







摘 要:【目的】篩選‘吊干’杏種子發芽的最佳消毒方式,篩選促‘吊干’杏種子萌發的最佳方法,分析其萌發及幼苗生長特性,為揭示杏種子休眠機理及提高苗木生長質量提供參考。
【方法】試驗設置4種消毒杏種子處理,并用激素法、溫湯浸種法、低溫層積法、激素+低溫層積法處理‘吊干’杏種子,測定發芽率及幼苗生長指標。
【結果】(1)1%多菌靈處理杏種子,其發霉率為0.00%,對種子毒害最小,種子發芽率最高為88.67%。(2)‘吊干’杏在不去皮處理下,經激素浸種與溫湯浸種,發芽率均較低,‘吊干’杏種子具有種皮休眠特性。帶殼‘吊干’杏種子經低溫層積,發芽時間較長,‘吊干’杏種殼具有休眠特性。(3)溫湯浸種及先用激素處理后低溫層積的種子發芽率及出苗率普遍不高,出苗率不整齊,且幼苗生長特性較差。500 mg/L的赤霉素處理半去皮‘吊干’杏種子發芽及出苗時間最短,種苗長勢最好,發芽率高達90.50%,出苗率高達80.10%。其次低溫層積處理‘吊干’杏帶殼種子120 d時,發芽率及出苗率均較高,發芽率為84.67%,出苗率79.10%,且幼苗生長特性良好,但是育種時間較長。
【結論】1%的多菌靈對杏種子消毒效果最佳。‘吊干’杏具有種皮、種殼休眠特性。不同方法處理‘吊干’杏種子比較,500 mg/L的赤霉素處理半去皮種子發芽率及出苗率較高,幼苗長勢最好,培育周期短,生產上可作種苗培育的方法。
關鍵詞:‘吊干’杏;發芽試驗;種子發芽;幼苗生長;種子休眠
中圖分類號:S330.3;S662.2"" 文獻標志碼:A"" 文章編號:1001-4330(2024)12-2976-11
0 引 言
【研究意義】杏種子因受基因、成熟度、氣候及病蟲害等因素的影響,采收后均有一個較長的休眠期 [1]。種子休眠是自身保護機制,為了避免在不良環境中萌發,需調節發芽時間和空間[2-3]。杏種子種殼厚、休眠程度深,導致育種難度大、育種年限長[4]。新疆‘吊干’杏(Prunus armeniaca 'Diao Gan)種植面積大,花期若受倒春寒天氣的影響,則會導致減產[5]。通過雜交選育抗寒性的品種或者培育抗寒性砧木,可減輕凍害的發生。研究打破杏種子休眠的方法,對加快杏繁育技術及提高苗木質量具有重要意義。【前人研究進展】種子休眠機理大體上可以歸為兩大類:一類是內源因素,一類是外源因素。內源因素是胚本身所引起的休眠,主要是胚形態上未發育完成,生理上未成熟或存在抑制物質;外源因素是胚以外的種殼種皮、果皮等限制[6]。去除種皮、種殼的限制,清水浸種發芽率高達90%[7]。施用外源赤霉素激素促進種胚后熟,赤霉素溶液處理的杏種子,發芽率可達90.00%[8-9]。低溫層積使種子完成生理后熟,低溫層積60 d后,‘卡爾胡安娜’杏發芽率達64.30%[10-11]。溫湯浸種去除種子中的抑制物質,當50℃處理山杏種子5 min時,種子萌發率高達80.02%[12]。【本研究切入點】若種子休眠程度較深,需要采取多種方法綜合處理,才能獲得良好的催芽效果,用激素及低溫層積綜合處理顯著提高杏種子發芽率[13]。目前對杏種子休眠原因尚未有系統而全面的解釋,需從休眠機理入手,分析‘吊干’杏種子發芽及幼苗生長的特性。
【擬解決的關鍵問題】
系統開展激素法、溫湯浸種法、低溫層積法、激素與低溫層積相結合方法促進‘吊干’杏種子發芽及幼苗生長發育,提出打破休眠、促進杏種子繁殖的適宜方式,為杏種子實生繁育提供高效科學的技術支撐。
1 材料與方法
1.1 材 料
試驗于2022年8月進行,‘吊干’杏是新疆伊犁哈薩克自治州(簡稱伊犁州)特有的品質優良種子質資源。‘吊干’杏種子購自伊犁州特克斯縣,‘吊干’杏為當年生種子,挑選飽滿度一致的‘吊干’杏種子用于試驗,試驗點在新疆農業科學院園藝作物研究所實驗室內。
1.2 方 法
采用培養皿紙床發芽法,將濾紙、蒸餾水、培養皿進行高溫高壓滅菌,每皿內墊雙層濕潤的濾紙,每個處理擺放50粒種子,加蓋 1 層濕潤濾紙。
1.2.1 消 毒
將種子處理為全去種皮、半去皮與不去種皮各50粒,配制消毒劑為75%酒精、1%次氯酸鈉、1%過氧化氫、1%多菌靈。用75%酒精浸泡1 min,1%次氯酸鈉滅菌15 min,3%過氧化氫浸10 min,1%多菌靈浸種10 min,并用清水反復沖洗5次,洗去消毒液。用清水處理作為空白對照,置于25℃人工氣候培養箱中培養。得到最優的消毒方法可在每次發芽試驗前進行種子消毒處理。
