利用低溫萌發試驗評價不同顏色紫云英種子的活力

徐小萌，呂鵬輝，趙陽佳，張震東，王 曄，段留生，李潤枝

(農業應用新技術北京市重點實驗室，植物生產國家級實驗教學示范中心， 北京農學院 植物科學技術學院，北京 102206)

紫云英(AstragalussinicusL.)，又名紅花草，為豆科黃芪屬越冬草本植物，是中國重要的綠肥、牧草，嫩梢亦供蔬食。合理種植紫云英可以增強土壤肥力，提高糧食產量和促進作物品質提升[1]。大部分的牧草種子都很細小，貯藏營養物質也少，要保證萌發和幼根生長，種子質量尤為重要。種子成熟度是影響種子質量的重要因素，不同成熟度的種子往往種皮顏色存在差異。因此在種子采收時應注意種子外皮顏色，當大部分的莢果變成褐色時，證明種子已經成熟[2]。已有的研究報道種皮顏色與種子活力之間存在相關性，李賀勤等對種子大小和種皮顏色對甘藍種子活力的影響進行了研究，結果表明甘藍種子存在種皮顏色越深種子活力就越高的變化趨勢[3]。齊雪峰等研究了烏拉爾甘草種子顏色對種子質量的影響，結果表明種子顏色越深，種子活力越低，綠色種子的活力顯著高于黑色種子[4]。紫云英具有無限花序的生長特性，同一植株上種子成熟度差異很大，收獲時同一種批中包括不同顏色的種子。目前還少見紫云英種子顏色與種子活力的關系研究。

種子活力作為種子質量評價的重要指標，測定方法眾多。其中低溫萌發試驗是鑒定種子活力的一種有效方法，在多種植物種子的活力評價中廣泛應用[5-6]。中國北方地區主要是溫帶大陸性氣候和溫帶季風氣候為主，有冬季寒冷干燥，夏季炎熱濕潤的特點。利用低溫發芽試驗來評價紫云英種子耐低溫能力(種子活力)可為紫云英在北方地區的推廣種植提供參考。因此，以同一種批中3種不同顏色紫云英種子以及原樣種子為材料，進行標準發芽試驗和低溫發芽試驗，測定4項發芽指標，并計算發芽勢、發芽率、發芽指數、平均發芽時間以及發芽指標的相對值，對不同顏色紫云英種子的活力進行評價，為生產上紫云英種子的適期收獲以及色選加工選擇提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗材料由北京市農業技術推廣站提供。由中國農業大學自主開發的種子色值分析軟件中的RGB、LAB色值原理將試驗用種進行分樣，種子分為深綠色、黃綠色和紅棕色。同原樣種子共4種待用。原樣及3種顏色種子的R、A值分別為：原樣：R值50～119，A值2～12；深綠色：R值50～88，A值3～7；黃綠：R值81～119，A值2～7；紅棕：R值58～84，A值7～12。

1.2 試驗方法

標準發芽試驗為凈種子在25 ℃下萌發10 d，逐日統計發芽數。試驗設3次重復，每個重復100粒種子。種子發芽的標準為胚根突破種皮2 mm。低溫發芽試驗設置萌發溫度為4℃，其他同標準發芽率試驗。種子消毒以發芽試驗步驟見參考文獻[7]。

1.3 測定項目

本試驗測定了發芽勢、發芽率、發芽指數和平均發芽天數，萌發指標以及相對值的計算方法見參考文獻[7]。

1.4 耐低溫能力綜合評價方法

不同顏色紫云英種子萌發期耐低溫能力的判定，采用模糊隸屬函數，參照了孫景寬等[8]、穆懷彬等[9]、王謐等[10]的方法，其中，D值的大小代表種子的耐低溫能力，D值越大，反映出種子的耐低溫能力越強，反之越弱。

采用Microsoft Excel 2010軟件整理數據，利用SPSS 23.0軟件進行統計分析，多重比較采用LSD最小顯著差異法。

2 結果與分析

2.1 不同顏色紫云英種子萌發指標分析

從標準發芽試驗結果(表1)來看，深綠色種子發芽勢最高，但是與黃綠色和原樣種子差異不顯著(P<0.05)；黃綠色種子發芽率最高，且與其他種子差異顯著。紅棕色種子的發芽勢和發芽率均最低，分別為47%和79%，與其他幾種顏色種子存在顯著差異。深綠色種子發芽指數最高，為33.8，顯著高于紅棕色種子和原樣種子，但是與黃綠色種子無顯著差異。紅棕色種子發芽指數最低，為23.7，且顯著低于其他幾種顏色種子。深綠色種子的平均發芽天數最低，為2.9 d，顯著低于其他幾種顏色種子。

