無(wú)籽西瓜種子萌發(fā)障礙及萌發(fā)技術(shù)概述

童龍，閔子揚(yáng)，唐炎英，李玲，李涵，王志偉，2，成娟，蔡雁平，孫小武，3（.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，長(zhǎng)沙，4028；2.湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)院；3.湖南省蔬菜瓜類研究所）

無(wú)籽西瓜種子萌發(fā)障礙及萌發(fā)技術(shù)概述

童龍1，閔子揚(yáng)1，唐炎英1，李玲1，李涵1，王志偉1，2，成娟1，蔡雁平1，孫小武1，3
（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，長(zhǎng)沙，410128；2.湖南農(nóng)業(yè)科學(xué)院；3.湖南省蔬菜瓜類研究所）

三倍體無(wú)籽西瓜種子發(fā)芽率低是影響無(wú)籽西瓜生產(chǎn)的主要因素，探索無(wú)籽西瓜種子促萌發(fā)技術(shù)顯得尤為重要。概述了無(wú)籽西瓜種子萌發(fā)的生理障礙，同時(shí)簡(jiǎn)述了浸種、破殼、種子引發(fā)及藥劑處理等幾項(xiàng)促進(jìn)種子萌發(fā)的技術(shù)。

無(wú)籽西瓜種子；萌發(fā)障礙；萌發(fā)技術(shù)

西瓜作為我國(guó)的一種重要的蔬果作物，其種植面積和產(chǎn)量都居世界第一[1]。無(wú)籽西瓜的栽培面積近些年來(lái)也逐年擴(kuò)大，且產(chǎn)量也得到穩(wěn)步增長(zhǎng)。無(wú)籽西瓜是以二倍體西瓜為父本、四倍體西瓜為母本，通過(guò)雜交授粉而培育出的后代不孕、具有父母本優(yōu)良性狀的三倍體西瓜品種。無(wú)籽西瓜具有品種優(yōu)異、糖分較高、味道可口、食用方便、抗病耐澇、豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)并且耐貯運(yùn)等特點(diǎn)，從而受到廣大生產(chǎn)者和消費(fèi)者的歡迎。但是無(wú)籽西瓜種子由于受到其遺傳特性的影響，種子的產(chǎn)量一直很低，“三低”（萌發(fā)率低、出苗率低、成苗率低）問(wèn)題[2，3]明顯，限制了三倍體無(wú)籽西瓜的生產(chǎn)。目前生產(chǎn)上常采用磕開(kāi)種皮等人工破殼的方法來(lái)提高種子的萌發(fā)率[4，5]，但是這種方法對(duì)種胚容易造成損害，而且費(fèi)時(shí)、費(fèi)工，不能滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的需要。因此需要探索更方便可行、操作簡(jiǎn)便的方法來(lái)提高無(wú)籽西瓜種子的萌發(fā)率。

1 無(wú)籽西瓜種子萌發(fā)障礙

種子不能萌發(fā)一般有3種情況，一是種子已具有萌發(fā)能力，但沒(méi)得到萌發(fā)所必需的基本條件，種子被迫處于停止?fàn)顟B(tài)，如種皮太厚太堅(jiān)硬而引起的機(jī)械束縛作用等；二是種子本身還未完全通過(guò)生理成熟階段，胚尚未完全成熟，還需要有一定的溫度和時(shí)間促進(jìn)胚的形成，即“胚后熟休眠”；三是種子內(nèi)存在生長(zhǎng)抑制物質(zhì)，抑制了種子的萌發(fā)。無(wú)籽西瓜種子自然發(fā)芽率很低，究其原因，主要是種皮和胚結(jié)構(gòu)本身所具有的特點(diǎn)阻礙了種子的萌發(fā)。

