不同處理方法對百香果種子萌發的影響

顏妙珍，李蘭蘭，馮名開，崔蕓瑜，陳棕林，周岐偉，賴家業

（1.廣西大學林學院，廣西 南寧 530004；2.廣西大學農牧產業發展研究院，廣西 南寧 530004）

【 研究意義】 百香果（Passiflora eduliaSims）又稱“西番蓮”“雞蛋果”，屬西番蓮科西番蓮屬多年生常綠藤本，原產南美洲［1］，廣泛種植于熱帶及亞熱帶地區，我國百香果主要種植在廣東、海南、福建、云南、臺灣等地區。百香果種子含有豐富的粗纖維，果肉含有豐富的氨基酸、維生素和有機酸類物質，氣味芳香，適合加工成果汁等產品［2］。目前在百香果中發現有黃酮類成分［3］、三萜類成分［4］、生物堿［5］、多酚類［6］、芳香及有機酸類［7］等化合物，也有研究證實百香果含有的黃酮類、三萜類成分具有抗抑郁等精神方面的保護作用［8］。百香果提取物在神經保護［9］、抗氧化、抗菌［10］、抗焦慮疲勞［11］、增強糖尿病免疫活性［12］等方面的藥理作用，使百香果種植前景良好，其潛在的藥理價值和保健功能也讓市場對百香果及其相關提取物的需求日益增加。然而，我國南方春夏季高溫多雨、冬季及早春低溫環境使得百香果的產量和品質受到影響，且病蟲害頻發［13］，這些都對百香果優良抗逆品種的培育提出了要求。更新種植苗、推廣實生大苗種植、培育耐寒耐旱的新品種等措施是應對百香果病害和冷害、提高其產量和品質的有效措施。目前，國內百香果繁育以播種繁殖和扦插繁殖為主。百香果種子自身存在休眠現象，直接播種種子發芽率并不理想。研究百香果種子萌發特性，對觀察雜交后代的性狀表現、篩選抗性強的優勢品種［14］等方面意義重大。【前人研究進展】百香果種子休眠期長、萌發時間跨度大，巴西引進的百香果種子萌發時間為20～160 d；云南勐海野生百香果種子歷經270 d 后發芽率僅為33%，直接播種的發芽率不理想［15］。吳淑蓉等［16］發現百香果種子剝殼消毒后置于PNM 培養基上暗培養15 d，種子發芽率可達73.63%。邱杭等［13］發現紫玉一號成熟果實的新鮮種子破殼培養21 d 后，種子發芽率為72.67%；100 mg/L 赤霉素浸泡種子30 min，發芽率達58.00%。張婷婷等［17］采用10 mg/L 赤霉素浸種12 h，種子發芽率為31.5%。張勇等［18］比較不同溫度下百香果種子的發芽率，結果顯示30℃時種子發芽率最高為87.60%。于法欽等［19］將種子消毒處理后置于不同溫度的恒溫光照箱中，培養溫度為20 ℃時種子發芽緩慢；培養溫度為40℃發芽率最高為97.83%。彭楊等［14］用100 mg/L 赤霉素處理種子12 h，發芽率為88.67%，60 ℃熱水浸泡12 h 種子發芽率為58.67%。莊華才等［20］發現采用不同濃度的硝酸鉀、氯化鈣、赤霉素、6-BA 及幾種藥劑組合處理小冬瓜種子均能不同程度促進小冬瓜種子萌發；葉遠俊等［21］研究表明熱水處理能有效打破姜荷花種子的休眠；張鴻杰等［22］采用98%硫酸處理八月瓜種子5 min 時，種子發芽率達到最高。前人研究為打破種子休眠、提高種子發芽率奠定了一定理論基礎。【本研究切入點】對種子進行適當的預處理可以促進種子萌發、提高發芽率，目前關于百香果種子萌發的單因素綜合比較研究已有不少報道。本研究通過采用物理方法、化學試劑、植物生長調節劑等方法促進百香果種子萌發［23］，綜合比較各單因素，研究預處理對百香果種子萌發的影響，得出最適宜百香果種子萌發的條件。【擬解決的關鍵問題】以紫香百香果種子為試驗材料，研究不同水溫、濃硫酸處理時間、赤霉素濃度、培養溫度、種皮和機械處理等條件下種子萌發的差異，以期獲得適宜的萌發條件，為百香果種子育苗及種子萌發、性狀觀察奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2021 年8—9 月在廣西大學植物病理研究室進行，當日氣溫26～28 ℃，相對濕度88%。

