外源褪黑素對不同葉用萵苣種子萌發的影響

滕英姿，張 鑫，陳 麗，封林林，韓瑩琰*

(1.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；2.北京開心格林農業科技有限公司，北京 100081)

葉用萵苣俗稱生菜，屬菊科萵苣屬。其生長喜冷涼氣候，既不耐寒，又不耐熱。發芽適溫在15～25 ℃，以生食為主，含有豐富的維生素，如維生素B1、B2、B6和維生素C、維生素E[1]，有較高的營養價值，而且對一些疾病有輔助治療作用[2]。亦可炒食或煮制，經常食用還可以清除血液中的垃圾[3]。種子休眠是指具有生活力的種子在適宜的萌發條件下不發芽的狀態或現象[4]，是植物發育過程的一個正常生理現象，是植物對周圍環境條件及季節性變化的生物學適應性。種子休眠在植物中十分普遍, 是植物在長期的系統發育過程中形成的適應逆境和保護物種延續的一種策略[5]。儲存時間長的葉用萵苣種子會處于休眠狀態，在生產上如果不能及時解除種子休眠現象，往往會導致種子發芽率低，降低產量。

褪黑素是植物體內具有多種功能的多效性分子。許多研究已經揭示了植物褪黑素在植物體內可能的細胞和生理活性。植物褪黑素作為植物刺激因子促進種子萌發、根系發育[6]和植物生長，作為脅迫保護劑提高植物對不利環境條件的耐受性，或者作為生長調節劑影響開花和果實成熟[7]。褪黑素能促進多種作物種子萌發，但是不同的作物種子用褪黑素浸種時間不同且促進發芽的濃度有一定的差異。POSMYK[8]第一次發現褪黑素可以促進種子萌發，1 μmol/L和10 μmol/L的褪黑素溶液可以顯著地提高甘藍種子萌發率，100 μmol/L則抑制甘藍種子萌發。陳莉等[9]研究發現低濃度褪黑素(10 μmol/L、20 μmol/L)浸種24 h處理顯著提高了鹽脅迫下棉花種子發芽勢和發芽率，促進了種子胚根伸長，增加了種子萌發后的生物量；高濃度(50 μmol/L、100 μmol/L)褪黑素處理抑制了種子萌發，降低種子萌發后的生物量。李本峰[10]研究表明25 ～ 200 μmol/L褪黑素溶液浸種24 h均顯著提高了干旱脅迫下多年生黑麥草種子發芽率。LI[11]研究表明，1 μmol/L的褪黑素浸種12 h能顯著提高二色補血草種子的發芽率。于奇等[12]研究表明，200 μmol/L褪黑素浸種處理可顯著提高低溫脅迫下大豆種子的發芽率。嚴加坤等[13]研究表明，用50 μmol/L褪黑素溶液浸種24 h可顯著提高干旱脅迫下玉米種子的發芽率。目前為止有關褪黑素對葉用萵苣種子萌發的影響還鮮有報道，本實驗采用3種儲存時間長發芽率低的葉用萵苣品種，用褪黑素浸種的方法進行發芽試驗，以期提高種子發芽率，為生產發展做出貢獻。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試品種為北京開心格林農業科技有限公司提供的葉用萵苣品種‘北散生1號’、‘北散生203號’和‘北生2號’。

1.2 褪黑素浸種處理及種子萌發試驗

分別選取飽滿、大小相對一致的葉用萵苣種子，用5%的次氯酸鈉溶液殺菌消毒13 min后，用無菌水沖洗8遍，先用吸水紙吸去明顯的水分，然后放置于室溫條件下回干至原始含水量。再分別用1 μmol/L、25 μmol/L、75 μmol/L、150 μmol/L、200 μmol/L的褪黑素溶液浸種，分別避光浸種12 h和24 h。對照組用無菌水分別浸種12 h和24 h。培養皿放入濾紙后分別用4 mL無菌水浸濕，將種子擺入培養皿中進行發芽試驗，每皿30粒種子，重復3次，放入人工氣候箱進行發芽試驗，人工氣候箱溫度為(21±1) ℃，晝/夜時長設置為16 h/8 h。每24 h觀察記錄發芽情況并每隔3 d補充無菌水以保證幼苗正常生長。

