劉曉晗，王榮華，王維成，劉大麗，吳則東，王茂芊

（1黑龍江大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生態(tài)環(huán)境學(xué)院，哈爾濱 150080；2新疆石河子農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院甜菜所，新疆石河子 832000）

0 引言

甜菜是中國(guó)重要的糖料作物之一，但是甜菜種子萌發(fā)緩慢，抗逆性較弱[1]。種子引發(fā)是一項(xiàng)控制種子緩慢吸水和逐步回干的種子處理技術(shù)[2-3]。經(jīng)過(guò)引發(fā)處理，可以提高發(fā)芽率、出苗率、幼苗素質(zhì)，增強(qiáng)抗逆性，從而間接節(jié)約種子，降低成本，提高效益[4]。近年來(lái)關(guān)于甜菜種子引發(fā)試劑的篩選，也受到越來(lái)越多的關(guān)注，如富波年等[5]研究不同濃度PEG引發(fā)處理對(duì)小冠花種子萌發(fā)和幼芽生理特性的影響，結(jié)果表明，10%PEG引發(fā)處理可提高小冠花幼芽滲透調(diào)節(jié)能力和酶活性，促進(jìn)種子萌發(fā)和幼芽生長(zhǎng)；董雯等[6]研究過(guò)氧化氫對(duì)狗尾草種子萌發(fā)的影響，結(jié)果表明，一定濃度的過(guò)氧化氫能夠提高狗尾草種子的萌發(fā)率；鄭蔚虹等[7]研究青霉素、過(guò)氧化氫和高錳酸鉀浸種對(duì)沙棘種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響，結(jié)果顯示0.3%過(guò)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(jìn)種子的萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)；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(shí)間的作用條件下對(duì)老化白菜種子萌發(fā)活力的影響,結(jié)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(jié)果表明，PEG處理能顯著提高種子發(fā)芽率和幼苗活力指數(shù)，增強(qiáng)種子萌發(fā)時(shí)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(fā)對(duì)玉米種子萌發(fā)及活力的影響，結(jié)果表明，適宜的PEG引發(fā)處理能顯著提高‘農(nóng)大108’種子幼苗生長(zhǎng)測(cè)定的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、根長(zhǎng)、苗鮮重、苗干重、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)；王煒等[11]研究PEG引發(fā)對(duì)老化大豆種子發(fā)芽及活力的影響，結(jié)果表明，不同濃度PEG引發(fā)3個(gè)品種種子后，提高了種子活力，增強(qiáng)了種子抗性；馬文廣等[12]采用液體引發(fā)方法，使用過(guò)氧化氫為增氧劑，研究了過(guò)氧化氫結(jié)合GA3引發(fā)‘紅花大金元’和‘云煙97’種子的效果，結(jié)果表明，利用過(guò)氧化氫為增氧劑進(jìn)行引發(fā)，可以大大簡(jiǎn)化引發(fā)裝置，并取得較好的效果；Liu等[13]研究發(fā)現(xiàn)過(guò)氧化氫影響種子吸脹過(guò)程中ABA分解代謝和GA生物合成的調(diào)控，從而對(duì)種子休眠和萌發(fā)產(chǎn)生調(diào)控作用；韓燕雨等[14]研究硼酸和溴化鉀兩種引發(fā)劑對(duì)黃芩種子萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)的影響，結(jié)果表明，在適宜引發(fā)時(shí)間和濃度下，硼酸及溴化鉀兩種引發(fā)劑均對(duì)黃芩種子萌發(fā)有一定促進(jìn)作用；劉婷等[15]為確定天仙子和龍膽種子最適萌發(fā)條件，選擇硼酸、吲哚乙酸和硫酸銅3種試劑，對(duì)天仙子和龍膽種子進(jìn)行浸泡處理，結(jié)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(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)及發(fā)芽指數(shù)；王少平等[16]用不同濃度硼酸對(duì)蜀葵休眠種子處理，考查發(fā)芽情況，結(jié)果表明，硼酸溶液對(duì)蜀葵種子發(fā)芽率的影響差異極顯著，對(duì)發(fā)芽勢(shì)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(yù)處理對(duì)生理鹽水條件下大麥種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)及葉片解剖的影響，結(jié)果表明，硼酸處理不同程度地緩解了鹽對(duì)種子最終發(fā)芽率、芽鞘率和芽鞘長(zhǎng)度的抑制作用。大量的文獻(xiàn)表明，PEG、過(guò)氧化氫、硼酸與其他引發(fā)劑組合或者單獨(dú)對(duì)作物種子進(jìn)行引發(fā)處理，可以有效促進(jìn)種子萌發(fā)，但是利用引發(fā)劑和引發(fā)組合對(duì)不同甜菜種子的研究報(bào)道甚少，因此，本實(shí)驗(yàn)配制了不同的混合溶液，分別引發(fā)處理不同的甜菜種子，通過(guò)對(duì)發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的調(diào)查，研究不同種子是否對(duì)同一引發(fā)劑有不同表現(xiàn)，同時(shí)也可以對(duì)比不同引發(fā)劑對(duì)同一種子的引發(fā)效果，最終將引發(fā)效果顯著的引發(fā)劑應(yīng)用于甜菜種子的實(shí)際生產(chǎn)，并為后續(xù)甜菜引發(fā)劑的選擇提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)時(shí)間、地點(diǎn)