1.2.2 赤霉素處理
杏種子作全去皮、半去皮、不去皮處理。激素GA3 配制為100、200和500 mg/L,浸泡處理的種子24 h,多菌靈消毒10 min,每天10:00統計1次發芽率,每個處理 3 次重復,每個處理100粒種子。
發芽率=種子發芽總數供試種子總數×100%。(1)
1.2.3 溫湯浸種
將種子作全去皮、半去皮、不去皮處理,在恒溫水浴鍋中,設置30℃浸種1、2和3 h,50℃浸種15、30和60 min,80℃浸種15、30和60 s,每日10:00統計1次發芽率,每個處理 3 次重復,每個處理100粒種子。
1.2.4 低溫層積處理
將種子作帶殼與去殼處理,多菌靈消毒10 min,將鋸末與水混均(濕度為手握成團,松手即散),種子與鋸末按1:5混合,放入在4~6℃冷庫中,低溫層積處理每40、60、80、100和120 d后統計發芽率。每個處理 3 次重復,每個處理100粒種子。
1.2.5 激素與低溫層積綜合處理
將種子作帶殼與去殼處理。配制激素GA3、NAA、2,4-D分別為100、200和500 mg/L,多菌靈消毒10 min,放入4~6℃冷庫中,低溫層積處理40 d后,統計發芽率。每個處理 3 次重復,每個處理100粒種子。
1.3 數據處理
將已經萌發的種子,統一播種到營養土里,穴盤直徑長、寬分別為5 cm,每個穴盤播種1粒種子,營養土選自荷蘭進口泥炭土。以胚根長2 mm記錄為發芽,以胚芽出土記錄為出苗,培養30 d后測量每株苗生長情況[14],測量指標為苗高(直尺)、葉片數、主根長(游標卡尺),側根數。采用Microsoft Excel 2019整理原始數據,用 SPSS 18.0軟件進行方差分析。
出苗率=出苗數播種種子數×100%。(2)
2 結果與分析
2.1 不同消毒方式對‘吊干’杏種子發芽率的影響
研究表明,75%酒精與3%過氧化氫消毒全去皮、半去皮、不去皮杏種子均有發霉率,其中75%酒精消毒不去皮‘吊干’杏種子發霉率達88.56%、3%過氧化氫消毒不去皮‘吊干’杏種子發霉率達82.78%,75%酒精與3%過氧化氫的對杏種子表面消毒發霉率大于清水處理的發霉率,75%酒精與3%過氧化氫改變細胞的通透性,消毒效果較差。1%次氯酸鈉與1%多菌靈處理全去皮、半去皮及不去皮,其發霉率均為0.00%,1%次氯酸鈉與1%多菌靈對種子消毒均有良好的效果。1%的次氯酸鈉處理‘吊干’杏全去皮、半去皮種子發芽率較低,1%多菌靈消毒全去皮與半去皮種子發芽率與胚根長度均大于1%次氯酸鈉消毒全去皮與半去皮種子發芽率與胚根長度。表1,圖1
2.2赤霉素對‘吊干’杏種子發芽及苗期生長特性的影響
研究表明,赤霉素濃度對種子發芽率、出苗率、株高、側根數顯著的影響(Plt;0.05),種皮對種子的發芽率、出苗率、株高、葉片數、主根長、側根數均有顯著的影響(Plt;0.05)。100、200和500 mg/L赤霉素處理不同種皮下的杏種子發芽率為全去皮gt;半去皮gt;不去皮, 100、200和500 mg/L處理不去皮的‘吊干’杏種子,發芽率僅為4.10%、5.35%和14.37%,種皮對種子發芽起到限制作用。將發芽的種子播種到土壤中,萌發率均有所下降,但是500 mg/L的赤霉素處理全去皮種子出苗率最高,為94.59%,而不去皮種子出苗率均為0。100、200和500 mg/L激素處理半去皮的‘吊干’杏葉片數、主根長、側根數均大于全去皮,種皮一定程度限制種子生長過快,植物能夠更好的生長均衡地下根部分與地上的葉片部分,而500 mg/L激素處理全去皮種子,種苗高為33.50 cm,幼苗生長過快,造成徒長。表2~3
2.3 溫湯浸種對‘吊干’杏種子發芽及苗期生長特性的影響
研究表明,不同種皮處理下,30℃浸種與50℃浸種下的種子發芽率均大于80℃浸種的種子發芽率。80℃浸種全去皮、半去皮、不去皮浸種30 s、60 s,其發芽率均為0.00%,僅有80℃全去皮浸種15 s發芽,發芽率為14.29%。30℃浸種全去皮1 h,種子發芽率最高,為65.33%,半去皮發芽率為60.00%。50℃下全去皮浸種15 min出苗率最高為59.10%,不同處理下的幼苗均表現出良好長勢,根系較為發達,其中30℃下全去皮種子浸種2 h,苗高最高為19.23 cm,葉片數最多為19片,主根長為15.81 cm、側根數為28.00個,由于地下部的根系不發達,造成徒長。溫湯浸種的時間和種皮處理方式對種子發芽率、出苗率、葉片數、主根長、側根數及均有顯著影響(Plt;0.05)。表4,表5
