4種引發劑對不同甜菜種子的引發影響

劉曉晗，王榮華，王維成，劉大麗，吳則東，王茂芊

（1黑龍江大學現代農業與生態環境學院，哈爾濱 150080；2新疆石河子農業科學研究院甜菜所，新疆石河子 832000）

0 引言

甜菜是中國重要的糖料作物之一，但是甜菜種子萌發緩慢，抗逆性較弱[1]。種子引發是一項控制種子緩慢吸水和逐步回干的種子處理技術[2-3]。經過引發處理，可以提高發芽率、出苗率、幼苗素質，增強抗逆性，從而間接節約種子，降低成本，提高效益[4]。近年來關于甜菜種子引發試劑的篩選，也受到越來越多的關注，如富波年等[5]研究不同濃度PEG引發處理對小冠花種子萌發和幼芽生理特性的影響，結果表明，10%PEG引發處理可提高小冠花幼芽滲透調節能力和酶活性，促進種子萌發和幼芽生長；董雯等[6]研究過氧化氫對狗尾草種子萌發的影響，結果表明，一定濃度的過氧化氫能夠提高狗尾草種子的萌發率；鄭蔚虹等[7]研究青霉素、過氧化氫和高錳酸鉀浸種對沙棘種子萌發及幼苗生長的影響，結果顯示0.3%過氧化氫、250 mg/L青霉素和0.15%高錳酸鉀浸種，能夠顯著提高種子的活力，促進種子的萌發及幼苗生長；由曉晴等[8]探究了PEG不同分子量、不同處理濃度和不同處理時間的作用條件下對老化白菜種子萌發活力的影響,結果表明，PEG處理可以明顯提高種子活力；張燕等[9]用PEG浸種處理煙草種子，結果表明，PEG處理能顯著提高種子發芽率和幼苗活力指數，增強種子萌發時的呼吸速率和淀粉酶活性；張麗等[10]以雜交玉米種子為材料，研究不同濃度的PEG引發對玉米種子萌發及活力的影響，結果表明，適宜的PEG引發處理能顯著提高‘農大108’種子幼苗生長測定的發芽勢、發芽率、根長、苗鮮重、苗干重、發芽指數和活力指數；王煒等[11]研究PEG引發對老化大豆種子發芽及活力的影響，結果表明，不同濃度PEG引發3個品種種子后，提高了種子活力，增強了種子抗性；馬文廣等[12]采用液體引發方法，使用過氧化氫為增氧劑，研究了過氧化氫結合GA3引發‘紅花大金元’和‘云煙97’種子的效果，結果表明，利用過氧化氫為增氧劑進行引發，可以大大簡化引發裝置，并取得較好的效果；Liu等[13]研究發現過氧化氫影響種子吸脹過程中ABA分解代謝和GA生物合成的調控，從而對種子休眠和萌發產生調控作用；韓燕雨等[14]研究硼酸和溴化鉀兩種引發劑對黃芩種子萌發及幼苗生長的影響，結果表明，在適宜引發時間和濃度下，硼酸及溴化鉀兩種引發劑均對黃芩種子萌發有一定促進作用；劉婷等[15]為確定天仙子和龍膽種子最適萌發條件，選擇硼酸、吲哚乙酸和硫酸銅3種試劑，對天仙子和龍膽種子進行浸泡處理，結果表明，硼酸及硫酸銅處理可以提高天仙子和龍膽種子的發芽率、發芽勢及發芽指數；王少平等[16]用不同濃度硼酸對蜀葵休眠種子處理，考查發芽情況，結果表明，硼酸溶液對蜀葵種子發芽率的影響差異極顯著，對發芽勢影響差異顯著，以0.2 g/L處理效果最佳；Cavusoglu等[17]研究了硼酸預處理對生理鹽水條件下大麥種子萌發、幼苗生長及葉片解剖的影響，結果表明，硼酸處理不同程度地緩解了鹽對種子最終發芽率、芽鞘率和芽鞘長度的抑制作用。大量的文獻表明，PEG、過氧化氫、硼酸與其他引發劑組合或者單獨對作物種子進行引發處理，可以有效促進種子萌發，但是利用引發劑和引發組合對不同甜菜種子的研究報道甚少，因此，本實驗配制了不同的混合溶液，分別引發處理不同的甜菜種子，通過對發芽率、發芽勢、發芽指數和活力指數的調查，研究不同種子是否對同一引發劑有不同表現，同時也可以對比不同引發劑對同一種子的引發效果，最終將引發效果顯著的引發劑應用于甜菜種子的實際生產，并為后續甜菜引發劑的選擇提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗時間、地點

