叢俊超，胡華兵，王榮華，劉大麗，吳則東，王茂芊

（1黑龍江大學現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生態(tài)環(huán)境學院，哈爾濱 150080;2石河子農(nóng)業(yè)科學研究院，新疆 石河子 832000）

0 引言

由于中國對甜菜制糖的需求不斷提升，而種子引發(fā)技術目前在甜菜作物中的應用研究尚少，因此，提高甜菜種子活力和產(chǎn)量成為當前糖業(yè)發(fā)展的迫切需求。種子引發(fā)(seed priming)技術是種子處理技術的一個分支[25]，該引發(fā)方法可為提高甜菜種子的萌發(fā)效果提供有效的技術支持，種子引發(fā)技術的應用，使種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)得到明顯的改善和提高，并且可以增強種子的抗逆性和成活率，有效提高植株的單位面積產(chǎn)量。在種子引發(fā)劑方面的選擇和使用，目前受到很多研究學者和專家的討論和關注，如駱巖等[17]研究相同PEG溶液對不同甜菜種子萌發(fā)效果的影響，結果顯示，在24 h處理的情況下，TD801(2015)種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率最高，在48 h處理的情況下，TD703(2016)的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)最高，因此我們可以看出，對于不同的種子和不同的貯藏年份，即使使用相同濃度的引發(fā)劑和處理時間，其引發(fā)效果都是不同的；閆小紅等[18]研究了不同配方營養(yǎng)液中黃瓜種子的萌發(fā)狀態(tài)和幼苗生長特性的差異，研究結果表明，黃瓜種子在不同的營養(yǎng)液中最終的發(fā)芽率和發(fā)芽勢二者都無明顯差別，而對黃瓜種子的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)都有比較顯著地改善；張澤旭等[22]研究了水楊酸和赤霉素對甜菜種子發(fā)芽的影響，結果表明，濃度為0.05、0.1、0.2、0.5 mmol/L的水楊酸處理都能進一步促進甜菜的種子萌發(fā)。0.05、0.1、0.2 mmol/L的赤霉素處理更好地促進了甜菜的種子萌發(fā)，而經(jīng)過高濃度的水楊酸和赤霉素處理過的種子，萌發(fā)狀態(tài)則受到明顯抑制；許猛等[24]采用谷氨酸尾液為主要物料研制了一種復合氨基酸肥料增效劑（簡稱增效劑），并觀察其對小白菜種子的發(fā)芽影響，將小白菜種子浸泡在0、0.05、0.1、0.2、0.4、0.8 g/L 增效劑中，然后分別轉入含 0、25、50、75 mmol/L NaCI溶液中，等待其萌發(fā)，測定其發(fā)芽勢、發(fā)芽率、胚根長和胚芽長，結果表明，在0～75 mmol/L NaCI范圍內，小白菜種子在較高濃度氯化鈉溶液里，種子的發(fā)芽情況和幼苗生長情況均受到抑制作用，且濃度越高越明顯，而一定濃度的增效劑則可以不同程度地改善NaCI對種子發(fā)芽和幼苗的脅制。檸檬酸又名枸櫞酸(CA)，分子式為C6H8O7，本研究利用不同濃度檸檬酸為引發(fā)劑，通過不同時間對1113×NY051種子設置9個處理。通過研究結果對比，為尋找合適的甜菜種子引發(fā)劑提供有效的參考。

1 材料與方法

1.1 試驗時間、地點

試驗于2021年9月—12月在黑龍江大學現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生態(tài)環(huán)境學院甜菜遺傳育種重點實驗室進行。

1.2 試驗材料

供試材料選用甜菜單粒種1113×NY051，由新疆石河子農(nóng)業(yè)科學研究院提供。

1.3 試驗方法

本研究選用的引發(fā)劑為5 mmol/L檸檬酸、7.5 mmol/L檸檬酸、10 mmol/L檸檬酸（表1），共設置了9個處理，處理試驗的對照組(CK)均為未處理過的干種子。