本試驗(yàn)于2020年10—2021年4月在黑龍江大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生態(tài)環(huán)境學(xué)院甜菜遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。

1.2 試驗(yàn)材料

供試材料選用甜菜單粒種TD701、TD703、TD801、TD805，由黑龍江大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生態(tài)環(huán)境學(xué)院的甜菜優(yōu)良品種選育團(tuán)隊(duì)提供。

1.3 試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)選用的引發(fā)劑為60%PEG、40%PEG、5%過(guò)氧化氫、3%過(guò)氧化氫+0.01%硼酸（見(jiàn)表1），共設(shè)置了16個(gè)處理，試驗(yàn)的對(duì)照均為未經(jīng)處理過(guò)的干種子。

表1 不同濃度試劑組合的16個(gè)處理

本研究的引發(fā)處理試驗(yàn)在黑龍江大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生態(tài)環(huán)境學(xué)院的甜菜品質(zhì)監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心進(jìn)行。試驗(yàn)方法為選取發(fā)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(fā)芽盒、消毒后晾干，將50格發(fā)芽紙?jiān)?21℃高溫滅菌箱內(nèi)消毒20 min，消毒后的發(fā)芽紙攤平在干凈的發(fā)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(gè)種子都濕潤(rùn)。每個(gè)處理3次重復(fù)，溫箱培養(yǎng)23℃，每天光照12 h。每日觀察統(tǒng)計(jì)種子萌發(fā)情況。種子萌發(fā)以胚根伸出種皮0.2 cm作為種子發(fā)芽標(biāo)準(zhǔn)，萌發(fā)5天計(jì)發(fā)芽勢(shì)，7天計(jì)發(fā)芽率，發(fā)芽結(jié)束后，分別計(jì)算活力指數(shù)，并測(cè)定其根長(zhǎng)、苗長(zhǎng)。

1.4 測(cè)定指標(biāo)

通過(guò)公式測(cè)定引發(fā)劑處理后的甜菜種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)[式(1)～(4)]。利用Excel軟件數(shù)據(jù)分析和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同溶液處理TD701甜菜種子的結(jié)果

結(jié)果（表2）顯示，60%PEG、40%PEG、5%過(guò)氧化氫、3%過(guò)氧化氫+0.01%硼酸分別處理種子TD701，經(jīng)過(guò)處理后種子的發(fā)芽勢(shì)分別為36.00%、41.67%、40.67%和38.67%，均高于對(duì)照(24.00%)，分別高出了12%、17.67%、16.67%和14.67%。發(fā)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(duì)照(65.00%)，分別高出了9.67%、3.67%和6.33%，處理2低于對(duì)照2.33%。由發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)結(jié)果可見(jiàn)，4個(gè)不同時(shí)間處理的發(fā)芽指數(shù)分別為35.56、31.59、38.30和33.98，均高于對(duì)照(25.03)，分別高出 10.53、6.56、13.27和 8.95?；盍χ笖?shù)分別為255.89、311.38、333.36和301.82，均高于對(duì)照(160.44)，分別高出95.45、150.94、172.92和141.38。試驗(yàn)結(jié)果顯示，60%PEG、5%過(guò)氧化氫、3%過(guò)氧化氫+0.01%硼酸處理TD701甜菜種子時(shí)的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均較高于對(duì)照種子，說(shuō)明這3個(gè)處理對(duì)激活甜菜種子的活力有較大促進(jìn)作用；40%PEG處理TD701甜菜種子時(shí)發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均較高于對(duì)照種子，發(fā)芽率低于對(duì)照種子。其中40%PEG提高種子發(fā)芽勢(shì)效果最為顯著，60%PEG提高種子發(fā)芽率效果最為顯著，5%過(guò)氧化氫提高種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)效果最為顯著。

