番茄果實不同發育期種子生活力研究

(云南農業大學園林園藝學院， 昆明 650201)

種子生活力是種子具有長出正常幼苗或具有潛在發芽的能力，是判斷種子質量高低及能否萌發的重要依據[1-2]，種子生活力測定也是保證田間出苗率與實驗室內出苗率的重要方法[3]。TTC(2,3,5-氯化三苯基四氮唑)染色法是最常用的測定種子生活力方法之一[1]，具有結果準確、操作簡單便捷等特點[4]。在糧食作物種子和蔬菜作物種子生活力測定中普遍運用[5-8]，但測定番茄果實不同生長期的種子生活力目前尚未見報道。

番茄(SolanumlycopersicumL.)是茄科茄屬一年生或多年生草本植物，是最重要的蔬菜作物之一[9-10]，消耗量位居世界第二[11]。番茄種子生活力對生產和育種有著至關重要的作用。番茄果實根據果色及性狀，分為綠熟期(MG，果實全部綠色)、破色期(Br，果實開始有綠色轉淺黃色，但面積不超10%)、粉紅期(Pk，超過50%的面積轉色)、轉色期(LR，果色100%轉變成紅色)、紅熟期(RR，果色全部轉變成紅色，果肉也全部變成紅色)5個果實發育時期[12-14]。番茄不同發育期的種子是否具有生活力并成為育種材料具有重要的生產意義。本研究以不同成熟度的普通番茄種子為材料，使用TTC染色法及種子萌發試驗探究番茄果實不同生長期的種子生活力，為縮短番茄育種周期提供一定的理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗連續2年(2017—2018年)在云南農業大學園林園藝學院生物技術實驗室和蔬菜基地溫室大棚中進行。試驗材料為普通番茄云抗18號。

1.2 試驗方法

1.2.1采集番茄不同發育期種子

番茄花期，進行人工授粉并標記為0 d，在果實發育期分別收集生長42、44、48(MG)、51、55(Br)、57(Pk)、59(LR)、64、66 d(RR)共9個時期[13-14]的番茄種子。

1.2.2種子千粒重

分別隨機選取1 000粒各時期干燥后的番茄種子稱重，3次重復，計算種子千粒重。

1.2.3TTC法染色條件篩選

磷酸緩沖液配制：母液Ⅰ，稱取9.078 g磷酸二氫鉀(KH2PO4)溶解于1 000 mL蒸餾水；母液Ⅱ，稱取9.472 g磷酸氫二鈉(Na2HPO4)溶解于1 000 mL蒸餾水中。母液Ⅰ和母液Ⅱ以2∶3的比例充分混合，調節pH值在6.5～7.5之間。TTC溶液配制：四唑粉劑及磷酸緩沖液按質量體積比配制。

為得到TTC法測定番茄種子生活力最適試驗條件，取完全成熟(RR期)的種子在不同條件下進行染色。在室溫(25 ℃，黑暗)條件下浸種4 h，浸種結束后，沿種胚縱切將種子分成兩半，采用正交試驗設計三因素(TTC濃度、染色時間、染色溫度)三水平的試驗設計方案(表1)，每重復隨機選取30粒種子。

1.2.4不同時期番茄種子生活力測定

在最優TTC染色條件(30 ℃恒溫1.0%TTC染色24 h)下，測定不同發育期的番茄種子生活力，試驗設置3次重復，每重復取30粒種子。

注：MG為綠熟期；Br為破色期；Pk為粉紅期；LR為轉色期；RR為紅熟期；白色橫條為5 cm。圖1 番茄果實不同發育階段

1.2.5種子發芽試驗

不同發育期的番茄種子分別在發芽箱內(25 ℃，黑暗)進行萌發試驗，3次重復，每重復100粒，計算種子發芽率，進行多重比較分析。

表1 正交試驗因素水平

水平TTC濃度(A)染色時間(B)染色溫度(C)11.2%(A1)12h(B1)35℃(C1)21.0%(A2)18h(B2)30℃(C2)30.8%(A3)24h(B3)25℃(C3)

2 結果與分析

2.1 番茄果實生長發育觀測

番茄授粉8 d后花期結束，進入果實生長發育期。如圖1所示，番茄果實隨著坐果時間的延長，果實的外形、大小、質地、果皮顏色及內部組織顏色也隨之變化，在MG期前，果實處于膨大期，此時期果實膨大迅速，果色變化不明顯；MG期以后，果實膨大速度減慢，果皮開始著色，果實內部顏色開始加深；在果實轉色期，果皮顏色的改變要早于其內部顏色的變化。而果肉顏色變化開始于胎座附近的組織，并隨時間延長進一步向周圍擴散。

番茄果實生長24 d時，可觀測到幼嫩的種子形成，但無法采集；當果實生長到42 d時，采集到番茄種子。

隨著發育時間的延長，種子千粒重逐漸增加(圖2)，說明種子大小及內含物隨番茄成熟度的增加而積累[15]。程智慧研究表明，成熟番茄種子的千粒重在3.0～3.3 g之間[16]，本研究中番茄種子的千粒重在59 d(LR)時期達到3.0 g，并與前期種子的千粒重呈現出顯著性差異。

注：小寫字母代表在5%水平上差異顯著圖2 番茄不同發育時期種子千粒重

2.2 番茄果實不同發育期種子生活力測定

不同發育期番茄種子在30 ℃恒溫1.0%TTC染色24 h進行測定。如圖3所示，44 d時期的種子有少數能被染成紅色，說明番茄種子在該階段開始具有生活力。隨著種子成熟時間的延長，TTC試劑染色的效果逐漸提高，種子染色數也逐漸增加。當番茄種子在59 d(LR)時期，種子被TTC試劑染成紅色，說明該時期番茄種子具有較高的生活力。

2.3 種子發芽試驗

為驗證TTC法測定不同時期番茄種子生活力結果，對各時期番茄種子進行萌發試驗。如圖4所示，番茄種子在44 d開始有萌發能力，但發芽率低，隨著種子成熟度的增加種子發芽率也逐步增加，當在59 d時，種子的發芽率與前期的種子發芽率差異顯著，與64 d、66 d時期種子發芽率差異不顯著，種子發芽試驗結果與TTC法趨勢一致。

3 討論與結論

本研究通過TTC法和種子萌發試驗對不同發育期的番茄種子進行生活力測定。結果顯示，番茄種子在44 d時開始具有生活力，在59 d(LR)時生活力已達較高水平，表明該時期種子可以用作栽培育種材料。

注：(A)LR為轉色期；白色橫條代表5 mm。(B)小寫字母代表在5%水平上差異顯著。圖3 番茄不同發育期種子TTC染色情況

注：小寫字母代表在5%水平上差異顯著。圖4 番茄不同發育期種子萌發率

TTC法測定種子生活力，由于TTC濃度、染色時間、染色溫度等試驗條件的不同對種子活力的判斷有影響[2]，本研究采用正交試驗設計快速篩選出測定番茄種子生活力最優試驗條件，使TTC法測定結果準確，操作快速便捷[6]。本研究TTC法和種子發芽試驗結果總體趨勢一致，表明TTC法測定種子生活力有較高的準確性及可行性[17]。研究發現番茄果實發育到LR時，種子生活力達到完全成熟的水平，表明該時期的番茄可以提前采集留種。因此，提前留種可以縮短育種時間，及減少番茄后期的栽培管理費用，并提高土地的利用率。

總之，本研究系統概述普通番茄果實和種子生長發育的變化，及各時期番茄種子生活力情況，為后期對番茄果實不同發育期及番茄種子育種的研究奠定一定的理論基礎。