不同藥劑處理對(duì)草莓種子萌發(fā)的影響

崔少杰，華明艷，宋蘭芳，金鳳媚，孔維東，孫海波

（天津市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，天津 300192）

雜交育種是當(dāng)前草莓育種的主要方法和手段之一,而種子是雜交育種的基礎(chǔ)。但因草莓種粒小、種皮厚、吸水透氣性差，是種子內(nèi)部還可能存在較多的導(dǎo)致休眠抑制物質(zhì)，造成草莓發(fā)芽率低、出苗不整齊，不利于優(yōu)良單株的出現(xiàn)，嚴(yán)重影響草莓新品種的選育進(jìn)程[1]。因此，提高草莓種子的發(fā)芽率和出苗整齊度已成為草莓育種過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。前人曾用濃硫酸、低溫、變溫、光照、赤霉素、超聲波、切開(kāi)果皮、離體培養(yǎng)等處理提高了草莓種子發(fā)芽率[2-6]，在一定程度上緩解了草莓種子發(fā)芽不整齊的問(wèn)題。但前人研究中藥劑獲得困難及處理方法多為繁瑣，不適宜在實(shí)際育種工作中廣泛應(yīng)用。因此，本研究在前人研究基礎(chǔ)上，選用適宜濃度的雙氧水、硝酸鉀、酸，以及外源激素等藥劑對(duì)草莓種子進(jìn)行萌發(fā)處理，并采用隸屬函數(shù)法對(duì)3個(gè)萌發(fā)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，以期篩選出促進(jìn)草莓種子萌發(fā)最佳條件，提高草莓發(fā)芽率及發(fā)芽勢(shì)，為其生產(chǎn)應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為草莓主栽品種‘紅顏’，種子來(lái)自于田間自然授粉的成熟草莓上飽滿(mǎn)瘦果。

1.2 試驗(yàn)方法

將草莓種子沖洗干凈，后用75%的酒精浸泡30 s，再用2%次氯酸鈉滅菌20 min，用無(wú)菌水沖洗3～5 次。進(jìn)行不同藥劑處理（表1），每處理重復(fù)3次，每重復(fù)100 粒種子。處理后，用無(wú)菌蒸餾水清洗完畢后，將種子擺放于鋪有3 層濾紙的9 cm 培養(yǎng)皿內(nèi)，放入恒溫光照培養(yǎng)箱，溫度25 ℃，光照4 000 lx，每天光照15 h。在發(fā)芽過(guò)程中，每天記錄發(fā)芽數(shù)，并保持發(fā)芽床濕潤(rùn)，連續(xù)5 d 不發(fā)芽視為發(fā)芽結(jié)束。計(jì)算種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)及發(fā)芽指數(shù)。

表1 試驗(yàn)處理

式中，Gt 為不同時(shí)間（t）的發(fā)芽數(shù)；Dt 為相應(yīng)的發(fā)芽時(shí)間[7]。

1.2.1 H2O2處理對(duì)草莓種子萌發(fā)的影響 參考梁中午等[1]篩選的試驗(yàn)結(jié)果，將滅菌后的草莓種子，用12%H2O2分別浸種0.5、1、1.5 h，用自來(lái)水沖洗10 min，無(wú)菌水沖洗3 次，進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)。

1.2.2 酸處理對(duì)草莓種子萌發(fā)的影響 將滅菌后的草莓種子，倒入燒瓶?jī)?nèi)，分別用0（CK）、50、150、250、350、450 mg·L-1的硼酸、鹽酸，在室溫條件下浸種24 h，用自來(lái)水沖洗10 min，無(wú)菌水沖洗3 次，進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)[8-9]。

1.2.3 激素處理對(duì)草莓種子萌發(fā)的影響 參考余春和[10]等試驗(yàn)研究結(jié)果，試驗(yàn)分別用濃度為0（CK）、5、10、15 mg·L-1的GA3、IAA、IBA、6-BA、NAA、ABA 在25 ℃條件下浸種24 h，然后用自來(lái)水沖洗，無(wú)菌水沖洗3 次，進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)。