表2 不同溶液處理TD701甜菜種子萌發(fā)調(diào)查表

2.2 不同溶液處理TD703甜菜種子的結(jié)果

結(jié)果（表3）顯示，60%PEG、40%PEG、5%過(guò)氧化氫、3%過(guò)氧化氫+0.01%硼酸分別處理種子TD703，經(jīng)過(guò)處理后種子的發(fā)芽勢(shì)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(duì)照(32.67%)，分別高出了2.66%、23%和5.66%，處理1無(wú)明顯變化。發(fā)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(duì)照(70.67%)，分別降低了4.00%、4.34%和5.00%，處理3高于對(duì)照0.33%。根據(jù)發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)結(jié)果，4個(gè)不同時(shí)間處理的發(fā)芽指數(shù)分別為29.81、31.96、50.39和32.60，處理1和處理2低于對(duì)照(32.13)，分別降低了2.32和0.17，處理3和處理4高于對(duì)照，分別高出了18.26和0.47。 活 力 指數(shù) 分 別 為 238.24、274.95、458.63 和259.77，均高于對(duì)照(235.41)，分別高出 2.83、39.54、223.22和24.36。試驗(yàn)結(jié)果顯示，5%過(guò)氧化氫處理TD703甜菜種子時(shí)的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均較高于對(duì)照種子，表明這個(gè)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(shí)活力指數(shù)較高于對(duì)照種子，發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)低于對(duì)照種子；40%PEG處理TD703甜菜種子時(shí)發(fā)芽勢(shì)和活力指數(shù)均較高于對(duì)照種子，發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)低于對(duì)照種子；3%過(guò)氧化氫+0.01%硼酸處理TD703甜菜種子時(shí)發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均較高于對(duì)照種子，發(fā)芽率低于對(duì)照種子。其中5%過(guò)氧化氫對(duì)種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)的提高效果最為顯著。

表3 不同溶液處理TD703甜菜種子萌發(fā)調(diào)查表

2.3 不同溶液處理TD801甜菜種子的結(jié)果

結(jié)果（表4）顯示，60%PEG、40%PEG、5%過(guò)氧化氫、3%過(guò)氧化氫+0.01%硼酸分別處理種子TD801，經(jīng)過(guò)處理后種子的發(fā)芽勢(shì)分別為67.00%、71.67%、64.00%和56.67%，均高于對(duì)照(49.33%)，分別高出了17.67%、22.34%、14.67%和7.34%。發(fā)芽率分別為91.33%、91.67%、89.33%和88.00%，均低于對(duì)照(92.00%)，分別降低了0.67%、0.33%、2.67%和4.00%。根據(jù)發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)結(jié)果，4個(gè)不同時(shí)間處理的發(fā)芽指數(shù)分別為53.25、67.70、56.95和53.10，均高于對(duì)照(43.98)，分別高出了9.27、23.72、12.97和9.12?；盍χ笖?shù)分別為419.37、637.37、518.93和496.80，均高于對(duì)照 (312.44)，分 別 高 出 106.93、324.93、206.49 和184.36。試驗(yàn)結(jié)果顯示，60%PEG、40%PEG、5%過(guò)氧化氫、3%過(guò)氧化氫+0.01%硼酸處理TD801甜菜種子時(shí)的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均較高于對(duì)照種子，發(fā)芽率均低于對(duì)照種子。其中40%PEG提高種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)效果最為顯著。

表4 不同溶液處理TD801甜菜種子萌發(fā)調(diào)查表

2.4 不同溶液處理TD805甜菜種子的結(jié)果

結(jié)果（表5）顯示，60%PEG、40%PEG、5%過(guò)氧化氫、3%過(guò)氧化氫+0.01%硼酸分別處理種子TD805，處理后的發(fā)芽勢(shì)分別為42.00%、41.33%、40.67%和46.33%，均高于對(duì)照(36.33%)，分別高出了5.67%、5.00%、4.34%和10.00%。發(fā)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(duì)照(80.33%)，分別降低了1.33%、11.66%、2.33%，處理1高于對(duì)照組4.00%。根據(jù)發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)結(jié)果，4個(gè)不同時(shí)間處理的發(fā)芽指數(shù)分別為36.79、45.00、42.89和40.88，均高于對(duì)照(32.63)，分別高出了4.16、12.37、10.26和8.25?；盍χ笖?shù)分別為280.22、480.31、451.92和341.19，均高于對(duì)照(226.23)，分別高出53.99、254.08、225.69和114.96。試驗(yàn)結(jié)果顯示，60%PEG處理TD805甜菜種子時(shí)種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均較高于對(duì)照種子，表明此處理對(duì)激發(fā)種子活力的促進(jìn)效果較好；40%PEG、5%過(guò)氧化氫、3%過(guò)氧化氫+0.01%硼酸處理TD805甜菜種子時(shí)的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均較高于對(duì)照種子。其中60%PEG提高種子發(fā)芽率效果最為顯著；40%PEG提高種子發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)效果最為顯著；3%過(guò)氧化氫+0.01%硼酸提高種子發(fā)芽勢(shì)效果最為顯著。