表1 不同濃度檸檬酸試劑的9個處理

本研究的引發(fā)處理試驗在黑龍江大學現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與生態(tài)環(huán)境學院的甜菜品質監(jiān)督檢驗測試中心進行。研究的主要方法為：首先在蒸餾水內加入0.1%的次氯酸鈉配制成溶液對發(fā)芽盒進行浸泡，其次用蒸餾水將發(fā)芽盒清洗干凈，并進行消毒和晾干，然后將經(jīng)過高溫滅菌箱滅過菌的50格發(fā)芽紙平攤在處理過的干凈發(fā)芽盒里，每個紙格均勻的放置2粒種子，然后抽取34 mL蒸餾水噴進發(fā)芽盒子里，需要噴灑均勻，并確保每個種子都濕潤。每個處理各重復3次，將溫箱溫度設置為24℃。需要每天對發(fā)芽種子的個數(shù)進行檢查，調查種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率，并對胚根及胚軸總長度進行測量，最后計算出發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)，對數(shù)據(jù)進行分析。

1.4 測定指標

通過指標計算公式測定經(jīng)引發(fā)劑處理后的甜菜種子的發(fā)芽率、發(fā)芽勢、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)[式(1)～(4)]。使用Excel、SPSS以及Origin 2019軟件對數(shù)據(jù)進行整理、分析和作圖。

2 結果與分析

2.1 5 mmol/L檸檬酸溶液處理1113×NY051甜菜種子的結果

用5 mmol/L檸檬酸溶液分別浸泡1113×NY051甜菜種子8、12、24 h，處理序號為1、2、3。結果（表2）顯示，處理1、2、3的發(fā)芽勢分別是91.00%、89.00%和91.33%，3個處理均高于CK(88.67%)，分別高出CK 2.33%、0.33%和2.66%。處理1、2、3的發(fā)芽率分別是92.00%、90.00%和91.33%，3個處理均高于CK(89.67%)，分別高出CK2.33%、0.33%和1.66%。同時還可以看出，處理1、2、3的發(fā)芽指數(shù)分別是32.28、39.36和40.16，3個處理均高于CK(26.80)，分別高出CK5.48、12.56和13.36。以及處理1、2、3的活力指數(shù)分別是 266.59、318.30、310.87，3個處理均高于 CK(200.41)，分別高出CK 66.18、117.89和110.46。試驗結果顯示，5 mmol/L檸檬酸處理甜菜種子1113×NY051時其發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)4個指標同時高于干種子處理，表明5 mmol/L檸檬酸溶液在8、12、24 h情況下的3個處理可以有效地激活甜菜種子的活力。同時可以發(fā)現(xiàn)，24 h對種子處理的效果主要體現(xiàn)在發(fā)芽勢、發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)3個指標上，而12小時的處理效果在提高活力指數(shù)方面更明顯。

表2 5 mmol/L檸檬酸溶液處理1113×NY051甜菜種子萌發(fā)調查表

2.2 7.5 mmol/L檸檬酸溶液處理1113×NY051甜菜種子的結果

用7.5 mmol/L檸檬酸溶液在8、12、24 h分別處理種子1113×NY051，處理序號為4、5、6。結果（表3）顯示，處理4、5、6的發(fā)芽勢分別是90.00%、94.67%和94.33%，此3個處理均高于CK(88.67%)，分別高出CK 1.33%、6.00%和5.66%。處理4、5、6的發(fā)芽率分別是91.00%、95.00%和95.00%，此3個處理均高于CK(89.67%)，分別高出CK 1.33%、5.33%和5.33%。處理4、5、6的發(fā)芽指數(shù)分別是31.26、34.44和42.47，此3個處理均高于CK(26.80)，分別高出CK 4.46、7.64和15.67。處理4、5、6的活力指數(shù)分別是296.15、301.59和343.84，此3個處理均高于CK(200.41)，分別高出CK 95.74、101.18和143.43。試驗結果顯示，7.5 mmol/L檸檬酸處理1113×NY051甜菜種子時，經(jīng)過處理后種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)均高于CK種子，表明7.5 mmol/L檸檬酸溶液在8、12、24 h情況下的3個處理同樣可以較好地激發(fā)甜菜種子的活力。其中12 h的檸檬酸引發(fā)劑對甜菜種子處理在提高種子發(fā)芽勢方面效果尤為顯著，而24 h的檸檬酸引發(fā)試劑的引發(fā)效果主要體現(xiàn)在發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)這3個方面。

