高壓靜電場對番茄種子萌發(fā)和幼苗生長的影響

，，

(1.唐山學(xué)院，河北 唐山 063000； 2.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)，呼和浩特 010110)

近年來，隨著對分子生物學(xué)和細(xì)胞遺傳學(xué)的深入研究，生物細(xì)胞的電磁特性和電磁效應(yīng)也被證實(shí)。人們開始研究外界物理因素，特別是外加電磁場對生物體的生物學(xué)效應(yīng)[1-2]。于愛真等[3]用靜電場處理水稻、油菜、芝麻種子，顯著的提高了種子的酶活性。吳旭紅等[4]用高壓靜電場處理南瓜種子，種子的發(fā)芽率和可溶性蛋白含量提高。番茄(LycopersiconesculentumMill)，是茄科番茄屬草本植物，其果實(shí)營養(yǎng)豐富，花果期夏季，是一種很重要的蔬菜品種。本研究以高壓靜電場為物理手段，研究不同電場強(qiáng)度對番茄種子生理生化指標(biāo)的影響。

1 材料和方法

1.1 材 料

供試番茄品種802由河北省匯豐種業(yè)提供。

1.2 方 法

1.2.1 電場處理

把顆粒飽滿外型差異較小的種子分成9組，每組電場處理100粒種子，其中1組為對照組。將待處理的番茄種子均勻平鋪于電場金屬板上，用電壓波形為50 Hz的半波整流電場處理番茄種子，電場強(qiáng)度分別為：0，50，100，150，200，250，300，350，400，450，500 Kv/m，電場作用時間為15 min和30 min，其中電場強(qiáng)度0 kV/cm為對照組，且每個電場強(qiáng)度進(jìn)行3次重復(fù)。

1.2.2 發(fā)芽試驗

將電場處理后的番茄種子，先用濃度為10%的H2O2消毒10 min，再用蒸餾水清洗數(shù)次，最后在恒溫培養(yǎng)箱中進(jìn)行發(fā)芽試驗，設(shè)定培養(yǎng)箱中的光照時間為0 h，在(26±1)℃下進(jìn)行暗培養(yǎng)。培養(yǎng)第3天測定番茄種子的發(fā)芽勢，第7天測定發(fā)芽率、根長、苗長、鮮重和干重，并根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)計算發(fā)芽指數(shù)(GI)和活力指數(shù)(VI)[5-6]。

GI=∑Gt/Dt，式中：Dt為發(fā)芽天數(shù)，Gt為與Dt相對應(yīng)的每天發(fā)芽種子數(shù)；

VI=S×GI，式中：S為幼苗平均鮮質(zhì)量。

2 結(jié)果和分析

2.1 高壓靜電場對番茄種子萌發(fā)的影響

由表1可知，與空白對照相比，高壓電場處理種子15 min，番茄種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)呈先減小后增大再減小的變化趨勢，在場強(qiáng)250～450 kV/m范圍內(nèi)處理的番茄種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均有不同程度的提高，且在450 kV/m的電場強(qiáng)度下各個發(fā)芽指標(biāo)達(dá)到最大值，各發(fā)芽指標(biāo)的提高幅度分別為73.0%、40.7%、50.6%、66.0%；高壓靜電場處理番茄種子30 mim，在200～400 kV/m場強(qiáng)范圍內(nèi)各個發(fā)芽指標(biāo)均有大幅度提高，且場強(qiáng)為350 kV/m為處理番茄種子，各個發(fā)芽指標(biāo)達(dá)到最大值，各個指標(biāo)的提高幅度分別為94.9%、60.0%、96.7%、130.3%；高壓靜電場處理番茄種子15 min，在50～150 kV/m電場強(qiáng)度范內(nèi)，各個發(fā)芽指標(biāo)顯著降低，電場處理條件為50 kV/m×15 min各個發(fā)芽指標(biāo)均達(dá)到最小值，其減小幅度分別為18.9%、20.4%、29.7%、41.1%；電場處理番茄種子30 min，電場處理條件為500 kV/m×30 min各個發(fā)芽指標(biāo)均達(dá)到最小值，各個指標(biāo)的減小幅度分別為15.4%、23.6%、12.5%、23.3%。

