin 2019軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 5 mmol/L檸檬酸溶液處理1113×NY051甜菜種子的結(jié)果

用5 mmol/L檸檬酸溶液分別浸泡1113×NY051甜菜種子8、12、24 h，處理序號(hào)為1、2、3。結(jié)果（表2）顯示，處理1、2、3的發(fā)芽勢(shì)分別是91.00%、89.00%和91.33%，3個(gè)處理均高于CK(88.67%)，分別高出CK 2.33%、0.33%和2.66%。處理1、2、3的發(fā)芽率分別是92.00%、90.00%和91.33%，3個(gè)處理均高于CK(89.67%)，分別高出CK2.33%、0.33%和1.66%。同時(shí)還可以看出，處理1、2、3的發(fā)芽指數(shù)分別是32.28、39.36和40.16，3個(gè)處理均高于CK(26.80)，分別高出CK5.48、12.56和13.36。以及處理1、2、3的活力指數(shù)分別是 266.59、318.30、310.87，3個(gè)處理均高于 CK(200.41)，分別高出CK 66.18、117.89和110.46。試驗(yàn)結(jié)果顯示，5 mmol/L檸檬酸處理甜菜種子1113×NY051時(shí)其發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)4個(gè)指標(biāo)同時(shí)高于干種子處理，表明5 mmol/L檸檬酸溶液在8、12、24 h情況下的3個(gè)處理可以有效地激活甜菜種子的活力。同時(shí)可以發(fā)現(xiàn)，24 h對(duì)種子處理的效果主要體現(xiàn)在發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)3個(gè)指標(biāo)上，而12小時(shí)的處理效果在提高活力指數(shù)方面更明顯。

表2 5 mmol/L檸檬酸溶液處理1113×NY051甜菜種子萌發(fā)調(diào)查表

2.2 7.5 mmol/L檸檬酸溶液處理1113×NY051甜菜種子的結(jié)果

用7.5 mmol/L檸檬酸溶液在8、12、24 h分別處理種子1113×NY051，處理序號(hào)為4、5、6。結(jié)果（表3）顯示，處理4、5、6的發(fā)芽勢(shì)分別是90.00%、94.67%和94.33%，此3個(gè)處理均高于CK(88.67%)，分別高出CK 1.33%、6.00%和5.66%。處理4、5、6的發(fā)芽率分別是91.00%、95.00%和95.00%，此3個(gè)處理均高于CK(89.67%)，分別高出CK 1.33%、5.33%和5.33%。處理4、5、6的發(fā)芽指數(shù)分別是31.26、34.44和42.47，此3個(gè)處理均高于CK(26.80)，分別高出CK 4.46、7.64和15.67。處理4、5、6的活力指數(shù)分別是296.15、301.59和343.84，此3個(gè)處理均高于CK(200.41)，分別高出CK 95.74、101.18和143.43。試驗(yàn)結(jié)果顯示，7.5 mmol/L檸檬酸處理1113×NY051甜菜種子時(shí)，經(jīng)過(guò)處理后種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均高于CK種子，表明7.5 mmol/L檸檬酸溶液在8、12、24 h情況下的3個(gè)處理同樣可以較好地激發(fā)甜菜種子的活力。其中12 h的檸檬酸引發(fā)劑對(duì)甜菜種子處理在提高種子發(fā)芽勢(shì)方面效果尤為顯著，而24 h的檸檬酸引發(fā)試劑的引發(fā)效果主要體現(xiàn)在發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)這3個(gè)方面。

表3 7.5 mmol/L檸檬酸溶液處理1113×NY051甜菜種子萌發(fā)調(diào)查表

2.3 10 mmol/L檸檬酸溶液處理1113×NY051甜菜種子的結(jié)果

用10 mmol/L檸檬酸溶液在8、12、24 h分別處理種子1113×NY051，處理序號(hào)為7、8、9。結(jié)果（表4）顯示，處理7、8、9的發(fā)芽勢(shì)分別是89.00%、93.67%和91.67%，此3個(gè)處理均高于CK(88.67%)，分別高出CK 0.33%、5.00%和3.00%。處理7、8、9的發(fā)芽率分別是90.67%、94.00%和92.33%，此3個(gè)處理分別高于CK(89.67%)，分別高出CK 1.00%、4.33%和2.66%。處理7、8、9的發(fā)芽指數(shù)分別是31.03、37.63和38.21，且均高于CK(26.80)，分別高出CK 4.23、10.83和11.41。處理7、8、9的活力指數(shù)分別是275.76、300.25和340.15，此3個(gè)處理均高于CK(200.41)，分別高出CK 75.35、99.84和139.74。試驗(yàn)結(jié)果顯示，10 mmol/L檸檬酸處理1113×NY051甜菜種子時(shí)3個(gè)處理的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)引發(fā)效果優(yōu)于CK種子，說(shuō)明10 mmol/L檸檬酸溶液在8、12、24 h情況下的3個(gè)處理可以有效激活1113×NY051甜菜種子的活力。其中12 h的檸檬酸引發(fā)劑對(duì)甜菜種子處理在提高種子發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率這兩個(gè)方面效果尤為顯著，而24 h的檸檬酸引發(fā)試劑處理甜菜種子后，在種子的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)方面都有明顯地提高。