表3 7.5 mmol/L檸檬酸溶液處理1113×NY051甜菜種子萌發(fā)調查表

2.3 10 mmol/L檸檬酸溶液處理1113×NY051甜菜種子的結果

用10 mmol/L檸檬酸溶液在8、12、24 h分別處理種子1113×NY051，處理序號為7、8、9。結果（表4）顯示，處理7、8、9的發(fā)芽勢分別是89.00%、93.67%和91.67%，此3個處理均高于CK(88.67%)，分別高出CK 0.33%、5.00%和3.00%。處理7、8、9的發(fā)芽率分別是90.67%、94.00%和92.33%，此3個處理分別高于CK(89.67%)，分別高出CK 1.00%、4.33%和2.66%。處理7、8、9的發(fā)芽指數(shù)分別是31.03、37.63和38.21，且均高于CK(26.80)，分別高出CK 4.23、10.83和11.41。處理7、8、9的活力指數(shù)分別是275.76、300.25和340.15，此3個處理均高于CK(200.41)，分別高出CK 75.35、99.84和139.74。試驗結果顯示，10 mmol/L檸檬酸處理1113×NY051甜菜種子時3個處理的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)引發(fā)效果優(yōu)于CK種子，說明10 mmol/L檸檬酸溶液在8、12、24 h情況下的3個處理可以有效激活1113×NY051甜菜種子的活力。其中12 h的檸檬酸引發(fā)劑對甜菜種子處理在提高種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率這兩個方面效果尤為顯著，而24 h的檸檬酸引發(fā)試劑處理甜菜種子后，在種子的發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)方面都有明顯地提高。

表4 10 mmol/L檸檬酸溶液處理1113×NY051甜菜種子萌發(fā)調查表

2.4 不同濃度檸檬酸溶液處理1113×NY051甜菜種子電導率的結果

采用上海力辰科技筆式電導率儀器進行電導率的測定，得出以下結果，根據(jù)結果（表5）顯示，5 mmol/L檸檬酸溶液在8、12、24 h分別處理種子1113×NY051，處理1、處理2、處理3的電導率分別是52.53、44.53、33.67，此3個處理的電導率均低于CK(181.73)，分別低了129.20、137.20和148.06。7.5 mmol/L檸檬酸溶液在8、12、24 h分別處理種子1113×NY051，處理4、處理5、處理6的電導率分別是62.33、45.43、27.63，此3個處理的電導率分別低于CK(181.73)，分別低了119.40、136.30和154.10。10 mmol/L檸檬酸溶液在8、12、24 h分別處理種子1113×NY051，處理7、處理8、處理9的電導率分別是57.17、39.93、33.87，此3個處理的電導率分別低于CK(181.73)，分別低了124.56、141.80和147.86。根據(jù)結果（表5）對比顯示，甜菜種子經(jīng)過引發(fā)劑處理后的電導率均低于CK，其中，24 h情況下處理后的甜菜種子電導率均低于8h和12h，由此可以發(fā)現(xiàn)，隨著引發(fā)組合處理時間越長，電導率數(shù)值越低，對甜菜種子的傷害程度越低。

表5 不同濃度檸檬酸溶液處理1113×NY051甜菜種子的電導率調查表

2.5 不同濃度檸檬酸溶液處理1113×NY051甜菜種子顯著性差異分析的結果

根據(jù)（圖1）對比結果顯示，5、7.5、10 mmol/L檸檬酸分別在8、12和24h的情況下處理1113×NY051甜菜種子時，處理2、處理3、處理8和處理9的發(fā)芽指數(shù)無顯著性差異；處理4、處理5、處理7和CK組的發(fā)芽指數(shù)無顯著性差異；處理6與其他8個處理以及CK組的發(fā)芽指數(shù)存在顯著性差異。根據(jù)（圖2）對比結果顯示，5、7.5、10 mmol/L檸檬酸分別在8、12、24 h的情況下處理1113×NY051甜菜種子時，處理2、處理3、處理4、處理5、處理6、處理8以及處理9的活力指數(shù)無顯著性差異，處理1、處理7和CK的活力指數(shù)無顯著性差異，而處理2、處理3、處理4、處理5、處理6、處理8和處理9的活力指數(shù)和處理1、處理7和CK組的活力指數(shù)存在顯著性差異。根據(jù)（圖3）對比結果顯示，5、7.5、10 mmol/L檸檬酸分別在8、12、24 h的情況下處理1113×NY051甜菜種子時，處理1至處理9電導率無顯著性差異，而CK組與其他9個處理存在顯著性差異。