1.2.4 硝酸鉀處理對(duì)草莓種子萌發(fā)的影響 以無(wú)菌水處理24 h 為CK，將滅菌后的草莓種子，用濃度為0.2%、0.3%、0.4%的硝酸鉀溶液，分別浸種0（CK）4、8、12、24 h，用自來(lái)水沖洗10 min，無(wú)菌水沖洗3 次，進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)[11-12]。

1.3 綜合評(píng)價(jià)方法

本研究采用隸屬函數(shù)的方法，評(píng)價(jià)不同處理的草莓種子萌發(fā)特性，參考梁昕景等[13]的方法對(duì)草莓種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)3 個(gè)指標(biāo)的隸屬函數(shù)值累加求平均值，平均值越大，說(shuō)明藥劑對(duì)草莓種子萌發(fā)的促進(jìn)作用越強(qiáng)。

式中，Xi為指標(biāo)測(cè)定值，Xmin、Xmax為所有參試指標(biāo)中某一指標(biāo)的最小值和最大值。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 對(duì)測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與繪圖，并用SPSS19.0 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析、Ducan 新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 H2O2 處理對(duì)草莓種子萌發(fā)特性的影響

圖1 顯示的是12%H2O2處理對(duì)草莓種子萌發(fā)特性的影響。從圖1 可以看出，12%H2O2處理可以促進(jìn)草莓種子的萌發(fā)，與CK 差異顯著。隨著處理時(shí)間的增長(zhǎng)，草莓種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)呈先升高再降低的趨勢(shì)。12%H2O2處理1 h 草莓種子的發(fā)芽率最高，達(dá)到90.67%、比CK 高出36.71%，發(fā)芽勢(shì)可達(dá)58%發(fā)芽指數(shù)為8.51，與CK 差異顯著。

圖1 H2O2 處理對(duì)草莓種子萌發(fā)特性的影響

2.2 不同酸處理對(duì)草莓種子萌發(fā)特性的影響

由圖2 所示，草莓種子的發(fā)芽率隨著鹽酸濃度的升高呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。發(fā)芽勢(shì)及發(fā)芽指數(shù)的變化趨勢(shì)與發(fā)芽率相同（圖3、圖4）。當(dāng)鹽酸濃度在0～250 mg·L-1時(shí)，種子發(fā)芽率呈上升趨勢(shì)；當(dāng)鹽酸濃度在350～450 mg·L-1時(shí)，種子發(fā)芽率有所下降。當(dāng)鹽酸濃度為250 mg·L-1時(shí)，種子的發(fā)芽率達(dá)到81.67%，發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)同時(shí)達(dá)到了最高值。當(dāng)鹽酸濃度為450 mg·L-1時(shí)，草莓種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)均低于對(duì)照。不同濃度的硼酸對(duì)草莓種子萌發(fā)特性的影響趨勢(shì)與鹽酸相同，當(dāng)硼酸濃度為250 mg·L-1時(shí)，種子的發(fā)芽率為83.33%，發(fā)芽勢(shì)為45.67%，發(fā)芽指數(shù)為6.88，均達(dá)到最高。由此可見(jiàn)，適宜濃度酸均可以促進(jìn)草莓種子的萌發(fā)，使發(fā)芽整齊一致，但濃度過(guò)高效果不好，鹽酸濃度過(guò)高反而會(huì)抑制草莓種子的萌發(fā)。

