CaCl₂組合劑對(duì)三倍體西瓜種子萌發(fā)及生理特性的影響

李曉慧等

摘 要： 為解決三倍體西瓜種子發(fā)芽率低問(wèn)題，試驗(yàn)以三倍體西瓜品種‘黑帝為材料，探討了由CaCl2、GA、2，4-D、PVA 4種化學(xué)物質(zhì)組成的浸種液對(duì)三倍體西瓜種子萌發(fā)及生理特性的影響。結(jié)果表明：該組合劑浸種處理8 h能顯著提高三倍體西瓜的發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)，分別達(dá)到了87.7%，83.0%，與不破殼處理相比分別提高了23.5%、20.3%，與破殼處理間差異不顯著；不同時(shí)間的浸種處理均顯著降低了浸種液的電導(dǎo)率；浸種處理4、8 h提高了TTCH的含量，以處理8 h后含量最高，達(dá)到169.87 μg·mL-1。因此，該組合劑浸種處理8 h有利于三倍體西瓜種子的萌發(fā)，在生產(chǎn)上有一定應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞： 三倍體西瓜； 種子萌發(fā)； 生理特性

Effects of CaCl2 chemical mixture on the triploid watermelon seeds germination

LI Xiaohui， ZHAO Weixing，CHANG Gaozheng，LIANG Sheng，KANG Liyun，X? Xiaoli

（Institute of Horticulture， Henan Academy of Agricultural Sciences， Zhengzhou 450002， Henan， China）

Abstract： The effect on the germination and physiological characteristics was studied to solve the low germination rate problem with triploid watermelon variety‘Heidias experimental material. The triploid seeds were soaked by chemical composition of CaCl2，GA，2，4-D and polyvinyl alcohol. The results showed that the 8 h soaking treatment with the chemical composition could significantly improve the germination rate and germination potentiality of triploid watermelon seeds as 87.7%，83.0% respectively. The seeds germination rate and germination potentiality of the 8 h treatment was higher 23.5%，20.3% than the seeds without skin breaking and indistinctive compared with skin breaking. The conductivity of seeds soaking lixivium by chemical composition was decreased obviously. The 4 h and 8 h soaking could increase the TTCH content of the seeds indistinctively，the 8 h soaking was highest as 169.87 μg·mL-1. So the 8 h seed soaking by the chemical composition is beneficial to seeds germination and has practical value during triploid watermelon planting.

Key words： Triploid watermelon； Seed germination； Physiological characteristics

三倍體西瓜具有優(yōu)質(zhì)、豐產(chǎn)、耐貯運(yùn)、經(jīng)濟(jì)效益高的特色和優(yōu)勢(shì)，對(duì)發(fā)展農(nóng)村經(jīng)濟(jì)、增加農(nóng)民收入發(fā)揮了重要作用[1]，但在栽培中三倍體西瓜種子因 “三低”問(wèn)題成為其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要障礙[2-3]，生產(chǎn)中主要以人工破殼方法提高三倍體西瓜種子發(fā)芽率，但人工破殼費(fèi)時(shí)、費(fèi)工且容易破壞種胚，難以實(shí)行批量處理三倍體西瓜種子。種子的引發(fā)技術(shù)是在控制條件下使種子緩慢吸水為萌發(fā)提前進(jìn)行生理準(zhǔn)備的一種播前種子處理技術(shù)，可以提高種子的發(fā)芽率和種子出苗的整齊度，已經(jīng)在黃瓜、玉米、小麥、煙草等作物種子上得到證明[2-3]。目前，國(guó)內(nèi)利用種子引發(fā)劑處理三倍體西瓜種子研究較少，盧荔等[4]研究了不同水勢(shì)的PEG-6000 溶液對(duì)三倍體西瓜種子萌芽的影響，各種水勢(shì)的PEG-6000 溶液引發(fā)對(duì)無(wú)籽西瓜種子發(fā)芽各項(xiàng)指標(biāo)均沒(méi)有顯著影響，邢燕等[5]用不同的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑浸種處理三倍體西瓜種子，認(rèn)為細(xì)胞分裂素和天然蕓苔素浸種均能明顯促進(jìn)種子活力。為提高三倍體西瓜種子的發(fā)芽率、降低生產(chǎn)成本，滿足三倍體西瓜大面積簡(jiǎn)約化生產(chǎn)的需求，本文選取CaCl2、GA、2，4-D、PVA（聚乙烯醇）等4種已在其他作物上應(yīng)用的種子引發(fā)劑[6-11]，通過(guò)合理的配比制成浸種液，研究其對(duì)三倍體西瓜種子萌發(fā)及生理特性的影響，以期了解該組合物促進(jìn)種子萌發(fā)的生理基礎(chǔ)，為其作為引發(fā)劑在三倍體西瓜萌發(fā)中應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試藥劑：CaCl2、GA、2，4-D、PVA購(gòu)自試劑公司。供試西瓜品種為‘黑帝，由河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所培育。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選用0.1% CaCl2+150 mg·L-1 GA+1 mg·L-1 2，4-D+1.5% PVA作為種子引發(fā)劑，試驗(yàn)設(shè)不同的處理時(shí)間：4 h（T1）、8 h（T2）、12 h（T3），以生產(chǎn)中常用的清水浸泡 6 h后破殼（CK1）、不破殼（CK2）為對(duì)照，每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)處理 100粒種子。經(jīng)浸泡處理后，倒出浸種液，用清水洗凈種子并用干凈紗布吸干種子表面水分，置于催芽箱恒溫28.0 ℃催芽。每天觀察發(fā)芽情況，記錄發(fā)芽數(shù)，按以下公式計(jì)算種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)[12]。