供試材料為紫香百香果種子，購自市場。選取個頭飽滿、顏色深紫、大小一致的紫香百香果，切開果皮后將包覆有種子的果肉置于兩層紗布內，揉搓沖洗，分離果肉與種子，重復5～6 次直至種子表面無果肉覆著；采用自來水除去雜質和干癟種子；然后將種子平鋪于干燥通風處晾干，置于玻璃瓶中避光保存。

1.2 試驗方法

選取30 粒種子，用分度值為0.02 mm的游標卡尺測量種子長、寬，重復3 次；隨機選取1 000粒顆粒飽滿且大小均一的種子，用千分之一電子天平稱重，測定種子千粒重，重復3 次。

選取顆粒飽滿、大小一致的百香果種子，用5%高錳酸鉀溶液浸泡5 min 后，沖洗干凈備用，采用紙間法對種子進行培養：將種子均勻放置在鋪有3 層濕潤濾紙的帶蓋發芽盒中，再在種子上方蓋上另一層濕潤濾紙。培養期間每隔3 d 更換一次濾紙，防止種子發霉，并保持濾紙濕潤。每天觀察記錄種子萌發情況，及時剔除發霉種子。恒溫光照培養箱培養條件設為溫度25 ℃、光照強度2 000 lx，每天光照時間為12 h。

1.2.1 不同水溫浸種對種子發芽的影響 將種子分別置于5 個燒杯中，每組30 粒，分別倒入100 mL 常溫25（CK）、45、65、85、100 ℃蒸餾水，加蓋自然冷卻，24 h 后將種子置于恒溫光照培養箱中進行萌發。重復3 次。

1.2.2 不同濃硫酸浸種時間對種子發芽的影響 用濃硫酸分別處理種子0（CK）、0.5、1、2、5、8、10、15 min，每組30 粒種子，期間不停攪拌，避免種子碳化；然后用大量清水沖洗，搓掉碳化表皮，反復沖洗至沖洗液呈中性，將種子置于恒溫光照培養箱中進行萌發。重復3 次。

1.2.3 不同濃度赤霉素浸種對種子發芽的影響將種子分別置于0（CK）、200、400、800 mg/L 赤霉素溶液中，每組30 粒種子，浸泡24 h 后，置于恒溫光照培養箱中進行萌發。重復3 次。

1.2.4 不同培養溫度對種子發芽的影響 將常溫蒸餾水浸泡24 h 后的種子分別置于培養溫度為18、28、35 ℃恒溫和18～28、28～35 ℃變溫的5個光照培養箱中，每組30 粒種子。重復3 次。

1.2.5 種殼對種子發芽的影響 將常溫蒸餾水浸泡24 h的種子分為半剝殼、全剝殼、不剝殼（CK）3 組，每組30 粒種子，置于發芽盒中于恒溫光照培養箱中進行萌發。重復3 次。

1.2.6 不同物理處理方式對種子發芽的影響 將常溫蒸餾水浸泡24 h 后的種子分為3 組，每組30粒。利用高壓滅菌后的三棱針刺破種子種皮，將刺破種皮的種子、經過0.178 mm 細砂紙打磨過且表面出現劃痕的種子，以及未處理種子（CK）置于發芽盒中于恒溫光照培養箱中進行萌發。重復3 次。

1.3 測定項目及方法

接種后每天觀察種子發芽情況，統計萌發數。發芽標準為種子萌發出胚根，長度為種子長度的50%。連續3 d 沒有種子發芽則結束統計。

發芽率（%）Gr=n/N×100

發芽勢（%）Gv=m/N×100

發芽指數（%）Gi=∑（Gt/Dt）

式中，n 為種子發芽粒數，N 為種子總粒數，m為15 d 內發芽粒數，Dt 為發芽時間，Gt 為對應發芽時間的發芽粒數。

試驗數據使用SPSS 12.0、Excel2010 進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 百香果種子的生物學特性

百香果種子數量多，顏色黑色或黑褐色，呈倒心形，紫果種子質量約占果實質量的13.6%［24］。種子千粒質量19.51（±0.12）g，長度5.48（±0.06）mm，寬度3.81（±0.02）mm。

2.2 不同水溫浸種對百香果種子萌發的影響

由表1 可知，不同水溫浸泡對百香果種子的發芽率、發芽勢和發芽指數均有影響。種子的發芽率、發芽勢和發芽指數隨著水溫的升高呈現先升高后降低的趨勢，水溫65 ℃時達最高，分別為57.78%、55.56%和1.88。各水溫處理種子發芽率相較于常溫均有所升高，其中65 ℃和45 ℃處理表現出顯著差異。在85～100℃水溫浸種范圍內，種子的發芽率、發芽勢和發芽指數均隨溫度上升而呈下降趨勢，85℃和100℃水溫處理種子發芽勢均顯著低于對照，這可能是由于過高水溫使種胚受傷，影響種子萌發。綜上所述，播種前用65℃溫水自然冷卻浸泡24 h 有利于百香果種子萌發，種子發芽率高、出苗整齊且迅速。