圖2 不同酸處理對(duì)草莓種子發(fā)芽率的影響

圖3 不同酸處理對(duì)草莓種子發(fā)芽勢(shì)的影響

圖4 不同酸處理對(duì)草莓種子發(fā)芽指數(shù)的影響

2.3 不同激素處理對(duì)草莓種子萌發(fā)特性的影響

不同激素處理對(duì)草莓種子萌發(fā)特性的影響如表2 所示，隨著激素濃度的升高，各處理草莓種子發(fā)芽率呈先升高后下降趨勢(shì)，發(fā)芽勢(shì)及發(fā)芽指數(shù)變化趨勢(shì)與發(fā)芽率相同，GA3、IAA 激素濃度為5 mg·L-1時(shí)發(fā)芽率最高，分別比CK 提高32.67%、23.62%；NAA、IBA、6-BA、ABA 激素濃度為10 mg·L-1時(shí)發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)達(dá)到最高。除ABA 外，其他5 種激素各濃度均能促進(jìn)草莓種子的萌發(fā)，當(dāng)ABA 濃度為15 mg·L-1時(shí)，草莓種子的發(fā)芽率為63.00%，低于CK5.02%，說(shuō)明草莓種子萌發(fā)受到了抑制。

表2 不同激素處理對(duì)草莓種子萌發(fā)特性的影響

2.4 KNO3 處理對(duì)草莓種子萌發(fā)特性的影響

由表3 可以看出，草莓種子的發(fā)芽率隨著處理時(shí)間的增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。用濃度為0.20%KNO3處理12 h，草莓的發(fā)芽率最高，為90.33%，比CK 提高36.21%，各處理之間差異顯著。隨著KNO3濃度的升高，草莓種子的發(fā)芽率逐漸降低，當(dāng)KNO3濃度為0.30%時(shí)，處理8 h，發(fā)芽率最高，達(dá)到86.33%；當(dāng)KNO3濃度為0.40%時(shí)，處理4 h，發(fā)芽率最高，為80.67%，處理24 h，發(fā)芽率最低，僅為65.33%。發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)與發(fā)芽率的變化趨勢(shì)相同。由此可見(jiàn)，適宜濃度的KNO3，處理時(shí)間適當(dāng)能夠促進(jìn)草莓種子的萌發(fā)，若濃度過(guò)高且處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則會(huì)抑制草莓種子萌發(fā)。

表3 KNO3 處理對(duì)草莓種子萌發(fā)特性的影響

2.5 不同藥劑處理對(duì)草莓種子萌發(fā)特性影響綜合評(píng)價(jià)

為了全面綜合反映不同處理對(duì)草莓種子萌發(fā)特性的影響，采用發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)3 個(gè)指標(biāo)，計(jì)算44 個(gè)處理的草莓種子萌發(fā)指標(biāo)隸屬函數(shù)值，根據(jù)隸屬函數(shù)值排名，選出促進(jìn)草莓種子萌發(fā)效果較好藥劑，排名越靠前表明藥劑對(duì)草莓種子萌發(fā)的促進(jìn)作用越強(qiáng)。結(jié)果表明，44 個(gè)處理中對(duì)草莓種子萌發(fā)促進(jìn)作用由強(qiáng)到弱的前5 位分別為：12%H2O2處理1 h、0.20%KNO3處理12 h、5 mg·L-1GA3處理24 h、10 mg·L-1NAA 處理24 h、0.30%KNO3處理8 h（表4）。