GE=n3/N×100%；GP=n5/N×100%；GI=∑（Gt/Dt）。

上式中：GE、GP、GI分別為種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)；n3、n5：分別為前3 d和前5 d發(fā)芽種子數(shù)；N：供試種子總粒數(shù)；Gt與Dt為相對(duì)應(yīng)的每天發(fā)芽種子數(shù)與發(fā)芽日。

1.3 生理指標(biāo)測(cè)定

浸提液電導(dǎo)率： 取浸種液10 mL，定容到25 mL，用HANNAHI8733 型電導(dǎo)儀測(cè)定種子浸泡液電導(dǎo)率值[12]。

脫氫酶（TTCH）含量：采用TTC法測(cè)定[13]，選取20粒飽滿健康的西瓜種子，用20 mL浸種液浸種之后，除去種皮，然后在38 ℃恒溫水浴鍋中用10 mL 0.1% TTC溶液避光染色2 h，之后傾出TTC溶液，終止反應(yīng)，用水沖洗樣品3次，吸干種子表面水分，然后加入少量丙酮充分研磨，研磨液倒入容量瓶，定容至5 mL，搖勻，靜置，吸取1 mL上清液并用丙酮稀釋6倍，最后測(cè)定490 nm波長(zhǎng)處光密度。再?gòu)臉?biāo)準(zhǔn)曲線中查出相應(yīng)的還原態(tài)TTCH量，乘以稀釋倍數(shù)得到原種子TTCH量。

蛋白酶活性：根據(jù)蛋白酶分解蛋白質(zhì)后生成氨基酸的量來(lái)比較蛋白酶活性的大小[9]。

氨基氮量/mg=（V-V0）×1.400 8

上式中：V為滴定樣品瓶所消耗的0.1 mol·L-1 NaOH溶液的體積（mL）；V0為滴定對(duì)照瓶所消耗的0.1 mol·L-1 NaOH溶液的體積（mL）；1.400 8為消耗1 mL 0.1 mol·L-1 NaOH溶液相當(dāng)?shù)陌被╩g）。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel 2003和DPS 7.05軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，Duncan法（鄧肯式新復(fù)極差法）多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)三倍體西瓜種子萌發(fā)的影響

