外源Ca2+浸種對茄子種子萌發及其胚芽和胚根生理生化特性的影響

秦舒浩 張 晶 程小虎

（甘肅農業大學農學院，甘肅省作物遺傳改良與種質創新重點實驗室，甘肅蘭州 730070）

茄子（Solanum melongenaL.）是我國廣為栽培的蔬菜種類之一，目前在露地和設施中都具有較大的栽培面積，由于其適應性廣、高產、營養價值及經濟價值較高，因而倍受人們青睞（張振賢，2003）。但茄子種子種皮厚而質密堅硬、透水性差，表面光滑并有膠質物包裹，種子吸水困難，且茄子種子具有休眠特性，休眠期種子在 25～30 ℃恒溫條件下催芽，發芽時間長且極不整齊甚至不發芽，此外在設施栽培過程中種子在不適條件下容易劣變，發芽力迅速降低（杜貴國，1993），這些問題已成為茄子高產優質高效生產的障礙。

Ca2+對植物細胞的結構和生理功能有重要作用，能維持細胞壁、細胞膜及膜結構蛋白的穩定性，參與胞內穩態和生長發育的調節過程，Ca2+能促進α-淀粉酶的分泌，提高過氧化物酶的活性，從而提高種子活力，促進幼苗生長；但當其濃度過高時，又會抑制種子吸水和萌發，抑制幼苗的生長（洪發水 等，1996），從而影響植株體內各種保護酶的活性，對植株造成傷害（段詠新 等，1997）。因此，研究鈣對植物種子萌發及幼苗生理生化特性的影響具有重要的理論價值和實踐意義。本試驗以特選紫長茄和二民茄為試驗材料，研究了不同濃度 Ca2+處理對茄子種子萌發及其胚芽和胚根生理生化特性的影響，旨在為提高茄子種子萌發率、縮短發芽時間及生產中培育茄子壯苗和高產優質栽培提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2009年 9～12月在甘肅農業大學蔬菜栽培與生理開放實驗室進行，以茄子品種特選紫長茄和二苠茄（甘肅省武威市搏盛種業有限責任公司提供）為供試材料。

1.2 試驗方法

試驗共設6個處理：分別用2.5、5.0、25.0、50.0、100.0 mmol·L-1CaCl2溶液浸種，以清水浸種為對照。

每處理選取籽粒飽滿、大小一致的茄子種子150粒，置于55～60 ℃的熱水中浸泡10 min，然后用不同濃度的CaCl2溶液浸泡種子48 h后用蒸餾水沖洗3次，將種子整齊排列在鋪有2層濾紙的培養皿中，加少量蒸餾水浸潤，置于人工智能培養箱中變溫催芽，溫度設為28 ℃/15 ℃（20 h/4 h），空氣相對濕度為90 %以上，3次重復，每重復50粒種子，隨機排列。各處理每日加適量的蒸餾水以保證種子正常萌發所需的水分，處理后的茄子種子逐日統計發芽數，并于發芽第6天計算種子發芽勢，待各處理發芽種子數不再增加時（第12天），視為發芽完全，統計發芽率，并測定胚芽和胚根的各項生理生化指標。

1.3 項目測定

發芽指標測定：發芽勢=規定天數內發芽種子數/供試種子總數×100 %（第6天測定）；發芽率=全部發芽種子數/供試種子總數×100 %（第 12天測定）；發芽指數（GI）=∑Gt/Dt，其中Gt為在第t天的發芽種子數，Dt為相對應的發芽天數；活力指數（VI）＝S×∑Gt/Dt，其中Gt為在第t天的發芽種子數，Dt為相對應的發芽天數，S為平均根長。

生理生化指標的測定：超氧化物歧化酶（SOD）活性采用氮藍四唑（NBT）法進行測定；過氧化物酶（POD）活性采用愈創木酚法進行測定；過氧化氫酶（CAT）活性采用紫外吸收法進行測定；丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸（TBA）法進行測定（鄒琦，2006）。

采用Microsoft Excel 2003軟件對數據進行處理；用DPS 7.05統計軟件進行方差分析，用LSD法進行差異顯著性多重比較。

2 結果與分析

2.1 外源Ca2+浸種對茄子種子發芽特性的影響

表1表明，不同濃度的Ca2+浸種對茄子種子的發芽特性具有顯著影響，兩個品種之間各指標變化規律基本一致。25.0 mmol·L-1Ca2+處理種子的發芽勢、發芽率、發芽指數和活力指數均明顯高于對照及其他濃度處理；當 Ca2+濃度高于或低于 25.0 mmol·L-1時，茄子種子發芽特性各指標均降低；當Ca2+濃度達到100.0 mmol·L-1時，除特選紫長茄發芽率與對照差異不顯著外，茄子種子發芽勢、發芽指數和活力指數均顯著低于對照，說明此濃度浸種下茄子種子的發芽已受到抑制。