本試驗于2020年10—2021年4月在黑龍江大學現代農業與生態環境學院甜菜遺傳育種重點實驗室進行。

1.2 試驗材料

供試材料選用甜菜單粒種TD701、TD703、TD801、TD805，由黑龍江大學現代農業與生態環境學院的甜菜優良品種選育團隊提供。

1.3 試驗方法

本試驗選用的引發劑為60%PEG、40%PEG、5%過氧化氫、3%過氧化氫+0.01%硼酸（見表1），共設置了16個處理，試驗的對照均為未經處理過的干種子。

表1 不同濃度試劑組合的16個處理

本研究的引發處理試驗在黑龍江大學現代農業與生態環境學院的甜菜品質監督檢驗測試中心進行。試驗方法為選取發育良好的飽滿甜菜種子。在25℃下將種子在溶液中浸泡吸脹處理。先用0.1%的次氯酸鈉和蒸餾水清洗發芽盒、消毒后晾干，將50格發芽紙在121℃高溫滅菌箱內消毒20 min，消毒后的發芽紙攤平在干凈的發芽盒里，每格分開擺放2粒種子，擺放要均勻。然后控制蒸餾水33 mL均勻噴灑，保證每個種子都濕潤。每個處理3次重復，溫箱培養23℃，每天光照12 h。每日觀察統計種子萌發情況。種子萌發以胚根伸出種皮0.2 cm作為種子發芽標準，萌發5天計發芽勢，7天計發芽率，發芽結束后，分別計算活力指數，并測定其根長、苗長。

1.4 測定指標

通過公式測定引發劑處理后的甜菜種子的發芽率、發芽勢、發芽指數和活力指數[式(1)～(4)]。利用Excel軟件數據分析和作圖。

2 結果與分析

2.1 不同溶液處理TD701甜菜種子的結果

結果（表2）顯示，60%PEG、40%PEG、5%過氧化氫、3%過氧化氫+0.01%硼酸分別處理種子TD701，經過處理后種子的發芽勢分別為36.00%、41.67%、40.67%和38.67%，均高于對照(24.00%)，分別高出了12%、17.67%、16.67%和14.67%。發芽率分別為74.67%、62.67%、68.67%和71.33%，處理1、處理3和處理4高于對照(65.00%)，分別高出了9.67%、3.67%和6.33%，處理2低于對照2.33%。由發芽指數和活力指數結果可見，4個不同時間處理的發芽指數分別為35.56、31.59、38.30和33.98，均高于對照(25.03)，分別高出 10.53、6.56、13.27和 8.95。活力指數分別為255.89、311.38、333.36和301.82，均高于對照(160.44)，分別高出95.45、150.94、172.92和141.38。試驗結果顯示，60%PEG、5%過氧化氫、3%過氧化氫+0.01%硼酸處理TD701甜菜種子時的發芽勢、發芽率、發芽指數和活力指數均較高于對照種子，說明這3個處理對激活甜菜種子的活力有較大促進作用；40%PEG處理TD701甜菜種子時發芽勢、發芽指數和活力指數均較高于對照種子，發芽率低于對照種子。其中40%PEG提高種子發芽勢效果最為顯著，60%PEG提高種子發芽率效果最為顯著，5%過氧化氫提高種子發芽指數和活力指數效果最為顯著。