低溫發芽試驗中，種子發芽勢、發芽率、發芽指數均下降，平均發芽時間均增加，說明低溫脅迫抑制了種子的萌發。其中，黃綠色種子的發芽勢、發芽率和發芽指數均最高，顯著高于其他幾種顏色種子。紅棕色種子的發芽率和發芽指數均最低且與其他顏色種子差異顯著(P<0.05)。低溫條件下，種子的萌發時間明顯延長。黃綠色種子的平均發芽時間最短，為6.3 d，且與其他顏色種子差異顯著(P<0.05)。

2.2 不同顏色紫云英種子萌發期耐低溫能力分析

低溫會降低種子的萌發能力，但是不同種子的耐低溫能力存在差異。通過種子標準發芽和低溫發芽試驗中各萌發指標的相對值，可以反映出種子耐低溫能力。發芽勢、發芽率和發芽指數的相對值越高表示種子的耐低溫能力越強，平均發芽時間與之相反。從表1可以看出，低溫條件下，黃綠色種子的相對發芽勢、相對發芽率和相對發芽指數均為最高，且顯著高于其他幾種顏色種子。紅棕色種子的相對發芽率最低，為51%，顯著低于其他幾種顏色種子。深綠色種子相對平均發芽時間最長，為2.9 d，顯著高于其他幾種顏色種子。黃綠色種子相對平均發芽時間最短，為1.9 d，但是與紅棕色種子無顯著差異(P<0.05)。

表1 不同顏色紫云英種子在標準和低溫發芽試驗中的萌發指標值Tab.1 Germination index of different color of Chinese milk vetch seeds in standard and low temperature germination test

2.3 不同萌發指標的相關性分析

不同顏色紫云英種子萌發指標的相關性分析表明結果可見，相對發芽勢與低溫發芽勢呈顯著正相關，相關系數為0.974，與低溫平均發芽時間呈顯著負相關，相關系數為-0.982；相對發芽率與標準發芽率、低溫發芽率呈極顯著正相關，相關系數分別為0.998、0.999；相對發芽指數與低溫發芽指數達到呈顯著正相關水平，相關系數為0.968(表2)。

表2 不同顏色紫云英種子各萌發指標間相關性分析結果Tab.2 Correlation analysisof germination indicators of Chinese milk vetch with different colors

2.4 不同顏色紫云英種子低溫萌發能力的綜合評價

12個萌發指標進行模糊隸屬函數分析結果(表3)，隸屬函數值(D值)越大，表明其耐低溫能力越強，結果表明不同顏色的紫云英種子耐低溫能力從強到弱排序為：黃綠色種子、深綠色種子、原樣種子、紅棕色種子。

3 討論和結論

關于作物種皮顏色和種子活力關系的研究已經有許多報道，王廣印等[11]對蕹菜種子的研究結果表明種皮顏色對種子活力影響顯著，劉忠松等[12]的研究表明油菜黃籽比黑籽更易萌發。這些研究都表明種皮顏色與種子的成熟度之間密切相關，因此，合理選擇不同作物的收獲時間至關重要。黃正國等[13]研究表明，紫云英花期較長，莢果成熟不一致。隨著紫云英種子的成熟，種皮顏色由綠色向淺紅色直至咖啡色變化，此時種子活力不斷下降。本試驗的結果表明，黃綠色種子活力顯著高于深綠色以及紅棕色種子。因此在收獲時，應該盡量選擇種皮顏色大多數為黃綠色時進行收獲。在種子加工中，可以利用色選機篩選出高活力的黃綠色種子。

表3 不同顏色的紫云英種子各指標隸屬函數值及綜合評價Tab.3 Membership function values and comprehensive evaluation of germination indicators of Chinese milk vetch with different colors

種子萌發時對溫度的變化較為敏感，低溫脅迫會直接影響種子的發芽率。謝順贊[14]等人的研究表明低溫是限制茄子種子萌發的重要因素之一，低溫脅迫下茄子種子的活力顯著降低。同樣有研究表明低溫對甜瓜、番茄和玉米種子的萌發影響顯著[15-17]，發芽率降低，幼苗生長緩慢。本試驗的研究結果與之相符，低溫顯著降低了不同顏色紫云英種子活力，發芽勢、發芽率、發芽指數、平均發芽時間都受到顯著影響。北京地區早春氣溫較低，種植紫云英可以有效增加覆蓋度，增強防風固沙效果，本試驗結果表明黃綠色種子耐低溫能力最強，同時種子活力也最高，因此可以在京郊早春低溫時播種經過色選的紫云英種子，以此來緩解北京早春因土地裸露造成的揚沙問題。