表4 10 mmol/L檸檬酸溶液處理1113×NY051甜菜種子萌發(fā)調(diào)查表

2.4 不同濃度檸檬酸溶液處理1113×NY051甜菜種子電導(dǎo)率的結(jié)果

采用上海力辰科技筆式電導(dǎo)率儀器進(jìn)行電導(dǎo)率的測(cè)定，得出以下結(jié)果，根據(jù)結(jié)果（表5）顯示，5 mmol/L檸檬酸溶液在8、12、24 h分別處理種子1113×NY051，處理1、處理2、處理3的電導(dǎo)率分別是52.53、44.53、33.67，此3個(gè)處理的電導(dǎo)率均低于CK(181.73)，分別低了129.20、137.20和148.06。7.5 mmol/L檸檬酸溶液在8、12、24 h分別處理種子1113×NY051，處理4、處理5、處理6的電導(dǎo)率分別是62.33、45.43、27.63，此3個(gè)處理的電導(dǎo)率分別低于CK(181.73)，分別低了119.40、136.30和154.10。10 mmol/L檸檬酸溶液在8、12、24 h分別處理種子1113×NY051，處理7、處理8、處理9的電導(dǎo)率分別是57.17、39.93、33.87，此3個(gè)處理的電導(dǎo)率分別低于CK(181.73)，分別低了124.56、141.80和147.86。根據(jù)結(jié)果（表5）對(duì)比顯示，甜菜種子經(jīng)過(guò)引發(fā)劑處理后的電導(dǎo)率均低于CK，其中，24 h情況下處理后的甜菜種子電導(dǎo)率均低于8h和12h，由此可以發(fā)現(xiàn)，隨著引發(fā)組合處理時(shí)間越長(zhǎng)，電導(dǎo)率數(shù)值越低，對(duì)甜菜種子的傷害程度越低。

表5 不同濃度檸檬酸溶液處理1113×NY051甜菜種子的電導(dǎo)率調(diào)查表

2.5 不同濃度檸檬酸溶液處理1113×NY051甜菜種子顯著性差異分析的結(jié)果

根據(jù)（圖1）對(duì)比結(jié)果顯示，5、7.5、10 mmol/L檸檬酸分別在8、12和24h的情況下處理1113×NY051甜菜種子時(shí)，處理2、處理3、處理8和處理9的發(fā)芽指數(shù)無(wú)顯著性差異；處理4、處理5、處理7和CK組的發(fā)芽指數(shù)無(wú)顯著性差異；處理6與其他8個(gè)處理以及CK組的發(fā)芽指數(shù)存在顯著性差異。根據(jù)（圖2）對(duì)比結(jié)果顯示，5、7.5、10 mmol/L檸檬酸分別在8、12、24 h的情況下處理1113×NY051甜菜種子時(shí)，處理2、處理3、處理4、處理5、處理6、處理8以及處理9的活力指數(shù)無(wú)顯著性差異，處理1、處理7和CK的活力指數(shù)無(wú)顯著性差異，而處理2、處理3、處理4、處理5、處理6、處理8和處理9的活力指數(shù)和處理1、處理7和CK組的活力指數(shù)存在顯著性差異。根據(jù)（圖3）對(duì)比結(jié)果顯示，5、7.5、10 mmol/L檸檬酸分別在8、12、24 h的情況下處理1113×NY051甜菜種子時(shí)，處理1至處理9電導(dǎo)率無(wú)顯著性差異，而CK組與其他9個(gè)處理存在顯著性差異。