1.1 種皮

鄭曉鷹等[6]認(rèn)為種皮過(guò)厚所形成的機(jī)械阻力是影響無(wú)籽西瓜萌發(fā)的主要因素；Grange等[7]發(fā)現(xiàn)三倍體無(wú)籽西瓜的種皮和種皮與種胚之間的種腔可能是限制三倍體發(fā)芽的主要因素之一，并認(rèn)為堅(jiān)硬的中種皮是三倍體種子萌發(fā)的主要障礙；戴思慧等[8]進(jìn)一步證實(shí)三倍體種子中種皮平均厚度約為二倍體西瓜種子的2倍，內(nèi)種皮平均厚度約為二倍體的10倍，且木質(zhì)化，表明三倍體西瓜種子木質(zhì)化且厚實(shí)的內(nèi)種皮對(duì)種子萌發(fā)也起到了阻礙作用，其研究還表明，三倍體種子種皮的透氣性比二倍體種子差，也在一定程度上阻礙了種子內(nèi)外氣體的交換。

1.2 種子胚結(jié)構(gòu)

三倍體無(wú)籽西瓜種子雖較大，但種胚發(fā)育不完全，種胚絕對(duì)質(zhì)量較低，胚質(zhì)量?jī)H占種子質(zhì)量的38.5%，種胚體積占種殼內(nèi)腔的60%～70%，同時(shí)還有相當(dāng)比例的畸形胚，子葉有不同程度的缺刻，即使是發(fā)育較好的種胚也很不充實(shí)[9]。種胚中存在大量的折疊胚、大小胚以及嚴(yán)重發(fā)育不良的種胚，這些都嚴(yán)重阻礙了無(wú)籽西瓜的萌發(fā)。再加上種殼內(nèi)腔體積較大，在發(fā)芽過(guò)程中吸收的大量的水分包裹種胚，容易引起種胚在萌發(fā)過(guò)程中水氣失調(diào)，從而缺氧導(dǎo)致腐爛，使得三倍體西瓜種子的萌發(fā)率降低。

2 無(wú)籽西瓜種子促萌發(fā)技術(shù)

2.1 浸種

浸種方法有溫湯浸種和開(kāi)水浸種，但使用較多的是溫湯浸種。徐玉波等[10]以黑蜜無(wú)籽2號(hào)為材料進(jìn)行研究，設(shè)4個(gè)處理，浸種時(shí)間分別為0，1，3，5 h。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在溫湯浸種溫度為55～65℃條件下浸種10 min后，再在常溫條件下浸種3 h，對(duì)提高種子的發(fā)芽勢(shì)最好，發(fā)芽率也最高，但與1 h差異不顯著。這說(shuō)明黑蜜無(wú)籽2號(hào)浸種時(shí)間以1～3 h為宜。鄭曉鷹等[11]為克服三倍體西瓜種子的萌發(fā)障礙，用H2O2結(jié)合吸水促萌技術(shù)處理了6個(gè)無(wú)籽西瓜品種，種子分別用0.1%H2O2、水、水加氣浸泡2 h，并在飽和相對(duì)濕度下保持24，34，48 h后回干。用軟-X射線對(duì)無(wú)籽西瓜種子和胚結(jié)構(gòu)的分析表明，吸水促萌提高了種胚的活力，克服了種皮制造的萌發(fā)障礙。

2.2 破殼

無(wú)籽西瓜種皮較厚，種臍十分堅(jiān)硬，種胚發(fā)育不完全，在自然條件下，無(wú)籽西瓜的發(fā)芽率較普通西瓜低很多。陳豫梅等[12]以國(guó)外引進(jìn)無(wú)籽西瓜品種HAPPY為材料，用不同的方法對(duì)比研究提高無(wú)籽西瓜的發(fā)芽率，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)破殼處理能極顯著提高該種子的發(fā)芽率。施展等[13]以無(wú)籽1號(hào)、無(wú)籽2號(hào)和無(wú)籽3號(hào)為對(duì)象發(fā)現(xiàn)，磕種處理后平均發(fā)芽率高達(dá)80.00%，而未嗑種處理平均發(fā)芽率僅19.79%。徐玉波等[10]對(duì)黑蜜2號(hào)種子的研究也表明，與不嗑種相比，嗑種可以顯著提高無(wú)籽西瓜的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)。丁泳等[14]以無(wú)籽西瓜種子黑蜜二號(hào)為研究材料發(fā)現(xiàn)，磕種能使平均發(fā)芽率從21%提高到78%，提高了57個(gè)百分點(diǎn)，并且發(fā)芽快，發(fā)芽集中。

2.3 種子引發(fā)技術(shù)