發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)是衡量種子質(zhì)量好壞的重要指標(biāo)。不同浸種時(shí)間對(duì)三倍體西瓜種子的萌發(fā)有一定影響（表1）。破殼處理（CK1）種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)最高，均達(dá)95.0%，顯著高于其他處理，說(shuō)明破殼仍為最有效提高三倍體西瓜種子發(fā)芽率的措施；用該組合劑浸種處理8 h后，三倍體西瓜種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)分別達(dá)到了87.7%、83.0%，與破殼處理間差異不顯著，比不破殼處理提高了 23.5%、20.3%，在生產(chǎn)上有一定的應(yīng)用價(jià)值；處理4 h種子發(fā)芽指標(biāo)未得到改善，發(fā)芽指數(shù)和種子日平均發(fā)芽率甚至低于不破殼處理種子；各處理中，浸種處理8 h三倍體西瓜種子的發(fā)芽勢(shì)顯著高于浸種4 h，與其他處理間沒(méi)有顯著差異；破殼處理的發(fā)芽指數(shù)最高，顯著高于其他處理，處理8 h與CK2間差異不顯著。因此，本試驗(yàn)條件下，組合劑浸種8 h處理有助于三倍體西瓜種子的萌發(fā)。

表1 不同處理對(duì)三倍體西瓜種子萌發(fā)的影響

[注] 表中同列數(shù)字后不同小寫(xiě)字母表示差異達(dá)顯著水平（P=0.05），下表同。

2.2 不同處理對(duì)三倍體西瓜種子生理特性的影響

2.2.1 不同處理對(duì)三倍體西瓜種子浸泡液電導(dǎo)率的影響 種子浸泡液電導(dǎo)率的高低反映種子浸泡處理后的受損程度，從而間接判斷三倍體西瓜種子的活力水平，通常情況下，電導(dǎo)率與種子的活力呈負(fù)相關(guān)。不同處理種子浸泡液電導(dǎo)率有顯著差異（表2），該組合劑浸泡4、8、12 h種子的電導(dǎo)率分別比對(duì)照低44.0%、28.2%、18.0%，有效減少了三倍體西瓜種子浸種處理過(guò)程中可溶性物質(zhì)的外滲，說(shuō)明該組合劑浸種處理后降低了種子的破損程度，有利于種子的萌發(fā)。同時(shí)隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，浸泡液的電導(dǎo)率逐漸升高，導(dǎo)致電導(dǎo)率的升高，在生產(chǎn)中應(yīng)控制種子的浸泡時(shí)間。

表2 不同處理對(duì)三倍體西瓜種子

萌發(fā)生理特性的影響

[注] 由于三倍體西瓜種子的破殼處理是在浸泡處理之后，電導(dǎo)率的測(cè)定僅顯示1個(gè)對(duì)照。

2.2.2 不同處理對(duì)三倍體西瓜種子TTCH活性影響 TTCH是生物體內(nèi)一類(lèi)重要的氧化還原酶，直接參與種子的呼吸作用，呼吸作用越強(qiáng)，TTCH含量越高，種子活力越強(qiáng)。由表2 可以看出：以該組合劑處理8 h TTCH含量最高，達(dá)到169.87 μg·mL-1，比對(duì)照高13.6%，但與處理4h及對(duì)照間差異不顯著；處理12 h TTCH含量最低，顯著低于對(duì)照和其他2個(gè)處理，可能是由于浸種時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致浸種液中的溶解氧含量消耗殆盡，迫使呼吸速率降低，抑制了脫氫酶的活性，但其具體原因還有待于進(jìn)一步研究。

2.2.3 不同處理對(duì)三倍體西瓜種子氨基氮含量影響 西瓜種子中蛋白質(zhì)含量豐富，在種子萌發(fā)過(guò)程中，蛋白質(zhì)分解為種子萌發(fā)提供了部分能量，蛋白酶活性的高低反映了西瓜種子活力水平，氨基氮含量越高，蛋白酶活性越強(qiáng)。該組合劑浸泡時(shí)間不同種子氨基氮含量有差異（表2）。浸種4h處理種子氨基氮的含量最高，顯著高于其他處理和對(duì)照，浸種8、12 h處理種子氨基氮的含量與對(duì)照間差異不顯著。表明該組合劑浸種4 h種子蛋白酶活性最強(qiáng)，這可能與浸泡時(shí)間影響蛋白質(zhì)的外滲有很大關(guān)系。