表1 不同水溫浸種對百香果種子萌發的影響Table 1 Effects of soaking at different water temperatures on seed germination of passion fruit

2.3 不同濃硫酸浸種時間對百香果種子萌發的影響

從表2 可以看出，濃硫酸在浸種時間為0～8 min 能有效提高種子的發芽率、發芽勢和發芽指數，各處理組之間的發芽率、發芽勢與對照存在顯著差異。隨著浸種時間的增長，種子的發芽率、發芽勢和發芽指數呈先增后降趨勢。當濃硫酸浸種時間為8 min 時，百香果種子發芽率達到最高、為77.78%，較對照增加105.88%，發芽勢、發芽指數較對照高出141.40%、260.64%。當濃硫酸處理時間為15 min 時，種子的發芽率、發芽勢、發芽指數均低于對照，這可能是由于濃硫酸處理時間過長腐蝕了種皮，對胚乳和胚造成了損害，影響種子萌發或造成種子死亡。因此，濃硫酸浸泡百香果種子時間以8 min 為宜。

表2 不同濃硫酸浸種時間對百香果種子萌發的影響Table 2 Effects of soaking time with different concentrated sulfuric acids on seed germination of passion fruit

2.4 不同濃度赤霉素浸種對百香果種子萌發的影響

由表3 可知，百香果種子的發芽率、發芽勢和發芽指數隨著赤霉素濃度的升高呈現先升高后降低的趨勢。當赤霉素濃度在0～400 mg/L時，種子發芽率呈上升趨勢；當赤霉素濃度在800～1 000 mg/L 時，種子發芽率有所下降。當赤霉素濃度為400 mg/L 時，種子的發芽率、發芽勢均達到最高，分別較對照高出114.69%、151.74%，發芽指數較對照高出378.78%。可見，適宜濃度赤霉素可以促進百香果種子的萌發和集中萌發，但濃度過高達不到很好效果。

表3 不同濃度赤霉素浸種對百香果種子萌發的影響Table 3 Effects of soaking with different gibberellin concentrations on seed germination of passion fruit

2.5 不同培養溫度對百香果種子萌發的影響

由表4 可知，當培養溫度不同時，百香果種子的發芽率、發芽勢和發芽指數存在顯著差異。在恒溫條件下，溫度升高，種子的各項指標也隨之升高。當培養溫度為35 ℃時，百香果種子代謝速度加快，各項指標達到最大值。變溫處理狀態下，兩組種子的發芽率、發芽勢和發芽指數差異顯著，在28～35 ℃變溫環境中，種子的發芽率、發芽勢和發芽指數高于18～28 ℃變溫環境下，但發芽率與35 ℃恒溫處理差異不顯著，但發芽勢和發芽指數顯著高于35 ℃恒溫處理。由此可見，百香果種子較耐高溫，28～35 ℃變溫環境更適宜種子萌發。

表4 不同培養溫度對百香果種子萌發的影響Table 4 Effects of different culture temperatures on seed germination of passion fruit

2.6 種殼對百香果種子萌發的影響

由表5 可知，各處理間存在顯著差異，隨著剝殼程度的增加，種子的發芽率、發芽勢和發芽指數均逐漸升高。全剝殼處理百香果種子的發芽率、發芽勢及發芽指數均最大，分別比對照高出102.94%、137.96%和305.32%。這可能是因為百香果種皮硬實度大、透水性差，影響種子內部胚乳和胚芽吸水，造成發芽率低且緩慢。

表5 種殼對百香果種子萌發的影響Table 5 Effects of seed shells on seed germination of passion fruit

2.7 不同物理處理方式對百香果種子萌發的影響

針刺、磨砂處理對百香果種子發芽的影響與對照相比存在顯著差異，但兩個處理間并無顯著差異。這可能是因為針刺和磨砂處理都在一定程度上達到了破除種子硬實的目的，進而影響了胚乳和胚芽對水分的吸收（表6）。但是由于百香果種子顆粒較小、種皮硬度較大，針刺處理難度較大，容易損傷種子內部結構，因此推薦采用磨砂處理。

表6 不同物理處理方式對百香果種子萌發的影響Table 6 Effects of different physical treatments on seed germination of passion fruit