1.3 測定方法與數據分析

按照《國際種子檢驗規程》1996版進行，以種子胚芽長達種子一半時為發芽標準[14]。每天統計發芽數，第4天時統計發芽勢，第7天計算發芽率、相對發芽率和發芽指數。每天觀察記錄種子萌發情況及發芽粒數。

采用Microsoft Office Excel 2016、SPSS 20.0和Origin 2017軟件進行數據處理和分析。

2 結果與分析

2.1 不同濃度的褪黑素溶液浸種12 h對葉用萵苣種子萌發的影響

由圖1可以得出，‘北散生1號’種子的發芽勢在不同濃度褪黑素處理下總體上呈現先上升后下降的趨勢，其中在褪黑素濃度為1 μmol/L時，其第4天的發芽勢與對照組相比顯著增加，在褪黑素濃度為75 μmol/L、150 μmol/L和200 μmol/L時，發芽勢與對照組相比顯著下降。‘北散生203號’種子在水引發的條件下發芽勢為0，在褪黑素濃度為75 μmol/L和1 μmol/L的發芽勢相比對照組顯著上升，但總體發芽勢很低。‘北生2號’種子在褪黑素濃度為25 μmol/L時，其發芽勢比對照組高1.67%，在75 μmol/L和200 μmol/L時顯著抑制其發芽。

‘北散生1號’種子發芽率與對照組相比沒有顯著上升，但隨著處理濃度上升，發芽率逐漸下降。在1 μmol/L時，其發芽率比對照組高11.66%，在200 μmol/L時，其發芽率與對照組相比顯著降低，抑制了發芽。‘北散生203號’種子的發芽率在25 μmol/L時最低，在褪黑素濃度為75 μmol/L時，其發芽率最高，比對照組高6.61%。‘北生2號’種子在褪黑素濃度為25 μmol/L時其發芽率與對照組相比顯著增加，比對照組高13.34%，在褪黑素濃度為200 μmol/L時顯著抑制其發芽。

‘北散生1號’種子在褪黑素濃度為1 μmol/L時，其相對發芽率是最高的，比對照組高16%，在褪黑素濃度為200 μmol/L時抑制其發芽。‘北散生203號’種子在褪黑素濃度為75 μmol/L時，其相對發芽率最高，比對照組高52.78%。‘北生2號’種子在褪黑素濃度為25 μmol/L時，相對發芽率最高，比對照組高36.54%。

發芽指數是種子發芽速度快慢的指標。‘北散生1號’種子在褪黑素濃度為1 μmol/L時，與對照組差異顯著，其發芽指數比對照組高2.98，在濃度為150 μmol/L和200 μmol/L時其發芽指數比對照組顯著降低。‘北散生203號’種子在褪黑素濃度為1 μmol/L和75 μmol/L的引發下發芽指數最高，但與對照組無顯著差異，其發芽指數比對照組分別高1.69和1.64，在25 μmol/L的引發下發芽指數與對照組相比顯著降低，其他處理濃度發芽指數與對照組相比無顯著差異。‘北生2號’種子在25 μmol/L的褪黑素的引發下其發芽指數最高。在75 μmol/L、150 μmol/L和200 μmol/L的引發下發芽指數比對照組顯著降低。

2.2 不同濃度的褪黑素溶液浸種24 h對葉用萵苣種子萌發的影響

由圖2可以得出，‘北散生1號’種子在1 μmol/L的褪黑素浸種24 h作用下，其第4天發芽勢顯著高于對照組并且隨著浸種濃度升高其發芽勢逐漸降低，在150 μmol/L和200 μmol/L時顯著抑制。‘北散生203號’種子在1 μmol/L的褪黑素的引發下，其發芽勢較對照組有顯著差異，其他濃度無顯著性差異。‘北生2號’種子在25 μmol/L和1 μmol/L的褪黑素溶液浸種時其發芽勢與對照組相比顯著增加，分別比對照組高13.33%和11.67%，且隨著濃度升高發芽勢逐漸降低。