種子引發(fā)又稱為滲透調(diào)節(jié)，最早由Heydecker等[15]提出，是指采用緩慢控制種子洗水和種子回干的處理技術(shù)。現(xiàn)階段主要的引發(fā)方法有固體基質(zhì)引發(fā)、液體引發(fā)、水引發(fā)和生物引發(fā)等[16]。種子經(jīng)引發(fā)處理后能提高種子的活力，種子內(nèi)主要酶的活性得到提高，對(duì)齊苗具有重要作用，同時(shí)還能提高幼苗的抗逆性。引發(fā)技術(shù)給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造了有利的條件，特別是對(duì)于解決一些發(fā)芽、出苗困難的種子具有重要意義。引發(fā)技術(shù)在蔬菜種子上的應(yīng)用比較廣泛，而在西瓜種子上的應(yīng)用卻還不多，但據(jù)研究表明，引發(fā)技術(shù)對(duì)西瓜種子特別是無(wú)籽西瓜種子作用明顯，效果顯著，也許是解決無(wú)籽西瓜生產(chǎn)過(guò)程中種子難以發(fā)芽和成苗困難的有效方法之一。

顧桂蘭等[17]以珍珠巖為引發(fā)基質(zhì)對(duì)3種無(wú)籽西瓜品種種子研究了基質(zhì)不同含水量、引發(fā)溫度、引發(fā)時(shí)間的引發(fā)效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在珍珠巖含水量60%、引發(fā)溫度20℃、引發(fā)時(shí)間36～48 h處理效果最好，種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)顯著提高。吳凌云等[18]分別用1%硝酸鉀和蛭石在15℃和20℃兩種溫度下引發(fā)兩種無(wú)籽西瓜種子，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在15℃低溫條件下，硝酸鉀引發(fā)處理效果最好，而在20℃條件下，兩種引發(fā)處理效果相同，均能顯著提高西瓜種子活力。黃如葵[19]應(yīng)用水引發(fā)技術(shù)，處理無(wú)籽西瓜金王子1號(hào)及廣西5號(hào)種子，發(fā)現(xiàn)吸水促萌技術(shù)能顯著改善這兩個(gè)品種的發(fā)芽性能。盧荔等[20]采用PEG（聚乙二醇）作為引發(fā)劑，以黑牛無(wú)籽西瓜種子為材料進(jìn)行研究，表明PEG-6000溶液引發(fā)3 h，無(wú)籽西瓜種子有最高的發(fā)芽能力，其發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)明顯高于6，9，12 h 3個(gè)引發(fā)時(shí)間處理。

2.4 藥劑處理

近年的許多研究表明，化學(xué)藥劑和生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)種子的引發(fā)處理有較好效果，且在許多蔬菜種子上已經(jīng)得到了很好的驗(yàn)證，而許多研究發(fā)現(xiàn)，在西瓜上的應(yīng)用也有很好的效果。賈云鶴[21]以不同的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑和化學(xué)藥劑處理自然儲(chǔ)存5 a的京欣一號(hào)西瓜種子，研究發(fā)現(xiàn)，各種生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑處理均能顯著提高西瓜種子的發(fā)芽能力，其中以0.1 mmol/L SA處理效果最為明顯，其次為200 mg/L NAA處理和200 mg/L GA處理；各種化學(xué)試劑處理也均顯著提高了西瓜種子的發(fā)芽能力，其中3.0%的KNO3處理效果最為明顯。王廣印[22]采用濃度為20 mg/L的赤霉素丙酮溶液處理黑蜜2號(hào)西瓜種子，發(fā)現(xiàn)純丙酮液處理對(duì)種子發(fā)芽影響不大，而20 mg/L GA3丙酮液不同時(shí)間處理均對(duì)種子發(fā)芽有較大的影響，20 mg/L GA3丙酮液處理6 h，種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均最高，而當(dāng)處理時(shí)間超過(guò)6 h時(shí)，隨處理時(shí)間延長(zhǎng)，種子的發(fā)芽能力逐漸降低。邢燕等[23]以水楊酸（SA）處理無(wú)籽西瓜種子，設(shè)置6個(gè)濃度水平，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，各處理均能顯著提高西瓜種子的發(fā)芽特性，較低濃度SA處理對(duì)種子發(fā)芽的促進(jìn)作用更為顯著，0.1 mmol/L濃度SA處理效果最佳，處理時(shí)間以24 h效果最好。但當(dāng)濃度超過(guò)0.1 mmol/L時(shí)，種子發(fā)芽各項(xiàng)指標(biāo)呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)。