表2 不同溶液處理TD701甜菜種子萌發調查表

2.2 不同溶液處理TD703甜菜種子的結果

結果（表3）顯示，60%PEG、40%PEG、5%過氧化氫、3%過氧化氫+0.01%硼酸分別處理種子TD703，經過處理后種子的發芽勢分別為32.67%、35.33%、55.67%和38.33%，處理2、處理3和處理4高于對照(32.67%)，分別高出了2.66%、23%和5.66%，處理1無明顯變化。發芽率分別為66.67%、66.33%、71.00%和65.67%，處理1、處理2和處理4低于對照(70.67%)，分別降低了4.00%、4.34%和5.00%，處理3高于對照0.33%。根據發芽指數和活力指數結果，4個不同時間處理的發芽指數分別為29.81、31.96、50.39和32.60，處理1和處理2低于對照(32.13)，分別降低了2.32和0.17，處理3和處理4高于對照，分別高出了18.26和0.47。 活 力 指數 分 別 為 238.24、274.95、458.63 和259.77，均高于對照(235.41)，分別高出 2.83、39.54、223.22和24.36。試驗結果顯示，5%過氧化氫處理TD703甜菜種子時的發芽勢、發芽率、發芽指數和活力指數均較高于對照種子，表明這個處理可以較好的激活甜菜種子的活力；60%PEG處理TD703甜菜種子時活力指數較高于對照種子，發芽率和發芽指數低于對照種子；40%PEG處理TD703甜菜種子時發芽勢和活力指數均較高于對照種子，發芽率和發芽指數低于對照種子；3%過氧化氫+0.01%硼酸處理TD703甜菜種子時發芽勢、發芽指數和活力指數均較高于對照種子，發芽率低于對照種子。其中5%過氧化氫對種子發芽勢、發芽率、發芽指數和活力指數的提高效果最為顯著。

表3 不同溶液處理TD703甜菜種子萌發調查表

2.3 不同溶液處理TD801甜菜種子的結果

結果（表4）顯示，60%PEG、40%PEG、5%過氧化氫、3%過氧化氫+0.01%硼酸分別處理種子TD801，經過處理后種子的發芽勢分別為67.00%、71.67%、64.00%和56.67%，均高于對照(49.33%)，分別高出了17.67%、22.34%、14.67%和7.34%。發芽率分別為91.33%、91.67%、89.33%和88.00%，均低于對照(92.00%)，分別降低了0.67%、0.33%、2.67%和4.00%。根據發芽指數和活力指數結果，4個不同時間處理的發芽指數分別為53.25、67.70、56.95和53.10，均高于對照(43.98)，分別高出了9.27、23.72、12.97和9.12。活力指數分別為419.37、637.37、518.93和496.80，均高于對照 (312.44)，分 別 高 出 106.93、324.93、206.49 和184.36。試驗結果顯示，60%PEG、40%PEG、5%過氧化氫、3%過氧化氫+0.01%硼酸處理TD801甜菜種子時的發芽勢、發芽指數和活力指數均較高于對照種子，發芽率均低于對照種子。其中40%PEG提高種子發芽勢、發芽指數和活力指數效果最為顯著。

表4 不同溶液處理TD801甜菜種子萌發調查表

2.4 不同溶液處理TD805甜菜種子的結果

結果（表5）顯示，60%PEG、40%PEG、5%過氧化氫、3%過氧化氫+0.01%硼酸分別處理種子TD805，處理后的發芽勢分別為42.00%、41.33%、40.67%和46.33%，均高于對照(36.33%)，分別高出了5.67%、5.00%、4.34%和10.00%。發芽率分別為84.33%、79.00%、68.67%和78.00%，處理2、處理3和處理四均低于對照(80.33%)，分別降低了1.33%、11.66%、2.33%，處理1高于對照組4.00%。根據發芽指數和活力指數結果，4個不同時間處理的發芽指數分別為36.79、45.00、42.89和40.88，均高于對照(32.63)，分別高出了4.16、12.37、10.26和8.25。活力指數分別為280.22、480.31、451.92和341.19，均高于對照(226.23)，分別高出53.99、254.08、225.69和114.96。試驗結果顯示，60%PEG處理TD805甜菜種子時種子的發芽勢、發芽率、發芽指數和活力指數均較高于對照種子，表明此處理對激發種子活力的促進效果較好；40%PEG、5%過氧化氫、3%過氧化氫+0.01%硼酸處理TD805甜菜種子時的發芽勢、發芽指數和活力指數均較高于對照種子。其中60%PEG提高種子發芽率效果最為顯著；40%PEG提高種子發芽指數和活力指數效果最為顯著；3%過氧化氫+0.01%硼酸提高種子發芽勢效果最為顯著。