2.4 不同低溫層積時間對‘吊干’杏種子發芽及苗期生長特性的影響
研究表明,低溫層積的種子經過去殼與帶殼的處理,在40 d時,去殼的種子開始發芽,發芽率為6.45%,而帶殼種子發芽率為0.00%,帶殼種子經過80 d的低溫層積開始突破種殼,種子去殼提早了種子萌發時間。在120 d時,帶殼種子發芽率最高,高達84.67%。經過長時間低溫層積,去殼種子萌發率不高,經過長時間低溫層積,去殼的種子易感染霉菌。120 d低溫層積下,帶殼的出苗率最高,為79.10%。在低溫層積80、100和120 d時,帶殼的幼苗高度及葉片數均大于去殼的苗高及葉片數,帶殼的種子地上部分長勢良好,而去殼的地下生長部分良好。120 d低溫層積下帶殼種子的苗高為19.30 cm,其幼苗長的最快,其側根數最多。低溫層積時間與種殼處理對種子發芽及幼苗生長指標均有顯著影響(Plt;0.05)。表6~7
2.5 激素與低溫層積綜合處理對‘吊干’杏種子發芽及苗期生長特性的影響
研究表明,不同濃度2,4-D處理下的種子發芽率很低,2,4-D對種子發芽表現為抑制作用,不適合做‘吊干’杏種子發芽促進激素。200 mg/L的GA3處理去殼的杏種子,發芽率最高,為66.67%。將發芽的種子播種,出苗率普遍不高,出苗率在10%~40%,其中200 mg/L的NAA處理帶殼的種子,發芽率最高為僅40.00%。經過激素處理再低溫層積的去殼種子出苗率普遍偏低,葉片數普遍較少,在7~17片,光合作用受影響。激素類型和激素濃度對發芽率、出苗率、主根長、側根數均有顯著的影響(Plt;0.05),激素類型和激素濃度對株高、葉片數影響不顯著(Pgt;0.05)。種殼處理對種子發芽率、出苗率、苗高、葉片數、側根長影響不顯著(Pgt;0.05),僅對主根數有顯著影響(Plt;0.05)。表8~9
2.6 不同處理方法對‘吊干’杏種子發芽及出苗時間的影響
研究表明,500 mg/L赤霉素處理全去皮種子發芽率最高為98.00%,出苗率最高為94.59%,且發芽時間較短,經過處理后的種子,3 d開始發芽,3 d開始出苗,節約了育種時間。溫湯浸種‘吊干’杏種子出苗率及發芽率普遍不高,且出苗時間需要5 d,出苗整齊度不高。低溫層積法處理帶殼種子120 d時,發芽率最高為84.67%,出苗率最高為79.10%,但是低溫層積所需時間較長。溫湯浸種法與激素+低溫層積法種子出苗率較低,低于60.00%。表10
3 討 論
3.1 適宜的消毒方式的確定
從發霉率及發芽率指標可以看出,1%的多菌靈消毒,種子發霉率低及發芽率較高。1%次氯酸鈉消毒種子發霉率較低,但是種子的發芽率很低,可能與次氯酸鈉殘留種子表面毒害有關[15]。75%的酒精與3%過氧化氫消毒的種子發霉率較高,不適合作為種子消毒劑。過氧化氫作為一種強氧化劑,浸種可輕度腐蝕種皮,傷害其組織和表層細胞[16],導致消毒效果不理想。
3.2 杏具有種皮、種殼休眠特性
試驗中發現,未去皮種子即使經過GA3法及溫湯浸種法處理,種子發芽率仍很低,經過500 mg/L的GA3處理不去皮種子,發芽率僅為14.37%,而完全去皮的種子發芽率顯著提升,可達98.00%。‘吊干’杏屬于種皮休眠類型。試驗中,低溫層積帶殼的種子,發現去殼的種子發芽時間是早于帶殼的種子。‘吊干’杏帶殼種子120 d萌發效果較佳,是由于種殼包覆結構太硬,胚根或胚芽的生長力不足以穿透種殼,導致萌發時間較長。杏具有種殼休眠特性。
3.3 不同方法對‘吊干’杏種子萌發及幼苗生長的影響
赤霉素對種子的休眠和萌發起主導作用,外源GA3具有促進種子內源GA3的生物合成的作用,同時降低ABA含量 [17-18]。試驗中,500 mg/L GA3處理的全去皮‘吊干’杏種子,發芽率高達98.00%,發芽率促進明顯。適宜濃度的GA3可以代替促進種子發芽的環境條件,從而有助于種子萌發。GA3快速打破種子休眠,使其種胚細胞的細胞壁松弛和水解,調運養分 [19] 。GA3處理種子在第3 d時種子開始發芽,節省了杏種子打破休眠時間。赤霉素具有促使細胞伸長和促進細胞分裂的作用[20],試驗中在‘吊干’杏種子發芽過程中,全去皮種子幼苗株高高于半去皮,但是半去皮種子的葉片數、根系發達程度均高于全去皮,為了避免幼苗生長過快造成徒長,選用半去皮的種子作發芽處理。
