不同濃度赤霉素低溫浸種對紫蘇種子萌發(fā)的影響*

潘學(xué)勤 趙 碩 周浩偉 黃丹楓**

（1.上?；莺头N業(yè)有限公司，上海 嘉定201899；2.上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院，上海 閔行200240）

紫蘇（PerillafrutescensL.）為唇形科紫蘇屬一年生草本植物[1-2]。紫蘇種子含油量豐富（出油率高達(dá)45%以上[3]），表皮組織結(jié)構(gòu)致密，透水、透氣性差，休眠期長，發(fā)芽率低[4]。剛收獲的紫蘇種子處于中度或深度休眠狀態(tài)[5]，發(fā)芽率僅為30%，導(dǎo)致播種成本高，且使農(nóng)產(chǎn)品銷售或出口延遲，嚴(yán)重影響經(jīng)濟(jì)效益。赤霉素（gibberellins，GAs）是一類植物生長調(diào)節(jié)劑[6]，可打破種子休眠，提高種子發(fā)芽率。呂桂云等[7]研究發(fā)現(xiàn)，200 mg/L的赤霉素液可使紫蘇種子的發(fā)芽率提高到70%左右；張華等[8]研究發(fā)現(xiàn)，100 mg/L的赤霉素液可將紫蘇種子的發(fā)芽率提高至89%以上；余啟高[4]研究發(fā)現(xiàn)，采用200 mg/L赤霉素液浸種處理，紫蘇種子的發(fā)芽率為75%。前人主要研究了單一的赤霉素液或低溫處理對打破種子休眠的效果，本試驗在不同濃度赤霉素液處理上疊加低溫處理，研究其對紫蘇種子發(fā)芽勢、發(fā)芽率及打破種子休眠效果的影響，篩選赤霉素打破紫蘇種子休眠的最佳濃度，同時明確赤霉素對通過貯存已部分解除休眠的紫蘇種子萌發(fā)特性的改善作用，使紫蘇種子的發(fā)芽率達(dá)到企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、出口合同標(biāo)準(zhǔn)（不低于80%）。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試紫蘇為上海本地品種，簡稱為紫蘇1、紫蘇2（上?；莺头N業(yè)有限公司提供）。紫蘇種子于2020年11月20日收獲，12月8日完成精選（晾曬、重力選、風(fēng)篩選），純度不低于96.0%，凈度不低于98.0%，水分不高于9.0%，質(zhì)量符合企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。處理前后的種子均儲存于溫度為15℃、濕度為35%的冷庫中。種子加工機(jī)器、儲存?zhèn)}庫、質(zhì)量檢測設(shè)備，均使用上海惠和種業(yè)有限公司現(xiàn)有的設(shè)施設(shè)備。

1.2 試驗方法

（1）赤霉素打破紫蘇種子（新種）休眠效果最佳的使用濃度試驗。紫蘇種子收獲后，于2020年12月分別用100 mg/L、200 mg/L、300 mg/L、500 mg/L、1 000 mg/L赤霉素GA3浸種處理，用清水作對照（ck）。（2）赤霉素對紫蘇種子（老種）發(fā)芽率的影響試驗。紫蘇種子采收后儲存半年（臨近銷售或播種，休眠已減弱），于2021年5月分別用100 mg/L、200 mg/L、300 mg/L、500 mg/L、1 000 mg/L赤霉素GA3浸種處理，用清水作對照（ck）。

每個濃度為1個處理，共設(shè)6個處理。將浸在不同濃度赤霉素GA3中的種子放入5℃冰箱低溫保存72 h，然后放入烘箱調(diào)溫至35℃烘24 h（種子達(dá)到恒重）。按照GB/T 3543.4—1995（農(nóng)作物種子檢驗規(guī)程）的標(biāo)準(zhǔn)將種子放在恒溫培養(yǎng)箱中萌芽。各處理隨機(jī)選取100粒紫蘇種子，以10×10方式排列放置在透明發(fā)芽盒的紙上發(fā)芽床上，4次重復(fù)。培養(yǎng)箱溫度設(shè)置為20℃恒溫，光周期設(shè)置為8 h光照、16 h黑暗。