圖1 不同濃度檸檬酸溶液處理1113×NY051甜菜種子的發(fā)芽指數(shù)顯著性差異對比

圖2 不同濃度檸檬酸溶液處理1113×NY051甜菜種子的活力指數(shù)顯著性差異對比

圖3 不同濃度檸檬酸溶液處理1113×NY051甜菜種子的電導率顯著性差異對比

3 討論

當前用于種子萌發(fā)處理的技術方法主要包括液體引發(fā)技術、水引發(fā)技術、固體基質引發(fā)技術、膜引發(fā)技術、滲透調節(jié)引發(fā)技術等，這是目前較為常見的種子處理引發(fā)技術。其中液體引發(fā)方法是各種作物種子使用最多的種子引發(fā)方法，如姜云天等[10]使用外源水楊酸和甜菜堿處理NaCl脅迫下的茶花鳳仙種子，結果表明，濃度適當?shù)耐庠此畻钏岷吞鸩藟A浸泡種子處理較為明顯地減輕了氯化鈉對茶花鳳仙種子脅迫而導致的種子發(fā)芽和幼苗生長的抑制效應；馬悅等[16]以甜菜種子為試驗材料，以干種子為CK，研究了氫氧化鈉、硼酸、聚乙二醇溶液處理對甜菜種子引發(fā)過程和生理指標的影響，結果證明，本研究中經(jīng)過引發(fā)劑處理后的種子與CK相比，其發(fā)芽勢、發(fā)芽率等常用指標均有所提高，有效促進了甜菜種子的萌發(fā)；Ashraful Alam等[4]用KNO3溶液對哈密瓜種子進行激發(fā)，結果表明KNO3可以提高哈密瓜的耐旱性，提高其萌發(fā)率、果實產(chǎn)量和品質；孫逸萌等[26]研究有機酸和醇對玉米、豌豆和小麥種子的引發(fā)誘導，結果表明有機酸和醇對植物種子蛋白酶和淀粉酶活性都有不同程度的增強作用，從而促進植物的新陳代謝。

檸檬酸作為是一種重要的有機酸，不僅能有效促進甜菜種子的萌發(fā)，還能從而提高種子的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)。本研究通過設置不同濃度檸檬酸和不同時間梯度對1113×NY051甜菜種子進行處理，結果發(fā)現(xiàn)不是濃度過大且時間過長對甜菜種子引發(fā)的效果就越好，當7.5 mmol/L檸檬酸處理甜菜種子24 h后，效果反而比10 mmol/L檸檬酸處理甜菜種子24 h的引發(fā)效果要顯著，因此結果表明，只有合適的濃度和時間才會達到理想的引發(fā)效果。

本研究可改進的不足之處有：（1）應該進一步設定種子引發(fā)劑的濃度和時間梯度的因素變化，以篩選出最有利于甜菜種子萌發(fā)的引發(fā)劑濃度與引發(fā)時間，為促進種子萌發(fā)提供可靠依據(jù)；（2）可以嘗試選擇不同種類的引發(fā)劑與檸檬酸進行組合，并設置多個濃度與時間梯度，以篩選出可以加快甜菜種子萌發(fā)的引發(fā)劑組合。

4 結論

本研究分別利用5 mmol/L檸檬酸、7.5 mmol/L檸檬酸和10 mmol/L檸檬酸3種不同濃度的引發(fā)劑，處理1113×NY051甜菜種子，隨著濃度和處理時間的不同，相應的引發(fā)效果也有所不同。根據(jù)不同濃度檸檬酸對甜菜種子的9個處理對比結果進行分析，可以得出相關結論，不同濃度不同時間的9個處理的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)與CK相比較都有所提高。其中處理時間為12 h和24 h的處理效果高于處理時間為8 h的處理效果，而濃度為7.5 mmol/L的檸檬酸處理甜菜種子12 h后，發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)都有顯著增加，引發(fā)效果較好。研究結果表明，檸檬酸對甜菜種子萌發(fā)有刺激作用，而不同的濃度和不同的處理時間都會對萌發(fā)效果產(chǎn)生影響，因此要注意找到合適的引發(fā)劑濃度與處理時間。