3 討論

種子萌發處于一個復雜且聯系緊密的生理變化過程，容易受到不同環境因子的影響，適當的預處理可以促進種子萌發。本研究采用溫水浸泡、濃硫酸浸泡、赤霉素浸泡、溫度處理、去殼處理、機械處理等方法研究各種方法對百香果種子萌發的影響。

溫度是影響種子萌發的重要因素之一，有些植物種子的萌發以變溫處理條件下最佳［25］，有研究表明變溫環境有利于種子萌發［26-27］。本試驗結果表明，恒溫環境下，35℃時種子發芽率最高，18℃時種子發芽率最低，這與張勇等［18］的研究結果一致。但在28～35℃變溫環境下，百香果種子出苗整齊快速，且種子活力強，表明較高的變溫條件有利于百香果種子萌發。溫水浸種是最常用的一種催芽處理方法，本研究結果表明，65℃溫水處理百香果種子活力最強、發芽率為57.78%、出苗齊整且弱苗少，這與彭楊等［14］的研究結果相似。在適宜溫度下，種子內部酶的生理活性得到提高，并且熱脹冷縮的物理現象會促使種皮龜裂、孔隙變大，進而改變種皮透水性、增加種子內外的物質交換，更多氧氣和水分可以通過種皮進入種子內部，促進種子萌發。

百香果種子堅硬的角質化外殼是影響其萌發的主要原因之一［28］。本試驗中，主要采用磨砂、針刺、去殼3 種方式破壞種子外殼。采用磨砂或針刺處理，種子萌發各指標無顯著差異。在百香果種子去殼處理中，全剝殼種子的發芽率、發芽勢、發芽指數顯著高于不去殼對照。吳淑蓉等［16］發現百香果種子去殼后發芽率達到78.89%，與本試驗中去殼處理種子發芽率76.67%差異不大。針刺、磨砂和去殼3 種物理處理方式均能破壞百香果種皮結構，達到破除種子硬實的目的，可以提高在組織培養過程中獲得無菌苗材料的速度。

濃硫酸處理種子的種皮被腐蝕，皮角質結構得到改善，種皮透性增加［29］。本研究結果表明，濃硫酸處理百香果種子時間宜控制在8 min，種子發芽率、發芽勢、發芽勢均顯著高于其他處理，此時種子局部種皮被腐蝕、種皮通透性增加、種子易吸水膨脹。

本研究所有處理中，濃硫酸浸泡8 min、去殼處理、400 mg/L 赤霉素浸泡24 h 等3 種方式均能使百香果種子發芽率達到75%以上，其中以400 mg/L 赤霉素浸泡24 h 處理種子發芽率最高（81.11%）。彭楊等［14］采用100 mg/L 赤霉素浸泡12 h 后種子發芽率達到88.67%，這與本研究最佳浸泡濃度存在差異，這可能與兩者試驗材料、種子存放時間及季節等因素有關。郭慧玲等［30］研究發現赤霉素濃度過高或浸泡時間過長對泰山花楸種子發芽都有明顯抑制作用，本研究未開展赤霉素不同浸泡時間比較，下一步可進行更深入的研究。本試驗中赤霉素濃度介于0～400 mg/L 時，百香果種子的發芽指數與赤霉素濃度呈正相關，當赤霉素濃度為400 mg/L 時種子的萌發數和萌發速度均達最高。發芽指數表征種子活力指數，本研究結果表明當赤霉素濃度為400 mg/L 時，不僅能提高種子的發芽率，還能提高種子活力，且赤霉素浸泡操作方便，實際生產中可行性較高。本試驗僅研究了單一因素對百香果種子萌發的影響，對組合處理方式如濃硫酸+溫水浸種、生長素+浸種時間、培養溫度+發芽床等有待進一步研究。

4 結論

溫水浸泡、控制發芽培養溫度和物理方式處理百香果種子的最高發芽率分別為57.78%、64.44%和60.00%，其中赤霉素浸泡、濃硫酸處理或去殼播種的效果最好，發芽率均顯著高于其他處理且達70%以上。濃硫酸處理8 min 后浸泡24 h，種子發芽率可達77.78%，較對照提高105.88%。去殼處理雖然能達到較高的發芽率，但由于種子顆粒小存在操作的局限性，生產中幾乎不適用。本研究結果表明，外源激素赤霉素浸種濃度為400 mg/L 時種子發芽率達到81.11%，催芽效果明顯。與對照相比發芽率高且幼苗出芽整齊，種苗無明顯異常。本試驗比較了不同處理方法對百香果種子萌發的影響，縮短了百香果新品種的選育周期，適合在育種實踐中推廣應用。