3 討 論

種子萌發(fā)是植物生長(zhǎng)的第一步，受多種因素影響，不僅受外部因素影響，更受種子自身的影響。相比于其他植物，三倍體西瓜種子種皮厚，不易吸水，萌發(fā)時(shí)破殼困難，生長(zhǎng)阻力大，同時(shí)由于種胚發(fā)育不良，不少種胚發(fā)育畸形或發(fā)育不充實(shí)，發(fā)芽溫度高，這直接導(dǎo)致了三倍體西瓜的發(fā)芽率低。三倍體西瓜種子引發(fā)技術(shù)就是在播種前根據(jù)種子性質(zhì)和吸水速率，通過(guò)控制種子緩慢吸水，使其停留在吸脹階段，促進(jìn)細(xì)胞膜、細(xì)胞器、DNA的修復(fù)和酶的活化，使之處于發(fā)芽的準(zhǔn)備狀態(tài)，但防止胚根的伸出。引發(fā)劑、引發(fā)時(shí)間是影響引發(fā)效果的關(guān)鍵因素。

本試驗(yàn)表明，用合適的化學(xué)試劑浸種可以提高三倍體西瓜種子的發(fā)芽率與種子活力。試驗(yàn)中三倍體西瓜種子經(jīng)組合劑浸泡處理8 h后，種子發(fā)芽率達(dá)87.7%，與生產(chǎn)中破殼處理種子發(fā)芽率差異不顯著，但顯著高于不破殼處理種子的發(fā)芽率，發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽指數(shù)等指標(biāo)與破殼處理種子無(wú)顯著差別，與盧荔等[4]不同水勢(shì)PEG-6000 溶液引發(fā)對(duì)無(wú)籽西瓜種子發(fā)芽各項(xiàng)指標(biāo)均沒(méi)有顯著影響，且3 h 引發(fā)處理能最大程度地提高無(wú)籽西瓜種子發(fā)芽能力的研究結(jié)果并不一致，筆者認(rèn)為單一的PEG-6000溶液或PEG-6000溶液濃度對(duì)無(wú)籽西瓜種子萌芽的促進(jìn)作用不同；植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑在三倍體西瓜種子引發(fā)中對(duì)某些生理過(guò)程產(chǎn)生作用，這一點(diǎn)與何濤[14]研究一致，其用不同濃度赤霉素、細(xì)胞分裂素、天然蕓苔素浸種處理三倍體西瓜種子，認(rèn)為細(xì)胞分裂素和天然蕓苔素浸種均能明顯促進(jìn)種子活力，提高種子發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)，今后應(yīng)注意其濃度與浸種時(shí)間的研究。

不同時(shí)間處理后的三倍體西瓜種子浸泡液電導(dǎo)率均有下降、蛋白酶活性增強(qiáng)，與其他研究結(jié)果一致[15-18]，說(shuō)明該組合劑的使用能夠有效抑制種子在浸泡液中可溶性物質(zhì)的外滲，改善三倍體西瓜種子的活力。試驗(yàn)過(guò)程中還發(fā)現(xiàn)：隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)浸泡液的電導(dǎo)率逐漸升高，種子的TTCH和氨基氮含量有所降低，對(duì)種子的萌發(fā)有一定抑制作用，從而打破了人們對(duì)三倍體西瓜浸泡時(shí)間越長(zhǎng)越有利于萌發(fā)的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。

試驗(yàn)過(guò)程中，浸泡液處理種子發(fā)芽指數(shù)均低于破殼處理，說(shuō)明破殼處理仍是一種有效的提高三倍體西瓜種子萌發(fā)的方法，但利用該組合物浸泡8 h，種子的萌發(fā)率與破殼處理間差異不顯著，因此，在實(shí)際生產(chǎn)中有一定推廣價(jià)值。另外，發(fā)芽指數(shù)主要受發(fā)芽天數(shù)及當(dāng)天發(fā)芽數(shù)的影響，在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)破殼處理過(guò)的種子在處理后第二天種子發(fā)芽數(shù)最多，而浸泡液處理過(guò)的種子則出現(xiàn)在第三天，可能與種子引發(fā)劑中添加激素和使用化學(xué)物質(zhì)的配比濃度有很大關(guān)系，但其具體原因還有待于進(jìn)一步研究。

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