表1 高壓靜電場對番茄種子發(fā)芽指標(biāo)的影響

表2 高壓靜電場對番茄種子生長發(fā)育的影響

2.2 高壓靜電場對番茄幼苗生長的影響

由表2可知，與空白對照相比，高壓靜電場處理番茄種子15 min，場強(qiáng)范圍在200～450 kV/m 番茄幼苗的各個生長指標(biāo)均有不同幅度的提高，400 kV/m×15 min電場處理的番茄種子，其幼苗根長、苗高、鮮重、干重均達(dá)最大值，各個生長指標(biāo)的提高幅度分別為27.5%、28.3%、10.2%、12.4%；在50，100，150 kV/m 3個電場強(qiáng)度處理番茄種子，其幼苗的各個生長指標(biāo)會有不同程度的降低，其中外加電場的最大負(fù)效應(yīng)出現(xiàn)在處理條件50 kV/m×15 min時，各個生長指標(biāo)的最大減小幅度分別為19.4%、20.0%、16.2%、16.5%；電場處理番茄種子30 min，在200～400 kV/m場強(qiáng)范圍內(nèi)圍處理的番茄種子，其幼苗的各個生長指標(biāo)均有不同程度的提高，在電場處理條件為350 kV/m×30 min時，番茄幼苗根長、苗高、鮮重、干重均達(dá)到最大值，各個生長指標(biāo)的提高幅度分別為39.0%、35.4%、17.1%、23.0%；電場處理番茄種子30 min，電場負(fù)效應(yīng)出現(xiàn)在場強(qiáng)50，150，500 kV/m，在電場處理條件為500 kV/m×30 min時番茄幼苗根長、苗高、鮮重、干重均減到最小值，最大降幅分別為9.0%、8.0%、12.4%、14.9%。

3 小 結(jié)

本研究用不同強(qiáng)度的高壓靜電場處理番茄種子15 min和30 min，結(jié)果表明：用不同高壓靜電場和不同處理時間的組合處理番茄種子，一定的場強(qiáng)處理番茄種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)都有不同程度的提高，其中最佳處理條件分別為400 kV/m×15 min和350 kV/m×30 min。合適強(qiáng)度的高壓靜電場處理番茄種子能引發(fā)種子的內(nèi)部響應(yīng)機(jī)制，從而促進(jìn)番茄種子的萌發(fā)和活力，并且一定電場強(qiáng)度和處理時間的組合才能對處理受體呈現(xiàn)最大的正效應(yīng)，但生物種類、含水量和生物體所處環(huán)境的溫度、濕度也會影響高壓靜電場的處理效果[7-9]，本實(shí)驗中最大正效應(yīng)的電場處理條件為350 kV/m×30 min，而低電場強(qiáng)度和高電場強(qiáng)度對番茄種子的萌發(fā)和活力有抑制效應(yīng)。

高壓靜電場處理番茄種子對番茄幼苗生長也有相當(dāng)?shù)挠绊懀延酌绲母L、苗高、干重和鮮重都是番茄幼苗的生長指標(biāo)，合適的高壓靜電場處理條件能有效地刺激幼苗的生長，一般認(rèn)為，高壓靜電處理可以使生物分子發(fā)生極化反應(yīng)，以刺激種子內(nèi)部的活性物質(zhì)，從而促進(jìn)幼苗的生長。而關(guān)于高壓靜電場處理番茄種子促進(jìn)幼苗萌發(fā)和生長的生理生化指標(biāo)的影響，有待在最佳電場處理條件范圍內(nèi)設(shè)定電場強(qiáng)度做進(jìn)一步的研究探討。