圖1 不同濃度檸檬酸溶液處理1113×NY051甜菜種子的發(fā)芽指數(shù)顯著性差異對(duì)比

圖2 不同濃度檸檬酸溶液處理1113×NY051甜菜種子的活力指數(shù)顯著性差異對(duì)比

圖3 不同濃度檸檬酸溶液處理1113×NY051甜菜種子的電導(dǎo)率顯著性差異對(duì)比

3 討論

當(dāng)前用于種子萌發(fā)處理的技術(shù)方法主要包括液體引發(fā)技術(shù)、水引發(fā)技術(shù)、固體基質(zhì)引發(fā)技術(shù)、膜引發(fā)技術(shù)、滲透調(diào)節(jié)引發(fā)技術(shù)等，這是目前較為常見(jiàn)的種子處理引發(fā)技術(shù)。其中液體引發(fā)方法是各種作物種子使用最多的種子引發(fā)方法，如姜云天等[10]使用外源水楊酸和甜菜堿處理NaCl脅迫下的茶花鳳仙種子，結(jié)果表明，濃度適當(dāng)?shù)耐庠此畻钏岷吞鸩藟A浸泡種子處理較為明顯地減輕了氯化鈉對(duì)茶花鳳仙種子脅迫而導(dǎo)致的種子發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)的抑制效應(yīng)；馬悅等[16]以甜菜種子為試驗(yàn)材料，以干種子為CK，研究了氫氧化鈉、硼酸、聚乙二醇溶液處理對(duì)甜菜種子引發(fā)過(guò)程和生理指標(biāo)的影響，結(jié)果證明，本研究中經(jīng)過(guò)引發(fā)劑處理后的種子與CK相比，其發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率等常用指標(biāo)均有所提高，有效促進(jìn)了甜菜種子的萌發(fā)；Ashraful Alam等[4]用KNO3溶液對(duì)哈密瓜種子進(jìn)行激發(fā)，結(jié)果表明KNO3可以提高哈密瓜的耐旱性，提高其萌發(fā)率、果實(shí)產(chǎn)量和品質(zhì)；孫逸萌等[26]研究有機(jī)酸和醇對(duì)玉米、豌豆和小麥種子的引發(fā)誘導(dǎo)，結(jié)果表明有機(jī)酸和醇對(duì)植物種子蛋白酶和淀粉酶活性都有不同程度的增強(qiáng)作用，從而促進(jìn)植物的新陳代謝。

檸檬酸作為是一種重要的有機(jī)酸，不僅能有效促進(jìn)甜菜種子的萌發(fā)，還能從而提高種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)。本研究通過(guò)設(shè)置不同濃度檸檬酸和不同時(shí)間梯度對(duì)1113×NY051甜菜種子進(jìn)行處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不是濃度過(guò)大且時(shí)間過(guò)長(zhǎng)對(duì)甜菜種子引發(fā)的效果就越好，當(dāng)7.5 mmol/L檸檬酸處理甜菜種子24 h后，效果反而比10 mmol/L檸檬酸處理甜菜種子24 h的引發(fā)效果要顯著，因此結(jié)果表明，只有合適的濃度和時(shí)間才會(huì)達(dá)到理想的引發(fā)效果。

本研究可改進(jìn)的不足之處有：（1）應(yīng)該進(jìn)一步設(shè)定種子引發(fā)劑的濃度和時(shí)間梯度的因素變化，以篩選出最有利于甜菜種子萌發(fā)的引發(fā)劑濃度與引發(fā)時(shí)間，為促進(jìn)種子萌發(fā)提供可靠依據(jù)；（2）可以嘗試選擇不同種類的引發(fā)劑與檸檬酸進(jìn)行組合，并設(shè)置多個(gè)濃度與時(shí)間梯度，以篩選出可以加快甜菜種子萌發(fā)的引發(fā)劑組合。

4 結(jié)論

本研究分別利用5 mmol/L檸檬酸、7.5 mmol/L檸檬酸和10 mmol/L檸檬酸3種不同濃度的引發(fā)劑，處理1113×NY051甜菜種子，隨著濃度和處理時(shí)間的不同，相應(yīng)的引發(fā)效果也有所不同。根據(jù)不同濃度檸檬酸對(duì)甜菜種子的9個(gè)處理對(duì)比結(jié)果進(jìn)行分析，可以得出相關(guān)結(jié)論，不同濃度不同時(shí)間的9個(gè)處理的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)與CK相比較都有所提高。其中處理時(shí)間為12 h和24 h的處理效果高于處理時(shí)間為8 h的處理效果，而濃度為7.5 mmol/L的檸檬酸處理甜菜種子12 h后，發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)都有顯著增加，引發(fā)效果較好。研究結(jié)果表明，檸檬酸對(duì)甜菜種子萌發(fā)有刺激作用，而不同的濃度和不同的處理時(shí)間都會(huì)對(duì)萌發(fā)效果產(chǎn)生影響，因此要注意找到合適的引發(fā)劑濃度與處理時(shí)間。