1.3 調(diào)查統(tǒng)計方法

1.3.1 種子發(fā)芽率測定

萌發(fā)第4 d調(diào)查發(fā)芽勢；萌發(fā)第6 d調(diào)查發(fā)芽率；萌發(fā)第10 d，每個處理隨機(jī)取樣，以20株為單位測定單株幼苗的平均長度，4次重復(fù)。

發(fā)芽勢（%）=（第4 d發(fā)芽數(shù)/種子總數(shù)）×100

發(fā)芽率（%）=（第6 d發(fā)芽數(shù)/種子總數(shù)）×100

發(fā)芽指數(shù)（GI）=Σ（Gt/>Dt）

活力指數(shù)（VI）=GI×S

式中，Gt：對應(yīng)當(dāng)天統(tǒng)計的發(fā)芽數(shù)目；Dt：對應(yīng)統(tǒng)計發(fā)芽率的天數(shù)；S：第10 d單株幼苗平均長度（cm）。

1.3.2 種子游離脂肪酸含量測定

種子游離脂肪酸的代謝情況能反映出種子的休眠程度。游離脂肪酸含量越高，種子分解代謝越快，休眠越弱，反之則休眠越強(qiáng)。弱酸條件下，游離脂肪酸與銅鹽反應(yīng)生成銅皂，在715 nm處有特征吸收峰，在一定范圍內(nèi)游離脂肪酸含量與顯色程度呈線性關(guān)系[9]。根據(jù)2021年5月種子（老種）發(fā)芽率測定結(jié)果，從2個紫蘇品種中，分別挑選出500 mg/L赤霉素GA3、清水（ck）處理發(fā)芽指標(biāo)相差較大的種子，每份0.6 g，3次重復(fù)，用游離脂肪酸試劑盒檢測種子游離脂肪酸含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010軟件整理數(shù)據(jù)，用SPSS19.0軟件進(jìn)行顯著性差異分析，用Duncan’s新復(fù)極差法進(jìn)行處理間均值多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度赤霉素GA3低溫處理對紫蘇種子（新種）萌發(fā)特性的影響

不同濃度赤霉素GA3低溫處理對紫蘇種子（新種）萌發(fā)特性的影響見圖1。

圖1 不同濃度赤霉素GA3低溫處理對紫蘇種子（新種）萌發(fā)特性的影響

由圖1可知，不同濃度赤霉素GA3低溫浸種可打破紫蘇種子（新種）休眠，處理后的紫蘇種子（新種）發(fā)芽速度快，發(fā)芽勢、發(fā)芽率、種子活力高，幼苗生長快。其中200 mg/L赤霉素GA3處理種子（新種）的發(fā)芽勢較強(qiáng)，紫蘇1和紫蘇2種子（新種）的發(fā)芽勢分別為68%、82%，分別較清水（ck）處理提高20%、46%，1 000 mg/L赤霉素GA3處理種子（新種）的發(fā)芽勢較差；各濃度赤霉素GA3處理紫蘇2種子（新種）的發(fā)芽率均顯著高于清水（ck），200 mg/L、300 mg/L赤霉素GA3處理紫蘇1種子（新種）的發(fā)芽率較清水（ck）處理高，差異顯著。比較各項發(fā)芽指標(biāo)可以發(fā)現(xiàn)，不同濃度赤霉素GA3低溫處理對紫蘇種子（新種）的活力指數(shù)影響最大，各濃度赤霉素GA3處理紫蘇1種子（新種）的活力指數(shù)分別較清水（ck）處理高14.1%、25.5%、15.1%、5.8%、6.1%，紫蘇2種子（新種）的活力指數(shù)分別較清水（ck）處理高38.4%、42.2%、30.3%、28.7%、21.9%?？梢?，不同濃度赤霉素GA3低溫處理可提高紫蘇種子（新種）的萌發(fā)速度和活力，尤以200 mg/L赤霉素GA3效果為好。