‘北散生1號’種子在1 μmol/L褪黑素浸種下發芽率與對照組無顯著差異，但隨著褪黑素濃度升高，發芽率逐漸降低，在200 μmol/L時抑制發芽作用最顯著。‘北散生203號’種子在褪黑素濃度為1 μmol/L時，其發芽率最高，比對照組高6.66%。‘北生2號’種子在褪黑素濃度為1 μmol/L和25 μmol/L時，其發芽率與對照組相比均顯著增加。

‘北散生1號’種子用1 μmol/L、25 μmol/L、150 μmol/L褪黑素溶液浸種時相對發芽率與對照組無顯著差異，在200 μmol/L時，相對發芽率與對照組相比顯著下降。‘北散生203號’種子在褪黑素濃度為1 μmol/L時，其相對發芽率最高，比對照組高57%。‘北生2號’種子在褪黑素濃度為25 μmol/L時相對發芽率發芽率最高，在150 μmol/L時，相對發芽率最低。

‘北散生1號’和‘北散生203號’種子在褪黑素濃度為1 μmol/L時，其發芽指數與對照組相比顯著增加，隨著濃度升高發芽指數逐漸降低。‘北生2號’種子在不同濃度褪黑素處理下其發芽指數先升高后降低。在褪黑素濃度為25 μmol/L時發芽指數最高，與對照組差異顯著。

3 討 論

外源褪黑素能促進種子萌發，有很多研究報道褪黑素浸種可以提高種子在逆境脅迫下的發芽率，10 μmol/L褪黑素處理能提高擬南芥種子萌發[15]，100 μmol/L褪黑素預處理的能顯著改善鹽脅迫下香椿種子的萌發[16]。

本研究發現在(21±1) ℃的條件下，褪黑素浸種能促進‘北散生1號’和‘北散生203號’種子提前萌發，顯著提高‘北生2號’種子發芽率。在褪黑素浸種12 h的實驗中，‘北散生1號’種子用1 μmol/L褪黑素浸種能顯著提高發芽勢和發芽指數，能促進種子提前萌發，發芽率與對照組相比無顯著提高，150 μmol/L、200 μmol/L時顯著抑制其萌發。‘北散生203號’種子用 75 μmol/L褪黑素浸種發芽勢提高最顯著，但發芽率無顯著提高。‘北生2號’種子用25 μmol/L褪黑素浸種能顯著提高發芽率。

在褪黑素浸種24 h的實驗中，‘北散生1號’和‘北散生203號’種子用1 μmol/L褪黑素浸種能顯著提高發芽勢和發芽指數，發芽率無顯著提高。‘北生2號’種子用25 μmol/L和1 μmol/L褪黑素溶液浸種能顯著提高發芽勢和發芽率，其中，25 μmol/L褪黑素浸種效果最好。

褪黑素浸種12 h和24 h能讓‘北散生1號’和‘北散生203號’種子提前萌發。對于‘北散生1號’種子用1 μmol/L褪黑素浸種24 h提前發芽作用更顯著，均在200 μmol/L顯著抑制萌發。‘北散生203號’種子褪黑素浸種12 h下，75 μmol/L促進提前發芽作用最顯著，褪黑素浸種24 h下，1 μmol/L促進提前發芽作用最顯著，其中，浸種12 h促進提前發芽效果優于24 h。‘北生2號’種子在浸種12 h和24 h下均為25 μmol/L褪黑素浸種促進萌發效果最好，能顯著提高發芽率，在浸種12 h下發芽率最高。雖然用褪黑素處理可以顯著提高‘北生2號’種子發芽率但是由于本身是發芽率過低的陳種子用褪黑素處理不能大幅度提高發芽率。