溫湯浸種解除種子休眠,主要因為適宜的溫度促進種子快速吸水飽和,促使種皮致密性發生物理變化,天然抑制物從種子中滲出[21]。種子萌發中各種酶及內部環境受溫度影響較大,試驗中,80℃處理‘吊干’杏種子超過15 s,全去皮、半去皮、不去皮種子發芽率均為0.00%,過高溫度導致種子死亡 [22]。50℃浸種全去皮‘吊干’杏種子30 min,‘吊干’杏發芽率最高為78.33%。試驗發現,種子浸泡時間與發芽率不成正比,是因為種子浸泡時間短,群體吸水量未達到飽和,若浸泡時間長,有害微生物侵染,正常呼吸與胚部細胞很有可能遭受損壞,降低種子活力[23]。
低溫層積通常是將種子放置低溫環境下(0~6℃)一段時間,促進種胚形態發育,突破種殼[24-25]。隨著低溫時間的增加,種子休眠逐漸被打破,試驗中,‘吊干’杏帶殼種子低溫層積120 d,種子發芽率最高為84.67%,與張淵等[26]
研究結果一致。低溫層積保存了種子的完整性,給予種胚足夠的生長發育時間,有利于后期幼苗的生長。經過層積的種子長勢較好,但是育苗周期較長。
3.4 激素與低溫層積綜合處理對杏種子發芽及苗期生長特性的影響
大多數植物種子均屬于綜合休眠,需要綜合方法才能打破種子休眠[27]。試驗發現經過激素處理再低溫層積的種子發芽時間提前了,第30 d時,大多數種子已經發芽,節約了單一用低溫層積處理的時間。試驗中200 mg/L的GA3與500 mg/L的NAA處理去殼種子發芽率較高,對打破休眠有良好的作用,與侯冬花等[28]研究結果類似。試驗中,經過激素和低溫層積綜合處理下種子的出苗率普遍不高,幼苗長勢較弱。試驗僅研究了不同方法促進種子萌發,未對種子萌發中代謝途徑中營養物質、激素及基因啟動情況進行深入探究。今后將從打破休眠過程中的代謝組學、蛋白組學及基因表達等方面進一步研究。
4 結 論
1%多菌靈對種子消毒具有良好的效果。‘吊干’杏具有種殼、種皮休眠特性。500 mg/L赤霉素處理半去皮‘吊干’杏種子發芽率及出苗率較高,且種子長勢良好,育苗時間短,操作簡便,生產中可推廣和應用。
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Study on germination and seedling growth characteristics of Dried Apricot seeds with different treatments
YAN Wenjing1, QIN Lihuan1, Aliya Alimu1, ZHANG Dahai1, LI Jiale2, LI Huan2 , XIE Hui1
(1." Institute of Horticultural Crops, Xinjiang Academy of Agricultural Sciences, Urumqi 830091, China;" 2. College of Science and Technology, Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052,China)
Abstract:【Objective】 To screen the best disinfection methods and mastere the best method of promoting seed germination of Dried Apricot seeds, and meanwhile, to clarify germination and seedling growth characteristics of the seeds in the hope of revealing the seed dormancy mechanism and improving the seedling growth quality.