表5 不同溶液處理TD805甜菜種子萌發調查表

3 討論

種子引發是提高種子活力，促進種子快速整齊出苗，保證田間高成苗率和提升產量的技術[18]。目前普遍用于種子引發處理的技術包括液體引發、固體基質引發、水引發、生物引發和膜引發等[19]。本研究選擇液體引發的方式對甜菜種子進行處理，是因為其易于操作且效果穩定，目前很多作物種子采用液體引發的引發方法，如張利霞等[20]采用不同鈉鹽溶液對夏枯草種子進行分別處理，結果表明，夏枯草種子萌發在鈉鹽處理中表現出低濃度促進、高濃度抑制的特點；馮岳等[21]以小麥品種為試材，以未引發種子為對照，研究純水、-0.3 MPa和-0.7 MPa NaCl溶液處理對小麥種子萌發過程及生理指標的影響，結果表明適度的NaCl脅迫引發對小麥種子的萌發有促進作用；Giaveno等[22]采用NaCl對14份玉米雜交種進行了耐鹽性研究；閆月等[23]以解除初生休眠的水曲柳種子為材料，使用PEG溶液對種子進行引發處理，結果表明PEG引發處理能夠減弱高溫條件下水曲柳種子熱休眠的誘導。Ghader Habibi[24]研究鹽脅迫下向日葵幼苗對外源硒的生理、光化學和離子響應，結果顯示硒通過刺激抗氧化活性來降低鹽脅迫下植物的損傷，從而促進植物在鹽脅迫下的生長。

影響種子處理效果的因素有很多，如種子類型、種子原始生活力、處理劑量、時間和溫度、種子含水量和處理方法等[25]。種子的活力與貯藏年限有很大關系，例如馬向麗等[26]以自然條件下貯藏0～3年的納羅克非洲狗尾草種子為材料，研究水引發對種子活力的影響，結果表明納羅克非洲狗尾草種子活力隨貯藏年限延長先增加后降低，水引發可提高納羅克非洲狗尾草種子的發芽率和活力，以新收獲種子增幅最高(P<0.05)；駱巖等[27]采用濃度為40%的PEG-6000分別對甜菜種子TD701（2017年）、TD703（2016年）、TD801（2015年）、TD301（2014年）進行處理，結果表明處理時間不同，種子貯藏年限不同對甜菜種子的萌發效果有影響。在對甜菜種子引發處理的報道中，大部分實驗都選用一種甜菜種子或一種引發處理。而本研究選取不同年限的甜菜種子進行多種引發處理，既可以進行相同處理下不同種子的數據對比，又可以進行同一種子在不同處理下的數據對比，更加確保實驗的嚴謹度。

本研究不足之處在于：（1）可以進一步設置濃度和時間梯度的變化；（2）由于本研究仍舊處于篩選階段，引發劑的組合、種類扔在探索階段。因此，下一步可以多選擇引發劑的種類進行組合，設置多個濃度與時間梯度，篩選出適合甜菜種子的引發劑。

4 結論

本研究利用4種不同濃度的引發劑及組合，處理4種甜菜種子，引發效果也有所不同。通過16個處理比對分析可見，發芽率增加的處理有5個，發芽勢在增加的處理有15個，發芽指數增加的處理有14個，活力指數增加的處理有16個。處理后4種甜菜種子的發芽勢與對照組相比，分別增加了12%～17.67%、0%～23%、7.34%～22.34%、4.34%～10.00%，其中TD703種子變化幅度最為明顯，發芽勢最高的處理（5%過氧化氫）比最低的處理(60%PEG)高23%；處理后4種甜菜種子的發芽率與對照組相比，分別增加了-2.33%～9.67%、-5.00%～0.33%、-4.00%～-0.33%、-11.66%～4.00%，其中TD805種子變化幅度最為明顯，發芽率最高的處理(60%PEG)比最低的處理（5%過氧化氫）高15.66%；處理后4種甜菜種子的發芽指數與對照組相比，分別增加了6.56～13.27、-2.32～18.26、9.12～23.72、4.16～12.37，其中TD703種子變化幅度最為明顯，發芽指數最高的處理（5%過氧化氫）比最低的處理（60%PEG）高20.58；處理后4種甜菜種子的活力指數與對照組相比，分別增加了95.45～172.92、2.83～223.22、106.93～324.93、53.99～254.08，其中TD703種子變化幅度最為明顯，活力指數最高的處理（5%過氧化氫）比最低的處理(60%PEG)高220.39。研究結果表明，4種處理對種子的活力指數有促進作用，同一處理對于不同種子的引發效果有所不同。