2.2 不同濃度赤霉素GA3低溫處理對紫蘇種子（老種）萌發(fā)特性的影響

不同濃度赤霉素GA3低溫處理對紫蘇種子（老種）萌發(fā)特性的影響見圖2。

圖2 不同濃度赤霉素GA3低溫處理對紫蘇種子（老種）萌發(fā)特性的影響

隨著貯存時間的延長，自然狀態(tài)下的種子休眠強(qiáng)度逐漸減弱，發(fā)芽率有所上升。由圖2可知，不同濃度赤霉素GA3低溫處理紫蘇種子（老種）的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)較清水（ck）處理顯著提高。其中500 mg/L赤霉素GA3處理種子萌發(fā)更快、出苗更整齊，紫蘇1種子（老種）和紫蘇2種子（老種）的發(fā)芽勢分別為86%、89%（達(dá)到企業(yè)或合同不低于80%的標(biāo)準(zhǔn)），分別較清水（ck）處理高33%、28%。比較各項發(fā)芽指標(biāo)可以發(fā)現(xiàn)，不同濃度赤霉素GA3低溫處理對紫蘇種子（老種）的活力指數(shù)影響最大，各濃度赤霉素GA3處理紫蘇1種子（老種）的活力指數(shù)分別較清水（ck）處理高28.7%、25.9%、21.0%、37.9%、33.8%，紫蘇2種子（老種）的活力指數(shù)分別較清水（ck）處理高30.2%、31.5%、24.3%、33.8%、27.7%?？梢?，不同濃度赤霉素GA3低溫處理可提高紫蘇種子（老種）的萌發(fā)速度和活力，尤以500 mg/L赤霉素GA3效果為好。

2.3 500 mg/L赤霉素GA3對紫蘇種子（老種）游離脂肪酸含量的影響

500 mg/L赤霉素GA3對紫蘇種子（老種）游離脂肪酸含量的影響見表1。

表1 500 mg/L赤霉素GA3對紫蘇種子（老種）游離脂肪酸含量的影響

由表1可知，500 mg/L赤霉素GA3處理紫蘇種子（老種）的游離脂肪酸含量顯著高于清水（ck）處理。紫蘇1種子（老種）和紫蘇2種子（老種）的游離脂肪酸含量分別較清水（ck）處理高226.047 nmol/g、106.227 nmol/g；紫蘇1種子（老種）的游離脂肪酸含量（258.555 nmol/g）顯著高于紫蘇2種子（老種）（108.663 nmol/g）。說明500 mg/L赤霉素GA3低溫處理打破紫蘇種子（老種）休眠效果明顯。

3 小結(jié)與討論

種子休眠是生物界普遍存在的一種現(xiàn)象，休眠時間長短與其生長習(xí)性、所處的氣候條件有關(guān)。秋季成熟的種子需經(jīng)歷冬季低溫以打破休眠[10]。本試驗中，不同濃度赤霉素GA3低溫處理后紫蘇種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)均高于清水（ck）。其中200 mg/L赤霉素GA3低溫處理對打破新種休眠效果顯著，紫蘇1和紫蘇2種子的發(fā)芽勢分別較清水（ck）高20%、46%，發(fā)芽率高9%、25%；500 mg/L赤霉素GA3低溫處理后老種的發(fā)芽活力提高顯著，紫蘇1和紫蘇2種子的發(fā)芽勢分別較清水（ck）處理高33%、28%。500 mg/L赤霉素GA3低溫處理后，紫蘇1、紫蘇2種子的游離脂肪酸含量顯著高于清水（ck），進(jìn)一步說明赤霉素可打破休眠、促進(jìn)紫蘇種子萌發(fā)，且高濃度的赤霉素處理打破老種休眠效果較好。

另外，與新種相比，貯存6個月后紫蘇1和紫蘇2的種子發(fā)芽勢分別提高5%、25%，發(fā)芽率分別提高11%、26%?？梢?，種子貯存一段時間后，自身休眠逐漸被打破，不做任何處理種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率也有所提高。該結(jié)果和劉慧娜等種子休眠與萌發(fā)研究基本一致。說明紫蘇種子屬于中度生理休眠，冷層積可以打破休眠[5，11]，

紫蘇種子受生長環(huán)境影響，成熟度不同，休眠情況可能會有差別，每次試驗前需根據(jù)紫蘇不同品種和種子發(fā)育情況篩選赤霉素處理的適宜濃度。如果新種收獲后，赤霉素GA3處理打破種子休眠效果不理想，可能是因為種子成熟度不夠，可將種子置于5℃低溫環(huán)境下貯藏2～3個月，待種子完成后熟再用赤霉素GA3處理，或能取得較好的打破休眠的效果。