表1 不同濃度Ca2+處理下茄子種子發芽勢、發芽率、發芽指數和活力指數

2.2 外源Ca2+浸種對茄子種子胚芽和胚根SOD活性的影響

圖1表明，不同濃度Ca2+浸種對茄子種子胚芽和胚根SOD活性影響不同。在2.5、5.0、25.0 mmol·L-1濃度處理下其SOD活性分別較對照提高了9.3 %、12.7 %和25.1 %，差異均達顯著水平；而50.0 mmol·L-1Ca2+濃度處理下SOD活性與對照間差異不顯著；Ca2+濃度達到100.0 mmol·L-1時，SOD活性顯著低于對照。

2.3 外源Ca2+浸種對茄子種子胚芽和胚根POD活性的影響

從圖2可以看出，隨著Ca2+濃度的增加，茄子萌發種子胚芽和胚根的POD活性呈先升后降的趨勢。2.5～25.0 mmol·L-1Ca2+濃度處理下其POD活性顯著提高，其中2.5、5.0 mmol·L-1Ca2+處理的POD活性分別比對照增加29.4 %和56.5 %；25.0 mmol·L-1Ca2+處理的POD活性最高，較對照增加72.3 %；當Ca2+濃度達到100.0 mmol·L-1時，POD活性較對照降低18.1 %。

圖1 不同濃度Ca2+浸種下茄子胚芽和胚根的SOD活性

圖2 不同濃度Ca2+浸種下茄子胚芽和胚根的POD活性

2.4 外源Ca2+浸種對茄子種子胚芽和胚根CAT活性及MDA含量的影響

表 2 表明，5.0～50.0 mmol·L-1Ca2+浸種處理下茄子種子胚芽和胚根 CAT活性顯著高于對照，其中以25.0 mmol·L-1Ca2+處理的最高，且顯著高于其他處理；當 Ca2+濃度達到 100.0 mmol·L-1時 CAT活性顯著降低。同時可以看出，Ca2+浸種處理對二苠茄種子的影響更大。隨Ca2+濃度的增加，兩個品種MDA含量均表現為先降后升的趨勢，其中25.0 mmol·L-1Ca2+處理的MDA含量最低，而100.0 mmol·L-1Ca2+處理的MDA含量顯著高于其他處理與對照。

表2 不同濃度Ca2+浸種下茄子胚芽和胚根CAT活性及MDA含量

3 結論與討論

種子的發芽率、發芽勢和發芽指數反映了種子的發芽速率和整齊程度，而種子活力是指種子在較廣的范圍能否迅速發芽和生長的整齊度（孫涌棟 等，2008）。本試驗結果表明，當 Ca2+浸種濃度在5.0～50.0 mmol·L-1范圍時，對兩個茄子品種種子的發芽指標具有不同程度的促進作用，能提高萌發種子胚芽和胚根的SOD、POD、CAT活性，降低MDA含量，對茄子種子的萌發及胚芽和胚根的生長產生明顯的促進作用，其中以 25.0 mmol·L-1浸種濃度效果最好。當 Ca2+濃度達100.0 mmol·L-1時，茄子種子的各項發芽指標及各種保護酶活性明顯下降，而MDA含量顯著上升，說明此濃度浸種對種子萌發及胚芽和胚根的生長產生了抑制作用。可以看出，Ca2+浸種對兩個茄子品種種子發芽指標及生理生化指標影響規律基本一致，但對二苠茄（圓茄品種）的影響大于特選紫長茄（長茄品種）。

SOD、POD和CAT是清除細胞活性氧等生物自由基的主要保護酶。在正常生長條件下，植物依靠自身的自由基清除系統，能夠保持細胞內活性氧的平衡，而當植物受到高溫、低溫、高鹽、重金屬、干旱等脅迫時，均能引起自由基的產生（龍明華 等，2005）。在對鹽脅迫下百合花粉的萌發試驗中發現，外源鈣顯著降低鹽脅迫下萌發花粉的脯氨酸含量而增加SOD活性（丁彬 等，2006）。田秀英（2005）認為，幼果噴鈣或配施NAA，MDA含量、質膜透性和其溶質外滲速率降低，SOD、POD、CAT活性增加，增加保護物質（谷胱甘肽和抗壞血酸）的含量，使細胞清除活性氧自由基的能力增強，減少了自由基對膜的傷害，有利于保護膜結構。

植物器官衰老或在逆境下遭受傷害，往往發生膜脂過氧化作用，而 MDA是膜脂過氧化的最終分解產物，因此其含量的高低可以反映植物遭受逆境傷害的程度。MDA從膜上產生的位置釋放出后，可以與蛋白質、核酸反應，改變這些大分子的構型，從而喪失功能（Foolad & Lin，1999）。本試驗結果表明，適量的Ca2+有效降低了MDA含量，維持了細胞質膜的完整性，保證了植物體各種代謝的正常進行。其原因可能是 Ca2+與膜磷脂的極性頭部相連接，發生交聯作用，從而使膜脂上的蛋白質和磷脂結合緊密，降低膜透性（Walker et al.，1993）。當Ca2+濃度超過50 mmol·L-1時，對種子發芽及其保護酶活性沒有促進作用的原因可能是鈣過量在一定程度上會引起膜系統結構的破壞，導致電子傳遞鏈受阻所致（王躍華 等，2010）。

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