引發(fā)對(duì)不同溫度下番茄種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響

吳凌云,姚東偉?,霍文雨,李 明??

(1上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院設(shè)施園藝研究所,上海市設(shè)施園藝技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,上海201403;2南京農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院,南京210095)

番茄(Solanum lycopersiconMill.)是起源于熱帶、亞熱帶地區(qū)的一種喜溫性作物,對(duì)低溫反應(yīng)敏感。番茄生長(zhǎng)發(fā)育的適宜溫度為20—25℃,溫度低于10℃生長(zhǎng)受到抑制,低于6℃會(huì)造成不可挽回的損失。番茄一般在早春低溫的溫室或露地直接播種,即在接近最低發(fā)芽溫度的亞適宜溫度條件下播種。在這種條件下,種子出苗率降低,出苗時(shí)間推遲,出苗不整齊[1]。

種子引發(fā)技術(shù)可以增強(qiáng)種子活力,提高出苗整齊度和成苗率[2],是增強(qiáng)植物抗逆性的方法之一[3]。當(dāng)前,番茄種子引發(fā)研究主要集中在應(yīng)用液體滲透引發(fā)(Osmopriming)技術(shù)(PEG、KNO3)處理番茄種子,提高種子的發(fā)芽速度和整齊度,增強(qiáng)低溫及鹽脅迫下的種子活力,提高番茄種子的抗老化能力[1,4-5]。固體基質(zhì)引發(fā)(Solid matrix priming,SMP)通過(guò)混合種子、固體或半固體介質(zhì)和一定量的水來(lái)完成,利用固體材料的化學(xué)和物理特性控制種子對(duì)水的吸收。在固體基質(zhì)引發(fā)期間,種子緩慢吸水,從而進(jìn)行預(yù)發(fā)芽的生理生化代謝和修復(fù)作用[3]。SMP引發(fā)后不需沖洗,直接干燥,而且能與生物劑結(jié)合使用,易于在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。Trichoderma harzianum作為生物控制劑和植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑,具有控制病害、促進(jìn)植物生長(zhǎng)、提高產(chǎn)量的作用,在種子處理應(yīng)用方面已有研究報(bào)道。Mastouri等[6]應(yīng)用Trichoderma harzianum進(jìn)行種子處理,提高了生物和非生物脅迫下種子的萌發(fā)特性和幼苗生長(zhǎng)。Nagaraju等[7]應(yīng)用Trichoderma harzianum引發(fā)向日葵種子,促進(jìn)了植物生長(zhǎng),提高了幼苗對(duì)霜霉病的抗性。

本試驗(yàn)擬研究固體基質(zhì)引發(fā)與哈茨木霉菌結(jié)合使用對(duì)不同溫度下番茄種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)和生理生化特性的影響,以期為番茄種子引發(fā)技術(shù)的應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

番茄‘申粉8號(hào)’購(gòu)于上海科園種子有限公司;哈茨木霉可濕性粉劑購(gòu)于北京科威拜沃有限公司。

1.2 方法

1.2.1 種子引發(fā)

將種子、蛭石和一定量的水混合均勻后置于15℃黑暗條件下引發(fā)番茄種子5 d。引發(fā)設(shè)3個(gè)處理,即蛭石引發(fā)中加入哈茨木霉劑量分別為0 CFU∕g種子、3.5×105CFU∕g種子和7×105CFU∕g種子,分別以SMP、SMP+T1和SMP+T2表示。引發(fā)結(jié)束后,用不同規(guī)格的細(xì)篩將種子篩出,移入鼓風(fēng)干燥箱中,回干至引發(fā)前種子的含水量。

1.2.2 種子萌發(fā)試驗(yàn)

對(duì)以上經(jīng)過(guò)引發(fā)處理的種子分別在3個(gè)溫度梯度下進(jìn)行萌發(fā)試驗(yàn)。溫度梯度分別為：25℃(第4天統(tǒng)計(jì)發(fā)芽勢(shì))、20℃(第6天統(tǒng)計(jì)發(fā)芽勢(shì))、15℃(第6天統(tǒng)計(jì)發(fā)芽勢(shì)),光照12 h,光強(qiáng)4 000 lx。每處理3個(gè)重復(fù),每個(gè)重復(fù)50粒種子。以未進(jìn)行引發(fā)處理的種子作為對(duì)照。培養(yǎng)期間視水分情況適當(dāng)補(bǔ)充水分,自發(fā)芽開(kāi)始,每日調(diào)查記錄發(fā)芽數(shù)至第14天,計(jì)算發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)。

1.2.3 種子出苗試驗(yàn)

出苗試驗(yàn)溫度及光照設(shè)置同種子萌發(fā)試驗(yàn)。每處理3個(gè)重復(fù),每個(gè)重復(fù)30粒種子。培養(yǎng)期間視情況適當(dāng)補(bǔ)充水分,自出苗開(kāi)始時(shí)每日調(diào)查各處理出苗數(shù),直到出苗結(jié)束,計(jì)算平均出苗時(shí)間、出苗率和出苗指數(shù)。出苗結(jié)束后,每重復(fù)取10株,測(cè)量株高、根長(zhǎng)和鮮重。

1.2.4 α-淀粉酶活性和可溶性糖含量的測(cè)定

取在15℃、20℃、25℃條件下萌發(fā)4 d的不同處理的番茄種子,采用3,5-二硝基水楊酸法測(cè)定種子中α-淀粉酶活性[mg∕(g·min)],采用蒽酮比色法測(cè)定可溶性糖含量(%)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