3 無(wú)籽西瓜種子處理研究方向

無(wú)籽西瓜播種前的處理是提高種子萌發(fā)率的最有效辦法，不僅能消毒殺菌，提高種子的發(fā)芽率，還能提高西瓜的抗病能力，增加產(chǎn)量。以上所述處理方法均能在一定程度上提高無(wú)籽西瓜種子的萌發(fā)率和發(fā)芽勢(shì)，但各方法的可行性在實(shí)際生產(chǎn)中還有待進(jìn)一步深入研究。在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中，浸種破殼等傳統(tǒng)方法依然占據(jù)主導(dǎo)地位，但其操作費(fèi)工費(fèi)時(shí)，在大面積的生產(chǎn)中操作困難，這就有必要探究更方便而廉價(jià)實(shí)用的技術(shù)方法。相對(duì)來(lái)說(shuō)，引發(fā)技術(shù)效果較好，但我們還應(yīng)該探究其他新技術(shù)如電場(chǎng)、磁場(chǎng)處理等，這些技術(shù)在其他蔬菜以及林木種子萌發(fā)方面已多有研究，但在西瓜種子上的應(yīng)用上還比較少見(jiàn)，也許可以為無(wú)籽西瓜種子的萌發(fā)提供新思路。

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An Overview of Seed Germination Barriers and Technology for Triploid Watermelon

TONG Long1,MIN Ziyang1,TANG Yanying1,LI Ling1,LI Han1, WANG Zhiwei1,2,CHENG Juan1,CAI Yanping1,SUN Xiaowu1,3

The low germination rate of triploid watermelon seeds was the main factor affecting the production of seedless watermelon,so it was particularly important to explore germination technology for seedless watermelon seeds.This article summarized the physiological barriers for seed germination of seedless watermelon,and introduced the promoting technology for seed germination of seedless watermelon,including seed soaking,seed coat breaking,seed priming and seed treating.

Seeds of seedless watermelon;Germination barriers;Germination technology

S651

：A

：1001-3547（2014）04-0001-04

10.3865/j.issn.1001-3547.2014.04.001

童龍（1989-），男，在讀碩士，研究方向?yàn)槭卟嗽耘嗯c育種，電話：18774055881，E-mail：383078456@qq.com

孫小武，通信作者，E-mail：sunxiaowu2007@126.com

2013-10-28

專家論壇孫小武

男，湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院蔬菜學(xué)教授、博士生導(dǎo)師，享受?chē)?guó)務(wù)院特殊津貼專家，農(nóng)業(yè)部蔬菜專家指導(dǎo)組成員，國(guó)家西甜瓜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系崗位科學(xué)家，全國(guó)瓜類品種鑒定委員會(huì)主任，中國(guó)園藝學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)，中國(guó)園藝學(xué)會(huì)南瓜研究分會(huì)會(huì)長(zhǎng)，湖南省新世紀(jì)121人才工程第一層次人選，全國(guó)先進(jìn)工作者，全國(guó)優(yōu)秀科技工作者。主要從事瓜類研究，主持或參與選育、引進(jìn)瓜類新品種60多個(gè)，其中7個(gè)通過(guò)全國(guó)農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定，7個(gè)西甜瓜品種通過(guò)國(guó)家西甜瓜品種鑒定委員會(huì)鑒定，37個(gè)通過(guò)省級(jí)品種審定。先后承擔(dān)國(guó)家、省、市瓜類研究課題30余項(xiàng)，獲科技成果獎(jiǎng)12項(xiàng)，其中獲國(guó)家農(nóng)牧漁業(yè)部豐收計(jì)劃二等獎(jiǎng)，湖南省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)3項(xiàng)、三等獎(jiǎng)4項(xiàng)，在無(wú)籽西瓜、小果型西瓜的研究與產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)方面的成果達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新和科技成果填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)小果型無(wú)籽西瓜研究的空白。