表4 不同藥劑處理草莓種子各萌發(fā)指標(biāo)隸屬函數(shù)值

3 討論與結(jié)論

H2O2是一種強(qiáng)氧化劑，作為種子發(fā)芽促進(jìn)劑在茄子、黃芩、丹參等得到了應(yīng)用[14-16]。本研究在梁中午等[1]研究的基礎(chǔ)上，選用濃度12%H2O2對(duì)草莓種子進(jìn)行不同時(shí)間的處理。結(jié)果表明，12%H2O2處理1 h 草莓種子萌發(fā)最好，發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)分別比CK 高出36.71%，59.75%，73.23%。由此可見(jiàn)，適宜濃度和處理時(shí)間的H2O2可以促進(jìn)草莓種子的萌發(fā)。另外，相關(guān)研究表明，酸能腐蝕果皮和種皮，使種子的透水透氣能力增強(qiáng)，種胚內(nèi)外物質(zhì)交換的機(jī)械障礙被解除，從而提高其發(fā)芽率，縮短萌發(fā)周期[17]。前人多采用硫酸進(jìn)行處理，但因其危險(xiǎn)性高，在實(shí)際生產(chǎn)中不能得到較好的應(yīng)用。硼酸和鹽酸在促進(jìn)種子萌發(fā)中也得到了較好的應(yīng)用，本研究草莓種子各萌發(fā)指標(biāo)隨著鹽酸和硼酸濃度的升高均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，這與張?chǎng)稳鸬萚18]的研究結(jié)果一致;當(dāng)硼酸濃度為50～450 mg·L-1時(shí)，均可促進(jìn)草莓種子的萌發(fā)；當(dāng)鹽酸濃度為250 mg·L-1時(shí)，種子的發(fā)芽率達(dá)到81.67%，發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽指數(shù)同時(shí)達(dá)到了最高值；為450 mg·L-1時(shí)，草莓種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)均低于對(duì)照，會(huì)抑制草莓種子的萌發(fā)。植物中各種激素種類(lèi)對(duì)植物萌發(fā)及生長(zhǎng)起著重要的調(diào)節(jié)作用，在一定范圍內(nèi)，植物激素才能提高種子活力，促進(jìn)種子萌發(fā)。當(dāng)激素濃度過(guò)量時(shí)，可能會(huì)促進(jìn)乙烯的釋放，使種子內(nèi)部的生理平衡被打破，抑制種子萌發(fā)，甚至?xí)?dǎo)致種子活力的喪失[19]。已有研究表明，使用外源激素浸種處理冰葉日中花[20]、燕麥[21]、紅景天[22]等種子，發(fā)現(xiàn)其對(duì)種子萌發(fā)的影響，均表現(xiàn)較低濃度的GA3、IAA、IBA、6-BA、NAA 促進(jìn)種子萌發(fā)，而較高濃度降低種子的萌發(fā)率。本研究也得出了相似的結(jié)果。另外，余春和等[10]對(duì)光皮樺種子的研究中，低濃度的ABA 可以促進(jìn)種子的萌發(fā)，高濃度的ABA 使種子萌發(fā)受抑制，與本研究結(jié)果一致。本研究中，當(dāng)ABA 濃度為15 mg·L-1時(shí)，草莓種子萌發(fā)受到抑制，發(fā)芽率低于CK5.02%。

KNO3不僅能誘導(dǎo)植物體內(nèi)生長(zhǎng)激素的合成，調(diào)控其活力，還能在消除萌發(fā)抑制物質(zhì)對(duì)種子的影響，使種子活力得到提高，促進(jìn)發(fā)芽，但其對(duì)種子發(fā)芽的影響會(huì)因物種或品種的不同而有所差異[12]。本研究用0.20%KNO3處理12 h 對(duì)草莓種子萌發(fā)效果最好。胡映泉等[23]研究發(fā)現(xiàn)0.2 mol·L-1硝酸鉀對(duì)木槿種子處理發(fā)芽效果最好。黃勤勤等[24]發(fā)現(xiàn)濃度為0.3%KNO3溶液浸泡碎米莎草種子24 h，種子的發(fā)芽效果最好。由此可見(jiàn)，KNO3對(duì)不同物種種子發(fā)芽的影響不一致。隸屬函數(shù)法是對(duì)多個(gè)指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，可以有效避免單一指標(biāo)的片面性[25]。因此，能夠準(zhǔn)確篩選最佳處理。本研究結(jié)果表明，44 個(gè)處理中對(duì)草莓種子萌發(fā)促進(jìn)作用由強(qiáng)到弱的前5 位分別為：12% H2O2處 理1 h、0.20%KNO3處 理12 h、5 mg·L-1GA3處理24 h、10 mg·L-1NAA 處理24 h、0.30%KNO3處理8 h。前2 個(gè)處理草莓種子的發(fā)芽率了達(dá)到90%以上，后3 個(gè)處理草莓種子的發(fā)芽率可達(dá)84%以上。在實(shí)際生產(chǎn)中，可依實(shí)際情況，適當(dāng)選擇上述5 種處理方法，以提高草莓種子發(fā)芽率及發(fā)芽勢(shì)，加快草莓育種進(jìn)程。