使用SPSS 20.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析,并對(duì)平均數(shù)進(jìn)行Duncan’s多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 引發(fā)處理對(duì)不同溫度下番茄種子活力的影響

番茄種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)隨著溫度的降低呈下降趨勢(shì)(表1)。引發(fā)各處理均顯著提高了15℃、20℃、25℃下番茄種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)。相比于SMP處理,SMP+T1和SMP+T2處理提高了各溫度條件下種子的發(fā)芽指數(shù),20℃下,SMP+T1和SMP+T2處理顯著提高了種子的活力指數(shù),SMP+T2處理顯著提高了種子的發(fā)芽指數(shù)。

表1 固體基質(zhì)引發(fā)與哈茨木霉菌結(jié)合對(duì)15℃、20℃、25℃下番茄種子萌發(fā)的影響Table 1 Effects of solid matrix priming in combination with T.harzianum on seed germination of tomato at 15℃,20℃ and 25℃

2.2 引發(fā)處理對(duì)不同溫度下番茄種子出苗和幼苗生長(zhǎng)的影響

番茄種子的出苗率、出苗指數(shù)、幼苗株高、根長(zhǎng)和鮮重隨著溫度的降低呈下降趨勢(shì);番茄種子的平均出苗時(shí)間隨著溫度的降低呈上升趨勢(shì)(表2)。與對(duì)照相比,不同溫度下各引發(fā)處理番茄種子出苗率和出苗指數(shù)顯著增加,平均出苗時(shí)間顯著縮短,幼苗株高、根長(zhǎng)和鮮重提高。相比于SMP處理,SMP+T1和SMP+T2處理提高了各溫度下幼苗的株高和根長(zhǎng),20℃下,SMP+T2處理顯著提高了幼苗株高。

表2 固體基質(zhì)引發(fā)與哈茨木霉菌結(jié)合對(duì)15℃、20℃、25℃下番茄出苗和幼苗生長(zhǎng)的影響Table 2 Effects of solid matrix priming in combination with T.harzianum on emergence and seedling growth of tomato at 15℃,20℃ and 25℃

2.3 引發(fā)處理對(duì)番茄種子α-淀粉酶活性和可溶性糖含量的影響

在15℃下,萌發(fā)4 d的番茄種子中α-淀粉酶活性及可溶性糖含量最低(表3)。相比于對(duì)照,引發(fā)各處理均顯著提高了萌發(fā)番茄種子中的α-淀粉酶活性和可溶性糖含量。相比于SMP處理,SMP+T1和SMP+T2處理均提高了萌發(fā)番茄種子中的α-淀粉酶活性,但差異未達(dá)顯著水平。

表3 固體基質(zhì)引發(fā)與哈茨木霉菌結(jié)合對(duì)15℃、20℃、25℃下萌發(fā)番茄種子α-淀粉酶活性和可溶性糖含量的影響Table 3 Effects of solid matrix priming in combination with T.harzianum on α-amylase activity and soluble sugar content in germinating tomato seeds at 15℃,20℃and 25℃

3 討論

大多數(shù)番茄種子對(duì)低溫敏感,20—25℃為最適的發(fā)芽溫度[1],這與本研究中25℃時(shí)番茄種子萌發(fā)和出苗特性最優(yōu)相一致。當(dāng)溫度為15℃時(shí),對(duì)照番茄種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)、出苗率、出苗指數(shù)、幼苗素質(zhì)、萌發(fā)番茄種子中α-淀粉酶活性和可溶性糖含量等指標(biāo)均降低。

在15℃、20℃、25℃下,引發(fā)處理后番茄種子出苗率提高,出苗時(shí)間提前,幼苗株高、根長(zhǎng)和鮮重增加,萌發(fā)種子中α-淀粉酶活性和可溶性糖含量提高。引發(fā)提高了種子中的淀粉酶活性和可溶性糖含量,增強(qiáng)種子代謝活性,從而具有更高的出苗率。

固體基質(zhì)引發(fā)增強(qiáng)種子活力已有很多研究報(bào)道[8-12];本試驗(yàn)中蛭石引發(fā)各處理均顯著提高了不同溫度下番茄種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù);顯著提高了番茄種子出苗率、出苗指數(shù)、增加了幼苗苗高、根長(zhǎng)和鮮重;顯著提高了種子中的α-淀粉酶活性和可溶性糖含量。T.harzianum通過(guò)誘導(dǎo)抗氧化損傷的生理防御機(jī)制,可提高種苗活力和抗逆性[6]。本試驗(yàn)蛭石引發(fā)與哈茨木霉菌結(jié)合提高了種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng),相比于單一固體基質(zhì)引發(fā),固體基質(zhì)引發(fā)與哈茨木霉菌結(jié)合提高了番茄種子發(fā)芽指數(shù)、幼苗株高、根長(zhǎng)及萌發(fā)種子中的α-淀粉酶活性。在20℃下,SMP+T2處理顯著提高了種子發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)和幼苗株高,其他指標(biāo)差異未達(dá)顯著水平。蛭石引發(fā)與哈茨木霉菌結(jié)合應(yīng)用對(duì)番茄田間苗期生長(zhǎng)、發(fā)病率及耐鹽性的影響有待進(jìn)一步研究。