表5 不同溶液處理TD805甜菜種子萌發(fā)調(diào)查表

3 討論

種子引發(fā)是提高種子活力，促進(jìn)種子快速整齊出苗，保證田間高成苗率和提升產(chǎn)量的技術(shù)[18]。目前普遍用于種子引發(fā)處理的技術(shù)包括液體引發(fā)、固體基質(zhì)引發(fā)、水引發(fā)、生物引發(fā)和膜引發(fā)等[19]。本研究選擇液體引發(fā)的方式對(duì)甜菜種子進(jìn)行處理，是因?yàn)槠湟子诓僮髑倚Ч€(wěn)定，目前很多作物種子采用液體引發(fā)的引發(fā)方法，如張利霞等[20]采用不同鈉鹽溶液對(duì)夏枯草種子進(jìn)行分別處理，結(jié)果表明，夏枯草種子萌發(fā)在鈉鹽處理中表現(xiàn)出低濃度促進(jìn)、高濃度抑制的特點(diǎn)；馮岳等[21]以小麥品種為試材，以未引發(fā)種子為對(duì)照，研究純水、-0.3 MPa和-0.7 MPa NaCl溶液處理對(duì)小麥種子萌發(fā)過(guò)程及生理指標(biāo)的影響，結(jié)果表明適度的NaCl脅迫引發(fā)對(duì)小麥種子的萌發(fā)有促進(jìn)作用；Giaveno等[22]采用NaCl對(duì)14份玉米雜交種進(jìn)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(duì)種子進(jìn)行引發(fā)處理，結(jié)果表明PEG引發(fā)處理能夠減弱高溫條件下水曲柳種子熱休眠的誘導(dǎo)。Ghader Habibi[24]研究鹽脅迫下向日葵幼苗對(duì)外源硒的生理、光化學(xué)和離子響應(yīng)，結(jié)果顯示硒通過(guò)刺激抗氧化活性來(lái)降低鹽脅迫下植物的損傷，從而促進(jìn)植物在鹽脅迫下的生長(zhǎng)。

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(shí)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(guān)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(fā)對(duì)種子活力的影響，結(jié)果表明納羅克非洲狗尾草種子活力隨貯藏年限延長(zhǎng)先增加后降低，水引發(fā)可提高納羅克非洲狗尾草種子的發(fā)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(duì)甜菜種子TD701（2017年）、TD703（2016年）、TD801（2015年）、TD301（2014年）進(jìn)行處理，結(jié)果表明處理時(shí)間不同，種子貯藏年限不同對(duì)甜菜種子的萌發(fā)效果有影響。在對(duì)甜菜種子引發(fā)處理的報(bào)道中，大部分實(shí)驗(yàn)都選用一種甜菜種子或一種引發(fā)處理。而本研究選取不同年限的甜菜種子進(jìn)行多種引發(fā)處理，既可以進(jìn)行相同處理下不同種子的數(shù)據(jù)對(duì)比，又可以進(jìn)行同一種子在不同處理下的數(shù)據(jù)對(duì)比，更加確保實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)度。

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

4 結(jié)論

本研究利用4種不同濃度的引發(fā)劑及組合，處理4種甜菜種子，引發(fā)效果也有所不同。通過(guò)16個(gè)處理比對(duì)分析可見(jiàn)，發(fā)芽率增加的處理有5個(gè)，發(fā)芽勢(shì)在增加的處理有15個(gè)，發(fā)芽指數(shù)增加的處理有14個(gè)，活力指數(shù)增加的處理有16個(gè)。處理后4種甜菜種子的發(fā)芽勢(shì)與對(duì)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(fā)芽勢(shì)最高的處理（5%過(guò)氧化氫）比最低的處理(60%PEG)高23%；處理后4種甜菜種子的發(fā)芽率與對(duì)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(fā)芽率最高的處理(60%PEG)比最低的處理（5%過(guò)氧化氫）高15.66%；處理后4種甜菜種子的發(fā)芽指數(shù)與對(duì)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(fā)芽指數(shù)最高的處理（5%過(guò)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(shù)與對(duì)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(shù)最高的處理（5%過(guò)氧化氫）比最低的處理(60%PEG)高220.39。研究結(jié)果表明，4種處理對(duì)種子的活力指數(shù)有促進(jìn)作用，同一處理對(duì)于不同種子的引發(fā)效果有所不同。