【Methods】" In this experiment, four disinfection methods were set up to disinfect apricot seeds, and the Dried Apricot seeds were treated with hormone method, warm soup soaking method, low temperature layering method, and hormone + low temperature layering method, and after that, the germination and seedling growth indexes were measured.
【Results】 (1) The mold rate of apricot seeds treated with 1% carbendazim was 0.00%, the least toxic to seeds, and the highest germination rate of seeds was 88.67%.(2) The seed germination rate of Dried Apricot was lower after soaking in hormone and warm soup without peeling treatment, which indicated that Dried Apricot seeds had dormancy characteristics of seed coat.The germination time of the Dried Apricot seeds with shell was long at low temperature stratification, which indicated that the shell of the apricot had dormancy characteristics of seed shell.(3) Under different methods, the germination and seedling emergence time of Dried Apricot seeds treated with 500 mg/L gibberellin treatment was the shortest, and the seedling growth characteristics was the best, with a germination rate of 90.50% and a seedling emergence rate of 80.10%.In addition, after 120 days of low-temperature layering treatment of Dried Apricot, the germination rate and seedling emergence rate were higher, the germination rate was 84.67%, the seedling emergence rate was 79.10%, and the seedling growth characteristics were good, but the breeding time was longer.The seed germination rate and seedling emergence rate of warm soup soaking and low temperature layer after hormone treatment were generally not high, the seedling emergence rate was not uniform, and the seedling growth characteristics were poor.
【Conclusion】" The comprehensive analysis shows that 1% carbendazim has the best disinfection effect on apricot seeds, and compared with Dried Apricot seeds treated by different methods, the germination rate and seedling emergence rate of semi-peeled seeds treated with 500mg/L gibberellin are higher, the seedling growth characteristics is the best, the cultivation cycle can be greatly shortened, so the seedling cultivation method can be used in production.
Key words:Dried Apricot; germination test; germination of seeds; seedling growth; seed dormancy
Fund projects:Key Scientific R amp; D Program Projects of Xinjiang Uygur Autonomous Region (XJCYTX-01 and XJCYTX-03);Tianshan Talent Innovative Talent Project for Young Top Talents(2022TSYCCX0068);Central Government Guiding the Local Science and Technology Development Grant Project (228)
Correspondence author: XIE Hui(1984-), male," from Yuncheng, Shanxi, Ph.D., researcher, research direction: cultivation and processing of characteristic fruit trees in Xinjiang,(E-mail)xhxjnky@163.com
基金項目:新疆維吾爾自治區重點研發基金項目“新疆杏產業技術體系專項資金項目”(XJCYTX-01、XJCYTX-03);天山英才創新人才青年拔尖人才項目(2022TSYCCX0068);中央引導地方-特色果樹種質創新與育種能力提升項目(228)
作者簡介:閆文靜(1991-),女,河南周口人,碩士研究生,研究方向為新疆特色果樹栽培與加工,(E-mail)2276701287@qq.com
通訊作者:謝輝(1984-),男,山西運城人,研究員,博士,研究方向為新疆特色果樹栽培與加工,(E-mail)xhxjnky@163.com。